Coloranti naturali

I coloranti naturali provengono da una varietà di fonti, tra cui piante, microbi, animali e minerali. Per definizione i coloranti naturali, la cui storia risale al periodo neolitico, quando i primi uomini scoprirono che varie piante, radici e insetti potevano produrre colori, sono materiali che conferiscono colore derivati ​​dalla natura senza elaborazione o modifica chimica.

Nell’antico Egitto, l’uso di coloranti naturali era molto diffuso e venivano impiegate una varietà di piante, come la radice di robbia per il rosso, il guado per il blu e lo zafferano per il giallo. I cinesi durante la dinastia Xia (2100-1600 a.C.) usavano il colorante blu estratto dalle piante di indaco.

La metà del XIX secolo segnò una svolta nella storia dei coloranti naturali per l’avvento dei coloranti sintetici più economici, più uniformi e più facili da produrre. Questa rivoluzione iniziò nel 1856 quando il chimico inglese William Henry Perkin scoprì accidentalmente il primo colorante sintetico, la mauveina, detta porpora di anilina, mentre tentava di sintetizzare la chinina per il trattamento della malaria.

Da allora sono stati sintetizzati moltissimi coloranti sintetici come i coloranti antrachinonici e i coloranti azoici ma solo di recente, nell’ambito della Chimica Verde, sono stati rivalutati i coloranti naturali ottenuti utilizzando, rispetto al passato, tecniche innovative e utilizzando nuove fonti naturali come, ad esempio, bucce di avocado, alghe e licheni.

Proprietà dei coloranti naturali

Grazie alla loro origine, la produzione di tali coloranti non comporta l’uso di sostanze chimiche tossiche che possono danneggiare l’ambiente. Inoltre, alcuni coloranti naturali assorbono la luce nella regione ultravioletta, pertanto quando applicati ai tessuti possono proteggere la pelle umana dalle radiazioni UV.

Alcuni coloranti naturali hanno attività antimicrobiche, pertanto possono essere utilizzati come coloranti e finiture antimicrobiche nei tessuti. I coloranti naturali non sono utilizzati solo per colorare tessuti, ma anche per colorare alimenti, cosmetici, legno, pelle, plastica e prodotti farmaceutici.

Particolare importanza hanno i coloranti alimentari intorno ai quali si è creato un dibattito a livello mondiale su eventuali danni che i coloranti alimentari sintetici possono apportare. L’Unione Europea impone limiti più restrittivi rispetto a quanto è fatto dalla Food and Drug Administation negli USA. Negli Stati Uniti si susseguono petizioni per richiederne l’eliminazione di quei coloranti che, sebbene non sia conclamato abbiano effetti nocivi, siano sospettati di esserlo.

Di contro i coloranti alimentari naturali hanno diversi benefici per la salute, tra cui proprietà antiossidanti, antitumorali e antinfiammatorie. Alcuni coloranti naturali, come il licopene, un pigmento di colore rosso naturalmente presente nei frutti rossi, forniscono proprietà antiossidanti.

Hanno interessanti benefici per la salute. Inoltre, i coloranti alimentari naturali sono spesso ricavati da frutta, verdura e altre fonti vegetali. Queste fonti possono contenere vitamine, minerali e altri composti benefici, migliorando il valore nutrizionale del prodotto alimentare. Inoltre, i coloranti alimentari naturali sono generalmente considerati sicuri per il consumo umano e hanno meno probabilità di causare effetti negativi sulla salute rispetto ai coloranti alimentari sintetici.

Classificazione dei coloranti naturali

I coloranti naturali sono classificati in base all’origine, alla composizione chimica, al metodo di applicazione e al colore. Sulla base della loro composizione chimica sono classificati in carotenoidi, indigoidi, chinonoidi, flavonoidi, tannini  e betalaine.

I carotenoidi, presenti nei cloroplasti e nei cromoplasti delle piante e di alcuni altri organismi fotosintetici, sono tetraterpenoidi ovvero composti derivanti dal tetraterpene costituito da otto unità isopreniche avente formula C₄₀H₆₄ sono utilizzati come coloranti alimentari perché sono ricchi di vitamina A.  I lunghi sistemi alternati di legami singoli e doppi conferiscono forme molecolari distinte, proprietà di assorbimento della luce e reattività chimica.

