CN113123144A - 对纺织品进行染色的方法及用于其中的酶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种方法，其中，向纺织品提供一种或多种染料前体，例如吲哚，并且通过一种或多种酶——例如，氧化酶——进行转化，以向纺织品提供染料，例如靛蓝。至少氧化酶是包括结合域的杂合酶，所述杂合酶，尤其是纤维素结合域(CBD)，适于将酶结合到纺织品的结合域和/或增加了酶对纺织品的亲和性。
Description
技术领域
本发明涉及对纺织品进行染色的方法，尤其是使用酶对纺织品进行染色的方法。
背景技术
还原染料是需要还原剂以溶于水中的不溶性染料。常规地，用还原染料染色包括：将染料以其可溶的还原形式施加于纺织品，随后将染料氧化回不溶形式，以赋予纺织品以颜色。
靛蓝是具有式I的还原染料：
用一些基团，例如，卤素、烷基、烷氧基、氨基、芳基、芳氧基和羰基在靛蓝的芳环上取代提供了除蓝色以外的各种各样的颜色，并且它们是所谓的靛蓝衍生物的一部分。
很大部分的靛蓝和靛蓝衍生物通过合成来生产。霍伊曼(Heumann)合成和普夫勒格(Pfleger)合成是用于工业规模的靛蓝制造的最初的合成路线；这些方法的各种变化形式仍沿用至今。相同的合成路线也用于制造靛蓝衍生物。
靛蓝及其衍生物以及其他还原染料的合成也可通过酶的方式，或通过表达酶的细菌来进行。
虽然靛蓝的前体在水性溶液中可溶，但是靛蓝却并非如此，靛蓝在水性溶液中合成后会发生沉淀。因此，如上所述，靛蓝及其衍生物常还原成其隐色型式，即靛白，所述靛白是靛蓝的还原的水溶性形式，用于施加于纺织品。
因此，使用靛蓝或其衍生物作为染料，或者使用一般的还原染料的工业染色方法包括：用还原剂处理包含悬浮的靛蓝或其衍生物的水性溶液，以获得包含靛白(或其此类衍生物的隐色型式)的水性溶液。然后将包含靛白的水性溶液施加到纺织品上。靛蓝或靛蓝衍生物通过纺织品上的靛白或靛蓝衍生物的隐色型式氧化获得，由此对纺织品进行染色。这种氧化例如可利用空气中的氧气进行，例如，通过将具有例如靛白的纺织品暴露于空气进行。通常，靛蓝染色过程需要数次浸渍和氧化步骤来达到期望的色泽。
例如，当要被染色的纺织品包括纤维素材料(例如纤维素纤维或纱线)时，靛蓝还原成靛白特别有用。在实际中，靛蓝还原成其水溶性隐色型式允许先向纺织品提供(例如，浸渍)包含靛白的溶液，随后，在纺织品上使得靛白氧化成靛蓝。
用于将不溶性还原染料(例如，靛蓝或其衍生物)还原成靛白或靛蓝衍生物的隐色型式的还原剂是刺激性化学品，即，对使用者和/或环境有危害的化学品，例如，氢氧化钠和连二硫酸钠。此外，在将靛蓝或其衍生物用作染料的常规染色过程中使用大量的还原性盐和氢氧化物，因此产生了大量废水，这些废水必须先经过处理再处置掉。该步骤增加了染色过程的成本。
已知的靛蓝染色过程的另一个问题是纺织品——尤其是纤维素——可能因长期暴露于碱性工艺溶液及其中存在的化学产品而受损。
因此，需要用还原染料，尤其是用靛蓝及其衍生物对纺织品进行染色的改进的方法，其允许减少水和刺激性化学品(例如，还原剂)的使用而不损失染色有效性，因此降低还原染色以及废水处理过程(如果需要)的总成本。
发明内容
本发明的目标是解决上述问题并提供对纺织品进行染色的方法，所述方法允许减少刺激性化学品(例如还原剂)的使用，同时提供有效的染色。
本发明的目标还在于提供一种用于对纺织品进行染色的方法，所述方法安全、价廉并且环境友好。
本发明的另一个目标在于提供一种用于对纺织品进行染色的方法，所述方法相对于常规染色方法具有更高的可持续性。
这些目标和其他目标通过本发明实现，本发明提供了根据权利要求1所述的方法，即对纺织品进行染色的方法，其中，修饰的酶参与到靛蓝和/或靛蓝衍生物的合成中。
本发明还涉及根据权利要求15、16和17所述的用于对纺织品进行染色的方法，涉及根据权利要求18所述的经染色的纺织品，以及涉及根据权利要求19和权利要求21所述的修饰的酶。本发明还涉及根据权利要求22所述的包含一种或多种修饰的酶的纺织品。
本发明的优选实施方式是从属权利要求2-14和20的主题。
具体实施方式
本发明涉及对纺织品进行染色的方法，所述纺织品尤其是包含纤维素材料的纺织品，所述方法包括以下步骤：
a)向至少部分的所述纺织品提供吲哚或吲哚衍生物；
b)向至少部分的所述纺织品至少提供氧化酶，由此，所述至少部分的纺织品包括所述吲哚或吲哚衍生物以及所述氧化酶；
c)将至少部分的所述吲哚或吲哚衍生物转化成靛蓝或靛蓝衍生物，从而对至少部分的所述纺织品进行染色；
其中，所述氧化酶是包含纤维素结合域(CDB)的(氧化)杂合酶。
根据一些实施方式，吲哚作为吲哚前体施加于纺织品。即，步骤a)包括向所述纺织品提供色氨酸或色氨酸衍生物以及至少一种色氨酸酶，以及在至少一种色氨酸酶的存在下，转化所述色氨酸或色氨酸衍生物，以获得所述吲哚或所述吲哚衍生物。
通过本发明的方法，可对纺织品进行染色，并且避免或基本上避免刺激性化学品的使用，同时实现纺织品的有效染色。
另外，通过本发明的方法，可以受控的方式在纺织品上提供不溶性染料，例如靛蓝。
特别地，当使用包含纤维素结合域的氧化酶，即氧化杂合酶时，可实现纺织品的有效染色。不受特定科学解释的束缚，相对于未经修饰的氧化酶，经过了遗传修饰以包括CBD的氧化酶对与纤维素织物或纺织品结合的亲和力增加。当使用修饰的酶时，在纺织品上发生吲哚(或吲哚衍生物)转化成吲哚酚(或吲哚酚衍生物)以及随后的吲哚酚(或吲哚酚衍生物)转化成靛蓝(或靛蓝衍生物)，由此对纺织品有效染色。
根据本发明，相对于使用未经修饰的氧化酶，使用包括CBD的修饰氧化酶允许向纺织品提供增加量的染料，尤其是在纺织品材料的表面上提供增加量的染料(由此获得环染效果)。
根据一个方面，本发明方法允许生产经染色的纺织品。可通过本发明的方法获得的经染色的纺织品可以具有各种颜色。在实际中，有利的是，通过改变本发明方法中的试剂(例如，吲哚或其衍生物)，可以获得不同的染料，因此可赋予纺织品不同的最终颜色。
而且，适用于本发明的方法(包括废水处理)的试剂不昂贵，因此，本发明的方法相对于现有的染色过程而言特别的经济。
在以下描述中，“纺织品”和“纤维素纺织品”是指包括纤维素材料和/或纤维的任何纤维、纱、绳、织物和服装。
