Кошениль ( / ˌ k ɒ tʃ ɪ ˈ n iː l , ˈ k ɒ tʃ ɪ n iː l / KOTCH -ih- NEEL , -neel , США также / ˌ k oʊ tʃ ɪ ˈ n iː l , ˈ k oʊ tʃ ɪ n iː l / KOH -chih- ; [1] Dactylopius coccus ) — щитовка из подотряда Sternorhyncha , из которого получают природный краситель кармин . Это насекомое, преимущественно сидячий паразит , обитающий в тропических и субтропических районах Южной Америки и Северной Америки ( Мексика и юго-запад США ), обитает на кактусах рода Opuntia , питаясь растительной влагой и питательными веществами. Насекомых обнаруживают на подушечках кактусов опунции, собирают, смахивая их с растений, и высушивают.
Насекомое вырабатывает карминовую кислоту , которая отпугивает других насекомых. Карминовую кислоту, составляющую обычно 17–24% веса высушенных насекомых, можно извлечь из тела и яиц, затем смешать с солями алюминия или кальция для получения карминового красителя, также известного как кошениль. Сегодня кармин в основном используется в качестве красителя в пищевых продуктах и губной помаде ( E120 или Natural Red 4 ).
Краситель кармин использовался в Америке для окраски тканей и стал важным экспортным товаром в 16 веке , в колониальный период . Производство кошенили описано в Кодексе Осуна (1565 г.). [2] После того, как в конце 19 века были изобретены синтетические пигменты и красители, такие как ализарин , использование натуральных красителей постепенно сократилось. Опасения по поводу безопасности искусственных пищевых добавок возобновили популярность красителей кошенили, а возросший спрос снова сделал выращивание этого насекомого прибыльным. Крупнейшим производителем является Перу, за ним следуют Мексика , Чили , Аргентина и Канарские острова . [4]
Другие виды рода Dactylopius могут использоваться для производства «экстракта кошенили», и их чрезвычайно трудно отличить от D. coccus даже опытным систематикам; научный термин D. coccus и народное «кошенильное насекомое» иногда используются, намеренно или случайно, и, возможно, с вводящим в заблуждение эффектом, для обозначения других видов. [примечание 1]
Слово кошениль происходит от французского « cochenille », производного от испанского « cochinilla », которое, в свою очередь, происходит от латинского « coccinus », означающего «алый цвет», или от латинского « coccum », означающего «ягода, дающая алый краситель». Родственное слово кермес относится к источнику более слабого красного средиземноморского красителя, также называемого малиновым , который использовался в Европе для окраски ткани в красный цвет до того, как кошениль была импортирована из Нового Света в Испанию в 1520-х годах. Некоторые источники идентифицируют испанское исходное слово кошениль как cochinilla «мокрица» (уменьшительная форма испанского cochino , родственного французскому cochon , что означает «свинья»). [5]
Кошенильные насекомые – это мягкотелые, плоские, овальной формы щитовки. Самки, бескрылые и длиной около 5 мм (0,20 дюйма), собираются на подушечках кактусов. Они проникают в кактус своим клювообразным ротовым аппаратом и питаются его соками, оставаясь неподвижными, если их не потревожить. После спаривания оплодотворенная самка увеличивается в размерах и рождает крошечных нимф . Нимфы выделяют на своем теле воскообразное белое вещество для защиты от потери воды и чрезмерного солнца. Это вещество делает насекомое кошениль белым или серым снаружи, хотя тело насекомого и его нимфы производят красный пигмент, благодаря которому внутренности насекомого выглядят темно-фиолетовыми. Взрослых самцов можно отличить от самок тем, что у самцов есть крылья, и они намного меньше. [6]
Кошениль рассеивается на первой стадии нимфы, называемой стадией «ползуна». Молодь перемещается к месту кормления и производит длинные восковые нити. Позже они перемещаются на край кактусовой пластинки, где ветер подхватывает восковые нити и переносит насекомых к новому хозяину. Эти особи создают места кормления на новом хозяине и производят новое поколение кошенили. [7] Нимфы-самцы питаются кактусом, пока не достигнут половой зрелости. В это время они вообще больше не могут питаться и живут ровно столько, сколько нужно, чтобы оплодотворить яйца . [8] Поэтому они наблюдаются редко. [7] Кроме того, число женщин обычно превышает число мужчин из-за факторов окружающей среды. [9]
