Zuur-base-indicator uit een rode roos

Datum: augustus 2002

Principe:

Extractie van een kleurstof uit een rode roos die als zuur-base indicator gebruikt kan worden. Het omslagtraject van de indikator wordt vervolgens bestudeerd.

Beschrijving:

Uit planten kunnen allerlei interessante stoffen ge´soleerd worden. Ingewikkelde technieken moeten vaak toegepast worden om de verbindingen te isoleren. Dit experiment beschrijft een methode om via een eenvoudig Soxhlet-apparaat de kleurstof uit een rode roos te isoleren. De kleurstof anthocyanidine, die in een rode roos voorkomt, behoort tot de groep der anthocyanen. Anthocyanen kunnen gebruikt wordt als zuur-base-indicator.

Materiaal:

Voor de extractie:

  • spiritusbrander

  • driepoot
  • erlenmeyer (25 ml)
  • bevestigingsstuk 
  • terugvloeikoeler 
  • ontkleurde spiritus
  • kooksteentje 
  • bloemblaadje van donkerrode roos 

Voor het pH traject:

  • druppelplaat

  • natronloog

  • zoutzuur oplossing

  • pH-papiertjes

 

Uitvoering:

Extractie:
  • Doe een kooksteentje en wat ontkleurde spiritus in de kolf. 
  • Steek dan een opgerold bloemblaadje van de donkerrode roos losjes in de hals van de kolf. 
  • Bouw een refluxopstelling door de terugvloeikoeler aan de kolf te bevestigen met behulp van een verbindingsstuk (zie de foto hiernaast)
  • Plaats de opstelling op het gaasje, eventueel verankerd aan een statief en ontsteek de spiritusbrander.
  • Laat de spiritus rustig koken. 
  • De vloeistof zal na enige tijd van kleur veranderen. 
  • Zodra ĺt bloemblad geel/wit gekleurd is, na ongeveer 10 min. kan worden gestopt met refluxen. 
  • Koel de oplossing af in ĺn bekerglas water.
  • Giet het extract over in een potje.

Omslagtraject:

  • Maak in de 6 grote mengvaatjes van de druppelplaat een pH-reeks.
  • Begin met links alleen zoutzuuroplossing erin te plaatsen en rechts enkele korrels ontstopper met wat water.
  • Neem een pipetje en haal een tot twee druppels uit deze "stamoplossingen" en plaats deze in het daarnaast gelegen vaatje.
  • Vul aan met water en meng.
  • Herhaal deze handeling nogmaals met de nieuwe mengsels.
  • Bepaal de pH van de oplossingen m.b.v. pH papiertjes.
  • Plaats druppels extract in de kleine vaatjes onder de grote. Doe eventueel een andere serie met een andere indikator oplossing (bv universeelindikator).
  • Voeg enkele druppels vanuit de grote oplossing toe aan de kleine vaatjes en kijk naar de kleurverandering.

 

Meetresultaten en uitwerking:

De spiritus oplossing is na extractie lichtroze gekleurd. De rozenblaadjes zijn nagenoeg kleurloos geworden zoals in de foto hiernaast te zien is.
pH oplossing van links naar rechts gemaakt zijn:

pH 0-1,3,5,7,12, 14.

Globaal omslagtraject roos-extract:

  • In een zuur milieu is het extract groen/geel van kleur.
  • Bij een neutraal milieu is het extract kleurloos.
  • In een basisch milieu is het extract rood van kleur.

In de rij daarboven kan het analoge traject van de universeelindicator gezien worden. Van lichtblauw naar kleurloos naar roze.

 

Discussie en conclusie:

