Почему и где в растениях образуются красящие вещества

Понятие «красящее вещество» подразумевает возможность окрашивания любого субстрата. # хранения волокон, подкрашивание пищевых продуктов (пищевые пасты, сливочное масло и т.д.) все окрашенные химические вещества можно назвать красящими веществами однако пока не существует универсальных красителей одни пригодны для одних целей, другие для других. К примеру каротином моркови можно окрашивать пищевые продукты но он не годится для хранения текстильных волокон. Тем не менее когда мы говорим о крашение какого либо субстрата то имеем виду стабильность окрашивания, т.е. стойкое к определенным испытаниям на прочность. Таким образом принимая во внимание практическую сторону вопроса, понятие «красящее вещество», которое по своей природе способно устойчиво сохраняться на субстрате. В идеальном случае мы хотим, чтобы окрашенное изделие сохраняло свой первоначальный цвет, пока оно существует.

II. Органические красители

Для изготовления окрашенных пластмасс и резины применяют органические красители двух классов — органические пигменты и растворимые красители.

Отечественная номенклатура органических красителей не всегда отражает их химическое строение. Часто в названии красителя указывают лишь его цвет и приводят букву характеризующую оттенок («Ж» – «желтоватый», «З» – «зеленоватый», «С» — «синеватый» усиление оттенка обозначают цифрой например 2К, 4Ж.

Полимерные материалы можно окрашивать органическими красителями в различные цвета, обладающие яркостью и чистотой тона. Высокая красящая способность позволяет вводить органические красители в полимерные материалы в небольших количествах (0,01-0,1 %) которые не вызывают изменения механических или электрических свойств готовых изделий.

Виды пищевых красителей

Все производимые красители подразделяются на две группы: натуральные и синтетические. Последние делятся на органические и неорганические.

Натуральные

В группу включены красящие вещества, получаемые методом экстракции из природного сырья (растительного или животного). Они имеют биологическую ценность.

Входящие в состав минералы, витамины полезны для здоровья.

Натуральные красители ограниченно используют в производстве продуктов питания. Причина в их чувствительности к свету и изменению уровня pH, способности утрачивать цвет при термической обработке.

Некоторые натуральные красители имеют синтетические аналоги:

• этиловый эфир каротиновой кислоты (Е 160f), аналог каротина. С 2008 года не имеет разрешения для применения в пищевой отрасли;
• кантаксантин (Е 161g), искусственно синтезированный каротиноид;
• каротиновый альдегид (Е 160e) и ликопин (Е 160d) могут быть как натуральными, так и искусственными.

Синтетические

В отличие от натуральных, искусственные красители не имеют запаха, вкуса, не обладают биологической значимостью.

Это растворимые в воде, этиле или масляных жидкостях химические органические соединения. Выпускают их чаще в виде натриевой или кальциевой солей. Широко применяют в пищевой промышленности благодаря ряду свойств:

• длительный срок хранения;
• устойчивость к термической обработке;
• низкая светочувствительность;
• устойчивость к изменениям кислотного баланса;
• хорошая растворимость в воде;
• относительно низкая цена.

Классифицируют синтетические красители по химическим методам производства: азокрасители, триарилметановые, ксантовый краситель, хинолиновый, индигоидный.

Азокрасители

Большую группу составляют азокрасители. Синтетические неорганические вещества получают методом соединения в водной, слабокислой или слабощелочной среде фенолов и диазотированных ароматических производных аммиака (амины). Сырьем чаще всего выступают производные каменноугольной смолы и продукты переработки нефти.

Азокрасители отлично смешиваются друг с другом. Это позволяет получить богатую цветовую гамму с множеством оттенков.

Кроме пищевой отрасли, красители группы применяют для изготовления декоративной косметики, моющих средств. Многие добавки разрешены для окрашивания лекарственных средств.

Кислотные красители

Это типичные основные красители, которые при сульфировании образуют кислотные красители. Сами по себе феназины бесцветны, но их четвертичные соли окрашены достаточно интенсивно. Технология азиновых красителей была разработана в период 1880—1900 г.г. усилиями Витта, Каро, Штраубе, Герпа и других.

В результате этих работ появились эуродин и сафранин (N-алкил- и фенилпроизводные феназинов), а также более сложные по строению индулины и нигрозины. Химическая структура этих красителей была выяснена значительно позже, в 20-х годах нашего столетия, благодаря исследованиям Керманна, но сама технология не претерпела существенных изменений со времени первооткрывателей, за исключением некоторых новых красителей, полученных уже 1900-х годах. До настоящего времени многие из этих красителей имеют важное техническое и коммерческое значение. Достаточно сказать, что в США производство только одного нигрозина, применяемого для типографских красок, лент пишущих машин, кремов для обуви и т. д., достигает 4 тыс. т в год. —Строение самого простого сафранинового красителя ярко-красного цвета, сафранина Б, показано формулой.

Этому красителю (1878) предшествовал сафранин Т. Из-за низкой светостойкости эти, как и другие сафранины, не применяются сейчас для окраски тканей, но иногда используются для крашения бумаги.

К технически важным азиновым красителям более сложного (строение многих окончательно не установлено) состава относятся индулины и нигрозины, модификацией которых получают красители, пригодные для крашения тканей, дерева, производства чернил, лаков, кремов и др.

К диазинам относится также группа черных анилиновых красителей, получаемых непосредственно на субстрате (хлопок, мех) окислением различных анилинов бихроматом, хлоратом или перекисью водорода. Такова вкратце химия диазиновых красителей.

Фуксин и трефенилметановые красители. В исторический год открытия мовеина Танансоном, а затем и другими химиками был синтезирован фуксин. Он появился на рынке в 1859 г. под названием маджента — в память о победе французов над австрийцами в битве при Мадженте.

Фуксин является представителем большой группы трифенилметановых красителей, среди которых существуют кислотные, основные, протравные пигменты и красители для растворителей. Их отличает чистота и яркость окрасок, хотя прочность, в том числе светостойкость, часто оставляют желать лучшего. Строение трифенилметановых красителей отвечает общей формуле, где в зависимости от заместителей (количество и положение амино- и оксигрупп) намечается три ряда красителей, охватывающих почти всю цветовую гамму:

• а) ряд фиолетового Дейбнера: Х=Н, У=МН2, y’=NH2, Z=H; малахитовый зеленый: Х=Н, У=М(СН3)2, У’=М(СН3)2. Z=H;
• б) ряд фуксина: Х=У=МН2, y=NH2, Z=H, CH3;
• в) ряд аурина (розоловая кислота): Х=У=ОН| У’=0, Z=H.