本文所用的术语“纤维素材料”和“纤维素质材料”是指任何含纤维素的材料。合适的含纤维素的材料，即，纤维素材料，例如为纤丝或纤维的形式，例如，棉、苎麻、黄麻、胡麻(亚麻)、粘胶、人造丝、莫代尔、莱赛尔(tencelTM)，竹纤维以及它们的混合物。合适的纤维素材料也可以由微生物获得，例如，通过培养产生纤维素生物聚合物的微生物获得。合适的纤维素材料是微生物纤维素。根据一些实施方式，纺织品可以包括一种或多种纤维素材料。
根据一些实施方式，除了纤维素材料之外，纺织品可以包括天然来源的其他材料(例如，纤维)，例如，蚕丝、羊毛、几丁质、壳聚糖以及它们的混合物。
根据一些实施方式，纺织品可以包括合成来源的材料(例如，纤维)，例如，聚酯、尼龙、聚氨酯、氨纶(弹性纤维)、丙烯酸类、变性聚丙烯腈纤维、乙酸酯类、聚烯烃类、乙烯基类及其混合物。
如上所述，根据一些实施方式，纺织品可以是选自下组的一种或多种纺织品：纤维、纱、绳、织物和服装。
合适的纱可以通过任何已知方法制造，并且合适的织物也可以通过任何已知方法制造，例如，编织、针织、钩编、打结和制毡。织物可以是非织造织物。另外，合适的服装可以是任何服装，例如，牛仔裤、衬衫、休闲装等；合适的服装可以包括织造牛仔布织物。
根据一些实施方式，纺织品可以是纱或织物。根据一些实施方式，纺织品是织物，优选织造织物，更优选牛仔布织物。
如上所述，本发明的方法包括步骤a)：向至少部分的所述纺织品提供吲哚或吲哚衍生物。
根据本发明，“吲哚衍生物”、“吲哚酚衍生物”和“靛蓝衍生物”是指被一个或多个取代基取代的相应的吲哚、吲哚酚和靛蓝，例如，在选自吲哚或吲哚酚的4、5、6和7位的任何位置中的一个或多个碳上被一个或多个基团取代，以及在选自靛蓝的4、4’、5、5’、6、6’、7和7’的位置的任何位置中的一个或多个碳上被一个或多个基材取代，和/或在吲哚、吲哚酚或靛蓝的氮原子上被基团取代。对一个或多个碳进行取代的所述一个或多个基团可以是以下基团，例如但不限于卤素基团、烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、胺基、硝基和羰基。取代氮原子的基团可以是以下基团，例如但不限于烷基、芳基和酰基。吲哚衍生物例如可以是4-氯吲哚、5-氯吲哚、6-氯吲哚、7-氯吲哚、5-溴吲哚、6-溴吲哚、5-硝基吲哚、5-羟基吲哚、5-甲基吲哚、5-甲氧基吲哚、6-甲基吲哚、7-甲基吲哚、5-氨基吲哚、1-甲基吲哚、吲哚-6-甲醛；并且吲哚酚衍生物例如可以是4-氯吲哚酚、5-氯吲哚酚、6-氯吲哚酚、7-氯吲哚酚、5-溴吲哚酚、6-溴吲哚酚、5-硝基吲哚酚、5-羟基吲哚酚、5-甲基吲哚酚、5-甲氧基吲哚酚、6-甲基吲哚酚、7-甲基吲哚酚、5-氨基吲哚酚、1-甲基吲哚酚、吲哚酚-6-甲醛。本发明还包括使用任何其他吲哚和哚吲酚衍生物，只要这些吲哚衍生物可通过酶催化反应并转化成对应的吲哚酚衍生物即可。当转化(例如二聚)时，这些吲哚酚衍生物提供了对应的靛蓝衍生物，它们各自具有不同的颜色。根据本发明，术语“靛蓝衍生物”也指不对称靛蓝，即通过两种不同的吲哚酚衍生物的二聚衍生得到的靛蓝，或者通过吲哚酚和吲哚酚衍生物的二聚衍生得到的靛蓝。可根据本发明的方法实现用不对称靛蓝对纺织品进行染色，例如，当使用包含两种或更多种不同的吲哚衍生物，或者吲哚和一种或多种吲哚衍生物的溶液时。如本文所用的术语“靛蓝衍生物”也指不对称靛蓝，即，通过两种不同的吲哚酚衍生物的二聚衍生得到，或者通过吲哚酚和吲哚酚衍生物的二聚衍生得到。可根据本发明的方法实现用不对称靛蓝对纺织品进行染色，例如，当使用两种或更多种不同的吲哚衍生物，或者吲哚和一种或多种吲哚衍生物时。例如，当使用两种不同的吲哚衍生物，或者吲哚和吲哚衍生物时，获得两种不同的吲哚酚衍生物，或者吲哚酚和吲哚酚衍生物。有利地，当使用这样的两种不同的吲哚酚衍生物，或者吲哚酚和吲哚酚衍生物时，获得了三种不同的靛蓝衍生物(即，不对称靛蓝衍生物和两种不同的对称靛蓝衍生物)，因此，特别地，通过在纺织品上将这样的两种不同的吲哚酚衍生物或者吲哚酚和吲哚酚衍生物转化成靛蓝衍生物，可以用不止一种染料对纺织品进行染色，从而在纺织品上提供染料。
可以根据本领域中本身已知的方法向纺织品提供吲哚，例如，浸渍和喷洒，以使纺织品提供有吲哚。例如，可以根据本领域已知，并且适于向纺织品提供靛白的技术向纺织品施加吲哚，例如，绳状染色、经轴染色、环染(loop dyeing)和连续织物染色技术。在这种情况中，至少可以根据本领域公知的技术，使用吲哚替代靛白进行本发明方法的步骤a)。
不囿于特定的科学解释，当向纺织品提供吲哚时，吲哚被吸附到纺织品的纤维中。在这种情况中，使用包括纤维素结合域(CBD)的氧化杂合酶允许在纺织品上有效地获得环染色效果。不囿于特定的科学解释，该效果可能源自氧化杂合酶的存在而导致在纺织品表面上发生的吲哚向靛蓝的有效转化。而且特别地，当使用可带负电的染料前体(例如，色氨酸或其衍生物)时，这种染料前体在纺织品的纤维之间的渗透深度可变化，因此可获得不同的染色效果(例如，环染色效果)。
根据一个方面，本发明的方法包括步骤b)：向至少部分的纺织品至少提供氧化酶，从而使所述至少部分的纺织品包括所述吲哚或吲哚衍生物以及所述氧化酶，其中，氧化酶是包含纤维素结合域(CBD)的氧化杂合酶。
如本文所用的术语“杂合酶”是指经过了遗传修饰以包括纤维素结合域(CBD)或胶原结合域，或几丁质结合域，或壳聚糖结合域，或适于结合合成材料或纤维的域(例如，聚酯结合域)的酶。酶(例如氧化酶)可以经过修饰以包括一定的结合域，该结合域适于与要被染色的纺织品中包括的材料结合，和/或相对于未经修饰的酶，增加了与纺织品中的材料结合的亲和力。例如，相对于未经修饰的酶，经过了遗传修饰以包括CBD的酶对与纤维素材料结合的亲和性增加。此外，已知纤维素结合域(CBD)也可与几丁质或壳聚糖结合。
如本文所用的术语“氧化杂合酶”是指经过了遗传修饰以包括纤维素结合域(CBD)或胶原结合域，或几丁质结合域，或壳聚糖结合域，或适于与要被染色的纱中存在的合成材料或纤维结合的域(例如，聚酯结合域)的氧化酶。
如本文所用的“氧化酶”是指能够催化氧化其底物的酶，例如，氧化还原酶(EC1)。合适的氧化还原酶是单加氧酶(EC 1.13)；优选地，其是含黄素单加氧酶(FMO)(EC1.14.13.8)，更优选地，其是微生物含黄素单加氧酶(mFMO)。或者，单加氧酶可以是拜耳-魏利格(Baeyer-Villiger)单加氧酶(BVMO)。单加氧酶，尤其是FMO和mFMO，提供了优异的转化率和许多染料前体(例如，吲哚和/或其衍生物)的结合，以及转化吲哚衍生物的合适的特异性，因此适用于本发明的方法。拜耳-魏利格单加氧酶(BVMO)与FMO具有高度同源性，因此也适用于本发明。用于本发明的合适的氧化酶是来自噬甲基菌种(Methylophaga sp.)，更优选来自SK1菌株的mFMO。
