文／工研院

大腸桿菌可以幫助合成維生素，並維持腸道作用，但你知道嗎，大腸桿菌也可以生產染料！我們穿著五顏六色的運動服裝、手提布包、絲巾等時尚配備，其實都是透過染色渲染而成，過程中需使用各種成分複雜、濃度高的芳烴化合物作為「中間體」，產生大量的工業廢水、更對環境造成汙染，隨著淨零永續意識抬頭，工研院研發出「微生物染料MatabColor技術」，為永續環保盡一分心力。

染料市場 增生力軍



快時尚風潮襲捲全球時，全球紡織品染料市場在2019年達到80億美金的規模，需求量超過150萬噸，預估在2023年底將成長到87.5億美金，快時尚大量生產、汰換迅速的特點，增加環境負擔。近年淨零減碳觀念驅動相關產業加速轉型，希望在兼具環保與潮流下，再創營運高峰。

繽紛絢麗的服裝衣飾生成過程中，俗稱細菌的「微生物」扮演染料的重要角色；人們自古以來習慣萃取天然動植物、礦石等有機及無機物作為染料產生產技術，且將其運用於日常生活中，舉例來說，客家人擅長以紅麴醃漬食品使其發酵，除藉此延長食物保存期限、增加風味之外，紅麴也為食物添加豔麗赭色、增加美觀，但其實紅麴是由紅麴黴菌發酵而成，是相當古老的天然食用色素。

天然無毒 符合市場



為了永續環境，具有無毒、環境相容性高特色的生質染料，成為產業中極具發展潛力的新興寵兒，市調機構Research-And-Market預估，生質染料市場自2018年至2024年，年複合成長率11%，2024年市場上看50億美元。大家開始重視傳統取自天然的生質染料，不過常見的動植物染料雖對於環境破壞程度小，卻有著生產耗時、品質不穩定及難以工業化的缺點，而隨著現代生物科技日漸成熟，利用基因工程改質微生物代謝路徑，並以發酵工程技術大量生產符合商業需求的染料，成為解決產業問題的契機。

工研院研究團隊認為，雖然微生物具有生產染料潛力，但所生產之染料染色效率差，過去多應用於食品產業，直到20世紀末，因為化學染料所產生的環保問題，才開始有人研究如何將其運用於紡織品上。

工研院研究團隊整合生物化工、紡織工程技術的團隊投入研發能量，並選定具有大量研究基礎、生長速度快的大腸桿菌作為主要菌株，研發出「微生物染料-MatabColor」生產技術。大腸桿菌在培養皿中為帶有淡黃色的微生物，團隊利用獨特的基因與代謝路徑設計，賦予菌株產出各式顏色的能力，再從數億的菌株中，挑選高效率的菌株生產染料，僅需2～3天的時間便可發酵完成，產出多種原色微生物染料，還可以混合搭配出數10種顏色。在生產及染色過程中，不會產生有害化學物質，且有效降低廢水汙染量，兼具天然及化學染料的特長。

菌株顯色 鮮豔多變



經過5年的努力，團隊成功賦予大腸桿菌菌株顯色能力，產出多種原色染料，並可藉由混搭三原色的方式，進一步變化出數十種顏色。另外，團隊還開發出染色助劑及纖維表面改質技術，讓染料在棉、尼龍紡織品的色牢度、飽合度及色深度呈現上，已經可以媲美化學染料的成果。

展望未來，對於染料有需求的相關產業，皆可應用這項技術，這將會是跨域整合紡織工程、生物化工、化學品產業，具革命性突破的新興商業模式。