Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями. 1991. Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями. Удивительные опыты с растениями
 Скачать 0.92 Mb.
|
|
9. Обесцвечивание антоцианов сернистым газом Сернистый газ (S02) оказывает на антоцианы удивительное действие — они обесцвечиваются: красные, синие цветки превращаются в белые. Для опыта нужнЫ цветки с красными и синими лепестками, стеклянный колпак, пригодный для обработки в нем цветков сернистым газом, кусочек серы или лабораторная установка для получения сернистого газа, ложка для сжигания веществ. Опыт проводится в вытяжном шкафу или вне помещения, так как сернистый газ раздражающе действует на органы дыхания человека. Поместите 1—2 цветка (без воды) под стеклянный колпак и заполните пространство внутри колпака сернистым газом. Для этого в ложке зажгите кусочек серы и внесите в камеру, где находятся цветки. Лучше использовать лабораторную установку. Заполните сосуд сернистым газом с помощью газоотводной трубки. Плотно закройте камеру. Наблюдайте постепенное, в течение 15—30 мин, обесцвечивание лепестков венчика. У растений с махровыми цветками сначала изменяются наружные лепестки. Как только лепестки полностью или частично обесцветятся, достаньте цветок из камеры и поставьте в стакан с водой. Сернистый газ постепенно улетучится и лепестки примут исходный цвет. Нужно иметь в виду, что восстановление цвета происходит значительно медленнее, чем обесцвечивание, в некоторых случаях — в течение суток. 31 Сернистый газ вызывает переход антоцианов в бесцветную, так называемую лейкоформу. Бесцветные формы антоцианов достаточно широко распространены, например, в листьях, кожице и мякоти плодов некоторых растений (винограда, яблони). При определенных условиях они способны переходить в окрашенные формы Задание Проведите опыт с 5—10 видами растений. Зафиксируйте время, за которое обесцветятся лепестки, а также время, необходимое для восстановления окраски. Данные оформите в виде таблицы. 10. Акварельные краски из антоцианов Для опыта нужны растворы антоцианов, полученные из окрашенных частей различных растений, 1-процентная НС1, 0,001-процентный NaOH, водяная баня, кусочки камеди, образующейся на стволах вишни, сливы или 4-процентный глицерин. Приготовьте различающиеся по цвету растворы антоцианов из окрашенных частей различных видов растений. С помощью нескольких капель НС1 или NaOH придайте растворам более яркий оттенок. Для повышения вязкости добавьте растворенные в небольшом объеме воды кусочки камеди и упарьте на водяной бане. Краски готовы Задание. Испытайте на стойкость полученные краски. Для этого каждый день в течение 1—2 недель пишите один и тот же текст на бумаге одного сорта и сравнивайте яркость цвета. 39 ЖЕЛТЫЙ ЦВЕТ Желтые пигменты распространены в мире растений так же широко, как и красные, но в некоторых случаях они маскируются антоцианами, хлорофиллом и поэтому менее заметны. Географическое распределение растений с желтыми цветками довольно равномерно: на их долю приходится около 30% видов, произрастающих в данной местности. Группа пигментов, способных придать клетке желтый, желто-оранжевый цвет, наиболее многочисленна: это каротиноиды, флавоны, а также флавонолы и некоторые другие. Очень широко распространены в мире растений каротиноиды. Обычно растения содержат не один, а несколько различных каротиноидов, например в кожице зрелых плодов перца овощного обнаружено их около 100, Наиболее распространенными пигментами этой группы являются каротин, ксантофилл и ликопин Каротиноиды поглощают свет в синей области спектра. Цвет пигмента определяется как количеством сопряженных двойных связей в молекуле, так и концентрацией его в растворе. Каротиноиды, в отличие от других желтых пигментов, в воде не растворимы. Для их извлечения применяют органические растворители (бензин, спирт). У растений каротиноиды содержатся практически во всех органах: в цветках (лепест- 33 ках, завязи, тычинках), листьях, плодах и семенах. В листьях и зеленых плодах каротиноиды находятся в хлоропластах, где маскируются хлорофиллом, и в хромопластах. В лепестках, семенах они могут находиться также во внепластидном состоянии в качестве красящего компонента капелек масла. Желтый цвет венчиков чаще всего обусловлен пигментами группы каротиноидов. Например, в одном из исследований