Dactylopius coccus произрастает в тропических и субтропических районах Южной Америки и Северной Америки в Мексике, где их кактусы-хозяева растут в естественной среде. Они были широко завезены во многие регионы, где также растут их кактусы-хозяева. Известно около 200 видов кактусов Opuntia , и хотя кошениль можно культивировать почти на всех из них, наиболее распространенным является Opuntia ficus-indica . [10] D. coccus был отмечен только на видах Opuntia , включая O. amyclaea , O. atropes , O. cantabrigiensis , O. brasilienis , O. ficus-indica , O. fuliginosa , O. jaliscana , O. leucotricha , O. lindheimeri , O. microdasys , O. megacantha , O. pilifera , O. Robusta , O. sarca , O. schikendantzii , O. stricta , O. streptacantha и O. tomentosa . [3] Кормление кошенили может повредить и убить растение. Другие виды кошенил питаются многими из тех же самых Opuntia , а широкий спектр хозяев, о которых сообщается для D. coccus, вероятно, объясняется трудностью отличить его от других видов Dactylopius . [11]
Несколько естественных врагов могут сократить популяцию насекомых на хозяевах. Из всех хищников насекомые представляют собой наиболее важную группу. Насекомые и их личинки, такие как бабочки-пиралиды (отряд Lepidoptera ), уничтожающие кактус, и хищники, такие как божьи коровки ( Coleoptera ), различные двукрылые (такие как Syrphidae и Chamaemyiidae ), златоглазки ( Neuroptera ) и муравьи ( Hymenoptera ). выявлены, а также многочисленные осы-паразиты . На кошенильных насекомых охотятся также многие птицы, комменсалы человека , грызуны (особенно крысы) и рептилии. [3]
Нопальская кактусовая ферма по производству кошенили традиционно известна как нопалри . [12] Два метода выращивания кошенили являются традиционными и контролируемыми. Кошенили выращивают традиционным методом: высаживают зараженные подушечки кактусов или заражают существующие кактусы кошенили и собирают насекомых вручную. В контролируемом методе используются небольшие корзины, называемые гнездами сапотеков , которые размещаются на кактусах-хозяевах. В корзинах содержатся чистые, плодовитые самки, которые покидают гнезда и оседают на кактусе в ожидании оплодотворения самцами. В обоих случаях кошенили необходимо защищать от хищников , холода и дождя. Полный цикл длится три месяца, в течение которых кактусы поддерживаются при постоянной температуре 27 °C (81 °F). В конце цикла новые кошенили оставляют для размножения или собирают и сушат для производства красителей. [10]
Для производства красителя из кошенили насекомых собирают в возрасте около 90 дней. Сбор насекомых трудоемкий процесс, поскольку их необходимо сбивать, чистить щеткой или собирать с кактусов по отдельности и помещать в мешки. Насекомые собираются небольшими группами коллекционеров, которые продают их местным переработчикам или экспортерам. [13]
В регионах, зависящих от производства кошенили, к мерам борьбы с вредителями относятся серьезно. Для мелкомасштабного выращивания ручные методы борьбы оказались наиболее безопасными и эффективными. Для крупномасштабного выращивания необходимо разработать передовые методы борьбы с вредителями, включая альтернативные биоинсектициды или ловушки с феромонами . [3]
Виды опунций , широко известные как опунции, были впервые завезены в Австралию в 1788 году в попытке начать производство красителей из кошенили. Капитан Артур Филлип собрал в Бразилии несколько растений, зараженных кошенилью, по пути основать первое европейское поселение в Ботанике. Залив, частью которого сейчас является Сидней , Новый Южный Уэльс . В то время Испания и Португалия имели всемирную монополию на краску кошениль через свои колониальные источники в Новом Свете, и британцы хотели иметь источник под своим собственным контролем, поскольку краситель был важен для их швейной и швейной промышленности; Например, его использовали для окраски красных мундиров британских солдат. [14] Попытка оказалась неудачной по двум причинам: бразильские насекомые кошенили вскоре вымерли, но кактус процветал, в конечном итоге заполонив около 100 000 квадратных миль (259 000 км 2 ) восточной Австралии. [15] Кактусы в конечном итоге были взяты под контроль в 1920-х годах благодаря преднамеренному внедрению южноамериканской моли Cactoblastis cactorum , личинки которой питаются кактусом. [15]
