Mass spectrometry in identification of color components of natural organic dyestuffs used in art

Lech, K.; Połeć-Pawlak, K.; Jarosz, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Mass spectrometry in identification of color components of natural organic dyestuffs used in art

Autorzy

Lech K. , Połeć-Pawlak K. , Jarosz M.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://beta.chem.uw.edu.pl/chemanal/

Identyfikatory

Warianty tytułu

Spektrometria mas w zastosowaniu do identyfikowania kolorowych składników naturalnych barwników organicznych używanych w sztuce

Języki publikacji

Abstrakty

Color is one of the most important components of a historical work of art. Natural materials used for dyeing belong to few classes, three the most important among them are: mordant (e.g. weld, madder, cochineal), vat (e.g. indigo, Tyrian purple), and direct dyes (e.g. saffron, annato, turmeric). The most often used are mordant dyes — their shades appear thanks to the formation of complexes, which are constituted by the combination of dyestuff color components and metal ions. Identification of natural dyestuffs is an important target in the scientific examination of paintings, textiles, illuminated manuscripts, and colored printings or maps, as well as it plays an essential role in archaeometry, conservation, and restoration of works of art. Furthermore, it creates a serious challenge for analytical chemistry, since an amount of the sample is usually restricted to micrograms or even less. Most dyestuffs contain more than one coloring substancematter, and analytical methods used for their identification must include a separation step, performed mainly with the use of chrom atography or related techniques. In the analysis of art objects, the most suitable detector is mass spectrometer (MS). The most typical ionization modes utilized in MS techniques are electron . impact ionization (El), classical chemical ionization (CI), atmospheric pressure chemical ionization (APCI), electrospray ionization (ESI), fast atom bombardment (FAB), and matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS). The choice of proper instrumentation is limited by the properties of the analyzed samples and their preliminary chemical treatment.

Barwa jest jednym z naj ważniej szych komponentów historycznych dziel sztuki. Naturalne substancje używane do barwienia należą do kilku klas, z których najważniejszymi są: barwniki zaprawowe (m.in. rezeda, marzanna farbierska, koszenila), kadziowe (indygo, purpura Tyryjska) i bezpośrednie (szafran, annato, turmerik). Najszersze zastosowanie znajdowały barwniki zaprawowe, których odcienie wydobywano wiążąc je w kompleksy z odpowiednio dobieranymi jonami metali. Identyfikacja barwników jest istotnym elementem kompleksowych badań warstw malarskich, tkanin, iluminowanych rękopisów, barwnych druków i map, a badania te odgrywaj ą ważną role w archeometrii, konserwacji i restauracji dziel sztuki. Nie należą one do prostych działali analitycznych, miedzy innymi z racji bardzo małych (rzędu mikrogramów) ilości próbek poddawanych analizie. Większość naturalnych materiałów stosowanych w barwi arstwie jest mieszaninami wielu substancji kolory żujących (i nie tylko). Z tego względu procedury analityczne stosowane do ich identyfikacji muszą zawierać etap rozdzielania, zwykle chromatograficzny lub z użyciem technik pokrewnych chromatografii. Najbardziej odpowiednimi detektorami w używanych zestawach aparaturowych są spektrometry mas (MS) zjonizacją: elektronami (El), chemiczną(CI), chemiczną pod ciśnieniem atmosferycznym (APCI), za pomocą elektrorozpraszania (ESI), bombardowania szybkimi atomami (FAB), a także desorpcji laserowej wspomaganej przez matryce i przy użyciu analizatora czasu przelotu (MALDI-TOF-MS). Wybór wariantu aparaturowego jest uzależniony od właściwości analizowanego materiału i sposobu chemicznego przygotowania próbki.

Słowa kluczowe

cultural heritage mass spectrometry natural organic dyestuffs species identification sample preparation analysis of historical art objects

dziedzictwo kulturalne spektrometria masowa barwnik naturalny barwnik organiczny przygotowanie próbek analiza dzieł sztuki

Wydawca

Komitet Chemii Analitycznej PAN

Czasopismo

Chemia Analityczna

Rocznik

2008

Tom

Vol. 53, No. 4

Strony

479--509

Opis fizyczny

Bibliogr. 78 poz.

Twórcy

autor

Lech K.

autor

Połeć-Pawlak K.

autor

Jarosz M.

