Ueber die Absorptionsspectra verschiedener Farbstoffe, sowie über Anwendung derselben zur Entdeckung von Verfälschungen; von Herm. W. Vogel in Berlin.Aus den Berichten der deutschen chemischen Gesellschaft, 1875 S. 1246. Mit Abbildungen. Vogel, über Absorptionsspectra verschiedener Farbstoffe. Verschiedene neuere Publicationen über die Erkennung gewisser Verfälschungen von Getränken durch färbende Stoffe beschreiben mancherlei chemische Reactionen, durch welche man gewisse Farbstoffe und ihre Surrogate nachweisen kann. Diese chemischen Reactionen führen jedoch in solchen Fällen selten zum Ziel, wo man es nicht mit einem, sondern mit mehrern färbenden Stoffen zu thun hat. Hier kommen Unsicherheiten vor, welche den Werth mancher Reagentien illusorisch machen, namentlich gilt dies in Bezug auf die künstlichen Färbungen des Weins.Beim Weinbauer-Congreß in Colmar (September 1875) wurde mehrfach behauptet, daß die Chemie bis jetzt kein Mittel biete, gefälschten Wein von echtem zu unterscheiden, wenn die Fälschung nicht gerade eine sehr plumpe sei. Ein Redner versicherte, es gebe 482 Stoffe, deren sich die Weinfälscher bedienten. Am meisten gefälschte Weine weist Norddeutschland auf. Demgegenüber dürfte es wohl nicht ungerechtfertigt sein, wiederum auf die Wichtigkeit des schon mehrfach von Sorby, Phipson u.a. zu solchen Untersuchungen vorgeschlagenen Spectroskops hinzuweisen – ein Instrument, das mit Hilfe weniger Reagentien unter Umständen so enschieden Resultate gibt, daß alle andern Erkennungsmittel dagegen zurückstehen müssen. Der Grund, daß die spectroskopische Prüfungsmethode nicht allgemeinen Anklang gefunden hat, mag darin liegen, daß durch Sorby's Publicationen der Irrthum entstanden sein mag, man bedürfe dazu eines Mikrospectroskops oder sonst eines kostspieligen, complicirten Instrumentes. Solches ist in der That aber nicht nöthig. Zu den Untersuchungen reicht ein gewöhnliches TaschenspectroskopIch bediene mich eines solchen von Schmidt und Haensch in Berlin (der Preis ist 36 M.); dasselbe spanne ich in einen Retortenhalter, so daß es horizontal und der Spalt senkrecht steht, und richte es direct auf den Himmel oder reflectire Himmelslicht mit Hilfe eines Spiegels auf den Spalt; diesen stelle ich so eng, daß die Hauptlinien C, D, E, F, G und einige zwischen liegende Nebenlinien deutlich hervortreten, sie dienen zur Orientirung. vollständig aus und genügen einige Reagensgläser oder Fläschchen und sehr einfache Reagentien. Selbstverständlich läßt sich dazu auch ein gewöhnlicher Spectralapparat benützen. Sieht man damit auf den blauen Himmel, so sieht man das Spectrum von Orange bei der Linie C bis Indigoblau, d.h. etwas über die Linie G hinaus. Das Absorptionsspectrum einer Flüssigkeit erkennt man am bequemsten, wenn man dieselbe auf weiße, flache, viereckige, etwa 1cm dicke Fläschchen füllt und diese vor den Spalt setzt. Die kostspieligern „Absorptionskästen“ sind für diese Zwecke nicht nöthig und sogar weniger praktisch. Es ist bekannt, daß die Absorptionsspectra verschiedener, sonst sehr ähnlich gefärbter Körper oft sehr verschieden sind, daß aber auch im Gegentheil viele chemisch ganz verschiedenartige Körper ein sehr ähnliches Absorptionsspectrum