было установлено, что у 240 из 300 изученных видов растений желтый цвет лепестков определяли каротиноиды. Они придают желтый цвет венчикам цветков огурца посевного, тыквы обыкновенной, одуванчика лекарственного, лютиков, купальницы европейской, калужницы болотной, чистотела большого, подсолнечника однолетнего и других видов растений. Вместе с флавонами каротиноиды содержатся в желтых тычинках и рыльцах пестиков, участвуя в процессах созревания пыльцы, прорастания ее на рыльце пестика и оплодотворения. Мякоть плодов облепихи крушиковой, лимона, апельсина, корнеплодов моркови также богата каротиноидами. Практическое использование каротиноидов основывается на их лекарственных свойствах: они находят применение как обезболивающее средство при ожогах и обморожениях, как источник витамина А, для лечения труднозаживающих ран. Каротиноиды — прекрасные пищевые желтые красители. Выделенный из растений каротин используют для окраски конфет, масла, сыра, мороженого и других продуктов. 34 11. Получение облепихового (морковного) масла В плодах облепихи хромопласты с каротиноидами находятся в сочном околоплоднике. Для получения масла, обогащенного каротиноидами, нужны растительное масло, плоды облепихи крушиновой, корнеплоды моркови, сито. Плоды облепихи залейте таким количеством воды, чтобы она только покрывала ягоды, доведите до кипения, слегка охладите и протрите массу через сито. К мякоти добавьте столько процеженного растительного масла, чтобы получаемое облепиховое было достаточно концентрированным. Помешивая, прокипятите смесь на слабом огне. Каротиноиды, будучи жирорастворимыми веществами, переходят из разрушенных в процессе термической обработки хромопластов в растительное масло, которое приобретает оранжевую окраску. Для более полного извлечения пигментов смесь оставьте на несколько часов. После этого осторожно слейте с поверхности слой масла, обогащенного каротиноидами. Чтобы получить более насыщенный раствор, слитым маслом залейте новую порцию мякоти плодов и повторите процедуру несколько раз. Сравните цвет растительного масла до начала и в конце опыта. Хорошо заметное изменение окраски с бледно-желтой до оранжевой свидетельствует о переходе в него пигментов плодов облепихи. Светло-желтый цвет самого растительного масла также обусловлен каротиноидами. 35 Натрите на терке корнеплод моркови, обжарьте в большом количестве подсолнечного масла. Вы получите масло, обогащенное комплексом каротиноидов моркови. Основной компонент облепихового, морковного масла — каротиноид каротин, давший название всей группе пигментов Кроме него, в состав масла входят другие жирорастворимые вещества: стерины, фосфолипиды. Лечебное действие масла обусловлено комплексом всех растворенных в нем веществ. Помимо каротиноидов, в мире цветковых растений широко распространены желтые пигменты флавоны и флавонолы (от лат. «флавус»—желтый). Флавоны и флавонолы близки между собой и по строению и по цвету. Сосредоточены они в вакуолях эпидермальных клеток, хорошо растворимы в воде. В растениях содержатся в цветках (лепестки, рыльца пестиков), листьях, плодах. Известно около 70 желтых пигментов, несколько различающихся по химическому строению. Названия их обычно происходят от названий растений, из которых они были впервые выделены: кверцетин — пигмент коры и плодов дуба (от лат. «кверкус» — дуб), рутином богаты листья руты душистой. Обычно в венчиках растений содержатся и антоцианы, и^флавоны, и флавонолы. Например, в цветках львиного зева обнаружено 2 вида антоцианов (пеларгонидин и цианидин), 2 флавонола, в том числе кверцетин, несколько флавонов, например лютеолин — пигмент анютиных глазок. Наиболее распространен кверцетин, который содержится в лепестках всех изученных цветковых растений. 