2012年上映了一部紀(jì)錄片《牛仔褲的代價(jià)》，片中記錄了生產(chǎn)洗水牛仔褲帶來(lái)的的污染和危害。而中國(guó)又是世界最大的牛仔褲出口國(guó)之一，有數(shù)據(jù)稱中國(guó)每年會(huì)向世界各地供應(yīng)6億條牛仔褲。

時(shí)裝行業(yè)的染色過(guò)程是能源密集和水密集的，有業(yè)內(nèi)人士稱，1噸染料的生產(chǎn)需要使用近1000立方米的水、100噸重石油化合物、以及10噸有毒和腐蝕性的化學(xué)品，以及至少100兆焦耳的能源。

拿牛仔褲舉例，生產(chǎn)過(guò)程中需要使用大量的水和高錳酸鉀類的化學(xué)物品，一些隱蔽的小廠的廢水未經(jīng)處理就直接排放到附近的河流，造成嚴(yán)重的水質(zhì)污染。近兩年，業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了激光制作牛仔褲的全新生產(chǎn)技術(shù)和模式，但囿于價(jià)格和高昂的成本，推廣并不順利。

一家名為Tinctorium（靛藍(lán)色）的初創(chuàng)公司，試圖利用合成生物學(xué)來(lái)解決牛仔褲“骯臟”的秘密：靛藍(lán)染料（Indigo）。這家公司成立于2018年，總部位于舊金山。

奇怪的是，自2019年接受過(guò)一些媒體采訪之后， 這家還沒(méi)有官網(wǎng)的公司便銷聲匿跡。但隨后出現(xiàn)了一家名為Huue的公司，創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)還是塔米·蘇和朱彥，業(yè)務(wù)方向仍然是，為牛仔布制造商提供源自自然的靛藍(lán)染料。

化學(xué)合成靛藍(lán)的兩大問(wèn)題

事實(shí)上在秦漢以前，古人就從一種名為蓼藍(lán)的植物中提取靛藍(lán)，“青出于藍(lán)”即為佐證。但終止、收集、提取的周期極長(zhǎng)，效率極低。

1885年，全球天然靛藍(lán)的產(chǎn)量只有5000噸左右，不能滿足市場(chǎng)需求。

這一時(shí)期，化學(xué)家Adolf von Baeyer（阿道夫·馮·貝耶爾）首次人工合成靛藍(lán)，并于1883年確認(rèn)靛藍(lán)化學(xué)結(jié)構(gòu)式。也是基于這一成就，他獲得了1905年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

德國(guó)巴斯夫公司于1881年開(kāi)始少量生產(chǎn)靛藍(lán)，這是人類歷史上首家公司生產(chǎn)靛藍(lán);1897年， 巴斯夫首次規(guī)?；a(chǎn)靛藍(lán)， 之后，全球各地的工廠每年可以生產(chǎn)大約7萬(wàn)噸靛藍(lán)染料，產(chǎn)業(yè)價(jià)值達(dá)660億美元，其中大部分都被用來(lái)為牛仔布著色。

但化學(xué)合成靛藍(lán)存在兩個(gè)令人擔(dān)心的問(wèn)題：

一方面，在靛藍(lán)生產(chǎn)上，這是一種需要使用大量氰化物、甲醛和苯胺的多步化學(xué)合成，其中苯胺從石油中提取而來(lái)，是靛藍(lán)生產(chǎn)的起始物質(zhì)。合成靛藍(lán)需要將這三種有毒化學(xué)物質(zhì)加熱到高溫，這需要大量的能量，之后需要用水冷卻反應(yīng)。

另一方面，在染色上。因?yàn)榈逅{(lán)不溶于水，所以必須加入一些化學(xué)還原劑，把它變成水溶性的染料。化學(xué)還原劑中，連二硫酸鈉是工業(yè)上常用的一種，因?yàn)樗俣瓤臁⑿矢?。但它有?qiáng)腐蝕性。

生物合成兩步實(shí)現(xiàn)“綠化”

事實(shí)上在幾年前，牛仔布行業(yè)就已經(jīng)開(kāi)始研究利用生物工藝生產(chǎn)靛藍(lán)，但當(dāng)時(shí)因?yàn)榧夹g(shù)尚未成熟，消費(fèi)者和監(jiān)管者并不關(guān)心，再加上技術(shù)初期高昂的成本，導(dǎo)致化學(xué)品公司稍微降價(jià)就會(huì)削弱生物合成的推廣過(guò)程。

現(xiàn)在，可持續(xù)性是政府和消費(fèi)者尤為關(guān)心的問(wèn)題。生物合成被寄予極高的期望。

生物合成染料也被稱為生質(zhì)染料，包含動(dòng)植物與微生物來(lái)源。生物合成燃料市場(chǎng)在美國(guó)有31億美元規(guī)模，并在2014年～2018年的年增長(zhǎng)率都達(dá)到7%以上。