zeigen, z.B. Eisenchlorid und alkoholische Jodlösung. Diese Thatsachen sind aber kein Einwand gegen die Absorptionsspectralanalyse. Es verhält sich hiermit ähnlich wie mit der Polarisationsanalyse; diese ist keineswegs auf alle Körper anwendbar, sondern nur auf diejenigen, welche die Polarisationsebene drehen, für diese aber ist sie ganz unschätzbar. Die Absorptionsspectralanalyse setzt selbstverständlich die Kenntniß der Absorptionsspectren der verschiedenen Stoffe voraus. Eine ziemliche Zahl derselben ist durch die bisherigen Untersuchungen bekannt, dennoch bleiben noch genug zu bestimmen übrig. Ein Uebelstand, welcher der Verbreitung der Spectralkunde erheblich in den Weg tritt, ist die ungenügende Zeichnung und Beschreibung der Absorptionsspectren. Auf gewöhnlichem Wege gefertigte Zeichnungen werden fast immer durch den Lithographen oder Holzschneider ungenau wiedergegeben und noch mehr durch den Farbendruck verunstaltet. Selten trifft man daher eine richtige Zeichnung eines complicirten Absorptionsspectrums.Auch die Flammenspectra in den meisten Tafeln der Lehrbücher über Chemie sind höchst ungenau, öfters geradezu falsch. Um diesem Uebelstande aus dem Wege zu gehen, bediene ich mich zur Darstellung der Spectren der graphischen MethodeVergl. K. Vierordt: Die quantitative Spectralanalyse in ihrer Anwendung auf Physiologie, Physik, Chemie und Technologie (Tübingen 1876, Pr. 6,8 M.). – Verfasser bespricht hier sehr eingehend die Technik und Methodik der quantitativen Spectralanalyse, die Farbstoffabsorption der Knochenkohle und verschiedener fester Körper, sowie die physiologische und pathologische Spectralanalyse. D. Red. v. D. p. J., welche ich bereits bei Darstellung meiner photographischen Spectren angewendet habe. Auf einer Horizontallinie als Abcisse, welche durch die Frauenhofer'schen Hauptlinien abgetheilt ist, wird die Absorption, welche irgend ein Stoff gibt, durch eine Curve ausgedrückt, die um so höher steigt, je intensiver die Absorption ist. Fig. 1., Bd. 219, S. 75 So gibt Rosanilin bei geeigneter Verdünnung bekanntlich einen dunklen Absorptionsstreif im Grün, der nach D im Gelb hin plötzlich in Hell übergeht, nach der Linie E im Grün rasch, dann nach F hin allmälig abnimmt; solches ist approximativ durch die punktirte Curve in Figur 1 deutlich ausgedrückt. Bei stärkerer Verdünnung sieht man nur einen schmalen Streif zwischen E und D, der in Fig. 1 durch eine kurz ausgezogene Curve angedeutet ist. Die Sache ist so leicht verständlich, daß eine nähere Auseinandersetzung kaum nöthig ist, und so leicht ausführbar, daß auch der des Zeichnens Unkundige ein verständliches Absorptionsspectrum darstellen kann.Eine noch rationellere, aber für praktische Zwecke zu weit gehende Darstellungsweile verdanken wir J. Müller (Poggendorff's Annalen, Bd. 72 S. 76). Eine genauere Angabe der Lage der Absorptionsstreifen ist für die Praxis insofern unnöthig, als schon eine geringe Concentrationsänderung oder eine Veränderung des Brechungsindex der Lösung ihre Grenzen verrückt. Die Absorptionsstreifen der wichtigsten Farbstoffe, welche für die Absorptionsspectralanalyse in Betracht kommen, liegen zwischen C und F, die jenseits C liegenden erfordern zu ihrer Erkennung Sonnenlicht, das