36 Флавоны и флавонолы интенсивно поглощают ультрафиолет. Поэтому особенно богаты этими пигментами цветки и листья тропических и высокогорных растений. Установлено, что, поглощая ультрафиолетовые лучи, флавоны и флавонолы предохраняют хлорофилл и цитоплазму клеток от разрушения. С давних пор желтые пигменты наряду с антоцианами широко используются в качестве природных красителей. Первоначальное применение их связывается с раскраской и татуировкой тела. В дальнейшем краски употреблялись для окрашивания шкур, служивших одеждой. Позднее — для окраски тканей, пищевых продуктов и других предметов широкого потребления. Уже в XV—XVI вв. в Европе стали культивировать растения как источник красителей. Возникла красильная промышленность. Для окрашивания волокон и тканей в желтый цвет в народной практике использовались цмин песчаный, череда трехраздельная, пупавка красильная, василек луговой, ястребинка зонтичная. В зеленые, коричневые, болотные тона окрашивает шерсть экстракт из наземной части зверобоя продырявленного; в желтые, зеленые, коричневые — вытяжка из корней укропа огородного. Желто-коричневые оттенки даст окрашивание шерстяных волокон экстрактом из корней и листьев щавеля конского. Хороший желтый краситель получается из молодых листьев березы. Задание. Приготовьте масло из плодов шиповника. 37 12. Получение желтого красителя из сухой чешуи лука Сухая чешуя репчатого лука содержит в большом количестве желтый пигмент группы флавонолов — кверцетин. Экстракт чешуи находит широкое применение для окрашивания пищевых продуктов и тканей в желто-коричневый цвет. Используя экстракт чешуи лука, ознакомимся с методикой приготовления и использования растительных красителей. Для опыта нужна сухая чешуя лука, аммониево-железные квасцы [(NH4)2S04• •Fe2(S04)3•24H2O], сульфат железа (II), 2 химических стакана. Окрашивание состоит из 3 этапов: экстракции, т. е. извлечения красителя, закрепления (протравки) и промывания. 100 г сухой чешуи лука залейте на 30—35 мин теплой водой (1 л), добавьте питьевую соду (чайная ложка на 1 л воды) и прокипятите 1,5 ч на слабом огне, слегка помешивая. Экстракт слейте, а чешую лука еще раз залейте небольшим объемом воды и прокипятите в течение часа. Снова слейте экстракт, смешайте с полученной ранее порцией и дайте отстояться. Для увеличения концентрации красителя полученный экстракт можно упарить. Такой концентрированный краситель можно непосредственно использовать для окрашивания ткани в желто-коричневый цвет, но для закрепления красителя, придания ему нужного оттенка обычно применяют протравливание ткани различными составами. Для окрашивания ткани в желтые тона в качестве протравки используют аммониево-железные 38 квасцы, а в темно-зеленые — сульфат железа (II) (железный купорос). Протравливание можно проводить перед окрашиванием, во время окрашивания и после него. При предварительном протравливании окрашиваемый материал прокипятите 15—20 мин в растворе протравителя, затем переложите в холодный раствор красителя и прокипятите 45—60 мин. При одновременном протравливании 4 г квасцов или 1 г сульфата железа (II) растворите в 2 л воды и добавьте в раствор красителя. Окрашиваемый материал опустите в раствор и доведите до кипения, все время переворачивая материал. При последующем протравливании материал прокипятите около 1 ч в отваре чешуи лука, затем добавьте в раствор протравитель и кипятите еще 40 мин. Окрашенную ткань или пряжу прополощите в теплой воде, в которую добавлено немного столового уксуса. Помимо чешуи лука репчатого, для окрашивания в желто-зеленые тона можно использовать другой растительный материал (см. таблицу):
39 В некоторых случаях цвет ткани будет зависеть от порядка выполнения работы. Экстракт листьев и стеблей картофеля можно использовать для окрашивания ткани в желто-зеленый и черный цвета. При одновременной протравке с сульфатом железа (II) ткань приобретает желто-зеленый цвет, при предварительной — черный. Задание. Приготовьте красители из листьев крапивы двудомной, корней укропа огородного, соцветий пупавки красильной, коры ольхи, сухих лепестков василька синего, опавших красных листьев клена и испытайте их, применяя в качестве протравителя железный купорос. Результаты испытаний оформите в виде таблицы. КОРИЧНЕВЫЙ И ЧЕРНЫЙ ЦВЕТА Абсолютно черного пигмента у растений нет. Коричнево-черный пигмент антофеин также не часто встречается в мире растений: коричневые орхидеи, черные пятнышки на лепестках бобовых. Антофеин — пигмент группы меланинов. По химическим свойствам близок к дубильным веществам. В большинстве случаев, когда речь идет о черных цветках, плодах, мы имеем дело с накоплением темно-синих антоцианов. Плоды черники, бузины черной, крушины ольховидной выглядят черными, поскольку толстый слой окрашенных клеток мякоти полностью поглощает солнечный свет. Коричневого цвета в солнечном спектре нет, он обусловлен накоплением в клетках больших количеств