如本文所用的术语“氧化酶”还涵盖经过了遗传修饰以改进酶的性质的经遗传修饰的氧化酶，例如，改进了氧化酶的底物的氧化效率，例如，通过改变一个或多个氨基酸残基来进行修饰。
可根据本领域本身已知的方法向纺织品提供氧化杂合酶。根据一些实施方式，通过喷洒或倾倒，优选通过喷洒，向纺织品提供氧化杂合酶。
如上所述，本发明的方法包括步骤c)：将至少部分的吲哚或吲哚衍生物转化成靛蓝或靛蓝衍生物。
不囿于特定科学解释，认为适用于本发明方法的氧化酶催化了吲哚和/或吲哚衍生物的羟基化，以提供吲哚酚和/或对应的吲哚酚衍生物，它们最终分别二聚成靛蓝和靛蓝衍生物。
根据本发明的一个方面，氧化酶是包含纤维素结合域(CBD)的杂合酶。
如本文所用的，典型的纤维素结合域(CBD)可以是纤维素酶中出现并且优先结合到纤维素和/或其多糖或低聚糖片段的结合域。此外，已知纤维素结合域(CBD)也可与几丁质或壳聚糖结合。
纤维素结合域和包括这种域的(杂合)酶本身在本领域中是已知的，例如，从文件WO97/28256和文件WO97/40229中已知。纤维素结合域是多肽氨基酸序列，其作为由两个或更多个多肽氨基酸序列区域组成的多肽或蛋白质的组成部分而存在，例如在水解酶(水解酶类)中，其通常包括含有底物水解的活性位点的催化结构域和与所述纤维素底物结合的纤维素结合域。这样的酶可以包括不止一个催化域以及一个、两个或三个纤维素结合域，并且它们不可以包括将纤维素结合域与催化域连接的一个或多个多肽氨基酸序列区域，这种多肽氨基酸序列区域通常称为“链接”。包含纤维素结合域的酶本身在本领域中是已知的。包含纤维素结合域的水解酶实例是纤维素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、阿拉伯呋喃糖苷酶、乙酰酯酶和几丁质酶。在藻类中也发现了“纤维素结合域”，例如，在红藻紫菜(Porphyrapurpurea)中的非水角多糖结合蛋白质[参见，P.Tomme等人的Cellulose-BindingDomains-Classification and Properties(纤维素结合域——分类和性质)，EnzymaticDegradation of Insoluble Carbohydrates(《不溶性碳水化合物的酶降解》)，JohnN.Saddler和Michael H.Penner(编辑)，ACS Symposium Series(ACS专题系列)，第618号(1996)]。然而，大多数已知的CBD[由P.Tomme等人(前文引用的文献)分类和引用为“纤维素结合域”]衍生自纤维素酶和木聚糖酶。P.Tomme等人的文献将超过120种“纤维素结合域”分类成10个大类(I-X)，它们在底物结合的机理上可以具有不同的功能或作用。在存在CBD的蛋白质/多糖(例如，酶，通常是水解酶，例如纤维素酶)中，CBD可以位于N端或C端处或者在内部位置处。构成CBD的多肽或蛋白质(例如，水解酶)的该部分本身通常由超过约30个且小于约250个氨基酸残基组成。例如：根据P.Tomme等人(前文引用的文献)在大类I中列出和分类的由33-37个氨基酸残基组成的CBD，在大类IIa中列出和分类的由95-108个氨基酸残基组成的CBD，在大类VI中列出和分类的由85-92个氨基酸残基组成的CBD，而一种CBD(源自热纤维梭菌(Clostridium thermocellum)的纤维素酶)在大类VII中列出和分类并且由240个氨基酸残基组成。相应地，构成CBD的氨基酸序列自身的分子量通常在约4kD至约40kD的范围内，并且常低于约35kD。
一般地，包括纤维素结合域的修饰的酶(即，杂合酶)以及其制备和纯化的详细描述本身在本领域中是已知的[参见，例如，WO 90/00609、WO 94/24158和WO95/16782，以及Greenwood等人的Biotechnology and Bioengineering(生物技术和生物工程)44(1994)第1295-1305页]。它们例如可以通过将DNA构建体转化到宿主细胞中来制备，所述DNA构建体至少包括编码纤维素结合域的DNA片段，该片段在有链接或没有链接的情况下与编码对象酶(在本发明的情况中为氧化酶)的DNA序列连接，然后使转化的宿主细胞生长以表达融合基因。
根据一些实施方式，可以这种方式获得的重组产物(即，酶杂合体)的类型在本领域中常被称为融合蛋白，其可以通过以下通式中的一种来描述：
A-CBD-MR-X-B
A-X-MR-CBD-B
在上式中，CBD是至少包括纤维素结合域(CBD)自身的氨基酸序列。
MR(中部区域；链接)可以是键，或者包含1至约100个氨基酸残基，尤其是2至40个氨基酸残基，例如2至15个氨基酸残基的链接基团。原则上，MR可以替代性地为非氨基酸链接。
X是至少包括酶的氨基酸残基的催化(酶促)活化序列的氨基酸序列，所述酶例如，如上定义的氧化酶，其由编码对象酶的DNA序列编码。
部分A和B是独立任选的。当存在时，部分A或B构成了CBD或X部分的末端延伸，并且通常包括一个或多个氨基酸残基。
根据一些实施方式，根据本发明所述的在遗传修饰的酶中的CBD可以位于酶杂合体中(即，遗传修饰的酶中)的C端、N端或内部。
在本发明的上下文中作为对象的杂合酶包括含有不止一个CBD的酶杂合体，例如，使得两个或更多个CBD彼此直接链接，或者通过间隔或链接序列(通常由适当长度的氨基酸残基序列组成)彼此分开。所述类型的酶杂合体中的两个CBD例如还可以通过上文定义的-MR-X-部分彼此分开。
根据一些实施方式，杂合酶可以通过下式描述：
CBD–MR-X
其中：
CBD可以是至少与纤维素结合域对应的氨基酸序列的N端或C端区域；MR是中部区域(链接)，并且可以是键，或者具有约2至约100个碳原子，尤其是2至40个碳原子，或者通常具有约2至约100个氨基酸，尤其是2至40个氨基酸的短链接基团，并且X可以是N端或C端区域，并且是酶，例如，氧化酶，例如，单加氧酶。