nicht immer zur Disposition ist und daher hier, wo es sich um praktische Proben handelt, außer Frage gelassen worden ist. Angeregt durch Fachmänner, habe ich mich zunächst mit den Farbstoffen beschäftigt, welche zur Verfälschung des Weins dienen, und von denen bisher nur einzelne spectroskopisch untersucht sind. Hier kam es vorerst darauf an, die Spectralreaction des reinen Rothweins zu untersuchen. Sorby hat zu dem Zweck den Farbstoff des Rothweins selbst und den Farbstoff frischer Beeren zu isoliren versucht (vergl. 1870 198 243). In der Praxis hat man es jedoch nicht mit dem isolirten Farbstoff, sondern mit der Mischung desselben mit Wasser, Weingeist, Weinsäure als Wein zu thun, und ich hielt es daher für zweckmäßiger, die Reaction der reinen Weine selbst spectroskopisch festzustellen. Die Beschaffung völlig reinen Rothweins war schwieriger, als es den Anschein hatte. Durch Hilfe befreundeter Weinhändler erhielt ich einen völlig reinen Aßmannshäuser, einen Burgunder Nuit, einen Cot d'or und einen Bordeaux. Obgleich alle drei in Intensität der Farbe und Alter sehr verschieden, zeigten sie doch übereinstimmend folgende Spectralreactionen. Reiner concentrirter Wein löscht das ganze Spectrum aus bis auf Orange (Fig. 2 a I). Verdünnter Wein löscht dunkelblau fast ganz aus, läßt Hellblau leicht durch, absorbirt aber Grün und Gelbgrün stärker. Die Absorption nimmt nach D hin wieder ab (Fig. 2 a II). Das Roth geht unverändert durch. Mit Weinsäure oder Essigsäure versetzt, dunkeln diese reine Weine nur unbedeutend. Fig. 2., Bd. 219, S. 76 I. Reiner Rothwein; II.Verdünnter Rothwein; Rothwein u. Ammoniak Mit Ammoniak versetzt, ändert sich die Farbe der Weine in Dunkelgraugrün, und werden sie zugleich erheblich undurchsichtiger; man muß daher stärker verdünnen, um das Absorptionsspectrum deutlicher zu beobachten. Dieses ist jetzt ein total anderes: Indigo und Blau werden stark verschluckt, gegen Grün sinkt die Absorption und ist im Gelb und Orange am Geringsten (Fig. 2b). Im Orange zeigt sich zwischen den leicht erkennbaren Linien, die ich zur Orientirung mit Buchstaben c und d bezeichnen will, ein schwacher Absorptionsstreif. Im Lampenlicht treten diese Erscheinungen viel weniger charakteristisch hervor, daher bediene ich mich bei meinen Reactionen stets des Tageslichtes. Der Absorptionsstreif des alkalischen Weins ist bei Lampenlicht kaum wahrnehmbar. Anders sind nun die Spectralreactionen der Farbstoffe, welche zum Färben der Weine dienen. In erster Linie verwendet man hierzu Kirschsaft, Heidelbeersaft, zuweilen Fliedersaft, und in Frankreich den Extract der braunen Malvenblüthen. Die Färbung, welche diese zwar der Gesundheit aber nicht dem Geschmack der Weine unschädlichen Stoffe erzeugen, sind in der That äußerst weinähnlich, und das blose Auge dürfte nur schwer einen charakteristischen Unterschied wahrnehmen. Auch die Spectralreaction der reinen Säfte gibt keinen sehr erheblichen Unterschied. Ich untersuchte Kirschsaft und Heidelbeersaft nach dem Ausdrücken mit Wasser und Filtriren, Fliederbeeren und Malvenblüthen in alkoholischem Extract nach der Verdünnung mit Wasser. Alle diese Säfte lassen in concentrirter Form in Schichten von 1cm Dicke nur das weniger