Biologiset pigmentit ( biokromit ) ovat värillisiä aineita, jotka muodostavat organismien kudokset . Pigmenttien värin määrää niiden molekyyleissä olevien kromoforiryhmien läsnäolo, jotka selektiivisesti absorboivat valoa tietyssä osassa auringonvalon näkyvää spektriä [1] . Elävien olentojen pigmenttijärjestelmä on linkki, joka yhdistää ympäristön valoolosuhteet ja kehon aineenvaihdunnan . Biologisilla pigmenteillä on tärkeä rooli elävien olentojen elämässä.
Biologiset pigmentit jaetaan useisiin luokkiin rakenteensa mukaan.
Karotenoidit ovat yleisin biologisten pigmenttien luokka. Niitä löytyy useimmista elävistä olennoista, mukaan lukien kaikki kasvit poikkeuksetta , monet mikro -organismit . Karotenoidit ovat vastuussa monien eläinten, erityisesti hyönteisten , lintujen ja kalojen värjäytymisestä . Karotenoidit ja niiden johdannaiset ovat muun muassa visuaalisten pigmenttien perusta, jotka vastaavat eläinten valon ja värin havaitsemisesta [2] .
Karotenoideja ovat pigmentit, kuten karoteeni , hematokromi , ksantofylli , lykopeeni , luteiini , rodopsiini (visuaalinen violetti) ja muut.
Kinonit ovat kemiallisia yhdisteitä, jotka on johdettu monosyklisistä tai polysyklisistä aromaattisista hiilivedyistä , jotka sisältävät tyydyttymättömän syklisen diketonin . Niiden väri vaihtelee vaaleankeltaisesta oranssiin, punaiseen, violettiin, ruskeaan ja melkein mustaan. Löytyy monista sienistä , jäkäläistä ja joistakin selkärangattomien ryhmistä. Laajalti käytetty väriaine alitariini kuuluu kinonien ryhmään [3] .
Flavonoidit ovat O-heterosyklisiä fenoliyhdisteitä . Luonnossa niitä syntetisoivat lähes yksinomaan korkeammat kasvit . Näitä ovat antosyaanit , jotka aiheuttavat kasvien kirkkaimmat värit - punaiset, violetit, siniset kukkien ja hedelmien osat ; flavonit , flavonolit , auronit , kalkonit määrittävät hedelmien ja lehtien keltaisen ja oranssin värin. Flavonoidien ryhmään kuuluvat myös luonnolliset antioksidantit katekiinit [4] .
Tähän ryhmään kuuluvat biologiset pigmentit, jotka sisältävät porfyriinikompleksia . Hemi , yksi porfyriinityypeistä, sisältyy proteettisena ryhmänä yhdisteisiin, kuten hemoglobiini , bilirubiini , sytokromi c , sytokromi P450 ja muut. Tähän ryhmään kuuluvat myös kasvipigmentit - klorofylli , feofytiini jne. Tämän luokan pigmentit osallistuvat yleensä valokemiallisiin prosesseihin ja ovat myös entsyymejä , jotka osallistuvat aineenvaihduntaan. Niiden rooli asianmukaisina väriaineina on toissijainen [5] .
Melaniini on yksi yleisimmistä pigmenteistä eläimissä , mikä aiheuttaa niiden tumman värin. Sitä löytyy myös kasveista ja mikro-organismeista. Selkärankaisilla se syntetisoituu erityisissä soluissa - melanosyyteissä [6] . Melaniinit ovat laajalti levinneet kasvi- ja eläinkudoksiin sekä alkueläimiin. Ne määrittävät ihon ja karvojen värin, esimerkiksi hevosten värin, lintujen höyhenten värin (yhdessä interferenssivärjäyksen kanssa ), kalan suomujen, hyönteisten kynsinauhojen . Melaniinit imevät ultraviolettisäteitä ja suojaavat näin ihon syvien kerrosten kudoksia säteilyvaurioilta. Toinen äskettäin löydetty toiminto on ultravioletti- ja gammasäteilyn assimilaatio joidenkin sienten toimesta elämään.
Lusiferiinit ovat ryhmä valoa emittoivia biologisia pigmenttejä, joita löytyy bioluminesenssiin kykenevistä organismeista . Ne ovat pieniä molekyylejä, jotka toimivat substraattina vastaaville lusiferaasientsyymeille , jotka suorittavat hapetuksensa [7] .
Luonnolliset pigmentit suorittavat monia tehtäviä. Ne määrittävät organismien värin, mikä on tärkeää niiden sopeutumiselle ulkoiseen ympäristöön. Tiettyjen kasvinosien väritys houkuttelee pölyttäviä hyönteisiä ja siemeniä levittäviä lintuja, eläinten ruumiinväri suojaa vihollisilta, naamioi ne saalista jäljitettäessä tai varoittaa vihollisia myrkyllisyydestä. Nämä pigmentit voivat myös suojata kehoa auringon ultraviolettisäteilyltä . Monet luonnolliset pigmentit ovat mukana fotokemiallisissa prosesseissa, erityisesti klorofylli , bakterioklorofylli , bakteriorodopsiini ovat fotosynteettisiä entsyymejä, eläinrodopsiini osallistuu visuaaliseen prosessiin . Hengitysteiden pigmentit ( hemoglobiini , hemerytriini , hemosyaniini , sytokromit , hengitysteiden kromogeenit jne. ) osallistuvat hapen siirtoon kudoksiin ja kudoshengitykseen .
Biologisia pigmenttejä löytyy pääsääntöisesti erilaisista solurakenteista , harvemmin vapaassa tilassa kehon nesteistä. Joten klorofylli sijaitsee kloroplasteissa , karotenoidit - kromoplasteissa ja kloroplasteissa, hemoglobiini yleensä erytrosyyteissä , melaniini - melanosyyteissä.
Useita luonnollisia pigmenttejä on käytetty teollisuudessa väriaineina . Erityisesti alizariinipohjaisia maaleja käytetään laajalti ; aiemmin käytettiin luonnollisia väriaineita, kuten indigoa , karmiinia , sahramia ja muita.