上述参照纤维素结合域(CBD)进行的讨论加以必要的修改适用于胶原结合域，或几丁质结合域，或壳聚糖结合域，或与合成材料结合的域，例如聚酯结合域。
胶原结合域和含有胶原结合域的蛋白质本身在本领域中是已知的。例如，合适的胶原结合域可以源自溶组织梭菌(Clostridium histolyticum)的胶原酶，并且其公开于Nishi等人的“Collagen-binding growth factors:Production and characterizationof functional fusion proteins having a collagen-binding domain(胶原结合生长因子：具有胶原结合域的功能融合蛋白的生产和表征)”,Proc.Natl.Acad.Sci.USA(《美国科学院院报》)；第95卷,第7018–7023页,1998年6月。适用于本发明的胶原结合域还公开于EP2940041A1(参见，例如，第[0024]段)。例如，适用于本发明的胶原结合域可以源自纤连蛋白，胶原酶，整合蛋白α1链，整合蛋白α2链，整合蛋白α10链，整合蛋白α11链，血小板糖蛋白VI，盘状结构域受体1，盘状受体2，甘露糖受体，磷脂酶A2受体，血管性血友病因子(vonWillebrand factor)，白细胞相关免疫球蛋白样受体1和白细胞相关免疫球蛋白样受体2。
几丁质结合域和含有几丁质结合域的蛋白质本身在本领域中是已知的。例如，适用于本发明的几丁质结合域公开于EP2599790A1(参见，例如，第[102]段，表6和表7)。例如，适用于本发明的几丁质结合域可以源自例如几丁质酶、壳二糖酶(chitobiases)和几丁质结合蛋白。
壳聚糖结合域和含有壳聚糖结合域的蛋白质在本领域中本身是已知的。例如，适用于本发明的壳聚糖结合域公开于EP2599790A1(参见，例如，第[102]段)和Chen,HP；Xu,LL,(2005)J.of Integrative Plant Biology(《整合植物生物学杂志》)47(4):452-456。
与合成材料结合的域(例如，聚酯结合域)本身在本领域中是已知的。在一些实施方式中，与合成材料结合的域可以为锚定肽的形式。适用于本发明的与合成材料结合的域例如公开于Islam等人的“Targeting microplastic particles in the void of dilutedsuspentions(塑料微粒在稀悬浮液孔隙中的目标定向)”,Environmental International(《国际环境》)123(2019)428-435。例如，适用于本发明的与合成材料结合的域可以是锚定钛LC1和/或锚定肽Tachystatin A2(TA2)。
如以上关于包含纤维素结合域的修饰的酶(即杂合酶)所公开的，包含胶原结合域，几丁质结合域，壳聚糖结合域和与合成材料结合的域的修饰的酶(即，杂合酶)可以通过本领域中本身已知的技术来生产和纯化。例如，这些杂合酶可以通过将DNA构建体转化到宿主细胞中来制备，所述DNA构建体至少包括编码选定的结合域的DNA片段，该片段在有链接或没有链接的情况下与编码对象酶(在本发明的情况中为氧化酶)的DNA序列连接，然后使转化的宿主细胞生长以表达融合基因。表达的杂合酶的纯化可以通过本身在本领域已知的技术进行。
根据一些实施方式，除了纤维素材料之外或者作为对纤维素材料的替代，纺织品可以包括胶原、几丁质和/或壳聚糖，以及合成材料，例如聚酯。在这种情况中，氧化杂合酶除了纤维素结合域(CBD)之外或者作为对CBD的替代，可以包括胶原结合域，几丁质结合域，壳聚糖结合域，或适于结合所述合成材料的域(例如，聚酯结合域)。根据一些实施方式，当使用色氨酸酶时，该色氨酸酶可以是色氨酸酶杂合酶，其除了CBD之外或者作为对CBD的替代，包括胶原结合域，几丁质结合域，壳聚糖结合域，或与所述合成材料结合的域(例如，聚酯结合域)。
根据一些实施方式，在本发明的方法中，向纺织品提供吲哚或吲哚衍生物，即，向纺织品施加适于赋予染色效果的量的吲哚(衍生物)。然后向用吲哚处理的纺织品提供氧化杂合酶。换言之，根据优选的实施方式，所述方法的步骤a)先于步骤b)进行。因此，先用吲哚处理纺织品，随后用氧化杂合酶处理纺织品。在这种情况中，观察到吲哚在织物的纤维之间渗透。一旦施加包含CBD的氧化酶，其将会把吲哚转化成靛蓝，从而实现纺织品的特别有效的染色，例如，特别有效的环染。
如上所述，根据一些实施方式，可通过常规方法向纺织品提供吲哚，例如，浸渍或喷洒，随后，可以通过喷洒来提供氧化杂合酶。随后，根据一些实施方式，可以将纺织品暴露于空气。
根据一些实施方式，在本发明的方法中，向纺织品提供氧化杂合酶，然后提供吲哚或吲哚衍生物。换言之，根据一些实施方式，所述方法的步骤b)先于步骤a)进行。例如，可以通过喷洒向纺织品提供氧化杂合酶，然后可以将纺织品浸在包含吲哚(例如，包含吲哚的反应混合物)的浴中。在这种情况中，观察到氧化杂合酶通过其纤维素结合域(CBD)而对纺织品的纤维素材料具有高亲和性，由此在纺织品上发生将吲哚(或吲哚衍生物)酶促转化成吲哚酚(或吲哚酚衍生物)并随后将吲哚酚(或吲哚酚衍生物)非酶促地转化成靛蓝(或靛蓝衍生物)，由此向纺织品提供所获得的基本上所有的靛蓝。
根据一些实施方式，本发明的方法在步骤a)的提供吲哚期间和/或步骤b)的提供酶的期间可包括打开纺织品的纤维的步骤。纺织品的纤维例如可根据本身本领域已知的技术，通过增加纤维间的空间来打开。在这种情况中，吲哚和/或酶的渗透特别有效。
根据一些实施方式，至少部分的所述吲哚或吲哚衍生物和/或至少部分的所述靛蓝或靛蓝衍生物位于所述纺织品的纤维之间。
氧化酶需要O2(即，氧气)，以便催化吲哚或其衍生物羟基化成吲哚酚或吲哚酚衍生物。所需的O2可以是通常溶解在例如吲哚水性溶液和/或包含氧化酶的水性混合物中的氧气。
当O2浓度例如为足以氧化吲哚酚或其衍生物的量时，可同时发生吲哚酚转化成靛蓝。所需的O2可以是大气的氧气和/或通常溶解在例如吲哚溶液和/或包含氧化酶的水性混合物中的氧气。
根据一些实施方式，步骤c)的将至少部分的吲哚转化成靛蓝在氧气(O2)的存在下进行，例如，将纺织品暴露于氧气，例如，暴露于空气。
根据一些实施方式，至少步骤b)的提供酶和/或步骤c)的将吲哚转化成靛蓝可以在惰性或基本惰性的气氛中进行，例如，在氧气量减少的氧气中进行，以使吲哚酚向靛蓝的转化延迟。