brechbare Orange des Spectrums durch (Fig. 3a I). Durch Verdünnen wird die Absorption schwächer; es erscheint die D-Linie, das Gelb (Fig. 3a II), dann das Hellblau, und bei weiterm Verdünnen erkennt man nur eine allmälig nach G im Indigo und E im Grün hinansteigende und nach D roth abnehmende Verdunklung (die ausgezogenen Linien Fig. 3 b bis 6). Verdünnt man Kirschsaft, Heidelbeer- und Fliedersaft, reinen Rothwein und Malve in fünf Gläsern mit Wasser, so daß sie ungefähr gleiche Farbenintensität zeigen, so erscheint Wein etwas gelblicher als saurer Kirschsaft, dieser etwas gelblicher als Heidelbeersaft, dieser etwas gelblicher als Fliedersaft und Malve. Ihre Spectra stimmen aber sehr nahe überein, wie die ausgezogenen Linien Fig. 3 b bis e ergeben und Fig. 2 a II. Deutlichere Unterschiede treten aber hervor, wenn man die Proben, welche so weit verdünnt sind, daß sie noch Blau zwischen F und G durchlassen, auf 2cc mit 1 Tropfen Weinsäure 1 : 10 versetzt. Fliederbeerensaft wird dadurch intensiv rothgelb und sein Absorptionsvermögen wird enorm gesteigert (s. die punktirte Linie in Fig. 3 d), so daß er jetzt Blau und Grün und einen Theil des Gelb bis nahe D vollständig auslöscht. Bei stärkerer Verdünnung läßt er wieder Blau hindurch. Sehr ähnlich verhält sich Malvenblüthe; sie wird durch Weinsäure intensiv weinroth (nicht gelbroth wie Flieder) und absorbirt dann bei hinreichender Concentration das ganze Spectrum bis nahe D (s. die punktirte Linie in Fig. 3 e). Von zwei Proben verdünnten Fliedersaftes und Malvenblüthe, beide von gleicher Intensität, dunkelt bei Zusatz je eines Tropfens Weinsäure Malvenblüthe bei weitem intensiver als Flieder, und die Absorption erstreckt sich bei Malve weiter nach D. Heidelbeersaft und saurer Kirschsaft verdunkeln mit Weinsäure ihre Farbe nur mäßig, ohne deren Nüance zu ändern, die Absorption in Grün und Dunkelblau wird dadurch stärker, aber bei weitem nicht in dem Grade als beim Fliedersaft und Malve. Die punktirten Linien in Fig. 3 a bis e drücken das Absorptionsspectrum der mit Weinsäure versetzten Säfte aus. Färbt man einen Weißwein mit den gedachten Säften und setzt dann Weinsäure hinzu, so ist die Verdunklung nicht so intensiv als bei reinen Säften, weil im Wein schon Weinsäure enthalten ist. Fig. 3., Bd. 219, S. 78 Heidelbeere, Malve, conc.; Fliederbeere, conc.; Saure Kirsche, conc.; Saure Kirsche; Fliederbeere; Malve; Saure Kirsche u. Ammoniak; Heidelbeere u. Ammoniak; Flieder u. Ammoniak; Malve und Ammoniak; Rothwein u. Ammoniak; Rothwein u. Ammoniak und Heidelbeere; Flieder u. Alaun; Malve u. Alaun; Süße Kirsche Reine Weine dunkeln ihre Farbe durch Zusatz von Weinsäure nur ganz unbedeutend. Ich fand solche leise Verdunklung allein beim Aßmannshäuser, dagegen nicht beim Macon und Nuit. Ein Wein, dessen Farbe durch Zusatz von Weinsäure dunkelt, erregt Verdacht, daß eine künstliche Färbung vorliegt, obgleich kein zuverlässiges Resultat gewonnen ist. Charakteristisch aber und von der Weinreaction abweichend ist das Verhalten gedachter Säfte zu Ammoniak. Ein Tropfen Ammoniak, zu etwa 2cc derselben gesetzt, färbt diese zunächst dunkler, so daß man sie mehr verdünnen muß, um das Absorptionsspectrum zu sehen; dann ändert Ammoniak gänzlich