靛蓝是用于纺织品印染的最古老的染料之一，其作为纺织染料的历史可以追溯到 6,000 多年前。 2009 年，考古学家在秘鲁发现了一块有 6,200 年历史的染色靛蓝布，据推测是今天牛仔裤的“祖先”。 靛蓝也是已知的唯一一种产生蓝色牛仔布独特颜色的分子。 目前，每年生产的50,000吨靛蓝主要用于牛仔布染色。 这种染料曾经是从植物中提取的，但现在主要是人工合成的。 但是，靛蓝本身几乎不溶于水，如果想让它溶于水，就需要加入还原剂，并且处于碱性条件下，比如加入强还原剂和亚硝酸钠。 这些化学物质会损害纺织工人的健康，并导致水道和土壤污染以及农作物损失。 日前，荷兰丹麦技术大学的研究人员提出了一种更经济、更环保的靛蓝生产技术，并验证了可行性。 这是一种称为“即插即用靛蓝合成技术”的技术，它使用工程化的吲哚基转移酶突变体 PTU GT1stable 将吲哚酚有效地转化为靛蓝糖苷（indican，靛蓝苷），可直接在纺丝时合成用于靛蓝染色。 研究团队还展示了一种经济上可行且毒性较小的染色工艺，酶促牛仔布染色工艺有可能将蓝色牛仔布染色对环境的有害影响减少92%。 
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该研究已发表在《自然通讯》上。 通讯作者之一是Ditte Hededam Welner，他是丹麦技术大学诺和诺德生物可持续性中心的高级研究员和小组负责人。 Ditte Hededam Welner的研究兴趣是酶工程和结构生物学，包括开发用于天然产物工业生产的酶生物催化剂，以及次级代谢糖基转移酶（GTs）的结构和功能决定因素的系统研究，为有效的次级代谢（GT）发现和工程提供基础。 靛蓝（吲哚基--d-葡萄糖苷）是吲哚酚的一种糖苷，属于染料靛蓝和靛红的前体，是靛蓝在可萃取靛蓝植物中的天然贮藏形式。 基于此，糖苷染色被认为是一种环保的蓝色牛仔染料。 根据Ditte Hededam Welner的说法，“吲哚酚苷是一种天然产物，而不是合成产品。 其优点是吲哚酚苷可溶于水，纺织品浸入水中即可直接染色，这是靛蓝无法做到的。 这种方法不需要添加许多化学品，已成为一种有吸引力的解决方案。 据研究人员介绍，如果想在牛仔布染色中有效利用靛蓝合成的染料，就必须开发生产工艺和染色工艺两种工艺。 与传统方法相比，这两种工艺都需要对环境有益，而且在经济上可行且价格合理。 基于此，该团队从经济可行性、环境绩效和社会影响**三个维度出发，开发出满足这些要求的流程。 研究人员设计了一种糖基转移酶突变体，通过结合酶和工艺方法生产靛蓝，并评估了两种牛仔布染色工艺。 
图 |靛蓝和靛蓝的生产和使用概述（**上文**）。
由于无细胞生物催化比细胞工厂更具可扩展性和效率，因此该团队研究了基于天然吲哚糖基转移酶PTUgt1的基于吲哚的靛蓝酶促合成的三个维度。 PTUgt1 是一种可溶性 UDP 依赖性糖基转移酶，存在于可提取的靛蓝生物植物虎杖属中。 与以往方法不同，该团队将共识诱变、环接枝和二硫键桥工程相结合，合理地引入PTUgt1活性位点之外的稳定突变，并筛选出具有最佳稳定性和活性的十倍组合变体PTU GT1stable。 该变体在高底物浓度、高温、有机溶剂、长时间储存和无缓冲水下保持稳定。 在经济维度上，根据测试数据和**，原材料**达到99 公斤，根据对关键原材料销售的不确定性分析，估计为 5-13 美元**。 反应时间缩短至201小时，收率下降到53，这种方法在经济上也是可行的; 在环境维度上，如果通过这种方式将合成靛蓝的产量从65%提高到66%，环境成本将与传统靛蓝相同。 如果反应时间和收率降低到上述经济可行性的临界值（201小时53），对环境的影响会略有增加;在社会可持续性方面，选择定性地评估了技术对社会可持续性的影响，包括生产国的宜居性和健康状况。 与传统的靛蓝生产方法相比这种方法是一种即插即用技术，几乎没有健康危害，例如刺激性化学品。 “这些结果表明，PTU GT1stable可以更经济地生产工业规模的靛蓝苷，有可能以略高的成本显着降低蓝色牛仔布染色对环境和社会的影响。 在建立了靛蓝化学酶途径后，研究团队随后评估了其作为染料的染色过程，包括酶染和光解。 在酶法过程中，通过优化反应参数，技术经济评估（TEA）方法估算酶法染色工艺成本为02 美元，相当于传统染色成本的 1 美元5次。 研究团队还预计，酶染工艺有可能将牛仔布染色工艺每年的环境成本降低一个数量级以上。 在光解过程中，光解反应的最佳pH值为17. 不受氧气含量的影响，不依赖光。 通过优化工艺，每条牛仔裤的估计染色成本在 0 的范围内08−0.14 美元。 如果每条牛仔裤的耗电量可以降低到0在 24 kWh（即当前实验条件的 60%）下，光解染色将比酶法染色更具环境竞争力，并且比传统染色更具经济竞争力。 
图 |牛仔布的酶解和光解印染，以及该工艺在当前条件下的相应经济和环境影响（**上图**）光解染色工艺有可能将蓝色牛仔布染色对环境的影响降低73%，而酶染可以减少92%。 据市场分析，鉴于每年有 40 亿条牛仔裤的交易，这将使全球排放量减少 35兆吨并帮助染色工人远离有害化学物质。 总之，无论是酶促染色还是光解染色，我们预计靛蓝染色将对染色厂周围社区的宜居性和健康产生重大的积极影响。 “我们的工作展示了将生物技术和可持续发展研究相结合的力量，为可持续的蓝色牛仔布印染提供了新的方向。 “材质**官方** 在线新闻 免责声明：本文旨在传达合成生物学最新资讯，不代表平台立场，也不构成任何投资建议和推荐，以公司官方公告为准。 本文不是**计划推荐，如需获得**计划指导，请到正规医院治疗。