Нопальскую грушу традиционно едят в некоторых частях северной Эфиопии, где ее больше используют, чем выращивают. Кармин-кошениль был завезен в северную Эфиопию в начале 2000-х годов для выращивания среди фермерских сообществ. Компания Foodsafe экспортировала 2000 тонн сушеной карминовой кошенили за 3 года. [ нужна цитата ]
Конфликт интересов среди общин привел к закрытию бизнеса по производству кошенили в Эфиопии, но насекомое распространилось и стало вредителем. Заражение кошенилью продолжало расширяться после того, как кошенильный бизнес прекратился. Меры борьбы оказались безуспешными, и к 2014 году около 16 000 гектаров (62 квадратных миль) кактусов были заражены кошенилью. [16]
Популяция насекомых Dactylopius обитала на кактусах опунции вокруг поместья Кайлер в Уитенхаге ; несколько видов кошенили были завезены в Южную Африку [ когда? ] , и его использование поощряется в качестве средства биологического контроля различных инвазивных видов кактусов. [17]
Красители кошенили — одна из трех групп красных красителей для насекомых, все из которых являются производными антрахинона . Основными красящими компонентами в их соответствующих химических структурах являются карминовая кислота (в кошенильных красителях), кермезиновая кислота (в красителе кермеса ) и лаккаиновая кислота (в лаковом красителе). [18]
Карминовую кислоту извлекают из самок кошенильных насекомых и обрабатывают для получения кармина , который может придавать такие оттенки красного, как малиновый и алый . [19] Высушенное тело самки насекомого содержит 14–26% карминовой кислоты. [20]
Рабочие собирают самок кошениль с растений-хозяев. [4] Насекомые обрабатываются путем погружения в горячую воду или воздействия солнечного света, пара или тепла духовки. Каждый метод дает разный цвет, что приводит к различному внешнему виду коммерческой кошенили. [21] Насекомые должны быть высушены примерно до 30% от их первоначальной массы тела, прежде чем их можно будет хранить без разложения. [13] Для производства одного фунта кошенильного красителя требуется около 70 000 насекомых. [4]
Двумя основными формами красителя кошенили являются экстракт кошенили, краситель, изготовленный из сырых, высушенных и измельченных в порошок тел насекомых, и кармин, более очищенный краситель, изготовленный из кошенили. Для получения кармина порошкообразные тела насекомых кипятят в растворе аммиака или карбоната натрия , нерастворимые вещества удаляют фильтрованием и к прозрачному раствору соли карминовой кислоты добавляют квасцы для осаждения красной соли алюминия . Чистота цвета обеспечивается отсутствием железа . Для регулирования образования осадка можно добавить хлорид олова , лимонную кислоту , буру или желатин . Для получения оттенков фиолетового цвета к квасцам добавляют известь . [22] [23]
Традиционно кошениль использовалась для окраски тканей . Краситель кошениль использовался ацтеками и народами майя Северной и Центральной Америки еще во втором веке до нашей эры. [24] : 12 [25] Жители Перу производили кошенильные красители для текстиля с начала периода Среднего горизонта (600–1000 гг. Н. Э.). [26] Краситель кошениль широко использовался в доколумбовую эпоху , часто для церемониальных тканей и тканей, которые носили правители. [24] : 12–25
Краситель лучше всего связывается с волокнами животных, а не с растительными волокнами, и наиболее эффективен для окрашивания шерсти альпак и других верблюдовых , кроличьего меха и перьев. Его также использовали для хлопчатобумажных и растительных тканей, но с меньшим эффектом. Некоторые образцы ранней ткани сохранились в чрезвычайно засушливых районах Перу. Кроме того, использование кошенили буквально проиллюстрировано рисунками в кодексах и картах. Производство красителей из кошенили стало хорошо развито в культуре Наска , а прекрасные образцы тканых тканей, окрашенных кошенилью, остались от культур Моче и Вари . [24] : 12–25 [27]