Sono utilizzati come coloranti e antiossidanti sui tessuti e le loro proprietà di affinità e solidità possono essere migliorate mediante modifica strutturale mediante l’introduzione di nuovi gruppi funzionali o l’uso di mordente durante il processo di tintura.

Vengono estratti da foglie, fiori e frutti di piante e verdure come carote e pomodori e si presentano di colore rosso, arancione o giallo e sono responsabili dei colori attraenti in molti frutti e verdure rossi e gialli, nelle piume di uccelli come i fenicotteri e il gallo selvatico.

Coloranti indigoidi

I coloranti indigoidi prendono il nome dall’indaco, colorante al tino con buone proprietà di solidità sulle fibre cellulosiche, che si ricavava prevalentemente dalla fermentazione delle foglie di Indigofera tinctoria. A differenza di altri coloranti naturali, l’indaco non richiede l’uso di mordente per migliorare le proprietà di solidità. Un altro colorante indigoide è la porpora di Tiro, secreta da diverse specie di lumache di mare, di colore rosso-viola utilizzata per la prima volta dai Fenici.

Chinonoidi

I coloranti naturali chinonoidi, costituiti da anelli fusi contenenti almeno un gruppo benzenico, si trovano nelle piante da fiore, nei funghi, nei batteri, nei licheni, nei ricci di mare e in alcuni insetti. Esempi comuni di coloranti chinonoidi naturali includono l’emodina, antrachinone presente nel parenchima delle foglie di alcune specie di Aloe.

Altri esempi di coloranti naturali chinonoidi sono l’acido carminico  che trova in diverse specie di cocciniglie e tra esse Dactylopius coccus originarie del Sud America,  Porphyrophora hamelii presente nell’Ararat e  Porphyrophora polonica originaria dell’Europa centrale e di altre parti dell’Eurasia e l’acido chermesico colorante rosso primario trovato nel Kermes ricavato dai corpi essiccati delle femmine di alcune specie di cocciniglia.

Flavonoidi

I flavonoidi sono un gruppo di sostanze naturali fenoliche che si trovano in diverse parti delle piante responsabili dei colori vivaci nella maggior parte della frutta e della verdura. I flavonoidi sono caratterizzati dalla presenza di 15 atomi di carbonio nella loro struttura di base in cui sono presenti tre anelli costituiti rispettivamente da 6, 3 e 6 atomi di carbonio che corrispondono a due anelli aromatici denominati in genere A e B uniti tra loro da una terza unità di tre atomi di carbonio denominata C.

A seconda del carbonio dell’anello C a cui è legato l’anello B e al grado di insaturazione dell’anello C possono essere ulteriormente classificati in flavoni, flavonoli, flavanoni, flavonololi a cui appartengono le catechine che si trovano in banane, mele, mirtilli, pesche e pere, gli antociani responsabili dei colori di piante, fiori e frutti e si trovano prevalentemente negli strati cellulari esterni di vari frutti come mirtilli rossi, ribes nero, uva rossa, uva merlot, lamponi, fragole, mirtilli, mirtilli e more e i calconi che trovano in quantità significative in pomodori, pere, fragole e alcuni prodotti a base di grano.

Tannini

I tannini come i gallotannini e gli ellagitannini sono composti polifenolici presenti prevalentemente nella corteccia di alcune piante come castagno, quercia, abete e acacia che

erano utilizzati già nella preistoria nel trattamento delle pelli degli animali. I tannini sono utilizzati nell’industria della pelle, dell’inchiostro e della colla e come mordenti. Nei tessuti, sono utilizzati principalmente come mordenti primari per fibre cellulosiche perché la cellulosa ha una bassa affinità per i mordenti metallici. I tannini possono anche essere utilizzati come coloranti per tessuti e le loro prestazioni sono migliorate dal mordente

Betalaine

Le betalaine sono pigmenti contenenti azoto derivati ​​del cromoforo dell’acido betalamico. Sono classificate in betacianine rosso-violetto e betaxantine giallo-arancio. Questi coloranti naturali sono estratti da radici, frutti e fiori di piante come la barbabietola gialla e rossa, i frutti di cactus e i grani di amaranto a foglia  e usati nell’industria alimentare e farmaceutica per i loro effetti bioattivi

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