Из этих трех красители ряда фуксина были получены значительно раньше остальных. Первый представитель ряда фиолетового Дейбнера, малахитовый зеленый, был открыт О. Фишером только в 1877 г. Сам фуксин, учитывая способ его получения (совместное окисление анилина и толуидинов), представляет собой смесь соединений, глазными компонентами которой являются парарозанилип (Z=H) и розанилин (Z=CH3). Специальным синтезом эти компоненты могут быть получены в чистом виде.

Стандарты

Любое производимое красящее вещество подчиняется строгим требованиям стандартов.

ГОСТы

Среди самых известных ГОСТов, связанных с красителями выделяем следующие:

• ГОСТ 9733-0-83 – определяет испытание полученной цветной под воздействием искусственного освещения;
• ГОСТ 9733-1-91 – вводит два понятия «светопрочный краситель» и «не светопрочный», а, кроме того, определяет методу испытаний при естественном освещении;
• ГОСТ 9733-5-83 – этот уже определяет требования по устойчивости к воде при заданных дополнительных параметрах температуры и давлении;

Полезный совет! При оценке качества использования красителя на строительных объектах советуем руководствоваться требованиями, методиками и оценками, приведёнными в ГОСТ 9733-5-83.

• ГОСТ 9733.27-83 – здесь определяются требования к красителю после механических воздействий на поверхность, в первую очередь, в результате трения;
• ГОСТ 9733.13-83 – требования к красителю и окрашенной поверхности после обработки органическими красителями.

Цветовой индекс

Международно утвержденная система обозначения красителей – Color Index number или просто CI. Система основана на номере из пяти цифр, который присваивается каждому красителю и пигменту.

Среди кодов обозначения фигурируют следующие:

• тип красителя – от прямого до дисперсного и пигментов;
• цвет;
• структурная формула,
• метод получения, и,
• номер в зависимости от химической структуры красителя.

Использовать готовую краску или красящее вещество для самостоятельного творчества каждый решает сам, но без подбора, как правило, не обойтись

Красители основные и протравные

Во всех трифенилметановых красителях хромофором является паpa-хиноидное бензольное ядро, обведенное в формуле пунктиром. Красители первых двух рядов по способу применения являются основными, последнего ряда — протравными.

Дальнейшие исследования в ряду фуксина были направлены на изменение свойств красителей с целью расширения области их применения (получение новых оттенков, возможность окрашивания шерсти). Этого удалось добиться введением алкильных групп по атомам азота (фиолетовый Лаута, кристаллический фиолетовый) и сульфированием.

Сульфирование фуксина проводили

• Гоффманн (1858),
• Жирар и Де Лер (1861)
• Николсон (1862).

Первым кислотным красителем этого ряда оказался анилиновый синий (трисульфокислота N, N’, N» — трифенилфуксина).

Многие сульфопроизводные были получены и в других рядах, что привело к выпуску кислотных красителей зеленого, синего (в ряду фиолетового Дейбнера) и фиолетового (в ряду фуксина) цветов. При использовании в синтезе трнфенилметановых красителей N-этил-N-бензиланилина были получены ценные кислотные красители фиолетового, синего и зеленого цветов. Светостойкость трифинилметановых красителей может быть улучшена введением в молекулу остатков индола или пиразолона (1932). Известны также красители, содержащие, в отличие от фенильных, другие (например, нафтильные) ароматические остатки. В ряду аурина наибольший интерес представляют красители, содержащие остаток салициловой кислоты. К ним относятся хромоксаны, которые при обработке солями хрома на ткани образуют прочные окраски.

Хинолиновый синий и полиметиновые красители. Хинолиновый синий (цианин Вильямса, 1856) — первый представитель цианиновых красителей, принадлежащих к классу полиметиновых, содержащих этиленовые связи, В 80-х гг. были получены хилолиловый красный (Якобсен, 1882) и этиловый красный (Хоогенфорфф и Ван Доорс, 1883).

Все эти красители, несмотря на яркие окраски, не представляли интереса для кремния из-за низкой светостойкости и неустойчивости к кислотам. Интерес к ним возник значительно позже, когда Фогель обнаружил способность хинолинового синего повышать чувствительность (сенсибилизировать) фотоэмульсии с галогенидом серебра к красно-оранжевым лучам. Далее было установлено, что этиловый красный и панацианол из той же группы цианинов повышают чувствительность бромида серебра в зонах 520—570 нм и 570—660 нм соответственно. Исследования, вызванные опытами Фогеля, продолжали развиваться по мере того, как обнаружилось, что многие другие цианины способны сенсибилизировать фотоэмульсии.

Красящие вещества

Категория: Разное о жирах

Красящие вещества придают цвет пищевым продуктам.

Наибольшее распространение получили каратиноиды — пигменты, которые придают плодам, овощам желтую, оранжевую, красную окраску. К ним относятся каротин, ликопин, ксантофилл и др.

Каротин обусловливает оранжевую окраску (морковь, абрикосы и др.). Ликопин придает красный цвет (томаты, яблоки), ксантофилл — желтую окраску (апельсин, яичный желток).

Хлорофилл — зеленый пигмент, окрашивает листья растений, овощи, некоторые плоды; растворяется в жирах.

Антоцианы — пигменты различной окраски, содержатся в кожице сливы, винограда, мякоти черники, брусники, свеклы. У антоцианов обнаружены бактерицидные свойства.

Хромопротеиды — пигменты, обусловливающие красную окраску мяса и мышечной ткани животных.

Красящие вещества нестойкие, они разрушаются при варке, жарении, кипячении и при порче продуктов. Изменение цвета продуктов — это сигнал о потере качества.

