如果你的牛仔褲上充滿細菌……

2022-08-17 07:08

來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客

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我們穿的牛仔褲有各種款式和顏色，但有一種色調最受歡迎且永不過時，那就是靛藍。

為了滿足人們對藍色牛仔布永不停休的熱情，工廠每年都會生產超過 45,000 噸合成靛藍染料。如此之大的產量帶來了不少環保問題。

首先，合成靛藍的原料是石油化工產品苯胺，合成靛藍的過程也涉及多種有毒有害的化學品，如氰化氫、甲醛、強堿等等。

其次，靛藍微溶于水，這使得它在染色過程中必須先被轉化為易溶于水的形式——被稱為隱色靛藍的靛白，靛白吸附至織物中的纖維表面，再重新氧化成為靛藍，織物才被染成藍色。

靛藍染料，來源：botanicalcolors

這個過程會產生大量具有腐蝕性的硫酸鹽和亞硫酸鹽廢物，進而腐蝕染料廠的管道和其他設備，其中大部分廢物被排入河流和溪流，對環境也會造成極大的污染。時尚行業蓬勃發展，人們對服裝染料需求的逐年升高，這使得其造成的生態后果持續惡劣。

紡織污染，來源：sustainbyka

為了生態，是否要犧牲掉我們對牛仔服飾的熱情？科學家總有辦法。他們宣布已經開發出一種環保技術來生產牛仔原色。有研究人員在《自然化學生物學》雜志上評價該技術尚不具備商業可行性，但有望“對歷史悠久但不可持續的靛藍染色工藝進行革新。”

這種方法是使用實驗室培養的大腸桿菌來制作靛藍，并應用于牛仔褲染色。大腸桿菌是與我們日常生活關系非常密切的一類細菌，一種在顯微鏡下呈膠囊狀的腸道細菌，同時它也是結構最簡單的生物體之一。

大腸桿菌，來源：csmonitor

那么，細菌是如何給牛仔褲上色的呢？靈感來源于自然界。

菘藍（果），來源：Nat. Chem.

首先，一些植物中具有靛藍色素的“前體”，經過一定的化學反應，就可以變成靛藍色素，比如菘藍中含有的吲哚酚（Indoxyl），它不是很穩定，植物自己就在葡萄糖基轉移酶的作用下將其轉化為穩定的吲哚苷（Indican），便于儲存。也許你已經發現了，這些復雜化學名詞的英文與靛藍（Indigo）同源。在人為可控的環境條件下，吲哚苷會轉化回吲哚酚，接著，由于它不穩定，發生氧化，形成靛藍，進而將葉子染藍。

大腸桿菌中產生吲哚苷，并最終形成靛藍的路線，來源：Nat. Chem.

于是，參考這個過程，借助基因工程手段，研究者將菘藍中的葡萄糖基轉移酶基因植入大腸桿菌體內，這樣，大腸桿菌便擁有了合成吲哚苷的能力，然后提取出這些吲哚苷，溶解在水中，用相同的環境條件，使其轉化回吲哚酚，再進行氧化，靛藍便染色成功了。

大腸桿菌的菌落，經過基因改造以產生染料靛藍，來源：pixels

這可謂是向大自然學習借鑒的典范。生物工程的染色方式比傳統化學合成方式更為環保，減少了很多化學污染。

其實使用植物和微生物作為天然染料的歷史十分悠久，比如我國民間傳統的草木扎染工藝，暈色豐富、變化自然且趣味無窮，這項工藝千百年來承襲時令變化，取于自然，用于自然。

然而到了19世紀，隨著合成染料的引進與發展，化學織物染色因其標準化和規模化的生產代替了傳統植物染色。相較于植物染，化學染具有色澤鮮艷、價格低廉、生產便捷的優勢，因此，植物染的傳統工藝和技術受到前所未有的沖擊和影響。

但近年來隨著全世界環境保護意識的提高，服裝行業也逐漸意識到化學染料具有污染環境、危害健康等隱患。根據World Bank的數據，所有工業用水污染中17%-20%是由服裝染色或處理引起的。在追求高品質、綠色環保、安全健康的消費趨向下，人們開始趨向于關注新型環保的染色技術。

津巴布韋的合成生物設計師基耶薩（Natsai Audrey Chieza）與倫敦大學學院合成生物學教授John Ward合作，研究如何能夠使用產生色素的細菌染色來取代對環境有害的化工靛藍染色。她選用天藍色鏈霉菌這種在植物根部常見的非致病性菌種，經過反復的實驗發現，發現培養細菌過程中的PH值、培養時間、溫度和培養皿的大小等因素都會影響顏色的呈現。