在向纺织品提供靛蓝或其衍生物后，可以洗涤合/或清洗纺织品，以从纤维素材料，例如，从棉纤维去除氧化杂合酶，并且进行干燥。
从纺织品去除酶可以通过改变pH和/或温度进行。事实上，当pH在约3至约8的范围内和/或温度在约4℃至约50℃之间时，通过CBD固定到例如纤维素材料(例如棉)的酶可在纤维素材料上保留几天(例如，7-10天)。
因此，可应用pH和/或温度的改变来从纤维素材料移除杂合酶，例如，将pH(例如，织物表面上的pH)升高到大于8，和或将温度升高到高于50℃。
根据一些实施方式，所述方法还包括步骤d)：从纺织品至少移除氧化杂合酶，优选通过在低于约3或高于约8的pH下和/或在低于约4℃或高于约50℃的温度下洗涤和/或清洗纺织品进行。
合适的氧化酶是能够使吲哚或吲哚衍生物羟基化以获得吲哚酚或吲哚酚衍生物的加氧酶。根据一些实施方式，氧化酶是加氧酶，优选单加氧酶，更优选含黄素单加氧酶(FMO)。
根据一些实施方式，氧化杂合酶是CBD-FMO，优选CBD-mFMO。
根据一些实施方式，包含纤维素材料的纺织品具有吲哚或吲哚衍生物，至少一种氧化杂合酶，合适的辅因子，以及任选的一种或多种辅因子再生酶。
根据一些实施方式，包含酶的水性混合物可以包括功能性溶质，例如盐、缓冲剂和氧气和/或过氧化物清除剂(例如，过氧化氢酶)。可以提供过氧化氢酶，以将可能形成的H2O2转化成O2和H2O。
根据一些实施方式，将吲哚作为吲哚前体施加于纺织品。即，根据一些实施方式，本发明方法的步骤a)包括以下步骤：向纺织品提供色氨酸或色氨酸衍生物以及至少一种色氨酸酶，以及转化所述色氨酸或色氨酸衍生物以获得吲哚或吲哚衍生物。当使用色氨酸时，可获得更佳的环染效果，尤其是当纺织品包括纤维素材料时。不囿于特定的科学解释，鉴于色氨酸和色氨酸衍生物的性质，该效果可以源自于以下事实：当向纺织品提供色氨酸和色氨酸衍生物时，它们将主要位于纺织品的表面上(尤其是当纺织品至少包括纤维素材料时)，因此提供了改进的环染效果。
换言之，作为对吲哚或吲哚衍生物的替代，或者作为与吲哚或吲哚衍生物一起使用的附加选项，可以向纺织品提供色氨酸和/或色氨酸衍生物。在这种情况中，除了氧化杂合酶之外，至少可以向纺织品提供色氨酸酶，以将至少部分的色氨酸转化成吲哚。根据一些实施方式，在本发明的方法中，色氨酸和/或色氨酸衍生物可用作起始材料(即，起始底物)以酶促产生吲哚或吲哚衍生物。因此，色氨酸和/或色氨酸衍生物可用作起始材料(即，起始底物)，以通过酶促反应获得靛蓝和/或靛蓝衍生物。
色氨酸酶(系统命名：L-色氨酸吲哚裂解酶(脱氨基；形成丙酮酸盐)是本身已知的酶，其断开色氨酸的碳-碳键，并且释放吲哚。它们可使用磷酸吡哆醛(PLP)作为辅因子。根据本发明的一些实施方式，PLP可任选地用于提高被色氨酸酶催化的色氨酸或其衍生物的酶促转化的收率。适用于本发明方法的色氨酸酶本身是已知的。例如，适用于本发明方法的色氨酸酶是大肠杆菌(Escherichia coli)
10β的色氨酸酶。
如本文所用的术语“色氨酸衍生物”是指如上文所公开的一个或多个取代基取代，作了必要的修改的色氨酸，参照吲哚、吲哚酚和靛蓝衍生物。例如，色氨酸衍生物可以是色氨酸的卤代衍生物，即，卤代色氨酸(例如，6-溴色氨酸)。
根据一些实施方式，色氨酸衍生物是6-溴色氨酸(即，卤代色氨酸)，而靛蓝衍生物是泰雅紫(Tyrian purple)。
如本文所用的术语“卤代衍生物”是指在5、6、7和8位(对于靛蓝来说也为5’、6’、7’和8’位)中的一个或多个碳上被卤原子，尤其是氟、氯、溴或碘取代的任何色氨酸、吲哚、吲哚酚和靛蓝。
根据一些实施方式，纺织品可具有色氨酸或色氨酸衍生物，色氨酸酶，氧化杂合酶，合适的辅因子，以及任选的一种或多种辅因子再生酶。色氨酸通过色氨酸酶而酶促转化成吲哚。吲哚通过氧化杂合酶而转化成吲哚酚。吲哚酚(非酶促地)转化(例如，二聚)成靛蓝，从而对纺织品染色。
如上文参考吲哚所述，可以根据本身本领域中已知的方法向纺织品提供色氨酸，例如，浸渍和喷洒。用于向纺织品提供色氨酸的合适技术是本领域已知，并且适于向纺织品提供靛白的技术，例如，绳状染色、经轴染色、环染(loop dyeing)和连续织物染色技术。在这种情况中，至少可以根据本领域公知的用于用靛白浸渍纺织品的技术，但是使用色氨酸而不是靛白，来进行本发明方法的向纺织品提供色氨酸的步骤。
根据一些实施方式，可以用色氨酸处理(例如，浸渍)纺织品(例如，纱或织物)，随后向其提供至少一种色氨酸酶(例如，通过喷洒)，以将色氨酸转化成吲哚。接着，可以向纺织品提供氧化杂合酶(例如，通过喷洒)，以将吲哚转化成吲哚酚，从而获得靛蓝。
换言之，根据一些实施方式，可以先向纺织品提供色氨酸酶，再提供氧化杂合酶。在这种情况中，根据一些实施方式，优选在提供氧化酶之前不从纺织品去除色氨酸酶。
根据一些实施方式，将至少部分的氧化杂合酶与所述色氨酸酶一起提供给纺织品。
换言之，根据一些实施方式，可以用色氨酸处理(例如，浸渍)纺织品，随后提供(例如，通过喷洒)至少一种色氨酸酶和至少一种氧化杂合酶的混合物，从而将色氨酸转化成靛蓝。
根据一些实施方式，色氨酸酶是包含纤维素结合域(CDB)的色氨酸杂合酶。
根据一些实施方式，通过在低于约3或高于约8的pH下和/或在低于约4℃或高于约50℃的温度下进行洗涤和/或清洗，可以从纺织品中去除酶。
用于本发明方法的一种或多种酶可能需要一种或多种辅因子。
如本文中所用的术语“辅因子”是指酶作为催化剂的活性所需的非蛋白质化合物。辅因子可分成两种类型，其或是无机离子，或是被称为辅酶的复合有机分子。为了清楚起见，在本说明书中，术语“辅因子”用于表示根据本发明蛋白质的酶活性所需的任何非蛋白质化合物，其不限于特定化学类别的分子，即，既包括有机分子也包括无机分子。
根据一些实施方式，辅因子再生酶可以用于辅因子的再生，用于本发明方法的酶可能需要所述辅因子再生酶。
在这种情况中，有利的是，昂贵的辅因子(例如，NADPH)通过消耗便宜的辅因子(例如，葡萄糖、亚磷酸盐或甲酸盐)而得到再生。
例如，氧化酶(例如FMO)可以使用NADPH作为辅因子，其可以通过NADPH再生酶，利用便宜的辅因子，例如葡萄糖、亚磷酸盐或甲酸盐产生。
根据一些实施方式，在至少一种氧化杂合酶的存在下羟基化吲哚(或吲哚衍生物)以获得吲哚酚或吲哚酚衍生物的步骤可以在至少一种适于使氧化酶所需的辅酶再生的酶的存在下进行。例如，当氧化酶是单加氧酶时，NADPH可以用作辅因子。