В относительно больших количествах содержатся в растительных маслах. Животные жиры также имеют характерную для них окраску, но красящих веществ в них меньше, а некоторые, например бараний и свиной жир, совершенно не окрашены. При получении растительных масел красящие вещества переходят в них из семян и сообщают сырому маслу ту или иную окраску. Окраска масла зависит от нескольких одновременно присутствующих красящих веществ. Наиболее известные красящие вещества масел — каротиноиды, хлорофилл, госсипол и их производные. Кроме таких красящих веществ, называемых пигментами,

в жировых клетках растительных и животных организмов содержатся еще почти неокрашенные или даже бесцветные вещества, которые при окислении кислородом воздуха или при воздействии других реагентов становятся интенсивно окрашенными. Эти вещества называют
хромогенами.
Красящие вещества довольно легко разрушаются окислителями, например хлором, озоном, кислородом воздуха и др. Разрушаются они также от действия света, солнечных лучей и при нагревании масла. Адсорбенты, например отбельные земли и активированный уголь, хорошо поглощают красящие вещества. Этим широко пользуются в технике для отбелки масла.

Каротиноиды

— органические вещества, окрашивающие жир в цвета от желтого до красного с разными промежуточными оттенками. Каротиноиды принадлежат к группе многоненасыщенных углеводородов терпенового характера. Их отличительной особенностью является наличие большого числа сопряженных двойных связей, которые обусловливают окраску. Каротиноиды содержатся в зеленых и желтых частях растений и во многих масличных семенах. Группа каротиноидов включает около 100 пигментов. Растворимость их в жирах невелика.

Каротиноиды подразделяют на собственно углеводородные соединения — каротины и кислородсодержащие производные (спирты, альдегиды, кетоны и др.) — ксантофиллы.

Каротины

— желто-красные кристаллы ромбической формы без запаха и вкуса. Различают три вида каротинов а-, (3- и у-каротины, несколько отличающиеся друг от друга по химической структуре. Все они — циклические углеводороды, но число колец и их структура у различных каротинов не одинаковы. Они хорошо растворяются во многих органических растворителях, но несколько хуже в петролейном эфире, в воде и спирте нерастворимы. При каталитической гидрогенизации двойные связи каротинов насыщаются водородом, при этом происходит обесцвечивание масла. При щелочной рафинации каротины не разрушаются, так как они довольно устойчивы по отношению к щелочам при невысоких температурах. От действия света каротины теряют свою окраску. На этом основано обесцвечивание масел при длительном хранении на свету. В экстракционных маслах каротинов всегда больше, чем в форпрессовых.

В организме человека и животных из а-, В- и у-каротинов образуется витамин А. Наиболее распространен в природе В-каротин — С40Н36, в молекуле которого два кольца р-ионона и они расположены у обоих концов молекулы. Молекула р-каротина симметрична и может быть расщеплена на две молекулы витамина А. Превращение В-каротинов в витамин А в организме происходит в основном в стенках тонких кишок под действием особых ферментов:

В молекулах а- и у-каротинов — по одному Р-иононовому кольцу. Поэтому из каждой молекулы а- и у-каротинов образуется только по одной молекуле витамина А.

Ксантофиллы

— твердые вещества цвета от желтого до красного. Они плохо растворяются в органических растворителях, но, в противоположность каротинам, хорошо растворяются в метиловом и этиловом спиртах. Ксантофилл куриного яичного желтка называют лутеином. В растениях ксантофиллы находятся как в свободном состоянии, так и в виде сложных эфиров жирных кислот (главным образом пальмитиновой кислоты). Ксантофиллы в отличие от каротинов очень легко поглощаются адсорбентами.

Хлорофилл — пигмент зеленого цвета, содержится в зеленых частях растений, а также в некоторых масличных семенах. Он окрашивает в зеленый цвет с различными оттенками некоторые растительные масла — конопляное, оливковое, рапсовое, соевое и др. Хлорофилл принимает непосредственное участие в ассимиляции растениями углекислоты воздуха. В листьях растений его содержится 0,6-1,2% (на сухое вещество). Хлорофилл состоит из двух веществ — синезеленого хлорофилла «a» (C55H72OsN4Mg) с температурой плавления 117 °С и желто-зеленого хлорофилла «р» (C55H70O6N4Mg) с температурой плавления 120 °С, находящихся в соотношении 3 : 1. В растениях хлорофилл «р» образуется из хлорофилла «а». Хлорофилл представляет собой зеленое кристаллическое вещество, разбухающее в воде и дающее в ней коллоидные растворы. Температура плавления его выше 100 °С. Хлорофилл хорошо растворяется в растительных маслах, спирте, эфире, ацетоне и несколько хуже в петролейном эфире. В воде он нерастворим. Хлорофилл частично удаляется из масел при щелочной рафинации и почти полностью адсорбируется отбельными землями. Его содержание в жирах невелико и зависит от условий переработки семян. Зеленый цвет хлорофилла в маслах иногда маскируется окраской, вызываемой каротиноидами.

Госсипол —

токсичное вещество, которое содержится в семенах хлопчатника, в его жмыхе и шроте, а также находится в листьях, в коре корней и стеблей. Сам по себе госсипол желтого цвета, имеет кристаллическое строение и плавится при температурах 184, 199 и 214 °С в зависимости от полиморфной модификации. Молекула госсипола содержит два нафталиновых ядра, соединенных друг с другом непосредственно или через углеводородную цепь, две альдегидные группы и шесть гидроксилов. Госсипол растворим в метиловом и этиловом спиртах, эфире, ацетоне, хлороформе и пиридине. Он плохо растворяется в глицерине, петролейном эфире и нерастворим в воде. С анилином госсипол образует дианилингоссипол, нерастворимый в органических растворителях, в том числе в пиридине. Эта реакция служит для количественного определения госсипола в жирах, жмыхах и шротах. Для качественного определения этого пигмента пользуются цветными реакциями. Например, при действии крепкой серной кислоты смесь окрашивается в ярко-красный цвет, с водным раствором хлорного железа окраска становится оливково-зеленого цвета, а с хлорным оловом — пурпурно-красная.

Содержание госсипола в промышленных сортах семян хлопчатника — 0,14-2,5% к массе сухого и обезжиренного ядра. Однако в специально выращенных сортах семян хлопчатника может содержаться госсипола 0,002%. Содержащийся в жмыхе и шроте госсипол ухудшает их кормовые свойства.

Госсипол, который извлекается из семян, жмыха и шрота этиловым эфиром или 70%-ным водным ацетоном, называется свободным госсиполом. Содержание его, равное 0,15-0,2%, может вызвать сильное отравление. В сыром хлопковом масле госсипола находится 0,08-2,0%. В масле после щелочной рафинации остаются лишь незначительные следы продуктов изменения госсипола.

