Красный, розовый, синий, фиолетовый
Как это ни удивительно, но эти цвета определяет одна группа пигментов — антоцианы (от греч. «антос» — цветок, «цианос» — голубой), впервые выделенные из цветков василька синего.
Антоцианы содержат лепестки роз, васильки, анютины глазки и ряд других растений, а также многие плоды: яблоки, вишни, виноград, черника, голубика и другие. Поэтому вытяжки из антоцианов можно использовать для получения натуральных красителей. В отличие от пластидных пиментов (хлорофиллов, каротиноидов) антоцианы сосредоточены в вакуолях клеток. В фотосинтезе не участвуют [4, с.22].
Антоцианы — растительные гликозиды, содержащие в качествевеагликона (антоцианидина) гидроксипроизводные 2-фенилхромена.
Рис.1 Строение молекулы антоциана василька.
Антоцианы- окрашенные кристаллы. Углеводная часть молекулы (обычно остаток глюкозы, рамнозы, галактозы, ди- или трисахарида) связана с агликоном в положении 3, реже — 3 и 5. У многих антоцианов некоторые группы ОН метилированы или ацетилированы. Легко растворяются в воде и других полярных растворителях, трудно — в спирте, бензоле. Содержатся в клеточном соке (вакуолях), значительно реже — в клеточных оболочках. Могут существовать в различных формах. При действии минеральных и органических кислот образуют соли красного, при действии щелочей — синего цвета. На цвет антоцианов влияет не только кислотность клеточного сока, но и способность этих пигментов образовывать комплексные соединения с металлами. Например, для проявления синего цвета необходимо наличие в клетках комплексного соединения антоцианов с магнием, алюминием, оловом, а также белками и сахарами.
|
|
|
Поскольку в клетках содержится обычно несколько различных антоцианов, а химический состав растений изменяется с возрастом, то окраска даже кратковременно живущих венчиков может изменяться на протяжении дня. Так, у чины весенней они сначала красные, затем зеленовато-синие. Иногда меняется окраска только части венчика. Например, у конского каштана желтое пятнышко на лепестке сначала становится оранжевым, потом красным, причем нектар выделяется только в желтой стадии.
Ярко-красные розы, голубые васильки, фиолетовые анютины глазки содержат растворенные в клеточном соке антоцианы. Яблоки, вишни, виноград, черника, голубика своим цветом обязаны антоцианам. Клеточный сок листьев и стеблей гречихи, краснокочанной капусты, листьев и корнеплодов столовой свеклы, молодая красная кора эвкалипта, красные осенние листья также содержат антоцианы. Больше всего антоцианов накапливают растения в местностях с суровыми климатическими условиями (Арктика, высокогорные луга), а также ранневесенняя флора. Антоцианы поглощают свет в ультрафиолетовой и зеленой областях спектра. Поглощенная энергия частично превращается в тепло, повышая на 1—4° С температуру листьев, пестиков,ты-чинок. Это создает более благоприятные условия как для фотосинтеза, так и для оплодотворения и прорастания пыльцы в условиях пониженных температур. У высокогорных растений антоцианы, поглощая избыток солнечной радиации, защищают хлорофилл и наследственный аппарат клетки от повреждений. Несомненно, яркая окраска цветков и плодов играет большую роль в привлечении насекомых-опылителей и в распространении плодов. Интересно, что «антоциановые» растения обладают повышенной стойкостью к загрязнению воздуха кислыми газами промышленных предприятий.
|
|
|
Поступая в организм человека с фруктами и овощами, антоцианы проявляют действие, сходное с действием витамина Р: они поддерживают нормальное состояние кровяного давления и сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния. Образуя комплексы с радиоактивными элементами, антоцианы способствуют быстрому выведению их из организма. Кроме того, эти пигменты способны улучшать зрение.
|
|
|
Если орган растения имеет голубой, синий, фиолетовый цвет, то нет никакого сомнения в том, что его окраска обусловлена антоцианами. А вот с красной окраской несколько сложнее. У некоторых, немногочисленных по сравнению с «антоциановой» группой видов растений оранжевая, красно-коричневая окраска цветков (тагетес прямостоячий, настурция большая), плодов (томаты, шиповник, ландыш майский) обусловлена не растворенными в клеточном соке антоцианами, а находящимися преимущественно в желтых и оранжевых пластидах (хромопластах) пигментами группы каротиноидов(от лат. «карота» — морковь).