О важности кошенили также свидетельствует ее известность в списках дани, таких как Matricula de Tributos . [24] : 12–20 Одиннадцать городов, завоеванных Монтесумой II в 15 веке, платили ежегодную дань в виде 2000 украшенных хлопчатобумажных одеял и 40 мешков кошенильного красителя каждый. [22]
До испанского вторжения ацтеки также использовали пигменты кошенили в своих рукописях. Флорентийский кодекс XVI века содержит множество иллюстраций с множеством вариаций красных пигментов. В частности, в случае ачиотля (светло-красного цвета) технический анализ краски обнаруживает несколько слоев пигмента, хотя слои пигмента не видны невооруженным глазом. Таким образом, это доказывает, что процесс нанесения нескольких слоев более важен по сравнению с самим цветом. Более того, процесс наложения различных оттенков одного и того же пигмента друг на друга позволил ацтекским художникам создавать вариации интенсивности предмета. Более смелое применение пигмента привлекает внимание зрителя к предмету, который привлекает внимание и предполагает силу зрителя. Более слабое нанесение пигмента требует меньше внимания и имеет меньшую эффективность. Это позволяет предположить, что ацтеки связывали интенсивность пигментов с идеей силы и жизни. [28]
Пигменты представляют собой нерастворимые мелкоизмельченные частицы, которые смешиваются с жидкостью для получения краски. [29] Чтобы быть полезным в качестве пигмента, вещество должно быть нерастворимым в носителе, с которым оно смешано, в отличие от растворимого красителя. [30] Активность карминов может широко варьироваться в зависимости от их получения и состава: они, как правило, нестабильны и могут различаться по растворимости в зависимости от pH . [31] [32]
Рецепты использования малинового цвета художниками встречаются во многих ранних руководствах по живописи и алхимии в средние века. Пигменты красных озер были известны как особенно нестабильные еще в 1400-х годах. [33] [34] Когда в Европе появились кошенильные озера, художники вскоре обнаружили, что они не светоустойчивы . Краска становится коричневой и выцветает на солнце, хотя она несколько более стойкая, если ее смешивать с маслом, а не с акварелью. [35] В результате использование кармина в качестве пигмента не поощрялось: его основное использование было в качестве красителя, а не в красках. [33] [34]
«Как ни прекрасны и богаты краски, приготовленные из кошенили, ни одна из них никогда не должна найти места в палитре художника. Все они становятся коричневатыми и в конечном итоге почти исчезают после короткого воздействия солнечного света или более продолжительного воздействия сильного рассеянного света. дневной свет», Церковь Артура Герберта [33] [36]
В Европе не было сопоставимого красного красителя или пигмента. Ближайшим цветом был Кермес (технически малиновый ), один из старейших органических пигментов. Его ключевой ингредиент, кермесовая кислота, также был извлечен из насекомого Kermes vermilio , которое обитает на дубах Quercus coccifera , произрастающих на Ближнем Востоке и в европейской части Средиземноморского бассейна. Кермес использовался в качестве красителя и лакового пигмента в Древнем Египте, Греции, Армении и на Ближнем Востоке. [37]
Испанское завоевание Империи ацтеков в 16 веке принесло новые краски народам по обе стороны Атлантики. Испанцы быстро использовали яркий, насыщенный цвет кошенили для создания новых торговых возможностей. Кармин приобрел большой статус и ценность в Европе. [38] [39]
В колониальный период, с завозом овец в Латинскую Америку, использование кошенили возросло. Он обеспечивал наиболее интенсивный цвет и более прочно держался на шерстяной одежде по сравнению с одеждой, изготовленной из материалов доиспанского происхождения, таких как хлопок или волокна агавы и юкки . В целом, кошениль более успешна при использовании белковых волокон животного происхождения (включая шелк), чем материалов растительного происхождения. [39]
Как только европейский рынок обнаружил качества этого продукта ( грана фина ), спрос на него резко возрос. [39] [38] Кармин стал вторым по ценности экспортным товаром региона после серебра. [40] Краситель использовался по всей Европе и ценился настолько высоко, что его цена регулярно котировалась на Лондонской и Амстердамской товарных биржах (последняя начала фиксировать ее в 1589 году). [38] К 17 веку кошениль была товаром, который продавался даже в Индии. [39]
