Кошениль ( / ˌ k ɒ tʃ ɪ ˈ n iː l , ˈ k ɒ tʃ ɪ n iː l / KOTCH -in- EEL , -eel , США также / ˌ k oʊ tʃ ɪ ˈ n iː l , ˈ k oʊ tʃ ɪ n iː l / KOH -chin- ; [1] Dactylopius coccus ) — насекомое из подотряда Sternorrhyncha , из которого получают натуральный краситель кармин . В основном сидячий паразит, обитающий в тропической и субтропической Южной Америке через Северную Америку ( Мексика и юго-запад США ), это насекомое обитает на кактусах рода Opuntia , питаясь влагой и питательными веществами растений. Насекомых можно обнаружить на подушечках кактусов опунции, их собирают, стряхивая с растений, и сушат.
Насекомое вырабатывает карминовую кислоту , которая отпугивает других насекомых. Карминовая кислота, обычно составляющая 17–24% веса высушенных насекомых, может быть извлечена из тела и яиц, затем смешана 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 в губной помаде ( E120 или натуральный красный 4 ).
Карминовый краситель использовался в Америке для окраски тканей и стал важным экспортным товаром в 16 веке в колониальный период . Производство кошенили описано в Кодексе Осуны (1565). [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, [3] причем крупнейшим производителем является Перу , за ним следуют Мексика , Чили , Аргентина и Канарские острова . [4]
Другие виды рода Dactylopius могут использоваться для получения «экстракта кошенили», и их чрезвычайно трудно отличить от D. coccus даже для опытных таксономистов; научный термин D. coccus и просторечное «насекомое кошениль» иногда используются, намеренно или случайно, и, возможно, с вводящим в заблуждение эффектом, для обозначения других видов. [примечание 1]
Слово кошениль происходит от французского cochenille , которое, в свою очередь, произошло от испанского cochinilla , которое, в свою очередь, произошло от латинского coccinus, что означает «алый» или coccum , что означает «ягода, дающая алый краситель». Родственное слово kermes относится к источнику более слабого красного средиземноморского красителя, также называемого crimson , который использовался в Европе для окрашивания 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 cochinilla как слово для «мокрицы», которое является уменьшительной формой cochino «свинья». [5]
Кошениль — мягкотелое, плоское, овальное насекомое. Самки, бескрылые и длиной около 5 мм (0,20 дюйма), собираются на подушечках кактуса. Они проникают в кактус с помощью своих клювовидных ротовых частей и питаются его соками, оставаясь неподвижными, если их не потревожить. После спаривания оплодотворенная самка увеличивается в размерах и рождает крошечных нимф . Нимфы выделяют воскообразное белое вещество по всему телу для защиты от потери воды и чрезмерного солнца. Это вещество делает насекомое кошениль белым или серым снаружи, хотя тело насекомого и его нимф вырабатывает красный пигмент, который делает внутренности насекомого темно-фиолетовыми. Взрослых самцов можно отличить от самок по тому, что у самцов есть крылья, и они намного меньше. [6]
Кошениль рассеивается на первой стадии нимфы, называемой стадией «ползунов». Молодь перемещается к месту кормления и производит длинные восковые нити. Позже они перемещаются к краю кактусовой подушки, где ветер улавливает восковые нити и переносит насекомых к новому хозяину. Эти особи устанавливают места кормления на новом хозяине и производят новое поколение кошенили. [7] Самцы-нимфы питаются кактусом, пока не достигнут половой зрелости. В это время они больше не могут питаться вообще и живут только достаточно долго, чтобы оплодотворить яйца . [ 8] Поэтому их редко можно увидеть. [7] Кроме того, самки обычно численно превосходят самцов из-за факторов окружающей среды. [9]
Dactylopius coccus родом из тропической и субтропической Южной Америки и Северной Америки в Мексике, где их кактусы-хозяева растут в естественных условиях. Они были широко интродуцированы во многие регионы, где также растут их кактусы-хозяева. Известно около 200 видов кактусов Opuntia , и хотя кошениль можно выращивать 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 кошенилями может повредить и убить растение. Другие виды кошенили питаются многими из тех же Opuntia , и широкий спектр хозяев, о которых сообщается для D. coccus , вероятно, объясняется трудностью отличия его от других видов Dactylopius . [11]
