Barwniki roślinne

Barwniki roślinne, ze względu na ich lokalizację w komórce, dzielimy na występujące w plastydach (chloroplastach i chromoplastach) oraz w soku komór­kowym wodniczki.

W chloroplastach roślin wyższych występują chlorofile (a i b) i karotenoidy (karoteny: (β-karoten, likopen oraz ksantotlle: luteina, zeaksantyna, neoksanty-na, wiolaksantyna).

Chlorofil a i b absorbują energię promienistą i w procesie fotofosforylacji fotosyntetycznej zamieniają ją w energię chemiczną wykorzystywaną w procesie syntezy węglowodanów z C02 i H20. Średnia zawartość chlorofilu w l dm² blaszki liściowej wynosi od 4 do 7 mg, przy czym chlorofilu a jest 1-3 razy więcej niż chlorofilu b. Obie formy chlorofilu mają charakterystyczne dla siebie widma absorpcyjne. Chlorofil a rozpuszczony w eterze wykazuje maksimum absor­pcji promieniowania przy 380, 410 i 662 nm, natomiast chlorofil b, w tych samych warunkach, maksimum absorpcji wykazuje przy 430, 455 i 644 nm. Karotenoidy występują w zielonych organach roślin w stężeniu 4-7 razy mniejszym od stężenia chlorofilu. Mają również zdolność do absorpcji energii promienistej, lecz przede wszystkim z zakresu fal o długości 450-600 nm. Po­chłoniętą energię przekazują na chlorofil a, gdyż same nie uczestniczą w procesie fotofosforylacji. Wydajność przekazywania zaabsorbowanej energii wynosi 0,2-0,5. Barwniki chloroplastowe mają charakter hydrofobowy, dlatego też nie rozpu­szczają się w wodzie, lecz w rozpuszczalnikach organicznych takich jak: etanol, aceton, benzen, eter, chloroform. Ekstrakcji barwników można więc dokonać przez roztarcie zamrożonych lub świeżych tkanek asymilacyjnych z jednym z tych rozpuszczalników. Zawartość barwników w roślinach określa się najczęściej przy użyciu metod fotokolorymetrycznych lub spektrofotometrycznych. Metody pierwszej grupy po­legają na porównywaniu ekstynkcji uzyskanych ekstraktów z ekstynkcją roztwo­rów wzorcowych, o znanym stężeniu barwników. Metody spektrofotometryczne są dokładniejsze i pozwalają, bez wcześniejszego rozdziału ekstraktu, określić zawartość poszczególnych barwników w nim występujących. Warunkiem konie­cznym jest jednak, aby oznaczane barwniki wykazywały maksimum absorpcji promieniowania o różnej długości tali. Do rozdziału barwników, zawartych w ekstrakcie uzyskanym z liści, wyko­rzystuje się ich różne powinowactwo do poszczególnych rozpuszczalników lub też korzysta z chromatografii. Pierwszy sposób polega na dodaniu do ekstraktu, w którym rozpuszczalnikiem był np. etanol, drugiego rozpuszczalnika, który się z nim nie miesza, np. benzenu. Barwnik o większym powinowactwie do benzenu rozpuści się wówczas w tym rozpuszczalniku i oddzieli od innych związków barwnych pozostających w etanolu (patrz zad. 2a). Metody chromatograficzne pozwalają rozdzielić mieszaninę związków na po­szczególne składniki dzięki ich różnemu powinowactwu adsorpcyjnemu do ad-sorbenta, czyli tzw. fazy stałej. Adsorbentem może być bibuła chromatograficz­na, sproszkowana sacharoza, celuloza, ziemia okrzemkowa, tlenek glinu i inne związki. W chromatograficznym rozdziale barwników wyekstrahowanych z liści zachodzi więc selektywna sorpcja poszczególnych związków barwnych przez fazę stałą, w czasie ich wędrówki w fazie ruchomej (rozpuszczalnik organiczny, gaz). Składniki słabiej adsorbowane łatwiej przesuwają się wzdłuż fazy stałej. Ze względu na technikę wykonania rozróżnia się chromatografię bibułową, kolum­nową, cienkowarstwową, cieczową i gazową. Oprócz barwników chloroplastowych w roślinach wyższych występują także barwniki rozpuszczone w soku komórkowym takie jak: antocyjany (np. pelar-gonidyna, delfinidyna) oraz flawonole (np. kwercetyna, mirycetyna). Barwniki te mogą również absorbować światło, lecz nie są zdolne do przekazywania pochło­niętej energii na chlorofil, ani też do jej zamiany w energię chemiczną. Nadają one różnorodne zabarwienie płatkom kwiatów, liściom i owocom.