Strukturen hos det naturligt röda färgämnet karmin avslöjad
Genom att använda ny avancerad teknik har forskare vid Stockholms universitet lyckats fastställa uppbyggnaden hos det historiskt betydelsefulla röda färgämnet karmin. Det visar sig att ämnet, som bland annat finns i godis och målarfärg, har en komplex struktur som forskningen i dag försöker framställa på konstgjord väg.
Karmin är ett naturligt rött färgämne som utvinns ur kochenillsköldlöss. Ur lössen utvinns ett kochenilleextrakt som innehåller karminsyra. Genom att tillsätta salt av aluminium- (Al) och kalcium-joner (Ca) bildas sedan färgämnet karmin. Analyser med hjälp av ny elektronmikroskopiteknik visar att färgämnet har en oväntad atomstruktur. Det består av ett så kallat metallkomplex uppbyggt av två kalciumjoner, två aluminiumjoner och fyra organiska molekyler, så kallade ligander, av karminsyra, vilka tillsammans ger en struktur som bildar ett tydligt tredimensionellt poröst system. Det är en struktur som förbryllar forskarna vid Kemikum.
– Det är verkligen förvånande att ett färgämne, som använts under så pass lång tid, har den här typen av struktur, säger Erik Svensson Grape, tidigare doktorand vid Stockholms universitet, numera postdoktor vid University of Oregon och Uppsala universitet.
Användbar struktur
Han är initiativtagare till analysen av karmin med den nya tekniken, ett initiativ som bygger på nyfikenhet på hur olika material är uppbyggda, för att i förlängningen hitta intressanta användningsområden.
– Kemister har nyligen börjat att medvetet försöka skapa och använda material med den här typen av porösa strukturer, bland annat för användning i katalytiska processer, infångning av föroreningar och energilagring. De första kommersiella porösa materialen utvecklades först under mitten av 1900-talet, säger Erik Svensson Grape.
Varför har man inte känt till karmins struktur förrän nu?
– Även om karmin är ett kristallint ämne, har det inte varit möjligt att framställa tillräckligt stora kristaller för att analysera dess struktur med traditionella metoder såsom röntgendiffraktion från enskilda kristaller. Med hjälp av den nya tekniken inom elektronmikroskopi som finns vid Kemikum vid Stockholms universitet, specifikt 3D-elektrondiffraktion (MicroED), har vi nu lyckats få fram strukturen ur pigmentsprover, säger Erik Svensson Grape.
Öppnar för nya funktioner
Och för karmin kan den nya kunskapen öppna för fler användningsområden, till exempel inom miljöteknik.
– Att karmin har en väldefinierad struktur kan förenkla identifiering av karmin i historiska föremål, och materialets porer kan öppna upp för nya användningsområden och inspirera skapandet av nya material, till exempel som *adsorbent, för att till exempel fånga in föroreningar, säger Erik Svensson Grape.
* En adsorbent är ett material som kan koncentrera ett annat ämne, kallat adsorbat, på sin yta genom adsorption, en process där molekyler fäster vid en yta. Adsorbenter används ofta för att renare vatten och luft, eller för att separera ämnen.
Men karmin kan också få större betydelse som ersättning för syntetiska ämnen inom livsmedelsindustrin.
– I och med att syntetiska livsmedelsfärger granskas alltmer av allmänheten ur hälsosynpunkt kan naturliga färgämnen som karmin få en renässans inom livsmedelsindustrin, säger Erik Svensson Grape.
Om karmin
- Karmin baseras på ett naturligt rött färgämne som utvinns ur kochenillextrakt. Färgämnet kallas också koschenill och utvinns ur honor av koschenillsköldlus som lever på olika kaktusar, bland annat fikonkaktus Opuntia ficus-indica. Historiska källor kan belägga att kochenillextrakt har använts, för bland annat färgning av kläder, sedan 700 f.Kr.
- Tack vare sin intensiva scharlakansröda färg var den en eftertraktad vara i Europa på 1500-talet, och blev därför en av bytesvarorna i den spanska kolonialhandeln. Dagens produktion sker främst på Kanarieöarna och i Centralamerika. (Källa Bergianska trädgården)
- Karmin har använts i konsten sedan antiken, både av aztekerna och av kända europeiska konstnärer som Rembrandt, Turner och van Gogh. Även om syntetiska röda färgämnen numera ersatt karmin vid textilfärgning, används det fortfarande i konstnärsfärger.
- Idag används det ofta som rött färgämne i livsmedel och drycker, bland annat i godis, bakverk, korv, yoghurt och många andra produkter. Där anges den i ingredienslistor som karmin, kochenil, E120 eller Natural Red 4.
Senast uppdaterad: 4 juni 2025
Sidansvarig: Kommunikationsavdelningen