Mijn presentatie gaat over kleurstoffen

1. Inleiding
Kleurstoffen worden al sinds het stenen tijdperk gebruikt voor het maken van muurschilderingen. In Egypte paste men al meer dan 4000 jaar geleden indigo toe voor het kleuren van textiel. Deze stof ga ik zo verder uitleggen. Andere plantaardige kleurstoffen die al in de oudheid gebruikt werden zijn alizarine uit de wortels van de meekrap en de bladeren van de hennastruik werden toen ook al gebruikt..
Kleurstoffen van dierlijke oorsprong waren toen al bekend. Een voorbeeld is het antieke paars, dat uit de slak murex brandaris geïsoleerd werd. Deze kleurstof was zeer kostbaar omdat er voor het isoleren van één gram kleurstof meer dan 8000 slakken nodig waren.
Aangezien de natuurlijke kleurstoffen maar een beperkt kleurpalet konden bieden en vanwege het beperkte aanbod aan grondstoffen en het was ook erg duur werd er al gauw getracht kleurstoffen te synthetiseren. De ontdekking van de diazotering door P. Grieß in 1862 vormde de basis voor de ontwikkeling van een belangrijke groep synthetische kleurstoffen, de azokleurstoffen. Er zijn enorm veel toepassingsgebieden voor kleurstoffen; om die
reden zijn deze chemicaliën van groot economisch belang. In 1997 werd er voor circa 750 miljoen gulden aan kleurstoffen en pigmenten verkocht.
Het gebruik van kleurstoffen en pigmenten is niet altijd onomstreden. Een aantal kleurstoffen is giftig of wordt ervan verdacht kankerverwekkend te zijn. In verven en lakken worden kleurstoffen vaak in combinatie met organische oplosmiddelen gebruikt. Dit kan bij werknemers die veel met deze producten werken de zogenaamde schildersziekte ofwel Organisch Psycho Syndroom veroorzaken, een ernstige neurologische aandoening. (zenuwstelsel)

Waarom is kleurstof zo belangrijk:
Kleur is een belangrijk aspect van de wereld om ons heen, en zeker ook van voedingsmiddelen. De kwaliteit van een voedingsmiddel wordt in de eerste plaats beoordeeld op het uiterlijk, waarbij de kleur zeer belangrijk is. Men verwacht ook dat bij een bepaalde
kleur een bepaalde smaak hoort. Ook worden kleurstoffen aan voedsel toegevoegd: om een product weer zijn oorspronkelijke uiterlijk te geven, wanneer de natuurlijke kleur is verdwenen door hittebehandeling. Of kleurstoffen worden toegevoegd om het product er aantrekkelijk uit te laten zien, zoals in het geval van gekleurd suikerwerk, vruchtenijs of likeur.
Maar kleurstof heeft wel een groot nadeel. Want mensen gaan erop reageren. Dit komt doordat veel kleurstoffen chemisch zijn. Kleurstoffen hebben E nummers en worden aangegeven op de verpakking. Je hoort ook regelmatig dat kinderen heel druk zijn en dat ze denken dat de oorzaak komt door kleurstoffen. Maar het is nog nooit vastgesteld welke stoffen de hyperactiviteit bij kinderen zouden bezorgen. Als kleurstofovergevoeligheid bestaat, is de kans dat je het hebt uiterst klein. De veranderingen in de directe omgeving, thuis, in de familie, onder vriendinnen of op school, zijn waarschijnlijk eerder van belang dan de kleurstoffen in het snoepgoed.

Hebben verschillende soorten bloemen met dezelfde kleur andere kleurstoffen? En hoe zit het met bloemen van dezelfde soort met verschillende kleuren?
Een stof is een kleurstof (pigment) als het een bepaalde kleur licht van het spectrum van zonlicht of een andere wit-licht bron kan absorberen. Zo absorberen bladgroenkorrels rood licht en reflecteren ze dus wit licht minus rood en dat geeft groen.