Несколько естественных врагов могут сократить популяцию насекомых на хозяевах. Из всех хищников насекомые, по-видимому, являются самой важной группой. Насекомые и их личинки, такие как огневки (отряд Lepidoptera ), которые уничтожают кактус, и хищники, такие как божьи коровки ( Coleoptera ), различные двукрылые (такие как Syrphidae и Chamaemyiidae ), златоглазки ( Neuroptera ) и муравьи ( Hymenoptera ), были идентифицированы, а также многочисленные паразитические осы . Многие птицы, комменсалы человека , грызуны (особенно крысы) и рептилии также охотятся на кошениль. [3]
Ферма кактусов нопаль для производства кошенили традиционно известна как нопальри . [12] Два метода выращивания кошенили — традиционный и контролируемый. Кошениль выращивают традиционным способом, высаживая зараженные кактусовые подушечки или заражая существующие кактусы кошенилью и собирая насекомых вручную. Контролируемый метод использует небольшие корзины, называемые гнездами сапотеков, которые размещают на кактусах-хозяевах. Корзины содержат чистых, фертильных самок, которые покидают гнезда и оседают на кактусе, ожидая оплодотворения самцами. В обоих случаях кошениль необходимо защищать от хищников , холода и дождя. Полный цикл длится три месяца, в течение которых кактусы содержатся при постоянной температуре 27 °C (81 °F). В конце цикла новые кошенили оставляют для размножения или собирают и сушат для производства красителя. [10]
Для получения красителя из кошенили насекомых собирают, когда им около 90 дней. Сбор насекомых — трудоемкий процесс, так как их нужно по отдельности выбивать, чистить или собирать с кактусов и складывать в мешки. Насекомых собирают небольшие группы сборщиков, которые продают их местным переработчикам или экспортерам. [13]
В регионах, зависящих от производства кошенили, меры по борьбе с вредителями принимаются серьезно. Для мелкомасштабного выращивания ручные методы контроля оказались наиболее безопасными и эффективными. Для крупномасштабного выращивания необходимо разработать передовые методы борьбы с вредителями, включая альтернативные биоинсектициды или ловушки с феромонами . [3]
Виды опунции , обычно известные как опунции, были впервые завезены в Австралию в попытке начать производство красителя кошениль в 1788 году. Капитан Артур Филлип собрал несколько растений, зараженных кошенилью, из Бразилии по пути к основанию первого европейского поселения в заливе Ботани, часть которого сейчас является Сиднеем , Новый Южный Уэльс . В то время Испания и Португалия имели всемирную монополию на краситель кошениль через свои колониальные источники в Новом Свете, и британцы хотели иметь источник под своим собственным контролем, поскольку краситель был важен для их швейной промышленности; например, его использовали для окраски красных мундиров британских солдат. [14] Попытка оказалась неудачной по двум причинам: бразильские насекомые кошениль вскоре вымерли, но кактус процветал, в конечном итоге заполонив около 100 000 кв. миль (259 000 км 2 ) восточной Австралии. [15] В конечном итоге кактусы были взяты под контроль в 1920-х годах путем преднамеренного внедрения южноамериканской моли Cactoblastis cactorum , личинки которой питаются кактусами. [15]
Груша нопаль традиционно употребляется в пищу в некоторых частях северной Эфиопии, где ее используют больше, чем выращивают. Карминовая кошениль была завезена в северную Эфиопию в начале 2000-х годов для выращивания среди фермерских общин. Foodsafe экспортировала 2000 тонн сушеной карминовой кошенили за 3 года. [ необходима цитата ]
Конфликт интересов между общинами привел к закрытию бизнеса по выращиванию кошенили в Эфиопии, но насекомое распространилось и стало вредителем. Заражение кошенилью продолжало расширяться после того, как бизнес по выращиванию кошенили был закрыт. Меры контроля оказались безуспешными, и к 2014 году около 16 000 гектаров (62 кв. мили) кактусовых земель были заражены кошенилью. [16]
На кактусах опунции вокруг поместья Кайлер в Эйтенхаге обитала популяция насекомых Dactylopius ; несколько видов кошенили были завезены в Южную Африку [ когда? ] , и их использование поощрялось в качестве биологического средства борьбы с различными инвазивными видами кактусов. [17]
Кошенильные красители являются одной из трех групп красных красителей насекомых, все из которых являются производными антрахинона . Основными цветовыми компонентами в их соответствующих химических структурах являются карминовая кислота (в кошенильных красителях), кермесовая кислота (в кермесовом красителе ) и лаккаиновые кислоты (в лаковом красителе). [18]