In het plantenrijk komen vele kleuren voor. De groene kleur van planten bv wordt veroorzaakt door bladgroen (chlorofyl). De kleurstof die we in dit experiment ge´soleerd hebben is echter een andere soort.  Plantaardige kleurstoffen hebben vaak een 'indicatorwerking' hetgeen met dit experiment ook aangetoond is.
Lakmoespapier bv. is een bekende indicator. Dit papier wordt rood als het met zuren in aanraking komt, en blauw als het met een base in contact komt. In neutraal milieu is het paars. Lakmoespapier wordt gemaakt van lakmoes, een plantaardige kleurstof die gehaald wordt uit mossen, vnl. uit Lecanora tartarea en Rocella tinctoria. Lakmoes is dus een plantaardige indicator.
Vele van deze plantaardige kleurstoffen zijn afgeleid van anthocyanen, dat is een groep rode, blauwe of paarse kleurstoffen. Deze groep heeft een duidelijke indicatorwerking, bv. cyanidines (afgeleid van anthocyaan). De rode kleur in bieten wordt ook veroorzaakt door een anthocyaanverbinding.
Anthocyanidines zijn planten kleurstoffen die in de cel vakuole gelokaliseerd zitten. Ze veroorzaken de rode, paarse en blauwe verkleuring van vele bloemen en fruitsoorten.Als ringsysteem bevatten ze een flaveen, als 3 of als 3,5 glycoside. Deze worden door zuren afgebroken naar  de corresponderende suikers and de echte kleurstofcomponenten. Door zure hydrolyse worden de anthocyanidines omgezet naar flavylium zouten (oxonium zouten) waarvan de kationen resonantie gestabiliseerd zijn (1).

Terwijl de mineraalzure zouten van de anthocyanidines min of meer rood gekleurd zijn (bv cyanidine chloride) laten de vrije anthocyanidines gevormd door neutralisatie van het oxonium zout paarse of blauwe kleuren zien (2).

Aangezien de alkali zouten (phenolates) van de neutrale anthocyanidines blauw van kleur zijn heeft men gedurende langere tijd verondersteld dat de kleur van de bloembladeren door de concentratie van H+ ionen in het cel sap wordt bepaald. Ondersteunend voor deze veronderstelling was het gegeven dat zowel de rode roos als de blauwe koerenbloem dezelfde anthocyanidine bevatten. Nauwkeuriger onderzoek heeft echter laten zien dat het sap van de blauwe korenbloem pH=4.6 heeft. Dientengevolge kan het alkali zout van de cyanidine niet aanwezig zijn.
Anthocyanes, die een ortho-dihydroxyl group in de B-ring hebben, staan er om bekend dat ze stabiel dieppaarse complexen met Al3+vormen. De kleurstof van de korenbloem werd ge´dentificeerd als zijnde een ijzeraluminium complex van cyanidine. De chelaat vorming wordt toegepast bij het kweken van hortensia's. Door bemesting met aluminium zouten krijgt men blauwbloemige hortensia's i.p.v. roze. Tot nog toe zijn in de bloembladeren van rozen geen metaalcomplexen gevonden.

Opmerkingen:

  • Naast bloemen kan men ook vruchten (bramen, bessen, aardbeien) gebruiken. Probeer het dan zonder reflux opstelling en gebruik filtratie om het extract van de vrucht te scheiden. Bij groenten kan men ook water gebruiken i.p.v. alcohol.
  • Voor deze proefopstelling kan men eigenlijk beter methanol dan ethanol gebruiken. Door de relatief korte kolom verdampt er nogal wat ethanol. Bij methanol zou je er door het lagere kookpunt minder last van hebben.
  • Bereiding van kleurloze spiritus:
    Maal enkele Norit tabletten (actieve kool) fijn tot een poeder. 
    Voeg de (blauwe) spiritus toe en schud goed. 
    Filtreer het mengsel (indien nodig meerdere malen) door een wit koffie filter.

Literatuur:

  • Freek Roelands; 'Plantaardige Indicatoren'; DJO; 2 1976; p 46,47.

Achtergrondinformatie:

Tabel: Reacties op zuren en basen van plantaardige stoffen
grondstof kleur kleur extract + zuur + base
dauwbraam (Rubus caesius) blauw rood rood blauw-groen
bosbraam (Rubus fruticosus) zwart rood rood blauw-groen
aalbes (rode bes) rood rood  rood blauw-groen
aardbei rood oranje oranje dieprood
rozeboombloem rood roze dieprood groen-bruin
chrysantbloem geel zwakgeel geel geel
roos oranje geel oranje bruin
dubia (bloem) paars
rood
zwakroze
zwakroze
violet
violet
frisgroen
frisgroen
fuchsiabloem rood kleurloos violet bruin
biet rood rood violet lichtbruin
rode kool paars/wit violet dieprood frisgroen

 


18-01-2017