Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Применение красителей и пигментов. Учебное пособие
.pdf
Термокраски – твердые при обычной температуре краски при подогревании переходят в жидкое состояние и быстро твердеют при
охлаждении.
Металлические краски, так называемые «золотые» и «серебряные», приготовляются из весьма тонких порошков бронзы и алюминия. Применяются при печатании подарочных изданий, пригласительных билетов, этикеток, грамот или как дополнительные пятые и
шестые краски при триадной печати (CMYK-печати).
Офсетные печатные краски принадлежат к коллоидным системам, в которых пигмент равномерно распределен в связующем веществе. Связующие определяют поведение краски в процессе печати –
от них зависит способность краски закрепляться на запечатываемом
материале. Если пигменты создают цвет краски, то связующие придают краскам печатные свойства, т.е. способность раскатываться и
накатываться валиками на печатающие элементы формы тонким слоем, а с формы переходить на резинотканевую пластину (на офсетное
резинотканевое полотно) и затем на бумагу. Широкое применение
для изготовления офсетных красок имеют композиционные связующие, которые состоят из синтетических смол, высоковязких олиф,
масел (нефтяных и растительных) и высококипящих органических
растворителей. Они закрепляются благодаря свойствам компонентов,
входящих в них, впитываться, испаряться с высаживанием твердой
фазы и химического пленкообразования.
Одни и те же идентичные по химическим свойствам марки пигментов и лаков могут выпускаться в различных формах: с наполнителями (неорганическими субстратами, канифолью и т.д.), в формах
кроющих и прозрачных, рефлексных (бронзящих) красок, в виде масляных паст и т.д. [15].
Пигменты и лаки для полиграфии в разных странах выпускают
под разными названиями. Так, в Германии их называют литоль, перманент, фаналь, тоннер; в Англии – монолайт, фастель; в Швейцарии
– иргалиг и т.д.
41
9. ПРИМЕНЕНИЕ КРАСИТЕЛЕЙ
В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Расширение ассортимента пищевого сырья и современных технологий с различными видами воздействия на сырье и продукты (температура, изменение рН, применение ферментативных препаратов)
приводят к изменению химической структуры и физико-химических
свойств готовых продуктов. Поэтому непрерывно растет необходимость стабилизации и восстановления их цвета с помощью пищевых
добавок, прежде всего, пищевых красителей. Кроме того, с помощью
красителей расширяют ассортимент таких продуктов, как кремы, карамель, безалкогольные напитки и т.п.
Потребитель пищевых продуктов давно привык к их определенному цвету, связывая с ним качество и готовность продуктов к употреблению. Цвет продуктов питания, их внешняя привлекательность
– важные факторы в оценке пищевых продуктов, их конкурентной
способности на рынке [27].
История применения натуральных красителей (цветов, листьев,
корней растений) насчитывает много столетий. Появление синтетических пищевых колорантов значительно расширило возможности производителей в улучшении внешнего вида продуктов питания.
Прежде всего, это простейшие растворимые азокрасители (окрашивают в желтый, красный, оранжевый цвета), например Амарант (специально очищенный Кислотный красный С). Также можно упомянуть
ксантеновые красители – Эритрозин – яркий красный краситель, Эозин,
имеющий розовую окраску; кислотный краситель Индигокармин, хорошо растворимый в воде и окрашивающий в синий цвет; Тартразин,
Индантреновый синий, Хризоин S и другие [17]. Ассортимент красителей для окрашивания пищевых продуктов весьма ограничен, в пищевой
промышленности используются только органические красители, которые после попадания в человеческий организм не могут стать источником токсичных соединений. Так, например, в США разрешено к применению только восемь синтетических красителей [17].
42
По объему применения и технологическим характеристикам синтетические красители часто превосходят натуральные. Однако в последние годы интерес к натуральным колорантам возрастает. Это связано как с появлением в печати сведений о небезопасности синтетических красителей, так и с повышением внимания к натуральным
пищевым добавкам в целом. Исследования спроса на природные красители в Европе за последнее десятилетие показали, что их потребление постоянно растет [25].
Современные технологии позволяют получать натуральные пищевые красители из различного пищевого сырья. Известно, что натуральные пищевые колоранты содержат в своем составе кроме красящих пигментов другие биологически активные компоненты: витамины, микроэлементы, органические кислоты, которые полезны для человека. Поэтому использование естественных пигментов для окрашивания продуктов питания дает возможность не только улучшить
внешний вид, но и повысить их пищевую ценность [25].
Универсальным безвредным красителем желтого цвета, повсеместно используемым в пищевой промышленности, является природный β-каротин [26], который получают из специальных сортов моркови, тыквы, а также из зеленой хвои, плодов шиповника, водорослей
и других растительных материалов. Этот краситель используют для
окраски плодовых соков и напитков, конфет, хлеба, сыра, масла, мороженого и многих других продуктов питания с одновременной их
витаминизацией, а также в качестве антиоксиданта, улучшающего
хранение пищевых жиров. Совместно с каротином в качестве пищевого красителя рекомендуется использовать ликопин, содержащийся
в томатных отжимках, который обладает лучшей красящей способностью, чем каротин. К желтым пищевым красителям относятся также
биксин из семян дерева аннато (Bixa orellana L.) (для окрашивания
пищевых жиров, сыра, ликеров, мороженого) и куркумин из корней и
стеблей растения куркумы (Curcuma longa L.) [16]. Куркумин применяется в виде водных растворов и масляных концентратов для подкрашивания майонеза, продуктов переработки овощей, горчицы.
