1

IX Barwniki antocyjanowe 

Barwniki  to  związki  chemiczne  absorbujące  światło  w  zakresie  widzialnym.  Pod  względem 

budowy  chemicznej  stanowią  grupę  bardzo  zróżnicowanych  związków.  Najogólniej  można  je 
podzielić na związki zawierające azot – tutaj należą barwniki pochodne pirolu, a więc chlorofile, a 
także  barwniki  pochodne  pirymidyny  oraz  związki  bezazotowe  –  chinoidy,  flawonoidy  i 
karotenoidy.  Charakterystyczną  cechą  barwników  roślinnych  jest  to,  że  występują  w  komórkach  w 
postaci glikozydowej lub w połączeniu z białkiem. 

Istnienie  barwnych  substancji  organicznych  jest  przykładem  wpływu  rezonansu 

elektronowego  na  właściwości  substancji.  Rozpatrując  wzory  barwników  można  zauważyć,  że 
każdy  zawiera  długi  łańcuch  na  przemian  zmieniających  się  pojedynczych  i  podwójnych  wiązań 
węgiel-węgiel,  czyli  układ  tzw.  sprzężonych  wiązań  podwójnych,  który  może  występować  w  dwu 
równoważnych formach. Obecność takich struktur rezonansowych jest koniecznym warunkiem, aby 
związek  organiczny  był  barwnikiem.  Substancja  jest  barwna,  ponieważ  selektywnie  absorbuje 
światło  widzialne.  Barwa,  którą  obserwujemy  jest  barwą  odbitą  lub  przepuszczoną  przez  daną 
substancję  barwną.  W  ten  sposób  substancja  czerwona  absorbuje  światło  niebieskie  i  zielone, 
substancja  zielona  światło  czerwone  i  niebieskie  itd.  Zdolność  absorbowania  światła  jest 
konsekwencją  rezonansu  elektronowego  w  układzie  podwójnych  wiązań  sprzężonych.  Absorpcja 
światła  widzialnego  zachodzi  przy  podwyższeniu  sprzężenia.  Barwnikami  są  wszystkie  produkty  o 
odpowiednio wystarczającym sprzężeniu na to, aby spowodować pojawienie się intensywnej barwy. 

Antocyjany  należące  do  barwników  flawonoidowych  są  charakterystyczne  tylko  dla  roślin 

wyższych.  Najbardziej  istotną  ich  funkcją  jest  zmiana  widma  absorpcyjnego  wnętrza  komórki,  a 
zwłaszcza  chloroplastów,  co  wiąże  się  z  wykorzystaniem  innych  długości  fal  świetlnych  do 
fotosyntezy,  a  także  tworzenie  barw  u  roślin.  Antocyjany  charakteryzują  się  całą  gamą  barw,  od 
jasnoniebieskiej  po  purpurową.  Występują  w  kwiatach,  owocach,  liściach,  korzeniach  i  bulwach 
roślin. 

W  roślinach  antocyjany  występują  w  postaci  glikozydów.  Glikozydy  to  związki  chemiczne, 

pochodne  węglowodanów,  których  anomeryczny  atom  węgla  jest  związany  przez  kondensację  do 
atomu  niecukrowej  grupy.  Kondensacja  ta  zachodzi  najczęściej  przez  atom  tlenu,  rzadziej  węgla, 
siarki  lub  azotu.  Wiązanie  takie  nazywa  się  wiązaniem  glikozydowym.  Część  cukrową  takiego 
związku  nazywa  się  glikonem,  a  cząsteczkę  niecukrową  aglikonem.  W  przypadku  glikozydów 
roślinnych część cukrowa składa się najczęściej z kilku (do 12) cząsteczek cukrów prostych. 