Производство и использование роскошных цветов и текстиля регулировались в таких странах, как Испания и Италия. [24] : 45–46 Красители, полученные из кошенили, использовались для окраски одежды королей , дворян и духовенства . [39] В 1454 году папа Павел II официально изменил цвет мантии, которую носят католические кардиналы, с «пурпурного кардинала» на ярко-красный. К 1558 году их красные одежды были созданы из американской кошенили. [24] : 45 К 1600-м годам кошениль также дала английским « красным мундирам » их отличительную офицерскую форму. [24] : 28–29 Кармин стал сильной конкуренцией другим красителям, таким как корень марены , кермес, польская кошениль , армянская кошениль , бразильское дерево и тирийский пурпур . [41] Он стал самым важным красителем насекомых, используемым при производстве восточных ковров ручной работы, почти полностью вытеснив лак . [39] Он также использовался для изготовления поделок и гобеленов . [42]
Испанское влияние также изменило способ использования ацтеками пигментов, особенно в своих рукописях. Использование кошенили в рукописях было заменено испанскими красителями, такими как сурик и малиновый ализарин . [28] Изображение смерти Моктесумы (вид справа) использует как местные, так и испанские пигменты и, следовательно, отражает переход и влияние между культурами. [ нужна цитата ]
В колониальный период в Латинской Америке многие коренные общины производили кошениль по контракту, известному как Repartimiento de Mercancías. Это был тип «экспедиционного» соглашения, по которому торговец заранее ссужал деньги производителям с «опционом колл » на покупку продукта после его сбора. Было обнаружено, что в общинах, имеющих историю производства и экспорта кошенили, уровень бедности ниже и уровень грамотности женщин выше, но при этом коренное население меньше. [43]
В 1777 году французский ботаник Николя-Жозеф Тьери де Менонвиль , представившись врачом-ботаником, переправил контрабандой насекомых и подушечки кактуса опунция в Сен -Доминго . Эта конкретная коллекция не смогла процветать и в конечном итоге вымерла, оставив мексиканскую монополию нетронутой. [44] После мексиканской войны за независимость в 1810–1821 годах мексиканская монополия на кошениль подошла к концу. Появилось крупномасштабное производство кошенили, особенно в Гватемале и на Канарских островах; его также выращивали в Испании и Северной Африке. [39]
Спрос на кошениль резко упал в середине XIX века с появлением искусственных красителей, таких как ализарин малиновый . Это вызвало значительный финансовый шок в Испании, поскольку крупная промышленность практически прекратила свое существование. [40] Тонкий ручной труд, необходимый для разведения насекомых, не мог конкурировать с современными методами новой промышленности и тем более со снижением производственных затрат. Краситель « кровь тунца » (от мексиканского названия фрукта опунция ) перестал использоваться, а торговля кошенилью почти полностью исчезла в течение 20 века. Какое-то время разведение кошенили осуществлялось главным образом с целью поддержания традиции, а не для удовлетворения какого-либо спроса. [42]
Однако продукт снова стал коммерчески ценным. [19] Одной из причин растущего интереса к натуральным красителям является беспокойство потребителей по поводу возможности того, что некоторые коммерческие синтетические красные красители и пищевые красители могут быть канцерогенными. [45] Натуральность не является гарантией безопасности, [46] но исследования показывают, что кошениль не является ни канцерогенной, ни токсичной. Однако кошениль имеет небольшой потенциал вызывать аллергическую реакцию. [47] [48]
Кошениль по-прежнему используется в качестве красителя для тканей, косметического красителя и пищевого красителя . [4] Он также используется в гистологии в качестве подготовительного окрашивания для исследования тканей и углеводов. [49]