43
Особый интерес представляют другие пищевые красители растительного происхождения – антоцианы, содержащиеся в цветах мальвы, клюквенных отжимках (спиртовые экстракты) и выжимках красных сортов винограда (экстракты) [24]. Для окрашивания кондитерских изделий пригоден сок некоторых сортов вишни, ежевики, черной смородины, содержащий большое количество антоцианов. Пищевым красителем красного цвета является кармин, получаемый из
самок насекомых кошенили (Dactylopius Coccus cacti L.); применяется
в виде солей для окрашивания напитков, колбас, десертов, косметических средств.
Каротиноидные и антоциановые пигменты обладают не только
красящей способностью, но и высокой биологической активностью,
что позволяет рассматривать их как биологически активные добавки,
применяемые для профилактики, вспомогательной терапии и поддержки в физиологических границах функциональной активности органов и систем организма человека. Обеспечение нормальной жизнедеятельности возможно не только при условии снабжения организма
необходимым количеством энергии, но и при соблюдении сложных
соотношений между многочисленными факторами питания [25].
Важным зеленым безопасным красителем, используемым для окрашивания кондитерских изделий, конфет, ликеров, для подкрашивания
некоторых пищевых продуктов, а также медицинских и парфюмерных
товаров, является хлорофилл, выделяемый из листьев растений [26].
Ниже приведены формулы перечисленных пищевых красителей.
44
К красителям данного типа предъявляется ряд строгих требований: устойчивость к нагреванию до 120 °С (для продуктов, подвергающихся тепловой обработке и стерилизации), к изменениям рН, к
действию света, также они не должны иметь вкуса и запаха [24, 49].
45
10. ПРИМЕНЕНИЕ КРАСИТЕЛЕЙ И ЛЮМИНОФОРОВ
В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ
В современной клеточной биологии широко применяются флуоресцентная микроскопия и иммунофлуоресцентные методы окраски
тканей. Применение лазерной микроскопии для объектов, подвергшихся флуоресцентной окраске, позволяет с высокой точностью
определять внутриклеточную локализацию специфических молекул и
различных органелл, а также дает возможность производить трехмерную реконструкцию исследуемых объектов [9].
Для селективного окрашивания клеточных структур используют
флуоресцентные красители – флуоресцирующие органические соединения, обладающие способностью взаимодействовать с различными
компонентами клетки. Важнейшими среди них являются вещества, избирательно связывающиеся с нуклеиновыми кислотами (НК), – ядерные флуоресцентные красители. Существует и другой класс веществ,
относящихся к флуорохромам, которые не способны связываться с тканевыми элементами [9]. Они используются для маркировки антител,
применяемых в иммуноцитохимии и проточной цитометрии.
Флуоресцентные ядерные красители используются при флуоресцентной и лазерной микроскопии для подкрашивания ядер клеток после проведения иммуноцитохимической реакции [9].
Количество синтезированных и применяемых в настоящий момент флуоресцентных красителей, селективно связывающихся с ДНК
и РНК, насчитывает не один десяток субстанций, которые обладают
различными свойствами: избирательностью, своеобразными спектральными характеристиками и нуждаются в определенных условиях
для флуоресценции (например pH среды).
При выборе флуоресцентного ядерного красителя необходимо
учитывать волновые параметры его возбуждения и флуоресценции, а
также квантовый выход, в значительной степени определяющий интенсивность флуоресценции. На практике оказывается, что интенсивность флуоресценции существенно зависит от степени конденсации
46
хроматина изучаемых клеток, селективности связывания реагента с
НК и качества пробоподготовки (тип фиксатора, способ фиксации,
продолжительность обработок).
Люминесцентный анализ с успехом применяется при исследовании циркуляции крови, проходимости сосудов, при определении низких концентраций некоторых лекарственных препаратов в крови или
других жидкостях.
Все работы, проводимые с использованием флуоресцентных методов в медицинской и биологической практике, методически можно
разделить на две большие группы. В рамках первой группы осуществляется исследование собственной флуоресценции объекта, существовавшей или появившейся после каких-либо химических реакций. Использование методов анализа данной группы позволяет изучать объект без его нарушения. В рамках второй группы – введение в
объект специального метчика или зонда, позволяющего следить за
состоянием объекта.
