Stel je voor: je snijdt een rode biet, en je kleding wordt plots rood. Of je maakt een salade met rode kool, en het kookwater wordt paars-blauw.
▶Inhoudsopgave
Wat gebeurt er daar eigenlijk? Het antwoord zit in één van de coolste kleurstoffen uit de natuur: anthocyanen. Deze stoffen veranderen van kleur afhankelijk van de pH-waarde van hun omgeving.
En dat is niet alleen mooi om te zien, het is ook best handig om te begrijpen.
Laten we er eens lekker doorheen gaan.
Wat zijn anthocyanen eigenlijk?
Anthocyanen behoren tot de groep flavonoïden, een grote familie van plantaardige stoffen. Ze zorgen voor de rode, paarse en blauwe kleuren in veel fruit, groenten en bloemen.
Denk aan blauwe bessen, rode kool, zwarte bessen, aubergines, maar ook de herfstbladeren die van groen naar dieprood veranderen. De naam komt uit het Grieks: anthos betekent bloem, en kyanos betekent blauw. Ironisch genoeg zijn anthocyanen zelden puur blauw, maar ze kunnen in ieder geval in die richting schuiven.
Het mooie is dat deze stoffen volkomen natuurlijk zijn en in principe in bijna alle planten voorkomen.
Ze spelen een rol bij het beschermen van de plant tegen UV-straling en trekken bestuizers aan, maar voor ons is vooral hun kleureigenschap interessant.
Waarom veranderen anthocyanen van kleur?
Het geheim zit in de moleculaire structuur van anthocyanen. Deze moleculen zijn gevoelig voor de hoeveelheid waterstofionen (H⁺) in hun omgeving.
En precies die hoeveelheid bepaalt de pH-waarde. Hoe meer waterstofionen, hoe zuurder de omgeving (lage pH). Hoe minder, hoe basischer (hoge pH).
Als de pH verandert, verandert ook de structuur van het anthocyaan-molecuul. En een andere structuul betekent dat het molecuul licht op een andere manier absorbeert en reflecteert.
Dat is precies waarom je een andere kleur ziet. Het is geen chemische reactie in de zin dat er nieuwe stoffen ontstaan, maar eerder een fysieke verandering in hoe het molecuul eruitziet voor onze ogen.
De kleuren van anthocyanen per pH-waarde
Nu komt het stuk waar je waarschijnlijk voor kwam. Bekijk hier de kleuren van anthocyanen bij elke pH-waarde in een handig overzicht.
pH 1 tot 3: rood tot roze
Dit is een algemeen patroon, want de exacte kleuren kunnen iets variëren afhankelijk van het type anthocyaan en de plant waar het vandaan komt. In sterk zure omgevingen, zoals in citroensap of azijn, zijn anthocyanen rood of felrood. Dit is de meest stabiele vorm van het molecuul. Rode druiven, frambozen en aardbeien zien er rood uit omdat ze van nature een lage pH hebben, meestal tussen de 3 en 4.
pH 4 tot 6: paars tot lila
In de keuken zie je dit effect als je rode kool kookt met wat azijn erbij: het water wordt felrood. Als de pH iets stijgt, verschuift de kleur naar paars of lila.
Dit is een overgangsgebied waar meerdere vormen van het anthocyaan-molecuul naast elkaar bestaan.
pH 7 tot 8: blauw tot blauwgroen
Blauwe druiven en zwarte bessen zitten ongeveer in dit gebied. Als je rode kool sap verdunt met water dat een pH van ongeveer 5 tot 6 heeft, zie je dat het langzaam paarser wordt. Bij neutrale tot licht basische omgevingen worden anthocyanen blauw.
Dit is de kleur die je ziet bij bloemen als hortensia's in niet-zure grond. De blauwe kleur in blauwe bessen komt overigens meer door een combinatie van anthocyanen en andere factoren, maar het principe is vergelijkbaar.
pH 9 en hoger: geel tot groen
Interessant detail: bij pH 7,5 tot 8 kunnen anthocyanen, zoals je kunt zien in ons overzicht van de kleuren bij verschillende pH-waarden, ook een groenige tint krijgen, afhankelijk van de concentratie. In sterk basische omgevingen verliezen anthocyanen hun kleur vrijwel geheel en worden ze geel of groenig-geel. Op dit punt is de moleculaire structuur zo veranderd dat ze nauwelijks nog licht in het zichtbare spectrum reflecteren op de manier die onze ogen als kleur waarnemen.
Bovengang pH 11 worden de meeste anthocyanen instabiel en afgebroken. Ze houden hun kleureigenschappen dus niet eeuwig in extreme basische omstandigheden.
Anthocyanen als natuurlijke pH-indicator
Dit kleureffect maakt anthocyanen tot een fantastische natuurlijke pH-indicator. In de scheikunde gebruiken we indicatoren om te bepalen of een oplossing zuur of basisch is.
De bekendste synthetische indicator is wellicht fenolftaleïne, maar anthocyanen doen het net zo goed, allemaal uit de natuur. Je kunt dit zelf makkelijk thuis testen. Kook wat rode kool, vang het paarse water op, en voeg er beetje bij: citroensap (zuur, wordt rood), bakpoeder opgelost in water (basisch, wordt blauw of groen), en gewoon water (blijft ongeveer paars). Het is een van de makkelijkste en mooiste scheikunde-experimenten die je kunt doen, en het werkt elke keer weer.
Welke planten zijn rijk aan anthocyanen?
Als je meer van dit kleurenspel wilt zien, zijn er genoeg bronnen beschikbaar. Hier een paar bekende voorbeelden: Rode kool is de alles-in-één indicator.
Het bevat meerdere typen anthocyanen en geeft een breed kleurenspectrum. Blauwe bessen en zwarte bessen zijn rijk aan delphinidine, een type anthocyaan dat neigt naar blauw-paars. Zwarte rijst (ook wel verboden rijst genoemd) bevat vooral cyanidine en heeft een diepe paarse kleur.
En rode biet is eigenlijk een beetje een uitzondering: de rode kleur komt vooral van betanine, een andere kleurrijke stof, maar bepaalde bieten variënten bevatten ook anthocyanen.
Waarom is dit nuttig om te weten?
Naast dat het gewoon fascinerend is, heeft kennis over anthocyanen ook praktische toepassingen.
In de voedingsindustrie worden anthocyanen steeds vaker gebruikt als natuurlijke kleurstof, bijvoorbeeld als alternatief voor syntetische rode en paarse E-nummers. Kennis van de pH-gevoeligheid is daarbij essentieel, want anders verandert je product van kleur tijdens de houdbaarheid. In de gezondheidssector worden anthocyanen bestudeerd vanwege hun antioxidant-eigenschappen. Ze zouden ontstekingen kunnen verminderen en goed zijn voor de bloedsomloop.
De exacte werking is nog onderwerp van onderzoek, maar het feit dat ze zo rijk voorkomen in gezond fruit en groenten is op zichzelf al een reden om er meer van te eten. En voor de scheikunde- en biologieliefhebbers onder ons: anthocyanen zijn gewoon een perfect voorbeeld van hoe natuurkunde, chemie en biologie samenkomen in iets dat je met je eigen ogen kunt zien.
Geen ingewikkelde apparatuur nodig, gewoon wat rode kool en wat huishoudelijke middelen.
Dus de volgende keer dat je een blauwe berry pakt of rode kool aan het snijden bent, weet je precies wat er moleculaire gebeurt. En dat, vrienden, is de schoonheid van scheikunde.