Warsaw University of Technology, Faculty of Chemistry, Chair of Analytical Chemistry, ul. Noakowskiego 3, 00-664 Warsaw, Poland Fax: (+48-22) 2347408, mj@ch.pw.edu.pl

Bibliografia

1.Hofenk de Graaff J.H., The colourful past. Origins, chemistry and identification of natural dyestuffs,Archetype Publications Ltd., London 2004.
2.Cardon D., Natural Dyes. Sources, Tradition, Technology and Science, Archetype Publications Ltd., London 2007.
3.Nowik W., Dyes Hist. Archaeol, 16/17, 129 (2001).
4.Wouters J., Dyes Hist. Archaeol., 16/17, 145 (2001).
5.Koren Z.C., Dyes Hist. Archaeol., 16/17, 158(2001).
6.Petroviciu I. and Wouters J., Dyes Hist. Archaeol., 18, 57 (2002).
7.Orska-Gawrys J., Surowiec L, Kehl J., Rejniak H., Urbaniak-Walczak K. and Trojanowicz M., J. Chromatogr. A, 989, 239 (2003).
8.Surowiec I., Quye A. and Trojanowicz M., J. Chromatogr. A, 112, 209 (2006).
9.Blanc R., Espejo T., López-Montes A., Torres D., Crovetto G., Navalón A. and Vílchez J.L., J. Chromatogr. A, 1122, 105 (2006).
10.Sanyova J. and Reisse J.,J. Cult. Herit., 7,229 (2006).
11.ZhangX., BoytnerR., Cabrera J.L. and Laursen R.,Anal Chem., 79, 1575 (2007).
12.Karapanagiotis I., Valianou L., Daniilia S. and Chryssoulakis Y.,J. Chromatogr.A, 1125,95 (2006).
13.Karapanagiotis I., LakkaA., Valianou 1 L. and Chryssoulakis Y.,Microchim. Acta, 160,477 (2008).
14.Hofenk de Graaff J.H.,Stud. Conserv., 19, 54 (1974).
15.Tarantilis P.A., BeljebbarA., Manfait M. and Polissiou M., FT-1R, Spectrochim. Acta A, 54, 651(1998).
16.Habn O., Dyes Hist. Archaeol, 16/17, 204 (2001).
17.Shadi I.T., Chowdhry B.Z., Snowden M. J. and Withnall R., Spectrochim. Acta A, 59,2201 (2003).
18.Chen K., Leona M., Vo-Dinh C.K., Yan F., Wabuyele M.B. and Vo-Dinh T., J. Raman Spectr., 37, 520 (2006).
19.Leona M., Stenger J., Ferloni E .,J. Raman Spectr., 37, 981 (2006).
20.Whitney A. V., van Duyne R.P. and Casadio F .,J. RamanSpectr., 37, 993 (2006).
21.Wiedemann H.G., Brzezinka K.W., Witke K. and Lamprecht I., Thermochim. Acta, 456, 56 (2007).
22.Leona M. and Lombardi J.R., J. Raman Spectrosc., 38, 853 (2007).
23.Canamares M.V., Leona M., J. Raman Spectrosc., 38, 1259 (2007).
24.Doherty B., Miliani C., Berghe I.V., Sgamellotti A. and Brunetti B.G., J. Raman Spectrosc., 39, 638 (2008).
25.El-Sohlya H.N., JoshiaA., Lia X.C. and Rossa S.A., Phytochem., 52, 141 (1999).
26.Nurbnka R. and Kondob T., Phytochem., 51, 1113 (1999).
27.Czakó M. and Márton L., Phy toc he m., 57, 1013 (2001).
28.Voss G., Dyes Hist. ArchaeoLi 18,21 (2002).
29.Grygar T., Kučková Š., Hradil D. and Hradilová D., J. Sol. State Electrochem., 7, 706 (2003).
30.Doménech-Carbó A., Doménech-Carbó T., Sauri-Perís C., Gimeno-Adelantado J.V., Bosch-Reig F., Mikroehim. Acta, 152,75 (2005).
31.Doménech-Carbó A., Doménech-Carbó M.T. and Sauri-Peris M.C., Talanta, 66, 769 (2005).
32.Alatrache A. and AyedN., Dyes Hist. Archaeol., 16/17,72 (2001).
33.Noda Y. and Shimoyama S., Dyes Hist. Archaeol., 18,73 (2002).
34.Andrikopoulos K.S., Daniilia S., Roussel B. and JanssensK.,/. Raman Spectrosc., 37,1026(2006).
35.Polettea L.A., MeitzneraG. and YacamanbMJ., ChianelliaR.R., Microchem. J., 71,167 (2002).
36.Chen C.Y. and Huang S.M., Taiwan Text. Res. J., 14, 331 (2004).
37.Puchalska M., Orlińska M., Ackacha M.A., Połeć-Pawlak K. and Jarosz M., J. Mass Spectrom.,38, 1252 (2003).
38.Ackacha M.A., Połeć-Pawlak K. and Jarosz M., J. Sep. Sci., 26, 1028 (2003).
39.Salminen J.P., Ossipov V., Loponen J., Haukioja E. and Pihlaja K., J. Chromatogr. A, 864, 283 (1999). -
40.Tarantilis P.A., Tsoupras G. and Polissiou M., J. Chromatogr. A, 699, 107 (1995).
41.Ferreira E.S.B., Quye A., MeNab H., Hulme A.N., Wouters J. and Boon J.J., Dyes Hist. Archaeol., 16/17, 179 (2001).
