(奇妙的創造)靛青(Indigo)染料的前世今生

香港  陳永康

『有一個賣紫色布疋的婦人,名叫呂底亞….素來敬拜神』(徒十六 14)

二十世紀由於<牛仔褲>的出現,將靛青(Indigo)染料再一次帶到人類生活的舞台中央。深受不同文化青年人喜愛的牛仔褲,要製造一時服,需要使用 3-12 克的靛青染料。人類其實很早就開始使用靛青染料。中國在公元前 300 年荀子的著作有「青出於藍而勝於藍」的記述。早於四千年前,有多達數以不百種的木藍類 (Indigofera tinctorial)灌木已在印度廣泛種植,它的樹葉和根都可以提取這靛青的染料,這亮麗的染料隨著國際貿易去到地中海和歐洲。

上圖顯示提取這天然物的簡易工序,從採摘植物的樹葉,經清水浸漬數天後,非水溶性的靛青染料分子慢慢沈積下來,再加入化學還原劑亞硫酸氫鈉,便可將深藍色的染料轉化成水溶性無色的<白靛青>,將如棉線和蠶絲的纖維投入含<白靛青>的染缸中進行漂染,吸附在纖維組織表面上的白靛青經陽光和氧氣的氧化作用,便恢復原來靛青的顏色。

十九世紀漂染工業在德國有蓬勃的發展,德國化學家 Adolf von Baeyer 於1882年成功在實驗室以2-硝基苯甲醛為原料經化學反應即可合成靛青隨後經德國巴斯夫化工廠(BASF)改良方法,於1897 年可以使用全合成方法年量產 19,000 噸的<靛青>染料。Baeyer由於對化學工業的貢獻而單獨獲得 1905年的諾貝爾化學獎。1913年由化學合成的<靛青>染料已完全取代由天然木藍類提取的<靛青>,供漂染工業使用。直至 2019 年全球合成的<靛青>產量達七萬噸,產值超過六百億美元。

由於工業生產化學原料如靛青染料會同時產生大量污染物,有違地球持續發展的願景。美國加州柏克萊大學博士畢業生Tammy Hsu在三藩市成立Tinctorium初創公司,使用基因改造大腸桿菌的生物工程方法,將植物的生產<靛青>的基因引入細菌中,細菌可以在培養液裡製造 indican,再利用葡萄糖苷酶將水溶性的 indican 水解,便能直接生產<白靛青>(下圖),流程不用任何化學原料,也省卻了使用污染性的還原劑,便能得到<白靛青>,只需要加入紗線便能完成漂染的工序。分子生物學的成熟發展,配合有智慧地使用神所創造的微生物,可以保護神所創造的世界,遠離污染進入持續的發展,這可以是有基督信仰的科學工作者的時代使命。



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