W  przypadku  barwników  antocyjanowych  cześć  aglikonowa  nazywana  jest  antocjanidyn

ą 

(około  15  typów).  Cześć  cukrową  (glikon)  antocyjan  stanową  z  reguły  krótkie  1-  3  cząsteczkowe 
łańcuchy  złożone  z  glukozy  lub,  rzadziej,  innych  cukrów  np.  ramnozy,  arabinozy,  ksylozy, 
galaktozy.  Przyłączenie  cząsteczki  cukru  do  aglikonu  występuje  najczęściej  w  pozycji  C3, 
wiązaniem  β-glikozydowym.  Glikozydowa  postać  jest  korzystna,  gdyż  dzięki  temu  antocyjany  są 
dobrze rozpuszczalne w soku komórkowym, natomiast wolne są nierozpuszczalne w wodzie. Cukry 
wpływają także na trwałość aglikonów.  

W  grupie  antocyjanów  wyróżniono  15  typów  antocyjanidyn  (tych  po  odjęciu  części 

cukrowej),  z  których  6  spotykamy  w  naturze  najczęściej.  Są  to:  cyjanidyna  (aronia,  wiśnie, 
czerwona  kapusta,  żurawina),  delfinidyna  (winogrona,  czarne  jagody,  czarny  bez,  żurawina), 
pelargonidyna  (pelargonia,  truskawka),  peonidyna  (czarny  bez,  peonia),  malwidyna  (winogrona, 

 

2

malwa),  petunidyna  (petunia).  Najbogatszym  surowcem  antocyjanowym  są  owoce  aronii,  które 
obfitują w różne glikozydy cyjanidyny. 

 

Ryc. 1. Antocyjanidyny 

Przykładami powszechnie występujących antocyjanów są: cyjanidyno-3-glukozyd, cyjanidyno-

3-rutynozyd, malwidyno-3-glukozyd, malwidyno-3,5-diglukozyd. 

Na barwę antocyjan mają wpływ: 

1.

  Metylacja niektórych grup hydroksylowych – zmiana barwy w kierunku czerwonej; 

2.

  Nagromadzenie antocyjanów w roślinach w stosunku do innych barwników – czyli zmiany 

ilościowe w zależności od gatunku; 

3.

  Kopigmentacja  –  zmiana  barwy  w  kierunku  niebieskiej  pod  wpływem  flawonów  i 

związków pokrewnych; patrz niżej; 

4.

  Kompleksy z metalami – czynnik wywołujący zmianę barwy w kierunku niebieskiej; 

5.

  Wpływ pH; patrz niżej (ryc.2). 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Ryc. 2. Wpływ pH na barwę cyjanidyny 

 

 

3

W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie konsumentów żywnością barwioną naturalnymi 

barwnikami. Zmusza to jej producentów do rezygnacji ze stosowania barwników syntetycznych i 
zastosowania  do  barwienia  żywności  naturalnych  barwników.  Związane  jest  to  ze  znacznymi 
ograniczeniami, gdyż barwniki antocyjanowe są bardzo niestabilne. Z tego powodu poszukuje się 
bezpiecznej  z  punktu  widzenia  zdrowotnego  metody  stabilizacji  antocyjanów.  Takim  sposobem 
wydaje się kopigmentacja antocyjanów z innymi związkami np. flawonoidami (ryc. 3). 

 
 
 
 
 
 
 
   

 

 

 

 

cukier 

   

 

 

   

 

flawon 

   cukier 

 
Ryc. 3. Najczęstsze połączenia antocyjanidyny z cukrem i kopigmentatorem 
 
Barwa  antocyjanów  zależy  od  pH  środowiska,  w  jakim  się  one znajdują; w  przypadku  pH 

poniżej  7  (kwaśne)  są  one  czerwone,  a  w  pH  obojętnym  lub  zasadowym  (pH  >  7)  mają  barwę 
niebieską  lub  fioletową.  Jeśli  jednak  występują  one  w  kompleksie  z  jonami  glinu,  magnezu  lub 
żelaza III, to mimo kwaśnego odczynu środowiska, również mają barwę niebieską (tak jest np. w 
kwiatach chabra bławatka). 

