Кармин

У этого термина существуют и другие значения, см. Кармин (значения).

Карми́н (фр. carmin, контаминация от перс. قرمز‎ [кирмиз] — кошениль и лат. minium — киноварь^[1]) — красный краситель, получаемый из карминовой кислоты, производимой самками насекомых группы кошенили (от исп. cochinilla)^[2]. Карминовая кислота представляет собой вещество пурпурного цвета, растворимое в воде. При производстве кармина кислоту переводят в малорастворимый в воде осадок неорганическими солями алюминия и кальция с образованием интенсивно окрашенной комплексной соли красного цвета.

Кармин
Общие
Традиционные названия	Кармин, E120, C.I. Natural Red 4, C.I. 75470, CI 75470 (INCI)
Хим. формула	C44H39O28AlCa ⋅ 2H2O
Рац. формула	Ca[Al(C22H13O13)2(H2O)OH] ⋅ 2H2O
Внешний вид	Тёмно-красное твёрдое вещество без запаха
Физические свойства
Состояние	твёрдое
Молярная масса	1118,8538 г/моль
Термические свойства
Температура
• плавления	136 °C
Химические свойства
Растворимость
• в воде	Почти нерастворим в холодной, малорастворим в горячей
• в этаноле	Неограниченно растворим
Классификация
Рег. номер CAS	1390-65-4
PubChem	14950
Рег. номер EINECS	215-724-4
SMILES	Cc1c(C(=O)O)c(O)cc2c1C(=O)c1c(O)c(C3OC(CO)C(O)C(O)C3O)c(O)c(O)c1C2=O
InChI	InChI=1S/C22H20O13/c1-4-8-5(2-6(24)9(4)22(33)34)13(25)10-11(15(8)27)16(28)12(18(30)17(10)29)21-20(32)19(31)14(26)7(3-23)35-21/h2,7,14,19-21,23-24,26,28-32H,3H2,1H3,(H,33,34) DGQLVPJVXFOQEV-UHFFFAOYSA-N
Кодекс Алиментариус	E120
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Кармин зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е120. Дал название одноимённому оттенку красно-пурпурного цвета.

История

Краситель упоминается Диоскоридом в книге по фармацевтике I века н. э. «De Materia Medica»^{[англ.][3][4]}:

ἀρίστη δέ ἐστιν ἡ Γαλατικὴ καὶ Ἀρμενιακή, ἔπειτα ἡ Ἀσιανὴ καὶ Κιλίκιος, ἐσχάτη δὲ πασῶν ἡ Σπάνη.

О кармине упоминает Анания Ширакаци в VII веке^[4][5]:

Айрарат заключает в себе горы, поля изобилие во всём и озеро Гайлато. Он производит червей из корня известной травы, из которых приготовляют красную краску.

О кармине также упоминал арабский писатель X века Абу Исхак аль-Истахри^[6]:

…город этот служит столицей Армении… В этом городе выделываются шерстяные платья и ковры, подушки, сидения, шнуры и другие предметы армянского производства. У них же добывается краска, называемая «кирмиз», и ею красят сукно. Я узнал, что это червяк, который прядёт вокруг себя наподобие шелковичного червя.

Кармин (кошениль, арм. «кармин вортан») использовался для создания рисунков в древних фолиантах и рукописных евангелиях в Армении^[2].

В XX веке в Армении в Институте зоологии Академии наук Армянской ССР проводилась работа по созданию промышленной технологии производства кармина из местного вида Араратская кошениль (Porphyrophora hamelii)^[2].

Получение

Скопление самок мексиканской кошенили (Dactylopius coccus) на опунции

Кармин получают из самок мексиканской кошенили (Dactylopius coccus) — насекомого, культивируемого на кактусах — опунциях. Производство кармина возможно также и из других видов кошенили, например, в Армении для изготовления этого красителя используется Араратская кошениль (Porphyrophora hamelii)^[2].

Красящим веществом кармина является карминовая кислота — производное 1-гидроксиантрахинона. Окраска карминовой кислоты зависит от кислотности среды. При pH = 3 (кислая среда) цвет раствора оранжевый, при pH = 5,5 (слабокислая среда) — красный, а при pH = 7 (нейтральная среда) — пурпурный.

Карминовая кислота легко образует комплексы с катионами металлов, например, с катионами алюминия, в результате чего получаются пигменты красных оттенков с высокой насыщенностью цвета.