Введение флуоресцентного метчика искажает исходные свойства
объекта, но зато позволяет работать с меньшими количествами вещества или меньшими концентрациями. Люминесценция метчиков
должна быть очень специфичной для ее отличия от люминесценции
сопутствующих примесей [4, 17]. Информацию о пространственном
расположении различных участков объекта представляется возможным получить при введении метчика в определенное место молекулы
или при использовании двух метчиков, различающихся по месту связывания. Метчики могут играть свою роль, связываясь с анализируемым веществом ковалентно или адсорбционно либо растворяясь в
нем. Наиболее широко употребляемые в качестве метчиков флуорохромы3 относятся к ксантеновым и акридиновым красителям. Введение реакционноспособной группы в молекулу этих флуорохромов
позволяет превратить их из связывающихся адсорбционно в связывающиеся ковалентно.
3
Флуорохром (от названия минерала флюорит, у которого впервые была обнаружена флуоресценция, и греч. chroma – цвет) – отраслевое название веществ,
имеющих флуоресцентную окраску в видимой области.
47
Флуорохром, используемый для обнаружения веществ, должен, в
первую очередь, обладать интенсивной люминесценцией, а также
должен иметь достаточно специфический и недиффузный спектр.
Флуоресцентный метчик должен специфически связываться
только с изучаемым веществом и не должен связываться с другими,
сопутствующими веществами. Это требование особенно важно в люминесцентной цитохимии и медицинской диагностике, где специфичность связывания метчика с изучаемым веществом, клеткой или
тканью целиком определяет его пригодность для целей специфического обнаружения. Достаточно перспективными являются метчики,
не флуоресцирующие в растворенном состоянии, флуоресценция которых наблюдается только после связывания с изучаемым веществом.
Таким свойством обладает Дансилхлорид (1-диметиламинонафталин5-сульфохлорид), применяемый для метки белков [9]. Еще лучшим
метчиком оказался Флуорескамин, флуоресцирующий только после
связывания с аминокислотами и белками и не обладающий люминесценцией в растворе даже после гидролиза.
В медицинской диагностике широко применяют Флуоресцеин.
Он биологически нейтрален, поэтому его вводят в организм (в кровь
или ткани), а затем, наблюдая флуоресценцию тканей, кровоснабжение разных участков кожи при трансплантации, выясняют проницаемость сосудов, границы обморожения. Наряду с Флуоресцеином в
медицинской диагностике нашли применение и некоторые другие
флуорохромы: Трипафлавин, Риванол, Акридиновый оранжевый [23].
48
В иммуноцитохимии широко распространены производные Родамина и Флуоресцеина. Их использование основано на взаимодействии с белками-антителами, по люминесценции метчика можно судить о путях распространения антител в организме. К наиболее часто
употребляемым метчикам белков относятся изотиоцианатзамещенные стильбена (флуоресцируют в синей области), Родамина (флуоресцируют в красной области), Флуоресцеина (флуоресцируют в зеленой области), дихлортриазиновые производные Родамина, Флуоресцеина, тетраметилродамина; сульфохлориды пирена, Дансилхлорид и Родамин В [17].
Области применения флуоресцентной метки антител довольно
многочисленны, поэтому приводим лишь некоторые из них: локализация антигенов в тканях, в том числе специфическое выявление
микроорганизмов; выявление антигенов пневмококков и патогенных
вирусов; выявление специфических антител в жидкостях и тканях организма; локализация гормонов в клетках разных органов.
Специфическое и быстрое обнаружение каких-либо веществ или
организмов с использованием флуоресцентных метчиков часто выполняют с помощью люминесцентного микроскопа. В качестве метчика используются комплексы красителя с антителами, например
комплексы флуорохром – антитело. Для прямого флуорохромирования клеток с последующим люминесцентно-микроскопическим анализом применяют Акридиновый оранжевый, Профлавин, Риванол,
Аурамин, Примулин и многие другие [9].
Для обнаружения нуклеиновых кислот постоянно разрабатывают
новые и совершенствуют старые методы. В течение долгого времени
их окрашивали Акридиновым оранжевым [23]. В настоящее время
синтезированы флуорохромы, пригодные для люминесцентного обнаружения нуклеиновых кислот в чистом виде, например, после их
электрофорезного или хроматографического разделения, или в клетках. Наиболее часто употребляют для анализа нуклеиновых кислот
Акрихин, Этидийбромид.
49
Флуоресцентными метчиками могут быть и некоторые антибиотики, например Хлортетрациклин и Оливомицин, интенсивность их
флуоресценции повышается при взаимодействии с биополимерами.
Применение их позволяет выявлять структуру нуклеиновых кислот и
белков и одновременно изучать механизм действия антибиотиков на
клетки [21].
Считается, что лучшими являются флуорохромы, состоящие из
двух частей: активной части, обусловливающей стехиометричность и
специфичность реакции флуорохрома с веществом, и хромофорной
части, определяющей интенсивность флуоресценции и цвет всей молекулы в целом. Активная группировка может быть сульфохлоридной или триазинилхлоридной для определения NH2-групп, малеинимидной или йодацетильной для анализа SH-групп, аминной для выявления альдегидов по реакции Шиффа [21]. В тех случаях, когда активная и хромофорная группировки пространственно удалены друг от
друга, флуоресценция продукта взаимодействия флуорохрома с веществом прямо пропорциональна его количеству.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]