Väriaine
Väriaineet ovat erilaisten materiaalien värjäämiseen käytettyjä, yleensä johonkin liuotteeseen tai sideaineesen liukenevia värillisiä, tavallisesti orgaanisia yhdisteitä.[1][2] Väriaineiksi voidaan sanoa myös maaleissa käytettyjä pigmenttejä, jotka ovat yleensä liukenemattomia ja enimmäkseen epäorgaanisia yhdisteitä.[1][2] Muutamia väriaineita käytetään myös indikaattoreina sekä värivalokuvauksessa.[1][2]
Orgaaniset väriaineet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Orgaanisia väriaineita käytetään muun muassa tekstiilikuitujen, paperin, nahan, puun, ravintoaineiden ja mikroskooppipreparaattien värjäämiseen. [3] Vanhastaan käytettyjä, luonnosta saatavia väriaineita ovat muun muassa sininen indigo, punertava purppura, keltainen alitsariini ja punainen karmiini. Valtaosa nykyisin käytettävistä väriaineista valmistetaan kuitenkin synteettisesti.[4] Niiden raaka-aineena käytetään varsinkin kivihiilitervaa, minkä vuoksi niitä nimitetäänkin myös tervaväreiksi, mutta myös petrokemikaaleja.[3]
Värillisyys
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Aineen värillisyys aiheutuu siitä, että osa siihen osuvasta polykromaattisesta, valkoisesta valosta absorboituu siihen, minkä lisäksi ja absorboituva osuus riippuu voimakkaasti valon aallonpituudesta. Tällöin silmä näkee aineesta heijastuneen tai sen läpi kulkeneen valon, josta puuttuvat aineen absorboima, tietyn aallonpituuden omaavat valon komponentit. Valokvanttien absorboituminen aiheutuu siitä, että kun kvantin energia on tietyn suuruinen, sen vaikutuksesta osa aineen elektroneista siirtyy perustilasta korkeampienergisille orbitaaleille.[5]
Epäorgaanisista aineista voimakkaasti värillisiä ovat muun muassa monet siirtymämetallien suolat. Orgaanisissa yhdisteissä värillisyyden aiheuttavia elektronien siirtymisiä tapahtuu erityisesti π-orbitaaleilla, joita on runaasti pitkissä konjugoiduissa kaksoissidoksia sisältävissä molekyyleissä.[5] Tällaisia atomiryhmiä sanotaan kromoforeiksi, ja sellaisia on kaikissa orgaanisissa väriaineissa sekä myös luonnossa esiintyvissä värillisissä orgaanisissa yhdisteissä.
Kromoforeja ovat esimerkiksi:[5]
- hiiliatomien muodostamat ketjut, joissa esiintyy vuorotellen kaksoissidos ja yksinkertainen sidos
- atsoryhmä, jonka muodostaa kaksi kaksoissidoksella toisiinsa kiinnittynyttä typpiatomia
- nitroryhmä -NO2,
- karbonyyliryhmä -C=O ja
- kinoidiset rengasjärjestelmät.
On myös atomiryhmiä, jotka voimistavat kromoforien vaikutuksia. Sellaisia sanotaan auksokromeiksi, ja niitä ovat esimerkiksi:[5]
- aminoryhmä (NH2)
- hydroksyyliryhnä (-OH)
- halogeenit
- kahteen hiiliatomiin sitoutunut happiatomi
Väriaineen kiinnittyminen
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Hyvältä väriaineelta edellytetään muitakin ominaisuuksia kuin värillisyyttä. Sen on voitava kiinnittyä kuituun siten, että se värjää tämän mahdollisimman pysyvästi, ja sen on kestettävä pesuaineita ja vaihtelevia sääoloja.[5]
Värineen kiinnittyminen kuituun voi tapahtua esimerkiksi sen molekyylissä olevien reaktiokykyisten atomiryhmien vaikutuksesta, jotka reagoivat kuidun kanssa. Tämän kiinnittymisen saavat useissa tapauksissa aikaan samat atomiryhmät, jotka toimivat myös auksokromeina, mutta kiinnittäjäryhminä voivat toimia myös karboksyyliryhmä -COOH ja sulfonaattiryhmä -SO3H.[5] Väriaineen kiinnittyminen voidaan saada aikaan myös niin, että liukenematon väriaine syntetisoidaan suoraan värjättävään kuituun tai liuottamalla väriaine tekokuituun.[5] Peittausvärjäyksessä käytetään erillisiä kiinnittäviä lisäaineita, jotka imeytetään kuituun ja joiden kanssa väriaine sitten reagoi.[5]
Väriaineiden ryhmittely
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Väriaineet voidaan ryhmitellä eri tavoin. Kemiallisen rakenteensa perusteella ne voidaan jakaa useisiin ryhmiin, joita ovat esimerkiksi atsoväriaineet, nitroväriaineet ja rikkivärit. Ne voidaan myös jakaa happo- ja emäsväreihin, joista happovärit sisältävät tavallisesti sulfonihapporyhmiä, emäsvärit aminoryhmiä.[3]
Käytännössä väriaineet jaotellaan kuitenkin usein käyttötavan ja käyttötarkoituksen mukaan. Happo- ja emäsvärejä käytetään varsinkin villan ja silkin värjäämiseen, mutta emäsvärien valon- ja pesunkestävyys on usein huono.[3] Puuvillan värjäämiseen käytetään substantiivisia eli suoria väriaineita, jotka kuuluvat myös happoväreihin. Nekin ovat sellaisenaan heikosti kestäviä, mutta niiden kestävyyttä voidaan parantaa sopivilla jälkikäsittelyillä.[3]
Peittaväreillä värjätään etupäässä villan värjäämiseen. Niitä käytettäessä kuitu käsitellään ensin jollakin peitta-aineella, joita ovat muun muassa eräät kromi-, alumiini-, rauta- ja tanniiniyhdisteet, minkä jälkeen väriaine yhtyy siihen liukenemattomaksi, yleensä hyvin kestäväksi värilakaksi[3]
Kyyppivärit kuten indigo ja indigoidiväriaineet ovat sellaisenaan liukenevia, mutta ne hapetetaan kuituun imeytymisen jälkeen lopulliseen liukenemattomaan muotoon.[3] Kehitysväreillä lopullinen liukenematon väriaine muodostuu vasta kuidussa aineen reagoidessa esimerkiksi naftolien ja diatsoitujen amiinien kanssa. Kestävyytensä ja monipuolisuutensa ansioista kyyppi- ja kehitysvärit ovat eniten käytettyjä väriaineita.