42.Ferreira E.S.B., QuyeA., MeNab H. and Hulme A.N., Dyes Hist. Archaeol., 18,63 (2002).
43.Szostek B., Orska-Gawryś J., Surowiec I. and Trojanowicz M., J. Chromatogr. A, 1012,179 (2003).
44.Trojanowiez M., Orska-Gawrys, J., Surowiec I., Szostek B., Urbaniak-Walczak K., Kehl J. and Wróbel M., Stud. Conserv., 49,115 (2004).
45.Zhang X. and Laursen R.A., Anal. Chem., 77,2022 (2005).
46.Karapanagiotis I. and Chryssoulakis Y., Ann. Chim., 96,75 (2006).
47.Surowiec I., Szostek B. and Trojanowicz M., J. Sep. Sci., 30, 2070 (2007).
48.Rafaëlly L., Héron S., Nowik W. and TchaplaA., Dyes Pigm.,11, 191 (2008).
49.Derksen G.C.H., Niederländer H.A.G. and van Beek T.A., J. Chromatogr. A, 978,119(2002).
50.Boldizsár I., Szücs Z., Füzfai Z. and Molnár-Perl I., J. Chromatogr. A, 1133,259 (2006).
51.Karapanagiotis I., Amer. Lab., 38,36 (2006).
52.Andreotti A., Bonaduce I., Colombini M.P. and Ribechini E., Rapid Commun. Mass Spectrom., 18, 1213(2004).
53.Puchalska M., Połeć-Pawlak K., Zadrożna I., Hryszko H. and Jarosz M., J. Mass Spectrom., 39, 1441 (2004).
54.Pawlak K., Puchalska M., Miszczak A., Rosłoniec E. and Jarosz M., J. Mass Spectrom., 41, 613 (2006).
55.Zou P. and Koh H.L., Rapid Commun. Mass Spectrom., 21,1239 (2007).
56.Houssiau L., Felicissimo M., Bittencourt C. and Pireaux J.J., Appl. Surf. Sci., 231-232,416 (2004).
57.Fabbri D., Chiavar G. and Ling H., J. Anal. Appl. Pyr., 56,167 (2000).
58.Casas-Catalán M.J. and Doménech-Carbó M.T., Anal. Bioanal. Chem., 382,259 (2005).
59.Bhuyan R. and Saikia C.N., Biores. Technol., 96, 363 (2005).
60.Asslmopoulou A.N., Karapanagiotis I., Vasiliou A., Kokkini S. and Papageorgiou V.P., Biomed.Chromatogr., 20,1359 (2006).
61.El-Sayed N.H., OmaraN.M., Yousef A.K., Farag A.M. and Mabiy T.J., Phytochem., 57,575 (2001 ).
62.Chiavari G., Fabbri D., Prati S. and Zoppi A., Chromatographia, 61,403 (2005).
63.Colombini M.P., Andreotti A., Baraldi C., Degano I. and Lucejko J.J., Microchem. J., 85, 174 (2007).
64.Maier M.S., Parera S.D. and Seldes A.M., Int. J. Mass Spectrom., 232,225 (2004).
65.Papageorgiou V.P., Mellidis A.S., Assimopoulou A.N. and TserbopoulosA.,./ Mass Spectrom., 33, 89(1998).
66.Kučková Š., Němec I., Hynek R., Hradilová J., Grygar T., Anal. Bioanal. Chem., 382,275 (2005).
67.Wyplosz N., Heeren R.M.A., van Rooij G. and Boon J.J., Dyes Hist. Archaeol., 16/17,187 (2001).
68.Grim D.M. and Allison J., Int. J. Mass Spectrom., 222, 85 (2003).
69.Dussubieux L., Naedel D., Cunningham R., Alden H. and Ballard M.W., 14th Trien. Meeting Hag.Prepr., 2, 898 (2005).
70.Dussubieux L. and Ballard M.W., Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 852,1 (2005).
71.Bocchini P. and Traldi P., J. Mass Spectrom., 33, 1053(1998).
72.Wypłosz N., Laser desorption mass spectrometric studies ofartists 'organic pigments, University of Amsterdam, Amsterdam, 2003.
73.Połeć-Pawlak K., Puchalska M., Witowska-Jarosz J. and Jarosz M., Mass spectrometry: an efficient toolfor the identification of indirubin and indigo related dyes tuffs, in: Indirubin, the Red Shade of IndigoLife in Progress, [Meijer L., Guyard N., et al., Eds], Roscoff (France) 2006, p. 115.
74.Keheyan Y. and Giulianelli L., e-PS, 3, 5 (2006).
75.White R. and Kirby J., Dyes Hist. Archaeol., 16/17,167 (2001).
76.Rehbein J., Dietrich B., Grynbaum M.D., Hentschel P., Holtin K., Kuehnle M., Schuier P., Bayer M. and Albert K., J. Sep Sci., 30,2382 (2007).
77.Zhang X., Good I. and Laursen R., J. Archaeol. Sci., 35,1095 (2008).
78.Gilbert K.G., Hill D.J., Crespo C., Mas A., Lewis M., Rudolph B. and Cooke D.T., Phytochem.Anal., 11, 18(2000).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPP1-0089-0013