Er zijn twee typen kleurstoffen: wateroplosbare en niet-water oplosbare. Dit verschil kan je goed zijn als je worteltjes kookt en bieten kookt, want dan gaat het water meekleuren.
De water-oplosbare kleurstoffen heten anthocyanen. De niet water-oplosbare kleurstoffen heten carotenoïden. Er zijn ook nog een paar bijzondere kleurstoffen die niet echt een pigment zijn maar die een kleur geven door de lichtbreking in de structuur van de moleculen (interferentie). Dit zijn vaak de kleuren in de natuur (bv. van sommige bessen) die een beetje een metaalachtige glans hebben (denk bv. aan de kleur van sommige kevers die metalic groen glanzend kunnen zijn).

Kleuren van Bloemen:
Bloemen met dezelfde kleur bevatten meestal ook dezelfde kleurstoffen.
De kleur die wij zien, is vaak een combinatie of mengsel van verschillende kleurstoffen. Door verschillen in het mengsel kan de kleur van bloemen dus verschillend zijn, terwijl er toch dezelfde kleurstoffen in voorkomen.

De kleur van de anthocyanen (water-oplosbare kleurstoffen) hangt af van de andere stoffen die in de buurt zitten Bloemen kunnen dus dezelfde anthocyanen bevatten maar door verschillende co-pigmenten toch een andere kleur hebben. Verder kan de aanwezigheid van sommige metalen invloed hebben op de kleur die we waarnemen.

De anthocyanen behoren tot een grotere groep van 'kleurstoffen' die flavonoïden heten. De meeste flavonoïden zijn voor ons gewoon wit (of kleurloos). Echter, deze pigmenten kunnen wel uv-licht absorberen en voor insecten zien witte bloemen er dus toch gekleurd uit.

Alhoewel blauw de meest voorkomende kleur is voor bloemen over de hele wereld, kan de roos toch geen blauw maken omdat het niet de juiste enzymen kan aanmaken. De stof die veel bijdraagt aan blauw is het delphinidin. Men is al bezig om het gen uit andere planten (die wel blauw kunnen maken) over te zetten naar de roos. Als dat lukt, zijn er dus over een tijdje echte blauwe rozen te koop. Je kan nu soms blauwe anjers kopen. Daar geldt hetzelfde verhaal voor. De blauwe anjers die nu in de winkel te koop zijn, zijn gewoon witte anjers. Ze worden gekleurd door ze in een vaas met blauwe kleurstof te zetten. De kleurstof wordt opgezogen tot in de bloem, ziet er daardoor blauw uit.

Rood, blauw, geel:

Voor het kleuren van textiel of verf zijn drie hoofdkleuren nodig: rood, blauw en geel. Vóór de komst van de synthetische (kunstmatig/langs een chemische weg) kleurstoffen werden deze kleuren uit planten bereid. Heel wat planten lenen zich tot het bereiden van kleurstof maar de voornaamste waren wel de Meekrap voor rood, de Wede en de Indigostruik voor blauw en Saffloer en Kurkuma voor geel. Dit ga ik zo verder uitleggen.
Kleurstoffen zijn oplosbare organische stoffen. Daarmee verschillen ze van pigmenten, die onoplosbaar zijn (voorbeelden: oker, mangaanoxide, gips, roet).
De meeste kleurstoffen worden tegenwoordig langs chemische wijze vervaardigd. Maar tot voor vrij kort geleden (ca. 1850) werd alle textiel met plantenstoffen geverfd.