Связанным называют тот госсипол, который не извлекается из объектов этиловым спиртом или водным ацетоном, но может быть выделен горячим анилином. Но его нельзя считать определенным веществом, так как это большая группа соединений госсипола с белками, аминокислотами, фосфатидами и другими веществами. Содержание связанного госсипола в семенах — 0,05-0,3%, а в жмыхе и шроте — 0,2-1,6% в зависимости от способов и технологических режимов извлечения масла. Именно этот красящий пигмент придает маслу из семян хлопчатника темную окраску.

При хранении и переработке хлопковых семян, а также при хранении сырых хлопковых масел госсипол способен взаимодействовать со многими веществами семян и масел. Изменения этого пигмента могут произойти и в результате действия тепла и кислорода воздуха с образованием множества новых продуктов. Чем выше температура, тем многообразнее продукты этой реакции. При этом окраска госсипола становится более интенсивной с понижением числа нейтрализации, а токсичность продуктов изменения госсипола будет значительно ниже токсичности исходного вещества.

Хромогенные вещества

— бесцветные вещества, содержащиеся в клетках семян растений и обладающие способностью при окислении

кислородом воздуха или при взаимодействии с некоторыми реагентами становиться сильноокрашенными. Они распространены не во всех жирах и при том в очень небольших количествах. Некоторые хромогены имеют большое физиологическое значение для растений.

Свойство хромогенов окрашиваться от воздействия некоторых реагентов используется в аналитической практике для определения природы жира. Окраска, возникающая под действием специального реагента, характерна лишь для одного какого-либо жира.

Сезамин

входит в состав кунжутного масла. Это твердое вещество с температурой плавления 122,5 °С. Наличие сезамина обусловливает цветную реакцию на кунжутное масло (реакция Бодуэна) — красное окрашивание, возникающее при воздействии на кунжутное масло фурфурола и дымящей соляной кислоты.

Хромогены

хлопкового масла дают возможность распознать его при нагревании масла с серой в растворе сероуглерода. Появление красной окраски в масле может быть обнаружено даже при наличии 1% хлопкового масла в исследуемом жире (реакция Гальфена).

Хромоген,

входящий в состав жиров морских животных, под действием брома образует розовую окраску, в течение 40-60 мин. переходящую в устойчивую зеленую (реакция Тортелли и Яфе).

Химия цианинов

Благодаря исследованиям Кёиига, Фишера, Кауфмана, Милса, Хоумера, Брукера, Мана, Ван Дормеля, Ниса, японских авторов Фунзи, Тахакаши, а также работам в последние десятилетия советских химиков Бабичева, Левкоева, Кип-приянова, Свешникова и других химия цианинов получила блестящее развитие как в теоретическом аспекте, так и в практическом. В настоящее время существуют соединения, которые сенсибилизируют ко всем областям спектра, включая инфракрасную область, в результате чего стали возможными цветная фотография и фотография в инфракрасных лучах, что ранее казалось довольно сложной задачей.

В структуре цианинов содержится полиметиновая цепочка, имеющая на концах атомы азота, входящие в одинаковые или разные гетероциклы.

Здесь п=0 или четному числу, пунктиром обозначены гетероциклические кольца. Один из атомов азота несет положительный заряд и является электроноакцепторным. Таким образом, через систему сопряженных двойных связей осуществляется донорно-акцепторное взаимодействие с другим донорным атомом азота.

К полиметиновьш красителям принадлежат мероциа-нины, гемицианины и стириловые красители. С практической стороны интересны астрафлоксин ФФ — гемицианин на основе индола, астразоны, применяемые для крашения ацетатного щелка, и стириловые красители, используемые как дисперсные.

Некоторые цианины обладают антигельминтной активностью, а также бактерицидными и химиотерапевтичее-лк-ми свойствами. Определенные цианины нашли применение в лазерной технике.

Такова коротко история метинозых красителей, которая на этом не кончается, если задуматься о их важной роли в современной технике.

Растение, из корней которого добывается красящее вещество

Часто добывают красящие вещества из корней растения. Среди наиболее известных отмечают красильную морену. Это многолетнее растение, у которого корень достигает в длину 10-25 см. Его толщина около 50 мм.

Для получения красящего вещества, которое называют «крапп», корень измельчают. Он позволяет получить красные оттенки, так как в нем содержатся такие пигменты, как пурпурин и ализарин. Крапп почти перестал применяться, так как его вытеснили анилиновые красители. Но в девятнадцатом веке он был популярен в текстильной промышленности.

Еще одно растение, из корней которого добывается красящее вещество, – куркума. Оно позволяет получить краситель, используемый для растительных и животных волокон. Молотый корень барбариса применяют для кожи и тканей.

Анилиновый желтый и азокрасители.

Первый азокраситель n-аминоазобензол анилиновый желтый или n-фенилазоаншшн) впервые получен Мене в 1861 г. Но сама реакция диазотировання, благодаря которой стало возможным получение азокрасителей, была открыта в 1858 г. Грисом, которого мы вправе считать великим отцом этого самого обширного класса красителей. Число азокрасителей, зарегистрированных в Color Jndex, составляет свыше 2000, тогда как антрахиноновых не более 600, трифенилметановых 180 и около 120 индигоидных наряду с 350 красителями других классов. Такое весомое представительство обусловлено прежде всего большим разнообразием азокомпонентов — диазотируемых аминов азосоставляющих, прежде всего производных нафталина. Азокрасители с момента их появления всегда являлись технически важными, современными, конкурентоспособными и исключительно многообразными.

Азокрасители

Среди азокрасителей — кислотные, основные, прямые, протравные красители, красители, образующие окраски на волокне, дисперсные красители, пигменты и красители для растворителей. Хромофором в азокрасителях является азогруппа —N=N—. Многие азокрасители содержат несколько азогрупп (дисазокрасители, трисазокрасители, полиазокрасители). Азокрасители, пожалуй, больше, чем другие, носят порой фантастические названия, что связано часто с рекламными аспектами.

Один мой друг и коллега, специалист по синтезу азокрасителей, который, как фокусник, развлекался их. изобретением, рассказывая мне правду и неправду об азокрасителях, часто спрашивал: «Скажи, а тебе не кажется, что эти названия — эриохром, супранол, хлорантин, сириус, хлорамин несут в себе нечто зачаровывающее и заставляют вспоминать о мифах и сказках с гномами и нимфами, которые нам рассказывали в детстве?» У него было достаточно оснований так говорить, поскольку он был хорошим химиком, знающим колористом, отчасти поэтом.