Карминовая кислота извлекается из самок кошенили и обрабатывается для получения кармина , который может давать оттенки красного, такие как малиновый и алый . [19] Высушенное тело самки насекомого содержит 14–26% карминовой кислоты. [20]
Рабочие собирают самок кошенили с растений-хозяев. [4] Насекомых убивают путем погружения в горячую воду или путем воздействия солнечного света, пара или тепла печи. Каждый метод дает разный цвет, который приводит к разным внешним видам коммерческой кошенили. [21] Насекомых необходимо высушить примерно до 30% от их первоначального веса, прежде чем их можно будет хранить без разложения. [13] Для производства 1 фунта (0,45 кг) красителя кошенили требуется около 70 000 насекомых. [4]
Две основные формы красителя кошенили — экстракт кошенили, краситель, приготовленный из сырых высушенных и измельченных тел насекомых, и кармин, более очищенный краситель, приготовленный из кошенили. Для приготовления кармина измельченные тела насекомых кипятят в аммиаке или растворе карбоната натрия , нерастворимые вещества удаляют фильтрацией, а квасцы добавляют к прозрачному солевому раствору карминовой кислоты для осаждения красной алюминиевой соли. Чистота цвета обеспечивается отсутствием железа . Для регулирования образования осадка можно добавлять хлорид олова , лимонную кислоту , буру или желатин . Для получения оттенков фиолетового цвета в квасцы добавляют известь . [22] [23]
Традиционно кошениль использовалась для окраски тканей . Кошениль использовался ацтеками и 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] Кошениль широко использовался в доколумбовую эпоху , часто для церемониальных тканей и тех, которые носили правители. [24] : 12–25
Краситель лучше всего связывается с животными волокнами, чем с растительными, и был наиболее эффективен для окраски шерсти альпак и других верблюдовых , меха кроликов и перьев. Он также использовался для хлопка и тканей на растительной основе, но с меньшим эффектом. Некоторые образцы ранней ткани сохранились в чрезвычайно засушливых районах Перу. Кроме того, использование кошенили буквально проиллюстрировано рисунками на кодексах и картах. Производство красителей кошенили стало хорошо развитым в культуре Наска , и прекрасные образцы тканых тканей, окрашенных кошенилью, сохранились от культур Моче и Уари . [24] : 12–25 [27]
О важности кошенили также свидетельствует ее видное место в списках дани, таких как Matrícula de Tributos . [24] : 12–20 Одиннадцать городов, завоеванных Монтесумой II в XV веке, платили ежегодную дань в размере 2000 украшенных хлопковых одеял и 40 мешков красителя кошениль каждый. [22]
До испанского вторжения ацтеки также использовали кошенильные пигменты в своих рукописях. Флорентийский кодекс XVI века содержит множество иллюстраций с несколькими вариациями красных пигментов . В частности, в случае achiotl (светло-красный) технический анализ краски выявляет несколько слоев пигмента, хотя слои пигмента не видны невооруженным глазом. Таким образом, это доказывает, что процесс нанесения нескольких слоев более значим по сравнению с самим цветом. Кроме того, процесс наложения различных оттенков одного и того же пигмента друг на друга позволял ацтекским художникам создавать вариации интенсивности предмета. Более смелое нанесение пигмента привлекает взгляд зрителя к предмету, который привлекает внимание и предполагает силу зрителя. Более слабое нанесение пигмента привлекает меньше внимания и имеет меньшую силу. Это предполагает, что ацтеки связывали интенсивность пигментов с идеей силы и жизни. [28]
Пигменты — это нерастворимые тонкоизмельченные частицы, которые смешиваются с жидкостью для получения краски. [29] Чтобы быть полезным в качестве пигмента, вещество должно быть нерастворимым в среде, с которой оно смешано, в отличие от красителя, который растворим. [30] Активность карминов может сильно различаться в зависимости от их приготовления и состава: они, как правило, нестабильны и могут различаться по растворимости в зависимости от pH . [31] [32]
Рецепты использования художниками малинового цвета появляются во многих ранних руководствах по живописи и алхимии на протяжении всего Средневековья. Пигменты красного лака были известны своей особой нестабильностью еще в 1400-х годах. [33] [34] Когда в Европе появились кошенильные лаки, художники вскоре обнаружили, что они не светостойкие . 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 было обескуражено: его основное применение было в качестве красителя, а не в красках. [33] [34]