die Farbe und das Absorptionsspectrum. Kirschsaft wird dadurch graugrün wie Wein, Heidelbeersaft anfangs rein blau, später grau, Fliederbeersaft olivengrün und Malventinctur schön grün wie Gras oder Chlorophylllösung – eine Färbung, die nicht lange von Bestand ist. Die Färbung der drei ersten ist der Färbung des Weins mit Ammoniak ziemlich ähnlich. Im Spectroskop offenbart sich aber sofort ein Unterschied, indem die sämmtlichen hier genannten Säfte mit Ammoniak einen Absorptionsstreif auf der D-Linie geben, der nach beiden Seiten sanft verläuft, während Wein nur eine sehr schwache Absorption in der Mitte zwischen D und C zeigt (s. Fig. 3 d bis k)Fig. 3k ist zwischen D und C durch den Holzschnitt etwas verzeichnet. Man vergleiche damit Fig. 2 b.. Weißwein mit den genannten Farbstoffen versetzt, zeigt dieselben Farbenänderungen mit Ammoniak; bei Gegenwart von viel Weinsäure sind die Farben auf Zusatz von Ammoniak mehr bläulich. Die Lage der Absorptionsstreifen von Heidelbeere, Kirsche und Flieder unterscheidet sich nicht erheblich, während der Absorptionsstreif der Malve etwas weiter ins Roth hineingeht; er erstreckt sich bis zur Linie c, während die andern bei der Linie d aufhören (s. Fig. 3 i), vorausgesetzt, daß man zur Vergleichung Flüssigkeiten von gleicher Helligkeit angewendet hat. Der schwache Absorptionsstreif des Weins mit Ammoniak fällt mit der weniger brechbaren Seite des Streifen von Malve mit Ammoniak zusammen; letztere aber erstreckt sich weit über D hin und unterscheidet sich dadurch von Wein ganz zweifellos. Selbst wenn der Wein zum Theil Naturfarbe hat und nur künstlich dunkler gemacht worden ist, läßt sich leicht der Zusatz an fremdem Farbstoff entdecken; so zeigt die Curve l Fig. 3 die Reaction eines solchen Weins, der mit Heidelbeeren theilweise gefärbt wurde. Aehnliche Reactionen zeigt von andern Farbstoffen nur Lackmus, der aber durch seine Reaction gegen Salpetersäure zu erkennen ist. Ein Tropfen Salpetersäure zu 2cc des mäßig verdünnten, oben gedachten Farbstoffes gegeben, färbt diese erheblich dunkler, Lackmus dagegen heller. Haben die Farbstoffe bereits eine Zersetzung erfahren, so zeigen sich die Farbenveränderung und der AbsorptionsstreifAbsorptiosnsstreif mit Ammoniak nicht mehr so deutlich.Es ist deshalb noch festzustellen, inwieweit der Farbstoff sich beim Altern der Weine verändert. Die ältesten von mir geprüften Weine waren fünfjährig. Aehnliches bemerkt man bei gefärbten verdorbenen Weinen. Diese lassen sich aber sehr gut mit Gelatine prüfen (s.u.). Um die Art des Farbstoffes festzustellen, gibt es noch folgende sichere Reactionen. Phipson erkannte, daß Malvenfarbstoff mit Alaun einen Absorptionsstreif bei der D-Linie gibt. Ich beobachtete dasselbe beim Flieder. Verdünnt man beide Farbstoffe so weit mit Wasser, bis sie ziemlich gleich durchsichtig sind und ungefähr das Absorptionsspectrum Fig. 3 d geben, und setzt alsdann zu je 2cc Tropfen gesättigte Alaunlösung, so färbt sich Flieder damit langsam höchst intensiv violett, und seine Absorption setzt dann zwischen d und D plötzlich ein, rasch steigend und nach Blau hin ganz allmälig abnehmend (Fig. 3 m). Malve wird mit Alaun bläulich und trübe, zeigt eine plötzlich auftretende