желтых пигментов, часто в сочетании с окрашенными в красно-коричневые тона дубильными веществами. Например, в плодах конского каштана обыкновенного, дуба черешчатого содержится очень много желтого пигмента кверцетина. Причиной появления коричневой, черной окраски, кроме того, могут быть бесцветные 41 вещества из группы катехинов. Сами по себе катехины бесцветны, но при окислении на воздухе происходит их полимеризация, т. е. соединение нескольких молекул между собой. Если количество взаимодействующих молекул невелико (2—4), получаются так называемые «пищевые» дубильные вещества. В цитоплазме клеток имеются специальные ферменты, которые при определенных условиях превращают катехины в дубильные вещества, окрашенные в красный, коричневый цвет. «Непищевые» дубильные вещества (в коре дуба, ивы) представляют собой более высокомолекулярные полимеры. По химическому составу катехины очень близки к антоцианам и флавонолам, но отличаются от них строением трехуглеродной цепочки. Катехины хорошо растворимы в горячей воде, накапливаются в вакуолях и в большом количестве содержатся в листьях многих растений, древесине, плодах. В листьях чайного куста содержатся различные желтые пигменты группы флавонолов, например кверцетин. Но желто-коричневый, а порой коричнево-черный цвет настоя чая обусловлен в основном комплексом так называемых «пищевых» дубильных веществ, которые образуются из катехинов в листьях чайного куста при обработке. В чайном листе количество катехинов превышает содержание хлорофилла и каротиноидов. В процессе приготовления чая молодые верхушечные листья сначала подвяливают в течение 6—8 ч, затем 2—3 раза пропускают между валками давильных машин и выдерживают несколько часов в потоке кислорода. За это время в разрушенных клетках под действием 42 ферментов происходит окисление и полимеризация катехинов. Бесцветные катехины имеют горький и терпкий вкус, который пропадает при полимеризации. Процесс сопровождается образованием красных и коричневых продуктов. Если ферментация проходит не полностью, чай получается более низкого качества — горьковатый, чрезмерно терпкий. В чайном листе обнаружено до 130 химических соединений, причем многие из них имеют лекарственные свойства. Особенно богаты целебными веществами молодые листья: в трех верхних листочках сосредоточена четверть всех биологически активных веществ чайного куста. Первоначально чай использовали исключительно как лекарство. Катехины чая обладают свойствами витамина Р и так же, как этот витамин, регулируют проницаемость стенок кровеносных сосудов. Кофеин, содержание которого в высших сортах чая может достигать 4%, обладает тонизирующим действием. Наиболее распространены 2 типа чая: черный и зеленый. Кроме того, известны желтый и красный чаи. Получают их из одних и тех же листочков, но по-разному перерабатывают. Зеленый чай сохраняет естественный цвет и химический состав листьев. Он обладает наиболее активными лечебными свойствами. Черный чай в процессе переработки теряет часть витамина С, но приобретает аромат и золотисто-коричневый цвет. Желтый чай по свойствам близок к зеленому, но отличается интенсивным янтарно-желтым цветом и ни с чем не сравнимым ароматом. Красный дает ярко-красный настой, пряный аромат и имеет вдвое больше катехинов и других полезных веществ. 43 Известно много рецептов приготовления чая. Тонизирующий чай заваривается из черного байхового чая высшего сорта в соотношении 2 г на 100 мл воды. Чай насыпают в предварительно нагретый фарфоровый чайник и заливают водой, доведенной до начальной стадии кипения (вода покрывается мелкими пузырьками, но еще не кипит). Сначала наливают половину нужного количества воды и, укрыв, настаивают 5 мин. Затем воду доливают, и чай готов. Для приготовления хорошего настоя пригодна только мягкая вода При таком способе приготовления в раствор переходят 100% эфирных масел, 75% кофеина, 50% дубильных веществ. Пить тонизирующий чай нужно сразу после того, как он налит в чашку, ибо эфирные масла, а с ними и часть тонизирующих веществ быстро улетучиваются. Яблоки и картофель также содержат катехины. Они-то, окисляясь на воздухе, и придают темный цвет яблокам в местах надрезов, яблочному соку, тертому картофелю. Дубильные вещества играют защитную роль в жизни растений, препятствуя развитию в их тканях патогенных грибов и бактерий. |