После анилинового желтого был открыт коричневый Бисмарка — первый дисазокраситель (1863), затем хризоидин (1875) анилин – м – фенилендиамин (условное словесное обозначение азокрасителей, в котором стрелка идет в направлении от диазотируемого амина к азосоставляющей), желтый для растворителей 2 и некоторые основные красители. В период 1870—1880 гг. начинается «бум» азокрасителей, на длинном пути развития которых были и неожиданности.

Основные (катионные) азокрасители

Основные (катионные) азокрасители, хотя и используются достаточно широко, не очень многочисленны; многие из них имеют умеренные показатели прочности. Наряду с ними некоторый интерес представляют азофенилсафранины. Для крашения полиакрилнитроила (ПАН) важную роль играют основные азокрасители типа, содержащие четвертичный атом азота. Наиболее распространенные названия этих красителей: базакрилы, астразоны и максилоны.

С 1875 г. начинают появляться кислотные азокрасители на основе фенолов и нафтолов с карбоксильными или суль-фогруппами.

Один из первых сульфосодержащих азокрасителей, оранжевый 2 (8), был получен в 1876 г., в то же время синтезирован первый водорастворимый дисазокраситель алый Бибриха. Не содержащие сульфогрупп азокрасители на основе фенолов, например суданы, используют как пигменты или как красители для растворителей.

Важнейшими полупродуктами для синтеза кислотных азокрасителей являются нафтиламины, нафтолы, сульфированные аминонафтолы, среди которых наибольшее значение имеют хромотроповая кислота и аш-кислота. На основе этих кислот получают большое количество технически важных дисазокрасителей. В качестве примера приведем строение сине-черного красителя на основе аш-кислоты.

С открытием тартразина азокрасители пополнились группой азо-пиразолоновых красителей, которые выпускались в разных странах под названиями супранолы, супрамины, поляры, розантрены и др.

С 1880 г. появились протравные азокрасители, которые являются комплексными солями (лаками) исходных кислотных красителей. Обычно в качестве протрав употребляют соли хрома, реже меда, алюминия, никеля, кобальта. Протравные красители довольно многочисленны, их технология постоянно развивалась, они и сегодня играют важную роль в крашении тканей.

Первые протравные азокрасители были получены в 1878 г. на основе салициловой кислоты. В 90-х годах появились протравные красители, содержащие оксигруппу в opтo-положении к азогруппе, среди которых наиболее интересны О, О’-диоксиазокрасители. Затем появились уже содержащие металл протравные красители (неоланы, палатины), что избавляло красильщиков от необходимости протравливать ткань. Крашение ими проводят как обычными кислотными красителями. Позднее, в 1919 г. были выпущены металлкомплексные азокрасители 1:1, а в 1951 г. — металлкомплексы 1:2 (), которые дают особенно ровные и прочные окраски. Строение этих красителей в общем виде показано формулами.

В 1884 г. Беттигер обнаружил, что натриевая соль конго красного непосредственно окрашивает хлопок из водно-солевого раствора. Такими же свойствами обладали и многие другие красители на основе бензидина. Так были открыты прямые красители (субстантивные) и начаты интенсивные исследования в этой области.

Применение и общие свойства красящих веществ

По принятой у нас технической классификации все красители можно разбить на следующие группы.

Растворимые в воде красители

К ним относятся:

Основные красители, являющиеся обычно солянокислыми или сернокислыми солями соединений основного характера. Эта группа красителей, преимущественно метиленхинонных и хинониминных, играла большую роль в начале производства синтетических красителей, но в настоящее время вследствие малой прочности большинства этих красителей к свету и наличию ярких красителей иных групп потеряла свое значение.

Основные красители применяют для окраски волокнистых материалов как животного, так и растительного происхождения. Волокнистые материалы животного происхождения окрашиваются непосредственно слабокислым водным раствором основного красителя. При этом амфотерное вещество шерсти — кератин, — имеющее наряду с основными и кислые свойства, вступает в химическое солеобразное соединение с основанием красителя, вытесняя в красильную ванну миперальную кислоту.

Растительные волокна, обладающие нейтральным характером, не способны непосредственно окрашиваться основными красителями. Поэтому для окраски и печати основными красителями на растительные волокнистые материалы предварительно наносят протраву, обладающую кислыми свойствами, и после ее закрепления красят точно так же, как и животные волокна. В качестве протравы под основные красители применяют танин, закрепляемый на ткани при помощи сурьмяных солей, или усваиваемые волокном кислые по характеру продукты конденсации фенолов с серой, называемые катанолом, или закрепителем.

Кислотные красители представляют собой натриевые или реже калиевые и кальциевые соли сульфокислот (или карбоновых кислот). Этот класс красителей насчитывает большое число представителей самого разнообразного химического строения; некоторые из кислотных красителей обладают выдающейся прочностью к свету, валке, мытью и поэтому находят широкое применение. Кислотные красители применяют для окраски лишь амфотерных животных волокон, имеющих наряду с кислым и основной характер. Кислота красителя вступает в химическое взаимодействие с основными группами кератина шерсти, образуя солеобразные соединения. Гидрат окиси щелочного металла при этой реакции переходит в красильную ванну. Поэтому в красильную ванну прибавляют какую-либо кислоту, связывающую гидрат окиси щелочного металла.

Протравные красители являются органическими полиоксисоединениями или оксикарбоновыми кислотами, причем непременным условием является наличие в них по крайней мере двух оксигрупп или окси- и карбоксигрупп в о-положениях друг к другу. Крашение этим классом красителей более сложно, но эта сложность искупается большой прочностью получаемых окрасок. К этому классу относится группа антрахинонных производных, в том числе ализарин, а также представители иных классов красящих веществ. Протравными красителями окрашивают как растительные, так и животные волокна по так называемым металлическим протравам, с металлами которых красители образуют очень прочные, комплексно построенные лаки. Для крашения хлопка протравными красителями иногда на волокне предварительно закрепляют какую-либо непредельную жирную кислоту, которая при последующем протравлении образует основные соли с металлом, дающие с красителями очень красивые и прочные оттенки (ализариновое или пунцовое крашение).

Хромировочные красители представляют собой сульфокислоты протравных красителей и применяются для окрашивания только животных волокон, причем взаимодействие красителя с протравой происходит после усвоения красящих веществ волокном. В качестве протравляющего агента чаще всего применяется хромовая кислота в виде ее солей, иногда оказывающая и окислительное действие на красящие вещества.

