BeetBlue zou een natuurlijk alternatief kunnen zijn voor industriële kleurstoffen
Afbeelding: Erick Bastos / IQ-USP
De kleur blauw is overvloedig aanwezig in de lucht en in het water, maar niet bij levende organismen. Bij vogels is het het resultaat van de manier waarop de veren wit licht filteren en blauw licht reflecteren, niet door de aanwezigheid van pigment. Onder de mineralen bevatten blauwe pigmenten vaak metalen die giftig kunnen zijn. Bij planten is het een nog zeldzamere kleur. Hortensia's produceren pigmenten die anthocyanen worden genoemd (blauwe bloem, in het Grieks), die zich binden aan metalen en bloemen blauw kleuren, maar worden afgebroken zodra ze uit de plant zijn geëxtraheerd. Indigo, gewonnen uit planten van het geslacht Indigofera en gebruikt om kleding te verven, is een van de weinige kleurstoffen van natuurlijke oorsprong die geschikt zijn voor industrieel gebruik. Een alternatief werd vandaag (3/4) gepresenteerd in een artikel in het tijdschrift Science Advances : BeetBlue.
“We hebben een nieuwe blauwe kleurstof gemaakt van bietenpigment, een niet-giftige en hernieuwbare grondstof”, zegt chemicus Erick Bastos van het Chemie-instituut van de Universiteit van São Paulo (IQ-USP). Het pigment verft onder meer papier, katoenweefsel, zijdedraden, haar, yoghurt. BeetBlue werd geproduceerd uit betanine, een rood pigment dat overvloedig voorkomt in bieten en dat in mindere hoeveelheden ook in lenteroze, in pitaia en amarant wordt aangetroffen. De kleur verschijnt omdat het pigment rood licht reflecteert wanneer het wordt verlicht met wit licht. “Tijdens een gesprek met biochemicus Barbara Freitas-Dörr, destijds doctoraalstudent, realiseerden we ons dat de structuur van betanine kan worden aangepast om een nieuw blauw molecuul te verkrijgen. Het werkte de eerste keer ”, zegt Bastos.
"De reactie is simpel", zegt Bastos. "Ten eerste hebben we bethanine gezuiverd omdat het bietensap een oneindig aantal moleculen bevat." Vervolgens is het nodig om betanine te breken om het bitalaminezuur te produceren, een reactie met een zeer lage opbrengst. Vervolgens verandert een chemische reactie die een paar seconden duurt het betalaminezuur in BeetBlue ( zie infographic ).
"Het werk gebruikte een elegante en effectieve synthetische strategie om een blauwe kleurstof te produceren uit natuurlijk pigment", zegt chemicus Adriana Rossi van het Unicamp's Chemistry Institute, die niet aan het onderzoek deelnam. "De verbinding is stabiel, zelfs bij variaties in zuurgraad, in tegenstelling tot anthocyanen en betalaïnen, een klasse stoffen waarin betanine is opgenomen." De onderzoeker wijst erop dat BeetBlue , in tegenstelling tot natuurlijke pigmenten, geen metalen in zijn structuur bevat, waardoor synthetische kleurstoffen normaal gesproken giftig zijn. De metalen die in anthocyanen aanwezig zijn, zijn ook erg reactief en veranderen daarom van kleur.
Om te controleren of BeetBlule giftig is of DNA-mutaties veroorzaakt, voerde het USP-team tests uit met menselijke levercellen, netvliescellen en zebravissen ( Danio rerio ), in Brazilië gewoonlijk paulistinha genoemd. De tests hebben geen effecten aangetoond, maar ze zijn onvoldoende om vast te stellen dat de stof veilig is voor menselijke consumptie. Dit vereist complexere en duurdere tests.
De onderzoeker stopte met het registreren van een patent op BeetBlue. "Dit werk, gebaseerd op veel moleculair onderzoek, is ook een ode aan de basiswetenschap in een tijd waarin het waarderen van wetenschap erg belangrijk is", zegt hij. "Het uiteindelijke succes van de kleurstof zal een demonstratie zijn dat wetenschap de eerste stap is in de ontwikkeling van de technologische basis van de samenleving." Voor Bastos is het begrijpen van hoe dingen werken fundamenteel voor het oplossen van de problemen waarmee de mensheid wordt geconfronteerd.
Lees hoe het team van chemicus Erick Bastos, van het Chemistry Institute of the University of São Paulo (IQ-USP), erin slaagde een natuurlijke kleurstof te creëren met potentieel voor gebruik in de industrie:
Projecten: 1. Gebruik van groene oplosmiddelen en hun mengsels bij de optimalisatie van chemische processen (nº 14 / 22136-4); Modaliteit Thematisch Project; Verantwoordelijk onderzoeker Omar Abou El Seoud (USP); Investering R $ 2.695.151,81. 2. Betalaína: structuur-eigenschaprelaties (nº 16 / 21445-9); Subsidiemechanisme Onderzoekssteun - Regelmatig; Verantwoordelijk onderzoeker Erick Leite Bastos (USP); Investering R $ 203.438,61. 3. Fotofysische karakterisering en ontstekingsremmend vermogen van betalaïnen (nº 19 / 06391-8); Subsidiemechanisme Onderzoekssteun - Regelmatig; Verantwoordelijk onderzoeker Erick Leite Bastos (USP); Investering R $ 188.124,81. Wetenschappelijk artikel: FREITAS-DÖRR, BC et al . Een metaalvrije blauwe chromofoor afgeleid van plantenpigmenten. Science Advances. v. 6, eaaz0421. 3 april 2020.
Deze tekst is oorspronkelijk gepubliceerd door Pesquisa FAPESP onder de Creative Commons CC-BY-NC-ND-licentie. Lees het origineel.