Насекомых собирают в период, предшествующий откладке яиц и экстрагируют из них кармин. При помощи жёсткой щётки или лезвия насекомых снимают с растений, после чего их подвергают сушке. Ввиду трудоёмкости сбора кошенили и изготовления из неё кармина, себестоимость получаемого красителя дороже по сравнению с синтетическими красителями.

Из сушёной и толчёной биомассы насекомых далее получают порошок, который обрабатывают раствором аммиака или карбоната натрия, после чего отделяют осадок фильтрованием^[7]. К очищенному раствору карминовой кислоты добавляют водный раствор алюмокалиевых квасцов, после чего карминовая кислота вступает в реакцию с ионами алюминия и образует осадок. Осадок кармина представляет собой комплексную соль карминовой кислоты и алюминия. Для регулирования скорости осаждения красителя используют дихлорид олова, лимонную кислоту, тетраборат натрия и желатин. Для придания кармину пурпурных оттенков к раствору алюмокалиевых квасцов добавляют гашёную или негашёную известь, а также соли других металлов, например, цинка. В результате протекания реакции образуется осадок дигидрата комплексной соли состава Ca[Al(C₂₂H₁₃O₃)₂(H₂O)OH] ⋅ 2H₂O — кармин с кодом C.I.75470.

В настоящее время кармин добывают преимущественно в Перу, страна удерживает 95 % мирового рынка. В 2017 году Перу экспортировала 647 тонн кармина^[8].

Свойства

Цвет

Методами спектроскопии было показано, что кармин отражает преимущественно красный свет. Длина волны отражённого света в видимом диапазоне составляет от 497 нм (тёмно-пурпурно-красный) до 612 нм (ярко-красный). Конкретный оттенок кармина зависит от примесей различных ионов металлов в составе комплексной соли. Например, небольшие примеси цинка придают кармину малиновый оттенок.

Прозрачность

Прозрачность кармина зависит от его связующей среды. В смеси с маслами кармин остаётся полупрозрачным и подходит для глазурей. В сочетании с темперой кармин становится непрозрачным.

Стабильность

Кармин — нестойкий краситель. На его выцветание влияют различные факторы, такие как свет, влажность и т. д. Он очень чувствителен к свету и имеет свойство выцветать до коричневатых тонов. В живописи на долговечность влияет тип пигмента. Например, пигменты с кармином на основе льняного масла более стабильны, чем на основе гуммиарабика. Кармин в составе акварели особенно чувствителен к свету.

Кармин можно частично стабилизировать на этапе осаждения карминовой кислоты алюминиевыми квасцами, добавляя соли олова (II).

Применение

Кармин использовался с древнейших времён для окрашивания тканей и пряжи, из которой ткали ковры, как ворсовые, так и безворсовые ткани, а также этой краской писались миниатюры древних пергаментов^[9].

В настоящее время краситель используется при производстве искусственных цветов, красок, пурпурных чернил, косметических средств, а также некоторых лекарств^[10]. Кроме того, его применяют в микроскопии для окраски некоторых гистологических препаратов (метод Беста)^[11].

Производство синтетической карминовой кислоты — достаточно сложный и дорогой процесс, поэтому более доступным является кармин натурального происхождения. Невысокая химическая стабильность красителя создаёт проблемы для использования его в текстиле и в составе красок, но в контексте использования в косметике это не является помехой.

Применение в пищевой промышленности

В промышленности кармин маркируется как пищевая добавка E120 и применяется в качестве пищевого красителя и парфюмерного пигмента. Область его применения включает мясо- и рыбоперерабатывающую промышленность (жидкий экстракт кармина используется в производстве всех видов колбасных изделий с небольшой заменой мясного сырья, а также для окрашивания цельномышечных деликатесов), молочную и кондитерскую промышленности, а также производство алкогольных и безалкогольных напитков, например, итальянского ликёра Алькермес, название которого, как и слово «кармин», восходит к персидскому «кирмиз», и пряного сладкого напитка кампари, известного особенным цветом, который ему придаёт кармин.

Безопасность

Допустимое суточное потребление (ДСП) для кармина было установлено в 1983 году Объединённым экспертным комитетом ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA) в количестве 5 мг/кг массы тела^[12].

В 2015 году Европейское агентство по безопасности продуктов питания (EFSA) на основании исследований острой, краткосрочной, субхронической, канцерогенной, репродуктивной и развивающейся токсичности сделали вывод, что использование кармина в качестве пищевой добавки безопасно и не требует пересмотра нормы ДСП^[13].