Reaktiivivärit voivat muodostua esimerkiksi moniarvoisista sulfonihappoja tai typpiyhdisteistä.[3] Ne liittyvät selluloosaan, josta puuvilla pääasiassa koostuu[5], tai villaan muun muassa esteröitymällä.[3] Tekokuituja värjättään myös dispersioväreillä, jotka imeytyvät vesidispersiosta kuituihin ja liukenevat niihin paremmin kuin veteen.[3]
Tärkeitä väriaineita
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- Trifenyylimetaaniväriaineita:[5]
- atsoväriaineita:
- Antrakinoniväriaineita:
- alitsariini, keltainen
- indigo, sininen
Elintarvikevärit
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Elintarvikevärit ovat lisäaineita, joita lisätään ruokiin sen värin muuttamiseksi. Hyväksyttyjen elintarvikevärien E-koodit ovat välillä E100-E199. Sellaisia ovat:[6]
- E100, kurkumiini
- E101, riboflaviini
- E102, tartratsiini
- E110, paraoranssi
- E120, kokkiniili, karmiini, karmiinihappo
- E122, atsorubiini, karmosiini
- E123, amarantti
- E124, uuskokkiini, kokkeniilipunainen, Ponceau 4R
- E127, erytrosiini
- E129, alluranpunainen AC
- E131, patenttisininen
- E132, indigotiini, indigokarmiini
- E133, briljanttisininen FCF
- E140, klorofyllit, klorofylliinit
- E141, klorofyllikuparikompleksit, klorofylliinikuparikompleksit
- E142, vihreä S
- E150, sokerikulööri
- E151, briljanttimusta BN, musta PN
- E153, kasviperäinen hiili
- E154, ruskea FK
- E155, ruskea HT
- E160, karotenoidit
- E160a, alfa-, beeta-, gammakaroteeni
- E160b, annatto, biksiini, norbiksiini
- E160c, paprikauute, kapsantiini, kapsorubiini
- E160d, lykopeeni
- E160e, beeta-apo-8'-karotenaali (C30)
- E161, luteoliini, luteiini, kantaksantiini
- E162, punajuuriväri, betalaiini, betaniini
- E163, antosyaanivärit
Myös eräitä epäorgaanisia aineita käytetään elintarvikeväreinä:[6]
- E170, kalsiumkarbonaatti
- E171, titaanidioksidi
- E172, rautaoksidit ja hydroksidit
- E173, alumiini
- E174, hopea
- E175, kulta
- E180, litolirubiini BK.
- E181, tanniinit
Aikaisemmin on elintarvikevärinä käytetty myös muun muassa atsoväriaineisiin kuuluvaa punaista 2G (E 128), mutta nykyisin sen käyttö on kielletty, koska sitä ei enää pidetä turvallisena.[7]
Lähteet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- ↑ a b c ”Väriaine”, Factum, uusi tietosanakirja, 8. osa (vahl–ö), s. 206. Weilin & Göös, 2005. ISBN 951-35-6682-X
- ↑ a b c ”Väriaine”, WSOY Iso tietosanakirja, 9. osa (U–Ö). WSOY, 1997. ISBN 951-0-20163-4
- ↑ a b c d e f g h i j ”Väriaineet”, Otavan iso Fokus, 7. osa (Sv–Öö), s. 4592. Otava, 1974. Virhe: Virheellinen ISBN-tunniste
- ↑ Tietoa hankkeesta BioColour-tutkimushanke, 2020
- ↑ a b c d e f g h i j Pentti Mälkönen: ”Väriaineet”, Orgaaninen kemia, s. 237–238. Otava, 1979. ISBN 951-1-05378-7
- ↑ a b Elintarvikkeiden lisäaineiden E-koodiavain Elintarviketurvallisuusvirasto Evira. Arkistoitu 30.10.2013. Viitattu 16.5.2015.
- ↑ Väriaineen E 128 käyttö kielletty Elintarviketurvallisuusvirasto Evira. Arkistoitu 11.9.2013. Viitattu 16.5.2015.
Aiheesta muualla
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Väriaine Wikimedia Commonsissa
- Food-Info: E100- E200 Food Colours (englanniksi)