«Как бы прекрасны и богаты ни были цвета, полученные из кошенили, ни один из них не должен найти места на палитре художника. Все они становятся коричневатыми и в конечном итоге почти исчезают после кратковременного воздействия солнечного света или более длительного воздействия сильного рассеянного дневного света», Артур Герберт Чёрч [33] [36]
В Европе не было сопоставимого красного красителя или пигмента. Ближайшим цветом был Kermes (технически, малиновый ), один из старейших органических пигментов. Его ключевой ингредиент, кермесовая кислота, также извлекалась из насекомого Kermes vermilio , которое обитает на дубах Quercus coccifera , произрастающих на Ближнем Востоке и европейской стороне Средиземноморского бассейна. Кермес использовался в качестве красителя и лакированного пигмента в Древнем Египте, Греции, Армении и на Ближнем Востоке. [37]
Испанское завоевание империи ацтеков в XVI веке принесло новые цвета народам по обе стороны Атлантики. Испанцы быстро использовали яркий, интенсивный цвет кошенили для новых торговых возможностей. Кармин приобрел большой статус и ценность в Европе. [38] [39]
В колониальный период, с появлением овец в Латинской Америке, использование кошенили возросло. Она обеспечивала наиболее интенсивный цвет и крепче закреплялась на шерстяных изделиях по сравнению с одеждой из материалов доиспанского происхождения, таких как хлопок или волокна агавы и юкки . В целом, кошениль более успешна на белковых животных волокнах (включая шелк), чем на растительных материалах. [39]
Как только европейский рынок узнал о качествах этого продукта ( grana fina ), 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 так высоко, что его цена регулярно котировалась на Лондонской и Амстердамской товарных биржах (последняя начала фиксировать ее в 1589 году). [38] К XVII веку кошениль стала товаром, которым торговали даже в Индии. [39]
Производство и использование роскошных красок и тканей регулировалось в таких странах, как Испания и Италия. [24] : 45–46 Красители, полученные из кошенили, использовались для окрашивания одежды королей , знати и духовенства . [39] В 1454 году Папа Павел II официально изменил цвет мантий, которые носили католические кардиналы, с «кардинальского пурпура» на ярко-красный. К 1558 году их красные мантии 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 сильным конкурентом для других красителей, таких как корень марены , кермес, польская кошениль , армянская кошениль , бразильское дерево и тирский пурпур . [41] Он стал самым важным красителем из насекомых, используемым в производстве ручных восточных ковров, почти полностью вытеснив лак . [39] Он также использовался для изделий ручной работы и гобеленов . [42]
Испанское влияние также изменило способ, которым ацтеки использовали пигменты, особенно в своих рукописях. Использование кошенили в рукописях было заменено испанскими красителями, такими как сурик и ализариновый малиновый . [28] Изображение смерти Монтесумы (справа) использует как местные, так и испанские пигменты, и поэтому является репрезентативным для перехода и влияния между культурами. [ необходима цитата ]
В колониальный период в Латинской Америке многие коренные общины производили кошениль по типу контракта, известного как Repartimiento de Mercancías. Это был тип соглашения о «пересылке контракта», в котором торговец одалживал деньги производителям заранее с «опционом на покупку» продукта после его сбора. Было обнаружено, что общины с историей производства и экспорта кошенили имеют более низкий уровень бедности и более высокую грамотность женщин, но также и меньшую численность коренного населения. [43]
В 1777 году французский ботаник Николя-Жозеф Тьери де Менонвиль , выдавая себя за врача-ботаника, контрабандой вывез насекомых и подушечки кактуса Опунция в Сан-Доминго . Эта конкретная коллекция не процветала 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. Возникло крупномасштабное производство кошенили, особенно в Гватемале и на Канарских островах; ее также выращивали в Испании и Северной Африке. [39]