Наиболее распространен красный пигмент ликопин, близкий по строению к каротину
Каротиноиды не растворимы в воде, но хорошо извлекаются из пластид органическими растворителями. Их цвет, в отличие от антоцианов, не зависит от кислотности среды.
Задачами проекта являлись получение антоцианов из лепестков растений и проведение опытов над полученными растворами.
Актуальность задач проекта можно считатьвыделение антоцианов из лепестков растений и их применение в получении экологически чистых материалов, а также изменение окраски цвета венчиков цветов.
Практическая часть.
|
|
|
После изученной научной литературы я приступила к практической части моего проекта.
Для начала нужно было выделить антоцианы из лепестков цветов растений.
Выделение антоцианов.
Для опыта мне понадобились лепестки фиалки узумбарской (розовой и фиолетовой), содержащие антоцианы, 2 пробирки, 1-процентная соляная кислота, 0,001-процентный гидроксид натрия
. 
Получить антоциановую вытяжку можно двумя способами. Я воспользовалась самым доступным. 0,5—1 г фиолетовых лепестков я поместила в пробирку.
Залила 5 мл воды и довела до кипения над пламенем спиртовки. 
Нагревание выше 70° С приводит к разрушению мембран клеток. Антоцианы свободно выходят из клеток, окрашивая воду в розовый и синий цвет.
Затем я отфильтровала раствор в чистую пробирку через бумажный фильтр.
У нас получилась вытяжка пигментов фиалки узумбарской.
· Изменение цвета под действием кислоты
Затем я приступила к опытам по изменению цветов полученных пигментов под действием кислоты. В чистую пробирку я отлила 2—3 мл вытяжки пигмента, добавила каплю разбавленной кислоты (1-процентной соляной).
Если полученная вытяжка антоцианов имела первоначально голубоватую окраску, то после добавления 1— 2 капель кислоты она приняла красивый розово-красный цвет. Изменения окраски связаны с перестройками в молекуле антоциана.
К окрасившемуся в розовый цвет раствору я добавила пару капель разбавленнойщелочи (0,001-процентный раствор едкого натра) , после чего розовая окраска полностью исчезла.
Кполучившемуся раствору добавила еще несколько капель кислоты.
Мною наблюдается повторное появление красного окрашивания. Можно повторить весь цикл изменения окраски антоциановых растворов под действием кислот и щелочей несколько раз.
v Изменение цвета под действием щелочи
Вытяжка пигментов синих лепестков и листьев многих растений при добавлении щелочи окрашивается в зеленый цвет. Сейчас я проверю это на своем опыте. В чистую пробирку я отлила 2—3 мл вытяжки пигмента, добавила каплю 0,001-процентного гидроксида натрия.
Если полученная вытяжка антоцианов имела первоначально голубоватую окраску, то после добавления 1— 2 капель щелочи она приняла желтый, светло-зеленый цвет. Изменения окраски связаны с перестройками в молекуле антоциана. Только у некоторых видов, например, у фиолетовых анютиных глазок, гибискуса (китайская роза), краснокочанной капусты, раствор антоциана приобретает под действием щелочи довольно устойчивую сине-фиолетовую окраску. Причина этого явления в том, что голубой и синий цвета появляются только в том случае, если молекула пигмента входит в состав сложного комплексного соединения с металлами (Fe, Ca, Mg и др.), углеводами, белками. У многих видов в процессе выделения пигментов из листьев происходит разрушение этого комплекса и утрата способности к проявлению голубого и синего цветов.
v Изменение окраски цветков в букете
Убедиться в том, что окраска органа зависит во многом от кислотности клеточного сока, можно на простом и эффектном опыте.
Для опыта мне понадобились 4вида растений с различной окраской венчиков(розовая, красная и бордовая розы), сиреневая хризантема, 2 стеклянных колпака, 2 стеклянные подставки под колпаки, водный раствор аммиака, концентрированная («дымящая») соляная кислота.
Я составила 3 одинаковых букета из цветов с различной окраской венчика: красных, бордовых и розовых.
Первый букет (контрольный) я оставила под колпаком без добавления чего-либо.
