Az evolúció során nemcsak az állatoknak volt szükségük arra, hogy új színeket öltsenek, hanem a növényeknek is. Amikor az ember megcsodálja a változatos színű virágokat, sokszor talán eszébe sem jut először, hogy egy növény számára ez nem csak díszként szolgál.

Mégis miért színesek a virágok, a növények – azaz tulajdonképpen mitől?

Először is érdemes azt megérteni, hogy a különböző tárgyak a rájuk eső fényt különböző mértékben nyelik el illetve verik vissza. A fénynek azt a komponensét, amelyet az adott tárgy elnyel, nem látjuk, azt a színt (adott hullámhosszúságú fény) látjuk, amely a tárgyról visszaverődik.

Az állatok és növények színének meghatározásában a pigmentek játszák a főszerepet, ezek a vegyületek tudják ugyanis a látható fény bizonyos részét (bizonyos hullámhossztartományokban) elnyelni.

Pigmentek alatt tehát különböző festékanyagokat értünk. Ezek a festékanyagok lehetnek szervetlen pigmentek, ilyenek például a különböző fém-oxidok. Ásványok vörös színét adhatja a vas-oxid, zöld színét a króm-oxid, a vízmentes kobalt-klorid kék, de hidratált formában rózsa- vagy ibolyaszínű. A titán-oxidot fehér színezőanyagként az ipar is felhasználja. A paletta másik oldalán a különböző szerves vegyületek kapnak helyet. A szerves pigmentek lehetnek kőolaj eredetű vegyületek, állati eredetű festékanyagok, illetve növényi eredetű pigmentek.

A növények színe

A növényekben több, különböző vegyületcsaládból származó molekula van jelen, egymással való kölcsönhatásuk, kapcsolatuk, egymáshoz viszonyított mennyiségük aránya és még számos más tényező is meghatározza a színezetüket, a látható fény tartományában bármilyen árnyalatot felvehetnek.

A növényi pigmenteket különböző csoportokba sorolhatjuk. Beszélhetünk például az egyszerűbb karotinoid típusú vegyületekről, ide tartozik például a paradicsom piros színét adó likopin, vagy a sárgarépának narancssárgás árnyalatot kölcsönző karotin. A második csoport a xantofilleké, amelyek oxigéntartalmú karotinoidok, és az őszi levelek sárgás színéért felelősek. A harmadik csoportba a porfirin vázas pigmentek tartoznak, ide tartozik a kékeszöld klorofill A és a sárgászöld klorofill B. A legváltozatosabb színeket kölcsönző csoportot pedig az antociánok alkotják, ugyanis ezen vegyületek színe a narancsvörös árnyalattól egészen az ibolyakékig változhat.

Antociánok – néhány fajtól eltekintve – minden növényben megtalálhatóak, a növényi szervezet számos részében, gyökerekben, hajtásokban, virágokban, de még a vörös színű, őszi levelekben is. Ahhoz, hogy minden színben vizsgálni tudjuk ezeket a festékanyagokat, meg kell ismernünk azoknak legapróbb részleteit, a kémiai felépítésüket.

Egy kis kémiai kitekintés

Az antocianidinek a flavonoidok közé tartoznak, ugyanis az antociánok flavillium kation származékok. Maga a flaviliumion egy pirilium ionból vezethető le. A piriliumionhoz egy benzolgyűlű hozzákapcsolásával kromiliumiont kapunk, amelyben ha a második szénatomhoz kötődő hidrogént egy fenilcsoportra cseréljük, akkor flavilliumionhoz jutunk. A nevezéktan is így jelöli meg ezt a fenolos vegyületet, a második gyűrűtaghoz kapcsolódó fenilcsoport miatt 2-fenil, a kromilium miatt kromenillium, a pozitív töltés miatt pedig kation jelzőkkel látja el.

Az antocianidineknek számos változata ismert. A hat leggyakoribb antocián, a pelargonidin, peonidin, cianidin, malvidin, petunidin és delfinidin, de a növények más típusba tartozó antociánokat is tartalmazhatnak, például bizonyos inkaliliom fajok az aurantinidint, vagy a tarka cirok a luteolinidint. A különböző árnyalatú antocianidineket elsősorban az alapszerkezethez, az eredeti flavilliumvázhoz kapcsolódó hidroxil- és metoxicsoportok által különböztetjük meg.

Fontos megjegyezni, hogy ezen antocianid vegyületek önmagukban sóknak tekinthetők, és nem összekeverendőek az antocianinokkal, amelyek az antocianidok glikozidjai. A növényi szervezetben, az antocián festékanyag főként glikozid formájában van jelen. Ennek szerkezete az eredeti vegyülettől annyiban tér el, hogy a már eredetileg színes antocianidhoz glikozidos kötéssel egy vagy több színtelen cukormolekula kapcsolódik, mely lehet d-ramnóz, d-glükóz és más egyéb ismert monoszacharid.