Спрос на кошениль резко упал в середине 19 века с появлением искусственных красителей, таких как ализариновый кармазин . Это вызвало значительный финансовый шок в Испании, поскольку крупная промышленность почти 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 плода опунции ) перестали использовать, и торговля кошенилью почти полностью исчезла в течение 20 века. Некоторое время разведение кошенили велось в основном в целях 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 обеспокоенность потребителей возможностью 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] Она также используется в гистологии в качестве подготовительного красителя для исследования тканей и углеводов. [49]
По состоянию на 2005 год [ нужно обновить ] Перу производило 200 тонн красителя кошениль в год, а Канарские острова производили 20 тонн в год. [19] [13] Чили и Мексика также экспортируют кошениль. [3] Считается, что Франция является крупнейшим в мире импортером, а Япония и Италия также импортируют насекомое. Большая часть этого импорта перерабатывается и реэкспортируется в другие развитые экономики. [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 от 10 до 20 долларов США за килограмм. [50]
Натуральный краситель кармин, используемый в пище и косметике, может сделать продукт неприемлемым для потребителей -вегетарианцев или веганов . Многие мусульмане считают пищу, содержащую кармин, запретной ( харам ), поскольку краситель извлекается из насекомых, а все насекомые, за исключением саранчи , являются харамом в исламе . [51] Евреи также избегают пищи, содержащей эту добавку, хотя она не является трефной , и некоторые авторитеты разрешают ее использование, поскольку насекомое высушивается и измельчается в порошок. [52]
Кошениль — один из немногих водорастворимых красителей, устойчивых к деградации со временем. Это один из самых свето- и термостойких и стойких к окислению из всех натуральных органических красителей, и 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 , обработанных продуктах из птицы (мясные продукты не могут быть окрашены в Соединенных Штатах, если они не маркированы как таковые), сурими , маринадах , алкогольных напитках, хлебобулочных изделиях и начинках, печенье , десертах , глазури, начинках для пирогов, джемах , консервах, желатиновых десертах, сокосодержащих напитках, разновидностях сыра чеддер и других молочных продуктах, соусах и сладостях. [53]
Кармин считается достаточно безопасным для косметического использования в области глаз. [54] Значительная часть производимого нерастворимого пигмента кармина используется в косметической промышленности для средств по уходу за волосами и кожей, губных помад , пудры для лица, румян и румян. [53] Ярко-красный краситель и краситель кармин, используемый в микробиологии, также часто изготавливается из экстракта кармина. [8] Фармацевтическая промышленность использует кошениль для окрашивания таблеток и мазей . [13]
Шерсть и хлопок цвета кошенили продолжают оставаться важными материалами для мексиканского народного искусства и ремесел. [55] [24] Некоторые города в мексиканском штате Оахака продолжают следовать традиционным методам производства и использования кошенили при изготовлении ручного текстиля. [56] В Гватемале Heifer International сотрудничает с местными женщинами, которые хотят возродить традиционные ремесленные методы производства и использования кошенили. [57]
Поскольку кошениль имеет сложную структуру, включающую несколько химических групп, очень сложно создать синтетическую молекулу. В 1991 году карминовая кислота была впервые синтезирована в лаборатории химиками-органиками. [58] В 2018 году исследователи генетически модифицировали микроб Aspergillus nidulans для получения карминовой кислоты. [4] [59]
Несмотря на широкое использование красителей на основе кармина в пищевых продуктах и косметических продуктах, было обнаружено, что небольшое количество людей страдают от профессиональной астмы , пищевой аллергии и косметических аллергий (таких как аллергический ринит и хейлит ), IgE -опосредованной респираторной гиперчувствительности и в редких случаях анафилактического шока . [60] [61] [62] В 2009 году FDA постановило, что этикетки косметики и продуктов питания, в состав которых входит экстракт кошенили, должны включать эту информацию на своих этикетках (под названием «экстракт кошенили» или «кармин»). [63] [64] В 2006 году FDA заявило, что не нашло никаких доказательств «значительной опасности» для населения в целом. [65] В ЕС власти включают кармин в список пищевых добавок, одобренных ЕС, как добавку E 120 . [66] Искусственный, неаллергенный краситель кошениль имеет маркировку E 124. [60]