更环保的牛仔裤染料?谢谢你,改造大肠杆菌

加州大学伯克利分校的研究者正试图让蓝色牛仔裤的制作过程更环保。他们通过改造细菌,生产出让牛仔裤呈现独特色彩的靛蓝染料。

  “不幸的是,牛仔布的靛蓝染色是个污染很大的过程。”这项研究的共同主持者、生物工程教授约翰·迪贝尔(John Dueber)这样说。他们的研究最近发表在《自然-化学生物学》(NatureChemical Biology)期刊上。

  牛仔裤的蓝色,就来自靛蓝染色的纱线。

  改造大肠杆菌

  更清洁的靛蓝合成方法

  绝大多数的牛仔裤是用人工合成靛蓝染色的,这种染料模仿了从木蓝属植物(Indigofera)中提取的染料。靛蓝染料的合成过程需要甲醛在内的多种有毒化学品,染色过程也是如此。这就造成了巨量的污染。在世界有些地区,牛仔布工厂附近的河流呈现蓝色,毒害、杀死鱼类,并影响工人和居民的健康。由于每年生产的靛蓝染料超过4万吨,靛蓝造成的污染成了一个严重问题。

  迪贝尔和他的团队试图研制出一种靛蓝染料,减少合成过程所需的化学品,同时在染色过程中也不需要那么多的化学品添加。

  “为了制作这种新染料,我们从植物天然合成靛蓝的方法上获取了灵感。”迪贝尔说。

  研究团队改造了一种大肠杆菌,使其成为生产靛蓝前体的“化工厂”。这种前体性质稳定,可以一直保存到需要用的时候。传统的合成靛蓝需要化学加工来还原、溶解靛蓝染料,使其能在棉布纤维上析出。而这种大肠杆菌生产的前体则不同,它只需要一种额外的酶。最后的成品与传统合成靛蓝“一模一样”,迪贝尔说。

  这条围巾由大肠杆菌生产的靛蓝染制。图片来源:约翰·迪贝尔

  面向市场

  从实验室到量产的困境

  想要细菌生产的靛蓝面向大众市场,必须克服两个主要问题,迪贝尔说。首先,靛蓝在高pH值时染色最效果最好,大部分牛仔布工厂使用pH值10.5左右。但是迪贝尔团队在工序中使用的酶只有在pH值为8时才有效。所以,现在团队正致力于处理这种酶,让它在更高pH值环境下也能起反应。第二个问题是扩大生产规模。

  “我们可以提升这种方法的规模,我们对此很有信心。”迪贝尔说,“但是从实验室规模到工业量产,总有许多工作要做。”

  迪贝尔估计,这种细菌生产的靛蓝在几年后就能用于小规模定制牛仔裤的生产。人们急需更好的生产工艺,迪贝尔说。

  “现在很多生产牛仔面料的国家都开始考虑环境管理措施,可能会有更多压力迫使这些地区采取新的生产工艺。”迪贝尔说。

  污染并未解决

  水洗做旧步骤还在产生脏水

  彼得·豪瑟(PeterHauser)是从北卡罗莱纳州立大学退休的纺织工程学教授,曾经研究过靛蓝染料。他同意迪贝尔的观点,但是他认为类如迪贝尔团队研究成果的技术并不能解决全部问题。

  豪瑟认为,牛仔布制造中出现的大量污染源于染色后的漂洗以及为了做旧效果的打磨。牛仔布即使是由细菌生产的靛蓝染色的,还是会在冲洗时产生肮脏的污水。

  “一旦开始应用,这种细菌生产的靛蓝造成的污染不会比原先更少。”豪瑟说。

  木兰(Indigoferatinctoria)。图片来源:Wikipedia

  一些有生态意识的制造商正在回归天然靛蓝染料,这会减少化学品的使用,但由于成本和产量原因而被长期回避。在美国田纳西州,一家叫做石溪颜料(Stony Creek Colors)的公司开始鼓励农场主种植靛蓝来取代烟草,盼望着天然靛蓝的复兴。但是即使是天然靛蓝,在制造中的冲洗环节还是会污染水体。

  另一个解决方法是完全不用靛蓝染牛仔裤。大多数染料实际上会穿透纤维,但是靛蓝只会粘着在纱线表面,这就是为什么经过冲洗的靛蓝会流到水里的原因。这也是为什么牛仔裤会随着磨损变白的原因。虽然其他染料可以染出牛仔蓝,但是却不能像靛蓝一样呈现出独特的、受追捧的磨白效果。

  “靛蓝实际上是一种很糟糕的染料。”豪瑟说,“但因为有特殊性质——它会变浅和洗掉色,人们才这么喜欢靛蓝。”

(Emily Matchar/作    Vicko238/译  锦衣Reload、Ent/校)

 

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