Bakterien produzieren Jeans-Farbstoff

Genmanipulierte Escherichia-Coli stellen Indigo am laufenden Band her

Die blaue Farbe von Jeans könnte künftig von Bakterien stammen. Forscher des Biotech-Unternehmens Genencor International in Palo Alto haben ein Bakterium genetisch so modifiziert, dass es permanent das Indigo-Pigment, wie es zur Färbung des Jeansstoffes verwendet wird, produziert. Das Verfahren ist darüber hinaus eine umweltfreundlichere Alternative zur chemischen Indigo-Herstellung, berichtet Nature in der aktuellen Online-Ausgabe. Genaue Details publizierten die Forscher im Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, March 2002, (Vol. 28, Nr. 3, 127-133).

Indigo, der „König der Farbstoffe“, ist im reinen Zustand ein dunkelblaues, kupferrot schimmerndes Pulver, welches in Alkohol nicht und in Wasser nur schwer löslich ist. In konzentrierter Schwefelsäure löst es sich mit grüner, beim Erwärmen mit blauer Farbe auf. Die Indigopflanze enthält keinen Indigo, sondern Indican, eine gelbe Vorstufe des Farbstoffes. Erst nach einer Reihe von chemischen Umwandlungsprozessen entfaltet der äußerst lichtechte Farbstoff seine jeansblaue Farbe auf Textilmaterial. Seit 1878 wird Indigo synthetisch hergestellt. Wurden Bakterien bereits von Herstellern als „Ersatz-Indigo-Produzenten“ eingesetzt trat als Nebenerscheinung ein Rotstich im Gewebe auf.

Das Team um Walter Weyler optimierte Gene des Escherichia-coli-Bakteriums, um das Rotpigment zu eliminieren. Laut Doug Crabb, Vize-Präsident von Genencor, ist die endgültige Farbe von der populären blauen und auf chemischem Weg hergestellten Jeansfarbe nicht zu unterscheiden. Außerdem verwendeten die Bakterien Zucker als Rohmaterial der Synthese und produzierten weniger Abfallstoffe. Dem Einsatz in der Industrie stehen derzeit allerdings noch Kosten und Effizienz der bakteriellen Färbung im Weg, vermuten Umweltexperten.

Ausgangssubstanz der biotechnologischen Indigo-Produktion ist die Aminosäure Tryptophan. Es wird natürlich von Bakterien produziert und ist aufgrund seiner Ringstruktur, wie diese im Kern des Indigo-Moleküls vorkommt, ideal für die Umwandlung in den Farbstoff. Chemische Veränderungen führen in der Folge zur Konvertierung in die blaue Farbe. Weyler manipulierte Bioindigo E.-coli im Vorfeld so, dass es eine hohe Konzentration an Tryptophan bildete und stattete es mit einem Gen aus, um die Bildung des roten Pigments einzuschränken. „Die Effizienz des Verfahrens muss aber noch verbessert werden“, erklärt Crabb die Mängel des Verfahrens.

Jährlich werden weltweit rund 16.000 Tonnen Indigo-Farbstoff produziert. „Kein anderer Farbstoff gibt Jeans die charakteristische Farbe. Es muss Indigo sein“, so der Biochemiker Philip John von der University of Reading. Er leitet ein Projekt, um in Europa als Alternative zur chemischen Synthese wieder Indigo produzierende Saaten einzuführen.