По состоянию на 2005 год [ нужна обновленная информация ] Перу производило 200 тонн кошенильного красителя в год, а Канарские острова - 20 тонн в год. [19] [13] Чили и Мексика также экспортируют кошениль. [3] Франция считается крупнейшим импортером в мире, а Япония и Италия также импортируют это насекомое. Большая часть этого импорта перерабатывается и реэкспортируется в другие развитые страны. [13] По состоянию на 2005 год [ нужно обновить ] рыночная цена кошенили составляла от 50 до 80 долларов США за килограмм, [ нужно обновить ] [10] в то время как синтетические сырые пищевые красители доступны по ценам всего лишь 10–20 долларов за килограмм. . [50]
Натуральный краситель кармин, используемый в пищевых продуктах и косметике, может сделать продукт неприемлемым для вегетарианцев или веганов . Многие мусульмане считают пищу, содержащую кармин, запрещенной ( харамом ), поскольку краситель добывается из насекомых, а все насекомые, кроме саранчи , являются харамом в исламе . [51] Евреи также избегают продуктов, содержащих эту добавку, хотя она не является трейфом , и некоторые авторитеты разрешают ее использование, поскольку насекомое высушивается и измельчается в порошок. [52]
Кошениль — один из немногих водорастворимых красителей, которые устойчивы к разложению со временем. Это один из наиболее свето-, термостабильных и устойчивых к окислению среди всех натуральных органических красителей, он даже более стабилен, чем многие синтетические пищевые красители. [53] Водорастворимая форма используется в алкогольных напитках с кармином кальция; нерастворимая форма используется в самых разных продуктах. Вместе с кармином аммония их можно найти в мясе , колбасах , переработанных продуктах из птицы (в США мясные продукты не могут быть окрашены, если на них нет соответствующей маркировки), сурими , маринадах , алкогольных напитках, хлебобулочных изделиях и начинках, печенье , десертах. , глазури, начинки для пирогов, джемы , консервы, желатиновые десерты, сокосодержащие напитки, сорта сыра чеддер и другие молочные продукты, соусы и сладости. [53]
Кармин считается достаточно безопасным для косметического применения в области глаз. [54] Значительная часть производимого нерастворимого пигмента кармина используется в косметической промышленности для производства средств по уходу за волосами и кожей, губной помады , пудр для лица, румян и румян. [53] Ярко-красный краситель и краситель кармин, используемые в микробиологии, также часто изготавливаются из экстракта кармина. [8] Фармацевтическая промышленность использует кошениль для окраски таблеток и мазей . [13]
Шерсть и хлопок кошенильного цвета по-прежнему остаются важными материалами для мексиканского народного искусства и ремесел. [55] [24] Некоторые города в мексиканском штате Оахака продолжают следовать традиционной практике производства и использования кошенили при изготовлении текстиля ручной работы. [56] В Гватемале компания Heifer International установила партнерские отношения с местными женщинами, которые хотели восстановить традиционные ремесленные методы производства и использования кошенили. [57]
Поскольку кошениль имеет сложную структуру, включающую множество химических групп, создать синтетическую молекулу кошенили очень сложно. В 1991 году карминовая кислота была впервые синтезирована в лаборатории химиками-органиками. [58] В 2018 году исследователи генетически модифицировали микроб Aspergillus nidulans , производящий карминовую кислоту. [4] [59]
Несмотря на широкое использование красителей на основе кармина в пищевых и косметических продуктах, у небольшого числа людей обнаружено профессиональная астма , пищевая аллергия и косметическая аллергия (например, аллергический ринит и хейлит ), IgE -опосредованная респираторная гиперчувствительность , и в редких случаях анафилактический шок . [60] [61] [62] В 2009 году FDA постановило, что этикетки косметических средств и продуктов питания, содержащих экстракт кошенили, должны включать эту информацию на этикетках (под названием «экстракт кошенили» или «кармин»). [63] [64] В 2006 году FDA заявило, что не обнаружило никаких доказательств «значительной опасности» для населения в целом. [65] Власти ЕС включили кармин в список пищевых добавок, одобренных ЕС, как добавку Е 120 . [66] Искусственный, неаллергенный краситель кошениль имеет маркировку E 124. [60]