Nagromadzenie cukru powoduje często wzmożone wytwarzanie antocyjanu. Okorowane lub 

złamane  gałęzie  winorośli  lub  derenia  uzyskują  krwistoczerwone  jesienne  zabarwienie  liści 

wskutek przerwania odpływu cukru. 

Antocyjany oprócz roli barwników mają prawdopodobnie także inne znaczenie dla roślin. 

Przypuszcza  się,  że  biorą  udział  w  procesach  oddychania.  Przypisuje  się  im  zdolność  ochrony 
organizmu  przed  szkodliwym  działaniem  promieni  X.  Flawonoidy  wykazują  pewne  działanie 
fizjologiczne  na  żywe  organizmy  typu:  pobudzenie  lub  zahamowanie  czynności  serca,  ruchów 
oddechowych  czynności  mięśni,  działanie  obniżające  lub  podwyższające  ciśnienie  krwi, 
przeciwwirusowe, bakteriobójcze. 

Antocyjany  występują  szeroko  w  całym  świecie  roślinnym.  Nie  stwierdzono  ich  tylko  u 

glonów i w rodzinach roślin kaktusowatych i komosowatych (np. komosa, burak czerwony, szpinak). 
Rodziny te mają swoją,  odrębną  grupę barwników zwanych betalainami,  w skład których wchodzą 
czerwonofioletowe  betacyjany  i  żółte  betaksantyny.  Barwniki  te  występują  nie  tylko  w  korzeniu 
buraka, ale także w kilku innych roślinach i grzybach niespożywanych przez człowieka. Wyjątkiem 
jest  opuncja  figowa  (Opuntia  ficus-indica),  która  zawiera  je  w  jadalnych  owocach.  W  buraku 
dominują  betacyjany  maskujące  obecność  betaksantyntynów.  Barwniki  buraka  charakteryzują  się 
ograniczoną  stabilnością,  zależną  od  wielu  czynników.  Betacyjany  są  szczególnie  nieodporne  na 
działanie podwyższonej temperatury, a także tlenu. Największą stabilność wykazują przy pH 4 – 5, 
zaś  odczyn  zasadowy  powoduje  ich  szybki  rozpad.  Podczas  obróbki  cieplnej  czerwone  barwniki 

 

4

betacyjanowe rozkładają się szybciej niż żółte betaksantyny, zwłaszcza jeśli gotuje się buraki obrane 
i  rozdrobnione.  Wywar  i  buraki  nabierają  wtedy  zabarwienia  czerwonobrunatnego,  a  przy 
długotrwałym ogrzewaniu żółtobrązowego. Buraki gotowane w skórce zachowują dobrze barwniki, a 
obniżenie pH roztworu przez zakwaszenie zwiększa intensywność i stopień zachowania barwy. 

W burakach ćwikłowych głównym betacyjanem jest betanina (ryc. 4), a główną betaksantyną – 

wulgaksantyna  I  i  wulgaksantyna  II  (ryc.  5).  Dwie  wulgaksantyny  różnią  się  jedynie  pojedynczą 
boczną grupą cząsteczki. 

 
 
 
 
 

 

 

Ryc. 4. Betanina 

 
 

 

 

Ryc. 5. Wulgaksantyna I (po lewej) i II (po prawej)  

 

 

5

Antocyjany  występują  w  wakuolach.    Nadające  barwy  kwiatom  znajdują  się  w    komórkach 

epidermy.  Kwiaty  białe  swój  efekt  barwny  uzyskują  w  wyniku  obecności  powietrza  w  tkankach 
(odbija światło).  

Przygotowanie wyci

ągów 

Sprz

ęt i odczynniki 

Zlewka  250  ml  (2  sztuki),  kolba  erlenmajera  (2  sztuki),  bagietka,  probówki  (14  sztuk),  cylinder 
miarowy. 

Wykonanie 

a) antocyjany z kapusty: 

Kapustę pokroić w drobniutkie kawałki, wsypać do zlewki 250 ml do poziomu 100 ml. 
 
b) betacyjany z buraka: 
 
Burak pokroić w drobną kostkę i wsypać do zlewki 250 ml do poziomu 100 ml. 
 