根据一些实施方式，氧化酶可以连接到辅因子再生酶，优选融合到辅因子再生酶。
换言之，根据一些实施方式，氧化酶可以是融合酶，其中，氧化酶融合到辅因子再生酶。在这种情况中，包含纤维素结合域的氧化杂合酶与辅因子再生酶融合，即，还包括辅因子再生酶。例如，如果氧化酶是微生物含黄素单加氧酶(mFMO)，并且辅因子再生酶是亚磷酸盐脱氢酶(PTDH)，则氧化杂合酶可通过下式描述：
CBD–MR–PTDH-mFMO
其中
CBD可以是至少与纤维素结合域对应的氨基酸序列的N端或C端区域；MR是中部区域(链接)，并且可以是键，或者具有约2至约100个碳原子，尤其是2至40个碳原子，或者通常具有约2至约100个氨基酸，尤其是2至40个氨基酸的短链接基团，PTDH是辅因子再生酶，并且mFMO是单加氧酶，并且可以是N端或C端区域。
根据一些实施方式，辅因子再生酶选自下组：葡萄糖脱氢酶(GDH)、亚磷酸盐脱氢酶(PTDH)和甲酸盐脱氢酶(FDH)，优选PTDH。在一些实施方式中，辅因子再生酶适于使NADPH和/或NADH辅因子再生。
根据一些实施方式，辅因子再生酶可以是具有改进活性的突变体。例如，NADPH再生酶可以是NADPH生产改进的突变体，例如，WO 2004/108912 A2中公开的PTDH。
根据一些实施方式，例如，当氧化酶是mFMO并且辅因子再生酶是PTDH时，杂合氧化酶可以包括融合酶PTDH-mFMO，其中，mFMO和/或PTDH已经经过了遗传修饰以包括纤维素结合域(CBD)。
根据一些实施方式，氧化杂合酶包括氧化酶、纤维素结合域，并且还包括辅因子再生酶，优选PTDH。
根据本发明方法的一些实施方式，吲哚或吲哚衍生物可以通过在色氨酸酶的存在下转化色氨酸或色氨酸衍生物，并且在通过色氨酸酶催化的反应中，PLP可以用作辅因子。
如上所述，酶(例如氧化酶)可以经过修饰以包括一定的结合域，该结合域适于与要被染色的纺织品中包括的材料结合，和/或相对于未经修饰的酶，增加了与纺织品中的材料结合的亲和力。例如，已经观察到，相对于未经修饰的酶，经过了遗传修饰以包括CBD的酶对与纤维素材料结合具有增加的亲和性。此外，已经观察到，纤维素结合域(CBD)也可与几丁质或壳聚糖结合。根据一些实施方式，杂合酶(例如，氧化杂合酶和/或色氨酸杂合酶)可以包括纤维素结合域(CBD)或胶原结合域，或几丁质结合域，或壳聚糖结合域，或适于结合合成材料或纤维的域(例如，聚酯结合域)。
因此，本发明的一个目的在于一种对包含胶原的纺织品进行染色的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向至少部分的纺织品提供吲哚或吲哚衍生物；
b)向至少部分的纺织品至少提供氧化酶，由此，所述至少部分的纺织品包括所述吲哚或吲哚衍生物以及所述氧化酶；
c)将至少部分的吲哚或吲哚衍生物转化成靛蓝或靛蓝衍生物，从而使至少部分的纺织品染色；
其中，所述氧化酶是包含胶原结合域的氧化杂合酶。
并且，本发明的一个目的在于一种对包含几丁质和/或壳聚糖的纺织品进行染色的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向至少部分的纺织品提供吲哚或吲哚衍生物；
b)向至少部分的所述纺织品至少提供氧化酶，由此，所述至少部分的纺织品包括所述吲哚或吲哚衍生物以及所述氧化酶；
c)将至少部分的吲哚或吲哚衍生物转化成靛蓝或靛蓝衍生物，从而使至少部分的纺织品染色；
其中，所述氧化酶是包含几丁质结合域或壳聚糖结合域或纤维素结合域(CBD)的氧化杂合酶。
本发明的另一个目的在于一种对包含合成材料，优选聚酯的纺织品进行染色的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向至少部分的纺织品提供吲哚或吲哚衍生物；
b)向至少部分的所述纺织品至少提供氧化酶，由此，所述至少部分的纺织品包括所述吲哚或吲哚衍生物以及所述氧化酶；
c)将至少部分的吲哚或吲哚衍生物转化成靛蓝或靛蓝衍生物，从而使至少部分的所述纺织品染色；
其中，所述氧化酶是包含合成材料结合域，优选聚酯结合域的氧化杂合酶。
上述参考对包含纤维素材料的纺织品进行染色的方法的论述也适用于对包含胶原、几丁质和/或壳聚糖以及合成材料(优选聚酯)的纺织品进行染色的上文提到的方法。
本发明的另一目的在于可根据本发明方法获得的经染色的纺织品。
根据一些实施方式，所述纺织品是一根纱或多根纱，例如，绳。
根据一些实施方式，所述纺织品是织物，优选织造织物，更优选斜纹织物。
根据一些实施方式，通过本发明方法获得的纺织品是经靛蓝染色的。
本发明的另一个目的在于一种氧化杂合酶，即，经修饰的酶，其至少包括氧化酶(优选加氧酶)，纤维素结合域或胶原结合域，或者几丁质结合域，或者壳聚糖结合域，或者合成材料结合域。
一种示例性合成材料结合域是聚酯结合域。
根据一些实施方式，所述杂合酶还包括辅因子再生酶。
根据一些实施方式，加氧酶是单加氧酶，优选mFMO，并且辅因子再生酶是PTDH。
如上文提到的，已经观察到，相对于使用未经修饰的氧化酶，使用本发明的包含CBD的经修饰的氧化酶允许向纺织品提供增加量的染料。
本发明的另一个目的在于一种色氨酸酶杂合酶，其包括色氨酸酶，以及纤维素结合域(CBD)或胶原结合域，或者几丁质结合域，或者壳聚糖结合域，或者合成材料结合域。一种示例性合成材料结合域是聚酯结合域。
根据本身本领域已知的技术，可以设计和生产适于与合成材料(例如，不同于聚酯的合成材料)结合的结合域。
本发明的方法提供了靛蓝或靛蓝衍生物的合成，任选地，其起始于色氨酸或色氨酸衍生物，通过至少利用氧化杂合酶进行的酶促反应步骤组合非酶促反应步骤来进行。本发明的方法对于向纺织品提供靛蓝和/或靛蓝衍生物(例如泰雅紫)特别有利，由此以经济的方式使至少部分的所述纺织品染色。
根据本发明，用于制备和纯化杂合酶的方法本身在本领域中是已知的。根据一些实施方式，氧化杂合酶和/或色氨酸酶和/或色氨酸卤化酶是分离的酶，优选经纯化的酶。
如本文所用的术语“纯化”是指酶不含有来自获得酶的生物体的其他组分。
根据一些实施方式，包含纤维素材料的纺织品具有吲哚或吲哚衍生物，并且具有反应混合物，所述反应混合物在合适的缓冲液中包含氧化杂合酶和合适的辅因子。优选地，先向纺织品提供吲哚或吲哚衍生物，随后提供包含氧化杂合酶的水性混合物。优选地，通过喷洒或倾倒向织物提供氧化杂合酶(例如，包含氧化杂合酶的水性混合物)。