Соляные, или субстантивные, для хлопка красители являются в большинстве случаев солями ароматическими сульфокислот, преимущественно азосоединений, и отличаются от кислотных красителей тем, что дают коллоидные водные растворы, усваиваемые целлюлозой растительных волокон. Ими можно пользоваться для окраски животных волокон (подобно кислотным красителям) и растительных В последнем случае краситель закрепляется на волокне в результате физико-химических процессов (адсорбция, коагуляция) в виде солей сульфокислот. Окраски субстантивными красителями не во всех случаях прочны. Особый интерес представляет группа субстантивных красителей, прочно закрепляемых на волокне различными последующими после крашения обработками. Число подобных прочных к свету и стирке субстантивных красителей значительно выросло за последние годы. Существуют также субстантивные красители основного характера, но пока еще практического значения они не имеют.

Растворимые в воде красящие вещества в подавляющем большинстве являются солями сульфокислот; при фабрикации их обыкновенно выделяют из водных растворов отсаливанием, реже — кристаллизацией.

Красители на основе И-кислоты

Дальнейшие работы привели к появлению красителей на основе И-кислоты (16, звездочкой на рисунке показано положение вступающей азогруппы), производных стильбена и др.

С 1870 по 1890 г. были получены нерастворимые в воде азокрасители (пигменты, азоидные красители типа анилин — (в-нафтол (Трипке, 1877). Последующее открытие пара красного стало началом более широкого применения азокрасителей, образующих окраски прямо на волокне (пропитка хлопка щелочным раствором нафтола с последующей обработкой раствором диазотированного амина). В дальнейшем группа проявляемых на волокне красителей пополнилась желтыми пигментами на основе ацетоацетарилидов, способных к сочетанию по метиленовой группе (Ar—NH— СО—СН2—СО—СН3), а также арилидов 2-окси-З-нафтойной кислоты. Все эти азосоставляющие для образования красителей на волокне выпускаются под общим (неправильным) названием нафтолы.

Проявляемые на волокне азокрасители находят широкое применение для печати узорчатых расцветок. Для облегчения применения этих красителей химики разработали более удобные формы, в том числе стабильные диазотированные амины (диазоли, диазотаты, диазомины, диазосульфонаты), а также полные красочные составы, содержащие обе компоненты азосочетания, которые вступают в реакцию при соответствующей обработке на волокне (рапиды, рапидогены, рапидозолы).

В заключении этого раздела нельзя не отметить еще раз огромного технического значения азокрасителей и связанного с этим высокого уровня их технологии, которая прошла путь от деревянных чанов с ручным перемешиванием до непрерывных, современных технологических схем с автоматизированным управлением.

Классификация

Общепринято классифицировать красители по химическому признаку, т.е. по общности хлороформовых систем, что удобно для тех, кто их производит и изучает, или по области их применения. Источником для получения натуральных пищевых красителей служит в большинстве случаев растительное сырьё.

Получение натуральных пищевых красителей из разнообразного растительного сырья содержащего пигменты цвет которых обусловлен такими химическими соединениями как антоцианы, каратиноиды, хлорофил и т.п. Чтобы расширить производство и увеличить выработку красителей красного пищевого концентрированного из выжимок тёмных сортов винограда, черносмородинного и черноплоднорябинного и красителей, полученных на основе нестандартного чайного сырья. Технология изготовления первых трёх указанных красителей освоена промышленностью. Краситель красный пищевой вырабатывается из выжимок тёмных сортов винограда. Качество свекольно-чайного красителя так же даёт основание сделать вывод о его перспективности. Он более стоек в отношение влияния реакции среды по сравнению с другими антоциановыми красителями и при герметической упаковке стоек в хранение. Представляет собой тонкий порошок, содержит небольшое количество влаги и его легко транспортировать к местам потребления. Может использоваться в различных отраслях пищевой промышленности для окрашивания продуктов.

Технология получения красителя из ягод вороники разработана в основном в лабораторных условиях. Качество красителя позволяет использовать его для окраски кондитерских изделий и других пищевых продуктов с кислой средой. При условии организации сбора дикорастущих ягод вороники возможность внедрения технологии изготовления красителя в промышленность не вызывает сомнений.

Как покрасить ткань растительным красителем

Самостоятельно красить ткани можно в домашних условиях. Большинство красителей водорастворимы, поэтому понадобится выварить сырье на дистиллированной воде. Это делается в эмалированной посуде. Время выварки зависит от культуры. В полученный концентрат помещается ткань и кипятится в течение 15-20 минут. Для достижения лучшего результата добавляют уксусную эссенцию.

Чтобы покрасить ткань в желтый цвет с помощью березовых листьев, понадобится:

1. 1 ч. л. сухих квасцов смешать с 2 л воды и довести до кипения.
2. Ткань оставить в кипящем растворе на 30 минут.
3. Сделать отвар из 4 л воды и 0,5 кг листьев. Жидкость довести до кипения и оставить на огне в течение 1 часа.
4. Ткань положить в процеженный кипящий отвар на 60 минут.
5. Вещь хорошо прополоскать под проточной водой.

Растительные красители отличаются гипоаллергенностью и безопасностью. Поэтому они очень ценны в таких сферах, как производство продуктов и косметики. Их получают из растений – как культивируемых, так и дикорастущих. Натуральные красители можно использовать в домашних условиях, если своевременно и правильно заготовить сырье.

2.3. Характеристики отдельных красителей и их использование

Натуральные пищевые красители должны удовлетворять следующим основным требованиям.

Важнейший из них – это абсолютная безвредность красителей, предназначенных для окрашивания пищевых продуктов. Поэтому натуральные пищевые красители должны изготавливаться из растительного сырья разрешенного органами здравоохранения для получения из него безвредных красящих веществ. В составе натуральных пищевых красителей кроме безвредных красящих пигментов присутствуют ценные биологически активные компоненты – витамины углеводы, минеральные соли.

Натуральные пищевые красители должны быть устойчивы к t воздействиям. При нагревании до 1000-105oC основные свойства не должны изменяться. Обычно устойчивость натуральных пищевых красителей определяется нагреванием их растворов до кипения и кипячением в течение 5 мин.

