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- Chemie Abitur
- 10 Anwendungen der Chemie
- 10.2 Farbstoffe
- 10.2.2 Natürliche Farbstoffe
- Natürliche Farbstoffe
Natürliche Farbstoffe
Natürliche Farbstoffe kommen sowohl in Tieren als auch in Pflanzen vor. Pflanzliche Farbstoffe sind z. B. Chlorophyll, Indigo, Blauholz, Safran, Curcuma, Alizarin und Krapp. Tierischen Ursprungs sind beispielsweise Cochenille und Purpur, aber auch Hämoglobin, der rote Blutfarbstoff.
Lange bevor synthetische Farbstoffe entwickelt wurden, ermöglichten natürliche Farbstoffe den Menschen das Färben von Kleidung und anderen Textilien. Der wohl bekannteste natürliche Farbstoff Indigo (Jeansfarbstoff, Bild 2) wird schon seit über 6 000 Jahren verwendet.
Heute werden zum Färben von Textilien hauptsächlich synthetische Farbstoffe verwendet, da diese im Allgemeinen lichtechter und waschfester sind. Viele natürliche Farbstoffe finden heute jedoch Verwendung als Lebensmittelfarbstoffe.
Indigo
Indigo kann aus der Indigopflanze (Indigofera anil L.) oder dem europäischen Färberwaid (Isatis tinctoria L.) gewonnen werden. Die Blätter werden zuerst gewässert und anschließend einem Gärprozess unterworfen. Bei dieser Gärung spaltet sich das Zuckermolekül von der farblosen Vorstufe Indican ab, und es entsteht das immer noch farblose Indoxyl (Bild 2).
Durch den Sauerstoff in der Luft werden zwei Moleküle Indoxyl zu einem Molekül des dunkelblauen Indigo oxidiert.
Heutzutage wird Indigo synthetisch hergestellt. Die erste komplette Indigosynthese, bei der Zimtsäure als Ausgangsverbindung eingesetzt wurde, ließ sich A. BAEYER 1880 patentieren. Da diese Synthese nicht wirtschaftlich war, entwickelte Heumann 1890 eine einfachere Synthese, die noch heute in leicht veränderter Form durchgeführt wird. Als Ausgangsmaterial dient hierbei das relativ leicht zugängliche N-Phenylglycin.
Indigo zeichnet sich durch eine hohe Lichtechtheit aus, verblasst aber leicht bei stärkerer Beanspruchung. Daher kommt das typischeAussehen von „Jeans“.
Indigo wird auch heute zum Färben von Textilien verwendet.
Lebensmittelfarbstoffe - Jeans
Jeans
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Purpur
Ein weiterer natürlicher Farbstoff ist Purpur.
Er wurde aus der Purpurschnecke, die im Mittelmeerraum heimisch ist, gewonnen. Purpur ist der kostbarste Farbstoff der Welt. Früher wurde er mit Gold aufgewogen und war ausschließlich Königen und hohen kirchlichen Würdenträgern vorbehalten. Um 1 g Purpur zu erhalten, musste man 12 000 Purpurschnecken verwenden.
Chemisch ist Purpur ein Gemisch, dessen Hauptbestandteile 6,6'-Dibromindigo, ein Derivat des Indigo, und Indigo selbst sind.
Krapp und Alizarin
„Normale“ Rottöne wurden z. B. aus der Wurzel der Färberröte erhalten. Der Krapp genannte Farbstoff enthält als Hauptkomponente Alizarin, welches zu den Anthrachinonfarbstoffen zählt. Man erhält Alizarin aus der Krappwurzel (Ruba tinctorum, Färberröte), heute wird es jedoch industriell synthetisiert.
Alizarin ist ein Beizenfarbstoff, der zu färbende Stoff muss daher also zunächst mit Metallsalzen „gebeizt“ werden. Dafür wird der Stoff in eine Lösung des Metallsalzes gelegt, wobei sich die Metall-Ionen an die Fasern anlagern. Anschließend gibt man den gebeizten Stoff in eine Lösung des Farbstoffs. Durch Komplexbildung des Farbstoffs mit den Metall-Ionen entstehen schwer lösliche Verbindungen, die auch als Farblacke bezeichnet werden und fest auf der Faser haften. Verwendet man bei der Färbung mit Alizarin zum Beizen Aluminiumsalze, entstehen kräftige Rottöne, bei Verwendung von Eisensalzen ergeben sich violette Farbtöne und mit Chromsalzen rotbraune.
Luteolin
Um einen gelben Farbstoff zu erlangen, wurde aus der Pflanze Färberwau (Reseda luteola, Reseda, Gelbkraut) das Flavon Luteolin extrahiert.
Vermengt man Luteolin mit einer Zinnchlorid-Lösung, erhält man einen gelben Metallkomplexfarbstoff. Außerdem ist er als Beizenfarbstoff verwendbar und ergibt mit Aluminiumsalzen als Beize Gelbfärbung.
Lange Zeit war Luteolin der wichtigste Gelbfarbstoff, inzwischen ist es jedoch durch synthetische Farbstoffe verdrängt worden.
Aus der Krappwurzel können rote Farbstoffe gewonnen werden.
Natürliche Farbstoffe - Alizarin
Alizarin
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Henna
Das zum Haarefärben verwendete Henna besteht aus den getrockneten Blättern des Hennastrauchs (Lawsonia inermis). Für die Farbe ist Lawson verantwortlich, ein Naphthochinonderivat.
Durch Beimischung von anderen Pflanzenfarbstoffen wie z. B. Indigo, Walnussschalen oder Tee können unterschiedliche Rot- und Brauntöne erzielt werden. Welche Farbe die Haare nach dem Färben mit Henna tatsächlich haben, hängt jedoch von der ursprünglichen Haarfarbe ab, weil die im Haar bereits enthaltenen Pigmente nicht verändert werden und Lawson sich nur außen am Haar anlagert.
Cochenille
Das aus Läusen gewonnene Cochenille ergibt eine leuchtendende, kräftige Rotfärbung und war neben der Kappwurzel der wichtigste natürlich gewonnene Farbstoff bis zur Einführung der künstlichen Farbstoffe im 19. Jahrhundert.
Durch Extraktion wird aus den Schildläusen (Dactylopius coccus cacti) der Farbstoff Carmin gewonnen. Die Struktur von Camin ist noch nicht völlig geklärt.
Cochenille wird heute sowohl als Textil- als auch als Lebensmittelfarbstoff (E120) z. B. im roten Campari verwendet. Aufgrund seiner allergieauslösenden Wirkung ist der Einsatz von Cochenille als Farbstoff in der Lebensmittelindustrie allerdings umstritten. Trotzdem enthalten viele Lippenstifte Cochenille als Färbemittel.
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