Obie zlewki napełnić woda destylowaną do poziomu 250 ml i powoli ogrzewać do wrzenia 

mieszając bagietką. Po zagotowaniu i ostudzeniu odsączyć roztwory do kolbek erlenmajera. 

Ćwiczenia 1. Wpływ pH na barwę barwników 

a)

 Do  2  probówek nalać po 2 ml wyciągu z  kapusty, następnie do pierwszej z nich dodać 1 ml  

10% HCl, do drugiej dodać 1 ml 10% NaOH.  Te same reakcje wykonać na wyciągu z buraka.  
Opisać zmiany barwy roztworów w każdym z przypadków. 

b)

  Do  2  probówek nalać po 1 ml wyciągu z  kapusty, a następniedo pierwszej probówki dodać 5 

ml wody destylowanej (pH ok. 5,0), do drugiej dodać 5 ml wody wodociągowej (pH ok. 7,0) 

 
Występuje wyraźna różnica w zabarwieniu obu roztworów.  
Antocyjan czerwonej kapusty (rubrobrassycyna) jest szczególnie silnym i czułym indykatorem.  

Ćwiczenie 2. Chemiczne reakcje antocyjanów 

a)  Reakcja z Pb(CH

3

COO)

2

 

Do  2  ml  wyciągu  z  buraka  i  kapusty  dodać  po  0,5  ml  nasyconego  roztworu  Pb(CH

3

COO)

2

.  

Opisać barwy osadów. 
 
b)  Reakcja z AlCl

3

 

Do  5  ml  wyciągu  z  kapusty  i  buraka  dodać  szczyptę  krystalicznego  AlCl

3

.  Opisać  zmiany  barwy 

roztworów. 
 

c)  Reakcja z FeCl

3

 

Do  2  ml  wyciągu  z  kapusty  i  buraka  dodać  po  kilka  kropli  5%  FeCl

3

.  Opisać  zmiany  barwy 

roztworów. 
 

 

6

Ćwiczenie 3. Kwaśna hydroliza barwnika z buraka ćwikłowego 

Do  5  ml  wyciągu  z  buraka  dodać  4  ml  stężonego  HCl  i  ogrzewać  we  wrzącej  łaźni  wodnej 

przez  5  min.  Następnie  przeprowadzić  5-krotną  ekstrakcję  alkoholem  n-amylowym  (pod 
dygestorium!).  W  tym  celu  do  probówki  należy  dodać  1  ml  alkoholu  n-amylowego  i  wstrząsnąć 
probówką. Po oddzieleniu się warstw należy odpipetować gruszką warstwę alkoholu (niepotrzebne). 
Po ekstrakcji powinien pozostać jasno zabarwiony roztwór cukru (ekstrakcja: pozbycie się aglikonu). 
Obecność  cukru  w  roztworze  wykazać  znaną  już  ogólną  reakcją  na  cukry.  Scharakteryzować 
zachodzące procesy i opisać równaniami reakcji chemicznych. 
 

 

 

 

 

 

 

KATEDRA BIOTECHNOLOGII I BIOLOGII MOLEKULARNEJ 

PRACOWNIA BIOCHEMII 

 

BARWNIKI ANTOCYJANOWE 

 

Imię i nazwisko: 

 

 

Kierunek i rok: 

 

Grupa:            Termin zajęć: 

 

 

1.

  Cel ćwiczenia 

 

 

2.

  Obserwacje 

1)

  Wpływ pH na barwę barwników 

 
 
 
 
 
 

 

7

 
2)

  Chemiczne reakcje antocyjanów 

a)

 

Reakcja z Pb(CH

3

COO)

2

 

 
 
 
 
 
 

b)

 

Reakcja z AlCl

3

 

 
 
 
 
 
 

c)

 

Reakcja z FeCl

3

 

 

 
 
 
 
3)

  Kwaśna hydroliza barwnika z buraka ćwikłowego 

 

 

 

3.

  Reakcja chemiczna