Второй поместила в пары аммиака. Для этого стеклянный колпак я изнутри «смочила»водным раствором аммиака и накрыла букет им.Третий букет я поместилав пары концентрированной соляной кислоты. Для этого стеклянный колпак я изнутри «смочила» концентрированной соляной кислотой и накрыла букет им.Нужно помнить, что кислота оседает не только на цветках, но и на столе, поэтому необходима подставка. Все букеты необходимо оставить на 15-30 минут, для выявления конечного результата.Втечение 15—30 мин, по мере проникновения в клетки паров кислоты или аммиака, происходит постепенное изменение окраски комплекса антоцианов и их цветового сочетания с сопутствующими желтыми пигментами.
В варианте, где лепестки венчиков подвергались воздействию паров кислоты, на лепестках розового цвета постепенно появляются ярко-розовые и красные пятна, а прожилки на лепестках сиреневой кустовой хризантемы становятся ярко-красными.
В варианте с воздействием на лепестки паров аммиака изменения окраски более разнообразны. Это объясняется тем, что при изменении кислотности клеточного сока от кислой до щелочной происходит изменение цвета от красного через сине-фиолетовые тона до зеленого и желтого. Лепестки венчиков, имевшие до опыта красные, розовые тона приобретают необычную расцветку. У бордовых роз в атмосфере аммиака цвет лепестков изменяется сначала до разных оттенков фиолетового, затем переходит в коричневый и зеленый.
Такое изменение окраски связано с тем, что в лепестках роз одновременно содержатся не только антоцианы, придающие лепесткам красный цвет, но и желтые пигменты флавонолы. Под влиянием аммиака цвет флавонолов тоже меняется: слабое желтое окрашивание переходит в желто-оранжевое, коричневое и даже зеленое.
v Акварельные краски из антоцианов
После проведения всех опытов я решила, что сделаю акварельные краски из антоцианов, полученных мною ранее.
Для опыта мне понадобятся растворы антоцианов, полученные мною из окрашенных частей различных растений( в моем случае это розы), 1-процентная НС1, 0,001-процентный NaOH, водяная баня, 4-процентный глицерин. Для начала я приготовила различающиеся по цвету растворы антоцианов из окрашенных частей различных видов растений, красная и бордовая розы, розовая роза и сиреневая хризантема. Чтобы приготовить эти растворы необходимо было измельчить лепестки в ступке.
С помощью нескольких капель НС1 я придала растворам более яркий оттенок. Для повышения вязкости красок в растворы антоцианов я добавила глицерин и упарила получившийся раствор на водяной бане. Раствор необходимо постоянно помешивать, для равномерного загущения. После того, как смесь загустела, я сняла ее с водяной бани и разлила в баночки из под гуаши, для более удобного использования.
Акварельные краски готовы.
Вывод:
Проводя опыты и создавая акварельные краски своими руками, я научилась очень многому:
работать с химическими препаратами, инструментами, оборудованием. Создавать экологически чистые материалы для работы (акварельные краски), которыми можно рисовать. Благодаря проведенным опытам с изменением окраски лепестков в букете я выявила, что в домашних условиях можно самому изменить окраску лепестков цветка.
Рефлексия:
Самое сложное в работе для меня было приготовление акварельных красок. Хотя это и достаточно легких процесс, но он требует внимательного приготовления. Необходимо было довести краски до нужной густоты, чтобы они не были очень жидкими или очень твердыми.
Самооценка:
Я думаю, что можно было бы создать большее количество красок, но я же только первый раз пробовала это делать, значит, в следующий я сделаю их гораздо больше. Думаю, что стоит доработать цвет красок и их густоту. Цели и задачи, поставленные мной в данном проекте успешно достигнуты.
Рецензия
на проектную работу Щукиной Алены «Химия растений и их цветов»
МАОУСОШ №1, 10-й класс, Кировградский городской округ
Научный руководитель проекта Сафронова Екатерина Николаевна
учитель химии.
Данный проект направлен на расширение своих знаний по теме «Индикаторы». Ученик проявляет интерес к предмету химии, может находить интересную информацию, классифицировать и обобщать теоретический материал. Научно-исследовательская работа имеет четкую структуру и написана грамотным научным языком. При написании проекта была проанализирована доступная литература по данной теме и использованы Интернет-ресурсы. Алена объяснила актуальность своей работы, чётко сформулировала цель, выдвинула ряд конкретных задач, провёла эксперименты в школьной лаборатории, и сделала заключительные выводы. Оформление работы в целом соответствует предъявленным требованиям. Материалы и выводы проектного исследования могут быть использованы на элективных курсах и уроках химии.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 198; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!