Натуральные пищевые красители должны обладать хорошей красящей способностью. Окрашиваем ими пищевые изделия должны иметь интенсивные, ясно выраженные цвета соответствующих тонов.

Натуральные пищевые красители не должны иметь неприятных постоянных вкуса и запаха. Обычно этим красителям свойственны вкус и запах соответствующие вкусовым особенностям растительного сырья из которого они получены. Вкус большинства натуральных пищевых красителей, основу красящих веществ которых составляют антоцианы, кислый, т.к. при их изготовлении используются пищевые кислоты. Наличие горького вкуса в красителях не допускается.

Натуральные пищевые красители могут вырабатываться как в жидком концентрированном так и в сухом порошкообразном виде

цвет окрашенных натуральных красителей пищевых продуктов должен быть стойким и не изменяться при хранение их в течении гарантийного срока.

Как показали опыты введение перечисленных добавок в первичный экстракт способствует увеличению содержание красящих веществ в концентрированном красителе. Лучшие результаты получили при добавление в первичный экстракт 1,5-2% патоки. В этом случае почти не наблюдалось выпадения осадка в процессе концентрирования экстракта, увеличилось содержание энила в энокрасителе, что позволило значительно снизить кратность выпаривания первичного экстракта.

По органолептическим показаниям энокраситель должен удовлетворять следующим требованиям: по внешнему виду – это жидкость интенсивно окрашенная темно-гранатового цвета. Не допускается наличие осадка и мути. Вкус красителя характерный, кислый. Запах слабо выраженный винный.

Материалы, без которых не обойтись

Источником происхождения очень многих красящих веществ является сама природа

Красителям посвящена целая наука, основы которой не мешает держать в уме.

Научные основы

По науке, краситель – вещество химического происхождения:

• Во-первых, способное поглощать световое электромагнитное излучение и отражать его затем в пределах видимого спектра;
• Во-вторых, способного растворяться в других веществах, передавая им свои свойства.

Различают два вида красителей:

• растворимые в воде, за которым и закрепился термин «красители» – вот они и проникают в окрашиваемое вещество, связываясь с его структурой, и,
• пигменты или порошки – эти уже не растворяются, а связываются с материалом с помощью специальных клеющих составов, в качестве которых часто выступает всем знакомая олифа.

Два вида красителей определяют и два источника их получения:

• первые имеют в своей основе – органические вещества;
• вторые – минеральные.

У жидких средств для покраски есть своё преимущество – благодаря своему искусственному химическому происхождению, они позволяют точнее регулировать силу своего влияния

Классификация

Все красители можно разделить по их применению на 13 групп:

• Прямые. Эти очень ненадёжны, так как используют слабые водородные и ионные связи с молекулами окрашиваемого материала. Достаточно чуть повышенной температуры или мыла, чтобы такие краски начали сходить. Поэтому они всегда используются только совместно с закрепителями.
• Активные или реактивные. Эти уже обеспечивают более прочную окраску за счёт активной связи с молекулами исходного вещества. Но и тут есть свой недостаток – со временем связи разрушаются. Чтобы избежать подобной ситуации покраску всегда производят при строгом соблюдении технологии, которая для каждого вида отделочной краски может быть своя.
• Кубовые. Такие отличаются очень высокой прочностью и устойчивостью к воздействию света, но, тем не менее, используются довольно редко. Дело в том, что процесс прокраски кубовыми красителями очень сложен – здесь приходится иметь дело с щёлочью и несколькими циклами проведения работ.

Но никакой конкуренции нет – просто у каждого способа получения средства для покраски свои преимущества и своя инструкция применения

• Сернистые. Главный недостаток – невыразительная палитра и только цветов основного спектра. Зато сернистые краски очень устойчивы к воде и к ультрафиолету.
• Кислотные. Кислотные прекрасно растворяются в воде, позволяют с легкостью контролировать получающийся оттенок. Но есть один недостаток – не всегда при получении смеси удаётся равномерно распределить краску по всей массе. Чтобы устранить этот недочёт, можно использовать специальные вспомогательные вещества, которые так и называются – выравниватели кислотной краски при замесе.

Цена даже вот таких маленьких баночек может иногда достигать очень солидных значений

• Кислотные металлкомплексные. Эти являются дальнейшим развитием кислотных красителей, когда для получения нужного цвета используются химические соединения металлов (чаще хрома). Цвет получается более глубокий и устойчивый, в первую очередь к ультрафиолету и окислителям.
• Протравные или хромовые. Данная технология окраски основана на внедрении в состав окрашиваемого вещества молекул тяжёлых металлов, что может проводиться в качестве основного этапа покраски, так и вспомогательного (отсюда и термин – хромирование). Но этот способ окраски всё больше уходит в прошлое, и виной всему эти самые тяжёлые металлы.
• Дисперсные. Представляемые в виде водных растворов, такие красители известны своей предельной экономичностью – достаточно только нескольких миллиграммов на литр, чтобы получить нужный цвет. Такие красители рекомендованы для покраски обоев, как с наружной стороны, так и с внутренней – устойчивость краски будет непревзойдённой.
• Катионные. Очень полезны при окраске гелевых масс. Если не обращать внимание на сложность технологии, когда требуется погружать окрашиваемые предметы в специальные ванны, то данные красители не имеют конкурентов с точки зрения яркости получаемых красок. В строительном супермаркете вы найдёте примеры этих красителей на стендах грифельных красок.

Результаты работы на фото, окраска бетонных изделий – одна из самых известных сфер применения именно красящих веществ

• Жирорастворимые. Это уже сплошная синтетика со специально подобранными свойствами, которые и обеспечивают прекрасную растворимость в органике. Зато в воде эти красители не растворяются совсем, что и обусловило их широкое применение.
• Ацетонорастворимые. Уже само название говорит само за себя – эти растворяются в одном из самых известных растворителей – ацетоне. Представленные в виде порошка, ацетонорастворимые красители, широко используются при производстве силиконовых красок и нитролаков.
• Спирторастворимые. Здесь, по аналогии, основным растворителем являются всевозможные виды спиртов. Такие очень широко используются для получения цветных нитролаков.
• Пигменты, как органического, так и неорганического происхождения, ещё называемые порошками. Когда возникает вопрос, как называется натуральное красящее вещество – пигменты и имеются в виду. Они требуют очень сильного измельчения для получения удовлетворительного красящего эффекта.