Rood
Rode kleurstof werd gewonnen uit de Meekrap (Rubia tinctorum). Het is een zeer oud gewas, van oorsprong uit Klein-Azië en het oostelijk Middellandse-Zeegebied. In de 3e eeuw na Christus werd het al gebruikt in Egypte en Griekenland.
In Middeleeuwen kwam in Europa veel de Meekrap in tuinen voor zoals bij Karel de Grote. Hij had in zijn tuin de opdracht tot aanplant van de Meekrap gegeven voor al zijn landgoederen en hoven. In de vijftiende eeuw was Nederland het belangrijkste productiegebied van de Meekrap, met veel aanplant in Zeeland. De plant is nu vrijwel verdwenen doordat de grond niet meer goed is, alleen op enkele plaatsen in o.a. de Betuwe komt zij nog voor.
Voor de productie van de rode kleurstof wordt de wortelstok gebruikt. Deze wordt na drie jaar gewonnen en een jaar droog opgeslagen. Dan kan zij worden gemalen. Om bijvoorbeeld wol te verven is 25-50 gram wortelpoeder nodig per 100 gram wol. Het geeft een karakteristieke kleur.

Blauw:
Blauwe kleurstof werd gewonnen uit de Wede (Isatis tinctoria), de enige bron van natuurlijk blauw die bij ons inheems is. Bekender is de Indigostruik (Indigofera tinctoria) afkomstig uit India.
Indigo is de meest gebruikte kleurstof voor kleren. Het wordt al meer dan 4000 jaar gebruikt om kleding te verven. Vroeger werd het uit bladeren van planten gehaald. Na de oogst werden de bladeren gekneusd en dan een tijd in water geweekt tot ze gingen rotten. Dan ontstond er een gele oplossing van de stof indigowit. Omstreeks 1850 begon de grote ontwikkeling van de chemie en vele nieuwe stoffen werden gemaakt en onderzocht. Wetenschappers deden onderzoek naar de samenhang tussen de molecuulstructuur en de eigenschappen van de stof. Dit was interessant voor de industrie, want als je indigo in de fabriek zou kunnen maken was daar veel geld mee te verdienen. Het duurde 13 jaar voor de structuurformule van indigo bekend was. In 1879 slaagt een Duitse chemicus er als eerste in om indigo te synthetiseren en de structuur op te helderen. Er zijn wel 30 verschillende manieren gevonden om indigo te maken.
Indigo is niet alleen de oudste bekende van de natuurlijke kleurstoffen, maar ook een van de eerste synthetische kleurstoffen. Maar het bekendste is indigo als kleurstof voor spijkerbroeken.
Blauwe indigo lost niet op in water. Daardoor kan er geen verfbad mee gemaakt worden. Het moet dan eerst worden omgezet in het kleurloze indigowit. Hoe indigowit verkregen wordt heb ik net verteld (bladeren vd plant in water gelegd en dan wachten tot dat ze gingen rotten). Onder invloed van de lucht verandert het aan textiel gehechte indigowit in het blauwe indigo.
Vroeger werd het inweekproces op zaterdagmiddag ingezet. Men liet het geheel vervolgens tot maandagochtend staan en hing het dan op.Daardoor hadden de ververs "verplicht" vrij op maandag als de textiel droogde. Dit is de herkomst van de uitdrukking "blauwe maandag".

Geel
Geel kan uit veel planten gewonnen worden en was dus een in onze streken wat minder moeilijke kleur. Twee planten uit deze betrekkelijke overvloed zijn de Wouw (Reseda luteola) en de Saffloer (Carthamus tinctorius). De wouw heeft al een lange historie. Ze is bekend van vondsten van 4000 jaar geleden, waar men rond paalwoningen sporen van de Wouw (zaden) heeft aangetroffen. Het is niet zeker of dit was vanwege de gele kleurstof luteoline of vanwege de geneeskrachtige eigenschappen.
De Romeinen hebben wel beschreven dat ze de plant gebruikten om textiel mee te kleuren. In Nederland wordt dit veel minder gebruikt want de plant doet het beter in wat warmere klimaten.