Absorption bei d, die aber nach Grün fällt, so daß E, C und F deutlich hervortreten (Fig. 3 n). Diese Blaufärbung neben Trübung und größere Durchsichtigkeit für Grün ist für Malve charakteristisch. Bei Verdünnung der Farbstofflösungen rückt der Anfang der Absorption mehr nach D. Dieselben Farbstoffe geben jedoch mit Alaun bei Gegenwart der Weinsäure andere Reactionen; Flieder färbt sich dann gelbroth, Malve weinroth, und der charakteristische Absorptionsstreif auf D erscheint dann nicht. Da nun im Wein stets Weinsäure enthalten ist, so ist mit Alaun ohne weiters der Farbstoff nicht zu erkennen.Phipson hat vermuthlich nur die Reaction des Malvenextractes, nicht aber die des damit gefärbten Weins untersucht. Man kann jedoch die Reaction wieder herstellen, wenn man den Wein vorsichtig mit verdünntem Ammoniak neutralisirt, bis die Farbenänderung eintritt, und dann ein paar Tropfen Essigsäure hinzusetzt, bis die rothe Farbe wieder erscheint. Jetzt läßt sich die Flieder- und Malvenreaction mit Alaun sehr gut erkennen, da Essigsäure das Entstehen der Absorptionsstreifen auf D nicht verhindert. Malve zeigt hierbei nicht die intensive Reaction von Flieder, da sie durch Ammoniak zum Theil zersetzt zu werden scheint; doch erkennt man sehr gut mit Alaun die bläuliche Farbe und den Absorptionsstreif. Reiner Wein wird durch Alaun nicht verändert. Kirsche dunkelt mit Alaun viel weniger als Flieder und Malve und zeigt dann nur eine etwas intensivere Absorption als Fig. 3 b. Heidelbeere dunkelt durch Alaun noch weniger als Kirsche mit unwesentlicher Aenderung der Absorption. Beide zeigen damit keinen Absorptionsstreif auf D. Faure erkannte, daß reiner Weinfarbstoff durch Zusatz von Tannin und Gelatine vollständig ausgefällt wird, Malve dagegen nicht. Diese Reaction kann ich bestätigen, indem ich hinzufüge, daß auch Fliederfarbstoff durch Tannin und Gelatine nicht ausgefällt wird. Dagegen wird der Farbstoff der Kirsche und Heidelbeere zum großen Theil durch Tannin mit Gelatine gefällt. Versetzt man 2cc eines Rothweins mit 10 Tropfen Tanninlösung von 2 Proc. und 6 Tropfen Gelatine von 2 Proc. und läßt den Niederschlag absetzen, so bleibt bei reinem Wein in der klaren Füssigkeit nur ein ganz schwacher rosa oder gelber Schimmer zurück, bei künstlich gefärbtem Wein dagegen eine merkliche Färbung, welche bei Kirsche und Heidelbeere deutlich rosa ist. Diese Reaction ist selbst bei zersetzten Weinen noch brauchbar, wenn die Reaction mit Ammoniak versagt. Macht man daneben einen Controlversuch mit reinem Wein, so ist eine Täuschung kaum möglich. Fliederfarbstoff und Malve bilden somit eine Gruppe für sich, ebenso wie KirscheDer Farbstoff der süßen Kirsche ist erheblich weniger intensiv als der der sauren Kirsche und zeigt eine ganz andere Absorption als letztere, die von Blau nach Gelb ganz allmälig abnimmt. Mit Ammoniak gibt er keinen Absorptionsstreif bei D (s. Fig. 3 o). und Heidelbeere; die Glieder derselben Gruppe zeigen unter sich große Aehnlichkeiten, die Gruppen unter einander aber sehr bestimmte Unterschiede. Kirsche und Heidelbeerfarbstoff sicher zu unterscheiden, ist schwierig. Ueber Verfälschungen mit andern Farbstoffen, die viel leichter zu erkennen sind, werde ich später berichten.