Весь процесс смешивания производится своими руками, только в этом случае он может находиться под полным контролем

Реактоны и дремарены

Затем последовали реактоны и дремарены (1959), левафиксы Е, элизианы, реакна и т.д. Вслед за красителями для хлопка были выпущены активные красители для шерсти и полиамида – проциланы, дремарены (1970) и др.

По характеру взаимодействия с субстратом активные красители можно разделить на две группы: с первыми субстрат взаимодействует путем нуклеофильного замещения, со вторым путем нуклеофильного присоединения. К первому типу относятся проционовые красители (45), ко второму типу принадлежат ремазоли, которые образуют в условиях крашения винильную группу, присоединяющую по двойной связи ионизиролванный целлюлозный остаток (Цел –О-). В случае шерсти нуклеофильная реакция происходит за счет концевых NH2 – групп белкового полимера, и краситель связывается с субстратом через NH – мостик.

В настоящее врем известны разнообразные реакционные группы, используемые в активных красителях, в том числе содержащие подвижный атом галогена в алифатической части, например COCH2Hal. В свою очередь, окрашеная часть может принадлежать красителю любого класса: азокрасителю, в том числе металлосодержащему, антрахиноновому, фталоцианиновому и т.д.

Классы красителей — органические красители. Химические красители как кубовые активные, дисперсные претерпели огромную как химическую, так и технологическую эволюцию. \Подбора и организации производства натуральных пищевых красителей для окрашивания разнообразных продуктов питания в настоящее время весьма актуальна.

Красящими, пахучими и трудноизмельчаемыми веществами.

К группе красящих веществ относят вещества(их растворы,смеси и т.д.), которые оставляют окрашенный след на таре, укупорочных средствах, оборудовании, других предметах, несмываемый обычной санитарно-гигиеничной обработкой (рибофлавин, метиленовый синий, фурацилин и др.). Для работы с красящими веществами отдельно для каждого наименования выделяют весы, ступку, шпатель, другой инвентарь. Приготовление порошков проводят на специально выделенном рабочем месте. Вначале растирают неокрашненное вещество, большую часть его высыпают на капсулу, оставив в ступке небольшое количество (приблизительно равное количеству красящего); к нему добавляют красящее вещество, поверх которого насыпают слой неокрашенного вещества, смесь тщательно перемешивают. После этого в несколько приемов при тщательном перемешивании добавляют оставшийся неокрашенный продукт. Однородность полученной смеси определяют нажимом головкой пестика на собранную в центре ступки массу. При этом не должно быть частиц, отличающихся по окраске. Аналогичным методом приготовляют порошки с окрашенными веществами (колларгол, протаргол и др.).

Трудно измельчаемые вещества (борная кислота, камфора, ментол и др.) необходимо растирать в присутствии небольшого количества летучей жидкости, в которой они частично растворимы(спирт, эфир и др.);жидкость берут из расчета 10-12 капель на 1г измельчаемого вещества. В ступку отвешивают трудно измельчаемое вещество,добавляют необходимое количество летучей жидкости, растирают, дают жидкости выпариться и добавляют остальные вещества.

В сложных порошках пахучие и летучие лекарственные вещества добавляют в последнюю очередь.

.

Алгоритм технологии сложных порошков с красящими, пахучими и трудноизмельчаемыми лекарственными веществами.

Лекарственные вещества,

измельчаемые со вспомогательными жидкостями Таблица 3

Ситуационные задачи.

Задание №1.

В рецепте прописан ментол с сахаром. Фармацевт измельчил их в порядке прописывания. Какая оптимальная технология должна была быть использована?

Задание №2.

Порошки с гигроскопичным веществом эуфиллином и красящим этакридина лактатом фармацевт использовал прибор ТК-3. Можно ли использовать ложку-дозатор в таком случае?

Задание №3.

Фармацевт при приготовлении порошков с калия перманганатом отвесил вещество за своим рабочим местом и на тех же весах, на которых раньше отвешивал сахар. Какую ошибку допустил фармацевт?

Задание №4.

При приготовлении порошков с камфорой фармацевт измельчил ее в ступке без вспомогательной жидкости. Оцените правильность его действий.

Задание №5.

Готовя порошки с йодом, фармацевт отвесил его сразу на чашки весов. В чем состояла его ошибка?

Задание №6.

При приготовлении порошков с бромкамфарою фармацевт измельчил ее в ступке в первую очередь, потом добавил сахар. Что не учел фармацевт в своей работе?

Тема:

Приготовление сложных порошков с экстрактами и полуфабрикатами.

Экстракты представляют собой концентрированные витяжки из лекарственного растительного сырья.В зависимости от степени сгущения различают экстракты сухие,густые и жидкие .При приготовлении сложных порошков как правило используют сухие экстракты. Такие порошки готовят по общим правилам смешения порошков. Густой экстракт отвешивают на кружок фильтровальной бумаги и помещают на пестик; для отделения бумаги ее смачивают несколькими каплями 70% спирта или воды. Экстракт растирают с несколькими каплями 95% спирта и по общим правилам добавляют остальные ингредиенты.

В аптеках из густых экстрактов часто готовят раствор в водно-спирто-глицериновой смеси ( 60 : 10 : 30).Хранят растворы экстрактов не более 15 дней. При отсутствии стандартного каплемера его можно заменить пипеткой, откалиброванной по соответствующей жидкости путем 5-кратного взвешивания 20 капель.

Если экстракт сухой(1:1),его берут в равном количестве, прописанном в рецепте; если экстракт густой(1:2) —его берут в двойном количестве по отношению к выписанному в рецепте.

Для повышения производительности труда, в аптеках готовят порошки с использованием полуфабрикатов. Полуфабрикаты – это внутриаптечные заготовки порошковых смесей из двух или более лекарственных веществ, составленных в соотношениях, наиболее чаще встречающихся прописей.

Таблица капель.

Количество капель в 1 г и в 1 мл и масса 1 капли жидких лекарственных препаратов при 20° С по стандартному каплемеру (ГФ X, с. 996, ГФ IX, с. 860) Таблица 4

Встретят в ослепительно белом бикини, шлюхи в Туле по вызову, если нужен ослепительный досуг. Главный плюс проституток из Тулы заключается в том, что они готовы вас принять в любое время. Милые шлюхи в Туле по вызову, сочные и сладкие, они такие игривые и стройные, что у тебя будет сегодня классный секс. Не упусти свой шанс.