色鮮やかな天然色素を調べてみよう

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おもしろ科学実験室（工学のふしぎな世界）

色鮮やかな天然色素を調べてみよう

2024年2月9日
広島大学工学部

　植物や微生物は多種多様な天然物生理活性物質を生産します。今回は食品に含まれる天然色素に注目し、ペーパークロマトグラフィーを使って調べてみましょう。

用意するもの

ろ紙（水彩画用紙もOK）
円筒形のプラケース (1リットル容）
割り箸
アルミ箔
綿棒
ハサミ
定規
水
消毒用エタノール
天然色素（写真左からパプリカ色素・抹茶・カレー粉）

実験手順

画用紙を4 cm x 20 cmの長さに切ります（容器の大きさによってサイズは変えてください）。
画用紙の底辺から2 cmのところに線を引き、1 cm間隔で鉛筆で印を付けます。
色素溶液を作製します。耳かき1杯程度を2滴分(約0.1 ml)のエタノールで溶かしてください。
(3)の色素溶液を綿棒に染みこませ、(2)の画用紙の印にスポットします。
(4)の画用紙の上端を割り箸に挟みます。
円筒形プラケースに溶媒を1 cm高まで入れます（今回の実験では、エタノールのみとエタノール・水の2:1混合溶媒の2種類を用意します）。
(5)を(6)にセットし、アルミ箔でしっかり蓋をし（溶媒の蒸発を防ぐため）、ペーパークロマトグラフィーを開始します。
適当な高さまで溶媒が上昇したらプラケースから取り出します。
色素がどこまで上がったか確認しましょう。

原理・解説

　ペーパークロマトグラフィーとは、紙と液体（溶媒）を使って物質を分離する方法です。紙の端を溶媒に浸すと、毛細管現象によって溶媒が上昇していきます。その際、物質が溶媒に溶け、溶媒と一緒に上昇していきます。物質の移動距離（移動度）は、それぞれの物質の溶媒に対する親和性の違いで変わってきます。今回の例では、パプリカ色素・抹茶・カレー粉は、エタノール溶媒では溶媒上端の位置まで移動しています。一方、エタノール・水の2:1混合液の場合は、パプリカ色素は最初の位置から移動していません。このように溶媒の種類によって劇的に移動距離が変わりますが、これには物質の親油性・親水性が関わっています。同じ物質が存在していたら、あらゆる溶媒で同じ位置まで移動するので、物質の存在の有無を確認することが出来ます。

　以下に微生物（放線菌）が生産する色素もペーパークロマトグラフィーをしてみました（寒天培地に生育した放線菌のうち、左側が青色色素を生産する放線菌です）。同じような赤色色素でも、違う位置に物質が移動しています。このクロマトグラフィーの原理を利用して、微生物や植物が生産する色素や抗生物質を分離・精製することが出来ます。