Учёные из Стокгольмского университета раскрыли структуру исторически значимого красного пигмента — кармина
С помощью передовых методов электронной кристаллографии исследователи из Стокгольмского университета смогли определить структуру исторически значимого красного пигмента — кармина. Выяснилось, что это вещество, которое сегодня используется в таких продуктах, как конфеты и краски, имеет сложную пористую структуру.
Исследование [опубликовано](https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.cgd.5c00185) в журнале Crystal Growth & Design.
Кармин — это натуральный красный краситель, получаемый из экстракта кошенили. Экстракт этих насекомых богат карминовыми кислотами, которые в сочетании с алюминием (Al) и кальцием (Ca) образуют кармин.
Анализ с использованием передовых методов электронной микроскопии показал, что этот пигмент имеет неожиданную структуру. Он представляет собой так называемый металлический комплекс, состоящий из двух ионов кальция, двух ионов алюминия и четырёх молекул органического лиганда карминовой кислоты.
Вместе эти компоненты образуют чётко определённую трёхмерную пористую структуру, которая заинтересовала исследователей из химического факультета.
«Было поистине удивительно, что такой давно используемый пигмент, изготовленный из встречающейся в природе молекулы, имеет такой тип структуры», — говорит Эрик Свенссон Грейп, бывший аспирант Стокгольмского университета, а в настоящее время постдокторант Университета Орегона и Уппсальского университета.
Он инициировал изучение кармина с помощью новой техники, движимый любопытством по поводу того, как устроены материалы, и в надежде обнаружить новые потенциальные применения.
«Химики только недавно начали намеренно разрабатывать и использовать материалы с таким типом пористой архитектуры — например, в катализе, улавливании загрязнителей и хранении энергии. Первые коммерчески доступные нанопористые материалы были разработаны только в середине XX века», — говорит Грейп.
«Хотя кармин — это кристаллическое вещество, до сих пор не удавалось вырастить достаточно крупные кристаллы для анализа с помощью традиционных методов, таких как дифракция рентгеновских лучей на монокристалле. Но с помощью новых методов электронной микроскопии, доступных в Стокгольмском университете, в частности, трёхмерной электронной дифракции (MicroED), мы теперь смогли определить структуру кармина из реальных образцов пигмента», — объясняет Грейп.
Эти новые знания могут открыть новые потенциальные применения кармина, в том числе в области охраны окружающей среды.
«Чётко определённая структура кармина может облегчить идентификацию пигмента в исторических артефактах. А пористая структура может также привести к новым применениям и вдохновить на разработку новых материалов, например, в качестве адсорбента для улавливания загрязнителей», — говорит Грейп.
Адсорбент — это материал, который может концентрировать на своей поверхности другое вещество, называемое адсорбатом, в процессе, называемом адсорбцией, при котором молекулы прилипают к поверхности. Адсорбенты часто используются для очистки воды и воздуха или для разделения различных веществ.
Кармин также может стать более актуальным как натуральная альтернатива синтетическим красителям в пищевой промышленности.
«Поскольку синтетические пищевые красители всё чаще подвергаются проверке со стороны общественности из-за [проблем со здоровьем](https://phys.org/tags/health+concerns/), натуральные пигменты, такие как кармин, вскоре могут чаще использоваться в [пищевой промышленности](https://phys.org/tags/food+industry/)», — объясняет Грейп.
Предоставлено Стокгольмским университетом.