早在2018年，加州大學(xué)伯克利分校的生物工程師John E. Dueber 帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在NatureChemical Biology公布了他們的新方法：用基因改造后的大腸桿菌合成靛藍(lán)，以模仿靛藍(lán)植物在自然界中的染色過(guò)程。

Tinctorium聯(lián)合創(chuàng)始人塔米·蘇正是該論文的第一作者， 這篇論文發(fā)表于其博士期間。

事實(shí)上在這之前，已有一些研究團(tuán)隊(duì)以及一家名為Genencor的公司嘗試過(guò)用大腸桿菌生產(chǎn)靛藍(lán)。Genencor用一種酶將大腸桿菌的代謝物轉(zhuǎn)化成一種叫做吲哚基的分子，二聚形成靛藍(lán)色粉末。不過(guò)該方法只在生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了“綠色”，在隨后的染色過(guò)程中仍然需要使用化學(xué)還原劑。

該方法從生產(chǎn)和染色兩個(gè)環(huán)節(jié)做到了“綠色”，一方面，相比于化學(xué)合成的石化原料，生物合成的原材料更加綠色;另一方面，在染色環(huán)節(jié)上，生物合成的吲哚苷可以直接用于染色，而無(wú)需使用化學(xué)還原劑。

植物是如何合成靛藍(lán)的呢？上文提到的蓼藍(lán)葉子中有靛藍(lán)前體，即吲哚酚。但吲哚酚不太穩(wěn)定，所以植物利用葡萄糖作為保護(hù)基團(tuán)，在葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶作用下將之轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無(wú)色分子吲哚苷。而在特殊情況下，植物中的一種酶β-葡萄糖苷酶能摘掉吲哚苷的保護(hù)基團(tuán)，使之變回吲哚酚，吲哚酚再自發(fā)氧化，經(jīng)由靛白中間體形成靛藍(lán)。

John E. Dueber團(tuán)隊(duì)利用基因編輯向大腸桿菌中轉(zhuǎn)入蓼藍(lán)葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶基因PtUGT1，讓細(xì)菌也可以合成吲哚苷。隨后提取吲哚苷將之溶解在水中，添加β-葡萄糖苷酶使之變回吲哚酚，吲哚酚會(huì)在空氣中自發(fā)氧化形成靛藍(lán)，從而完成染色。

不過(guò)，該方式從實(shí)驗(yàn)室走向規(guī)?；a(chǎn)，仍有很多問(wèn)題待解。在成本方面，β-葡萄糖苷酶目前成本較高，還需要找到平價(jià)的催化劑。同時(shí)，生物合成的路徑也仍有優(yōu)化空間。

18升菌染一條牛仔褲？

2018年， 塔米· 蘇帶著技術(shù)成立了Tinctorium，并申報(bào)了全球著名生物技術(shù)加速器IndieBio并通過(guò)了第一次面試，但面試官告訴她公司需要一個(gè)合伙人，于是塔米·蘇找到了在類似美國(guó)的“大眾點(diǎn)評(píng)”網(wǎng)站Yelp工作的朱彥，二人共同參加了IndieBio為期四個(gè)月的項(xiàng)目。

“你的報(bào)道說(shuō)2015年時(shí)，你需要18升培養(yǎng)的細(xì)菌來(lái)染一條牛仔褲。從那之后效率有所提高嗎？”有外媒在2019年的采訪中問(wèn)到。

塔米·蘇回答說(shuō)，經(jīng)過(guò)一些工程和培養(yǎng)條件優(yōu)化之后，現(xiàn)在需要大概5升左右就可以染一條牛仔褲。她稱公司還在嘗試進(jìn)一步改進(jìn)優(yōu)化。總的來(lái)說(shuō)，目前其染料仍然比工業(yè)生產(chǎn)要貴。

在2019年的采訪中，塔米·蘇稱希望盡快生產(chǎn)1000條利用其染色技術(shù)的牛仔褲。并嘗試和時(shí)尚品牌合作推出聯(lián)名牛仔褲系列，開(kāi)始進(jìn)行市場(chǎng)教育。另外，在技術(shù)上也希望在未來(lái)幾年內(nèi)將染料的生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大到數(shù)千升甚至數(shù)萬(wàn)升。

在2020年～2021年之間，尚未發(fā)現(xiàn)Tinctorium發(fā)布的任何進(jìn)展和新聞。

“我們認(rèn)為現(xiàn)在是時(shí)候了。在過(guò)去幾年里，使用更具可持續(xù)性的材料成為時(shí)尚界的一種趨勢(shì)，同時(shí)也出現(xiàn)了一些新興的公司，比如用人造蜘蛛絲制作衣服的Bolt Threads公司、用真菌制造纖維的MycoWorks公司，以及無(wú)動(dòng)物皮革公司。這是消費(fèi)者越來(lái)越意識(shí)到的一種選擇。我們想在牛仔布的可持續(xù)性方面擴(kuò)大我們的聲量?！盩ammy Hsu說(shuō)。

目前尚不清楚Tinctorium與Huue之間的關(guān)系。