Soorten kleurstof (techniek)
Kleurstoffen kunnen van plantaardige, dierlijke, anorganische of technologische herkomst zijn. Tot de laatstgenoemde groep behoren vele duizenden kleurstoffen. Kleurstoffen voor textiel worden in twaalf groepen ingedeeld. Elke groep heeft haar eigen karakteristieke verfmethode en toepassingsgebieden. De indeling in groepen kleurstoffen is als volgt: reactieve, directe, zure, basische, metaalcomplex, disperse, kuip, zwavel, pigment, naftol, optische witten en ingrainen. Een paar hiervan leg ik beter uit:

Soorten kleurstoffen. Je hebt:
• Basische kleurstoffen: het is een verzamelnaam voor een grote groep organische kleurstoffen. Deze kleurstoffen worden vooral toegepast bij het verven van polyacrylonitrilvezels en soms bij het verven van wol en zijde.
• Directe kleurstoffen: het is een groep van kleurstoffen die goed werken voor katoen. Deze worden vooral gebruikt vanwege hun lage prijs, veel kleurmogelijkheden en echtheid.
• Disperse kleurstoffen: niet-wateroplosbare kleurstoffen die toegepast worden voor het verven van kunstvezels, zoals polyamide en polyester.
• Natuurlijke kleurstoffen: ze komen uit natuurproducten, planten, dieren of mineralen. Ze werden eeuwenlang zeer veel gebruikt om textiel te verven. Na de opkomst van de synthetische kleurstoffen zeer strek gedaald, omdat synthetische kleurstoffen in alle kleuren beschikbaar zijn tegen een lagere prijs.

Sommige kleurstoffen zijn synthetisch, andere komen van nature voor in planten, dieren of mineralen. Je ziet hij dus dat niet alle kleurstoffen gemaakt worden, naar dat natuurlijke kleurstoffen gewoon uit de natuur komen. In dit geval spreek je van ‘natuur-identiek’
Synthetische kleurstoffen zijn van zichzelf wateroplosbaar en worden meestal in poedervorm verkocht. Natuurlijke kleurstoffen daarentegen zijn meestal olie oplosbaar maar kunnen vaak in een wateroplosbare vorm gebracht worden.

Je hebt ook kleurstof die in voeding zit.
Dat is een kleurstof waarmee levensmiddelen kunnen worden gekleurd. Het is een geselecteerde groep stoffen die (mogen) worden gebruikt in jam, limonades, suikerwerk, biscuits, enz. Men onderscheidt synthetische kleurstoffen en natuurlijke kleurstoffen. Kleurstoffen voor het kleuren van levensmiddelen zijn onderworpen aan goedkeuring door de Europese Unie.

Wettelijke regelingen
Onder kleurstoffen worden in de „Warenwetregeling gebruik van kleurstoffen in levensmiddelen” verstaan: stoffen die kleur geven of teruggeven aan eet- en drinkwaren, met inbegrip van natuurlijke bestanddelen van eet- of drinkwaren en andere natuurlijke bronnen,
die normaal niet als eet- of drinkwaren worden gebruikt. Of producten die een fysische of chemische behandeling hebben ondergaan. Alle stoffen die onder deze definitie vallen, zowel van kunstmatige herkomst als van natuurlijke, moeten worden aangemerkt met de
groepsnaam „kleurstof”. In de regeling is een positieve lijst opgenomen van kleurstoffen die
aan eet- of drinkwaren mogen worden toegevoegd. Het begrip „positieve lijst” betekent dat kleurstoffen die niet op deze lijst voorkomen, niet zijn toegestaan.
Zoals al eerder genoemd is een aantal kleurstoffen en pigmenten schadelijk voor mens en/of milieu. Schadelijke kleurstoffen zijn vooral te vinden in de groep van de anorganische pigmenten; deze bevatten veelal zware metalen. Ook enkele organische kleurstoffen
zijn schadelijk voor mens en/of milieu. Voor bepaalde schadelijke kleurstoffen en pigmenten is er specifieke regelgeving met het doel het gebruik ervan zo veel mogelijk terug te dringen. In het algemeen worden pigmenten en kleurstoffen waarin zware metalen voorkomen zoveel mogelijk verbannen. De Warenwet kent een lijst van verboden kleurstoffen. Sinds 1 augustus 1996 is de handel in kleding, schoeisel, en beddengoed met (verdacht) kankerverwekkende kleurstoffen verboden.