根据优选的实施方式，可以通过喷洒或倾倒来提供吲哚，或者可以将纺织品浸没在包含吲哚或吲哚衍生物的混合物中。随后，可以将氧化杂合酶喷洒或倾倒到纺织品上。
根据其他实施方式，可以向纺织品提供包含氧化杂合酶的混合物(例如，通过喷洒或倾倒)，随后可以向纺织品提供吲哚或吲哚衍生物。
根据一些实施方式，包含吲哚和/或酶的水性混合物可以包括合适的缓冲液，合适的辅因子，功能性溶质，例如，盐，以及氧气和/或过氧化物清除剂(例如，过氧化氢酶)。
例如，可以向纺织品提供吲哚，随后，提供在合适的缓冲液中的混合物，所述混合物包括单加氧酶杂合酶，一种或多种辅因子，一种或多种辅因子再生酶和任选的过氧化氢酶。在一些实施方式中，单加氧酶杂合酶与辅因子再生酶融合，例如，CBD-链接-PTDH-mFMO。
根据本发明，用于本发明方法的所有酶可以经过基因工程化的。
用于生产经基因工程化的酶，以及用于生产杂合或融合酶的方法和过程本身在本领域中是已知的。
根据一些实施方式，吲哚和酶可以作为水性混合物分别提供给纺织品。这样的水性混合物的pH可以为约5至约8，优选5.5至8，更优选6至7.5。这样的水性介质可以包括缓冲剂，例如，磷酸钾缓冲剂。
根据一些实施方式，所述方法可以在包含20℃至50℃，优选25℃至40℃的温度下进行。
根据一些实施方式，所述方法可以进行例如足以获得合适量的染料的时间。例如，所述方法可以进行包括几小时到几天的时间，例如3-5天。
在一些实施方式中，所述方法的温度、pH值和持续时间可变化，并且可以是不溶性染料的酶合成中常规采用的那些。
在一些实施方式中，所述方法的温度、pH值和持续时间以及其他参数可根据例如要被染色的纺织品为何种类型以及选择何种染料作为最种染料来进行调整。
本发明的另一个目的是一种包括氧化杂合酶和/或色氨酸酶杂合酶的纺织品。
根据一些实施方式，本发明的包含氧化酶的纺织品可以是未经染色的或者至少部分染色的。
根据一些实施方式，包含色氨酸酶杂合酶的纺织品可以是未经染色的，尤其是当未向纺织品提供氧化杂合酶时。
本发明涉及一种方法，其中，向纺织品提供一种或多种染料前体(例如，色氨酸、吲哚或其衍生物)，并且通过一种或多种酶(例如，色氨酸酶和氧化酶)进行转化，以向纺织品提供染料，优选靛蓝和/或一种或多种靛蓝衍生物，例如，一种或多种靛青类染料。
特别地，本发明涉及用于对纺织品进行染色的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向至少部分的所述纺织品提供至少一种染料前体；
b)向至少部分的所述纺织品提供一种或多种酶，由此，所述至少部分的纺织品包括所述染料前体和所述酶；
c)将至少部分的所述染料前体转化成染料，从而使至少部分的所述纺织品染色；
其中，所述一种或多种酶包括含有纤维素结合域(CDB)的氧化杂合酶。
根据一个方面，所述纺织品包括纤维素材料。根据一些实施方式，作为纤维素材料之外的附加选择或者作为对纤维素材料的替代，纺织品可以包括胶原、几丁质、壳聚糖和合成材料(例如聚酯)中的一种或多种。在这种情况中，氧化杂合酶可以包括纤维素结合域(CBD)或胶原结合域，或者几丁质结合域，或者壳聚糖结合域，或者与所述合成材料结合的域，例如，聚酯结合域。
根据一些实施方式，染料前体可以选自色氨酸、色氨酸衍生物、吲哚、吲哚衍生物以及它们的混合物。
当染料前体包括色氨酸或色氨酸衍生物时，所述一种或多种酶包括色氨酸酶。
在一些实施方式中，可以根据本身本领域中已知的方法向纺织品提供染料前体，例如，浸渍和喷洒，以使纺织品浸有染料前体。例如，可以根据本领域已知，并且适于向纺织品提供靛白的技术来提供染料前体，例如，绳状染色、经轴染色、环染(loop dyeing)和连续织物染色技术。
在一些实施方式中，可根据本身本领域已知的方法向纺织品提供酶，例如，浸渍和喷洒。根据一些实施方式，通过喷洒或倾倒，可以向纺织品提供一种或多种酶。优选地，通过喷洒向纺织品提供氧化酶。
根据一些实施方式，可以通过以本申请的名义的欧洲专利申请号EP3581705A1中公开的方法向纱或伸长的元件提供酶(例如，包含酶的水性混合物)。虽然EP3581705A1涉及提供微生物培养物的方法，但是其中公开的方法经过必要的修改可适用于向纱或伸长的元件提供酶。
例如，可以通过一种设备向纱提供包含适用于本发明的酶的水性混合物，所述纱在先前已经具有染料前体，所述设备包括进料装置和纱源，所述进料装置具有出口，其用于从所述出口分配所述水性混合物，所述纱源用于向进料装置供应纱，该纱经过了至少一种染料前体的处理，其中，所述设备被构造成当从出口分配所述混合物时，使水性混合物接触至少部分的纱。可以调整混合物的分配，以使得混合物以一定的流速从进料装置的出口分配，该流速是经过选择的，以使混合物包裹纱，但是防止混合物从纱掉落，以及防止在出口处变干。
根据一些实施方式，优选在一种或多种酶之前向纺织品提供染料前体。
根据一些实施方式，本发明的方法可以包括以下步骤：
a)向至少部分的纺织品提供色氨酸或色氨酸衍生物；
b)向至少部分的所述纺织品提供至少一种色氨酸酶和至少一种氧化酶，由此，所述至少部分的纺织品包括所述色氨酸、所述色氨酸酶和所述氧化酶；
c)将至少部分的所述色氨酸或色氨酸衍生物转化成靛蓝或靛蓝衍生物，从而使至少部分的所述纺织品染色；
其中，至少所述氧化酶是包含纤维素结合域(CDB)的杂合酶。
根据一些实施方式，当染料前体是色氨酸或色氨酸衍生物时，在氧化杂合酶之前向纺织品提供色氨酸酶。在这种情况中，在提供氧化酶之前不从纺织品去除色氨酸酶。
根据一些实施方式，当染料前体是色氨酸或色氨酸衍生物时，将色氨酸酶和氧化杂合酶一起提供给纺织品。
根据本发明的一个方面，至少氧化酶是包括结合域的杂合酶，该结合域适于将所述酶结合到纺织品，和/或相对于未经修饰的酶，增加了酶对纺织品(也即，要被染色的纺织品中包括的材料)的亲合性。例如，酶可以是经过遗传修饰的，以包括纤维素结合域(CBD)或胶原结合域，或几丁质结合域，或壳聚糖结合域，或适于结合合成材料或纤维的域(例如，聚酯结合域)。例如，要被染色的纺织品包括纤维素材料，至少所述氧化酶是经过了遗传修饰以包括纤维素结合域(CBD)的氧化酶。在一些实施方式中，色氨酸酶可以是色氨酸酶杂合酶。