Antociánok, a növények többfunkciós festékei

Egy virág vagy növény színét, és a benne lévő antociánok okozta árnyalatát számos tényező befolyásolhatja. Ilyen tényező például a növényt érő fény mennyisége, az adott antocián molekuláris szerkezete, vagy akár a hőmérséklet. A fémionok jelenléte szintén befolyással lehet az általunk tapasztalt színre, ugyanis az antociánok könnyen képeznek komplexeket fémekkel. További tényező még az oxigén mennyisége, vagy az adott növényben lévő különböző festékanyagok egymáshoz viszonyított mennyisége-aránya. Ezen kívül az antociánok színe más molekulák, egyéb kísérőpigmentek jelenlétében is változhat és hatással lehet rá még a talaj, a környezet kémhatása, a pH.

Ha az eredeti kérdést a másik irányból közelítjük meg, azaz miért színesek a növények, akkor az antocián esetében két fő szerepről beszélhetünk.

Első szín alatt az antociánok megvédik a növényt, és a növényi sejtalkotókat a káros UV-B sugárzástól. A fotoszintézis során, a klorofill molekulák képesek elnyelni a fényt a felépítő folyamatok elindításához. A fényelnyelési tartományuk azonban a kék fény értékeinél jelenik meg, amely miatt az UV sugárzás nagyobb mértékben károsítja ezeket. Ezzel szemben a malvidin, és a hozzá hasonló antocián vegyületek ezen fényt visszaverik, kevésbé nyelik el, ezáltal megvédik a növényt a túlzott ultraibolya sugárzástól. Az UV sugárzás nem csak a kloroplasztiszban okoz kárt, de a DNS-ben is, ahol pirimidin, főleg timin-dimerek alakulnak ki, ezáltal sejtkárosodáshoz, sejtburjánzáshoz vagy sejtpusztuláshoz vezet.

Az ibolyántúli fény hatására a növény pigmenttermelése is nagyobb mértékű növekedést mutat, mint UV sugárzás hiányában.

Emellett, az antociánok megjelennek az őszi leveleken is, hasonló célból, mint erős UV sugárzás esetén. A növényi sejtekben ősszel lebomló kloroplasztisz felfedi az eddig ott jelen lévő karotinok és xantofillek színét, valamint megjelennek az antociánok is, az UV sugárzás, a hűvösebb időjárás és egyéb, a növényt érő stresszhatások elleni védelem érdekében.

Külön érdekesség az antociánokkal kapcsolatban, hogy a levélben csak azután jelennek meg, miután a növény elkezdte a klorofill lebontását.

Másik színben, az antociánok nemcsak védelmet nyújtanak a növényi szervezet számára, hanem egyben szaporodási, evolúciós szerepük is van: feltűnést keltenek. Szerepet kapnak a fajfenntartásban, ugyanis színezetükkel felhívják magukra a rovarok figyelmét és ezzel segítik a megporzás hatékonyságát. Az elsődleges fogyasztók az élénk színnek köszönhetően könnyebben megtalálják ezeket a növényeket, majd elfogyasztva azokat, a magok jobb szétszórását is biztosítják.

Az antociánok ipari és gyógyászati felhasználása

Az antociánok sokszínűsége a felhasználásuk területén is élénken megmutatkozik. Az ipar szempontjából elsősorban természetes színezékként használatosak, E163 szám alatt. Az antociánokat extrakciós módszerek segítségével vonják ki a növényi szervezetből, ezt követően pedig gyógyszerek, élelmiszerek színezésére alkalmazzák őket. Előnyük, hogy az egészségre nem károsak, hátrányuk –ipari szempontból –, hogy a pH változásra nagyon érzékenyek.

Az antociánok a többi flavonoidhoz hasonlóan rendkívül erős antioxidánsok. Az emberi szervezetben számos szabadgyök képződik, ezek többsége méreganyagok bevitelétől, radioaktív vagy mikrohullámú sugárzástól, és számos egyéb tényezőtől alakulhat ki. Ha az antioxidáns – szabadgyök egyensúly felborul, akkor a szervezetben károsodás következik be. Az antioxidánsok segítségével fenntartható az egyensúly, megelőzhető a sejtek korai öregedése, és megőrizhető az egészséges állapot.

Ezen kívül, a gyógyászatban az antociánokat, például fekete áfonya kivonataként keringési betegségek kezelésére alkalmazzák, ugyanis ezen vegyületek fenntartják a hajszálerek rugalmasságát. Csökkentik a hajszálerek törékenységét és áteresztőképességét, valamint érfalvédő hatással is rendelkeznek, amely eredményeképp a keringés állapota javul. Ezen tulajdonságnak köszönhetően, krónikus vénás elégtelenségben, ödémaképződés esetén és az aranyerek kezelésére is alkalmazzák a vegyületeket.

Újabb kísérletek eredményei szerint a fekete áfonya antociánjai a látási betegségek kialakulásának megelőzésére is hasznosak. De ha a konyhánk elhagyása nélkül szeretnénk megtapasztalni sokszínűségeket, akár otthon, természetes indikátorokat is készíthetünk belőlük, a már említett kémhatásra való érzékenységük miatt.

Borítókép: Árnyék Lánya, a szerző alkotása, a kép színező anyagai a lila káposzta antociánjai