BeetBlue kan vara ett naturligt alternativ till industriella färgämnen
Bild: Erick Bastos / IQ-USP
Färgen blå är riklig på himlen och i vattnet, men inte bland levande organismer. Hos fåglar är det resultatet av hur fjädrarna filtrerar vitt ljus och reflekterar blått ljus, inte på grund av närvaron av pigment. Bland mineralerna innehåller blå pigment ofta metaller som kan vara giftiga. I växter är det en ännu sällsyntare färg. Hortensior producerar pigment som kallas antocyaniner (blå blomma, på grekiska), som binder till metaller och målar blommor blå, men bryts ned när de extraherats från växten. Indigo, extraherat från växter av släktet Indigofera och används för att färga kläder, är ett av få färger av naturligt ursprung som är lämpliga för industriellt bruk. Ett alternativ presenterades idag (3/4) i en artikel i tidskriften Science Advances : BeetBlue.
"Vi skapade ett nytt blått färgämne från betpigment, ett giftfritt och förnybart råmaterial", säger kemist Erick Bastos, från Chemistry Institute vid University of São Paulo (IQ-USP). Pigmentet färgar papper, bomullstyg, sidentrådar, hår, yoghurt, bland annat material. BeetBlue framställdes av betanin, ett rött pigment som finns rikligt med rödbetor och som finns i mindre mängder även i vårrosa, i pitaia och amarant. Färgen visas eftersom pigmentet reflekterar rött ljus när det lyser med vitt ljus. ”Under ett samtal med biokemisten Barbara Freitas-Dörr, då doktorand, insåg vi att strukturen av betanin kunde modifieras för att få en ny blå molekyl. Det fungerade första gången, säger Bastos.
"Reaktionen är enkel", säger Bastos. "Först renade vi betanin eftersom sockerbetor innehåller ett oändligt antal molekyler." Sedan är det nödvändigt att bryta betaninen för att producera betalaminsyran, en reaktion med mycket lågt utbyte. Därefter förvandlar en kemisk reaktion som varar några sekunder betalaminsyran till BeetBlue ( se infografik ).
"Arbetet använde en elegant och effektiv syntetisk strategi för att producera ett blått färgämne från naturligt pigment", säger kemist Adriana Rossi, från Unicamp's Chemistry Institute, som inte deltog i studien. "Föreningen är stabil även med variationer i surhet, till skillnad från antocyaniner och betalainer, en klass av ämnen där betanin ingår." Forskaren påpekar att, till skillnad från naturliga pigment, innehåller BeetBlue inte metaller i sin struktur, vilket normalt gör syntetiska färgämnen giftiga. Metallerna som finns i antocyaniner är också mycket reaktiva och ändrar därför färg.
För att kontrollera om BeetBlule är giftigt eller orsakar DNA-mutationer utförde USP-teamet tester med humana leverceller, näthinnaceller och zebrafisk ( Danio rerio ), vanligtvis kallad paulistinha i Brasilien. Testerna upptäckte inte effekter, men de är otillräckliga för att fastställa att ämnet är säkert att konsumeras. Detta kräver mer komplexa och dyra tester.
Forskaren gav upp registreringen av ett patent på BeetBlue. "Detta arbete, baserat på en hel del molekylära studier, är också en ode till grundläggande vetenskap i en tid då det är mycket viktigt att värdera vetenskap", säger han. "Färgens slutliga framgång kommer att vara en demonstration av att vetenskapen är det första steget i att utveckla den tekniska basen i samhället." För Bastos är det grundläggande att förstå hur saker fungerar för att lösa de problem som mänskligheten står inför.
Ta reda på hur teamet av kemist Erick Bastos, från Chemistry Institute vid University of São Paulo (IQ-USP), lyckades skapa ett naturligt färgämne med potential för användning i industrin:
Projekt: 1. Användning av gröna lösningsmedel och deras blandningar vid optimering av kemiska processer (nr 14 / 22136-4); Tematiskt projekt för modalitet; Ansvarig forskare Omar Abou El Seoud (USP); Investering R $ 2,695,151,81. 2. Betalaína: struktur-egendomsförhållanden (nr 16 / 21445-9); Bidrag till mekanism för forskningsstöd - regelbundet; Ansvarig forskare Erick Leite Bastos (USP); Investering R $ 203,438.61. 3. Fotofysisk karakterisering och antiinflammatorisk potential hos betalains (nr 19 / 06391-8); Bidrag till mekanism för forskningsstöd - regelbundet; Ansvarig forskare Erick Leite Bastos (USP); Investering R $ 188,124,81. Vetenskaplig artikel: FREITAS-DÖRR, BC et al . En metallfri blå kromofor härrörande från växtpigment. Vetenskapliga framsteg. v. 6, eaaz0421. 3 apr 2020.
Denna text publicerades ursprungligen av Pesquisa FAPESP under Creative Commons CC-BY-NC-ND-licensen. Läs originalet.