当染料前体是色氨酸或色氨酸衍生物时，可以向至少部分的纺织品提供所述染料前体，随后提供至少一种色氨酸酶和至少一种氧化杂合酶。色氨酸通过色氨酸酶而酶促转化成吲哚，并且吲哚通过氧化酶而酶促转化成吲哚酚。吲哚酚非酶促地转化成靛蓝，从而使纺织品染色。
当染料前体是吲哚或吲哚衍生物时，可以向至少部分的纺织品提供所述染料前体，随后提供至少一种氧化杂合酶。吲哚通过氧化酶而酶促转化成吲哚酚，而吲哚酚非酶促地转化成靛蓝，从而使纺织品染色。
Claims (22)
1.一种用于对包含纤维素材料的纺织品进行染色的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向至少部分的所述纺织品提供吲哚或吲哚衍生物；
b)向至少部分的所述纺织品至少提供氧化酶，由此，所述至少部分的纺织品包括所述吲哚或吲哚衍生物以及所述氧化酶；
c)将至少部分的所述吲哚或吲哚衍生物转化成靛蓝或靛蓝衍生物，从而使至少部分的所述纺织品染色；
其中，所述氧化酶是包含纤维素结合域(CDB)的氧化杂合酶。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，先向所述纺织品提供所述吲哚或吲哚衍生物，然后再提供所述氧化杂合酶。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过喷洒或倾倒，优选通过喷洒，向所述纺织品提供所述氧化杂合酶。
4.根据前述权利要求中任一项所述这的方法，其中，至少所述步骤b)和/或所述步骤c)在惰性或基本惰性的气氛中进行。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括步骤d)：从所述纺织品至少除去所述氧化杂合酶，优选通过在低于3或高于8的pH下和/或在低于4℃或高于50℃的温度下洗涤所述纺织品进行。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述纤维素材料选自棉、苎麻、黄麻、胡麻、粘胶、人造丝、莫代尔、莱赛尔、竹纤维、微生物纤维素以及它们的混合物。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述纺织品选自纱、绳、织物和服装。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，至少部分的所述吲哚或吲哚衍生物和/或至少部分的所述靛蓝和/或靛蓝衍生物位于所述纺织品的纤维之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述氧化酶是加氧酶，优选单加氧酶，更优选含黄素单加氧酶(FMO)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述氧化杂合酶是CBD-FMO，优选CBD-mFMO。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤a)包括以下步骤：向所述纺织品提供色氨酸或色氨酸衍生物以及至少一种色氨酸酶，以及转化所述色氨酸或色氨酸衍生物以获得所述吲哚或吲哚衍生物。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，将至少部分的所述氧化杂合酶与所述色氨酸酶一起提供给所述纺织品。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过浸渍、喷洒、绳状染色、经轴染色、环染或连续织物染色技术，向所述纺织品提供所述吲哚或吲哚衍生物和/或所述色氨酸或色氨酸衍生物。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，所述色氨酸酶是包含纤维素结合域(CDB)的色氨酸酶杂合酶。
15.一种用于对包含胶原的纺织品进行染色的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向至少部分的所述纺织品提供吲哚或吲哚衍生物；
b)向至少部分的所述纺织品至少提供氧化酶，由此，所述至少部分的纺织品包括所述吲哚或吲哚衍生物以及所述氧化酶；
c)将至少部分的所述吲哚或吲哚衍生物转化成靛蓝或靛蓝衍生物，从而使至少部分的所述纺织品染色；
其中，所述氧化酶是包含胶原结合域的氧化杂合酶。
16.一种用于对包含几丁质和/或壳聚糖的纺织品进行染色的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向至少部分的所述纺织品提供吲哚或吲哚衍生物；
b)向至少部分的所述纺织品至少提供氧化酶，由此，所述至少部分的纺织品包括所述吲哚或吲哚衍生物以及所述氧化酶；
c)将至少部分的所述吲哚或吲哚衍生物转化成靛蓝或靛蓝衍生物，从而使至少部分的所述纺织品染色；
其中，所述氧化酶是包含几丁质结合域或壳聚糖结合域或纤维素结合域(CBD)的氧化杂合酶。
17.一种用于对包含合成材料——优选聚酯——的纺织品进行染色的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向至少部分的所述纺织品提供吲哚或吲哚衍生物；
b)向至少部分的所述纺织品至少提供氧化酶，由此，所述至少部分的纺织品包括所述吲哚或吲哚衍生物以及所述氧化酶；
c)将至少部分的所述吲哚或吲哚衍生物转化成靛蓝或靛蓝衍生物，从而使至少部分的所述纺织品染色；
其中，所述氧化酶是包含合成材料结合域——优选聚酯结合域——的氧化杂合酶。
18.一种通过前述权利要求中任一项所述的方法可获得的经染色的纺织品。
19.一种氧化杂合酶，其包括氧化酶，优选加氧酶，更优选FMO，以及包括纤维素结合域(CBD)或胶原结合域，或者几丁质结合域，或者壳聚糖结合域，或者合成材料结合域。
20.一种根据权利要求19所述的氧化杂合酶，其还包括辅因子再生酶，优选PTDH。
21.一种色氨酸酶杂合酶，其包括色氨酸酶，以及纤维素结合域(CBD)或胶原结合域，或者几丁质结合域，或者壳聚糖结合域，或者合成材料结合域。
22.一种纺织品，其包括根据权利要求19或20所述的氧化杂合酶，和/或根据权利要求21所述的色氨酸酶杂合酶。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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