Forskare har utvecklat ett miljövänligt sätt att öka produktionen och värmestabiliteten hos en naturlig blå färg.

Används i allt från Smarties till gin, den blå färgen, känd som phycocyanin, eller spirulinaextrakt, är mycket efterfrågad som ett alternativ till konstgjorda färgämnen.

Phycocyanin produceras av en blågrön alg som kallas Spirulina - den föredragna källan för naturligt blått på en snabbt växande marknad för naturliga färgämnen för mat och dryck.

Forskare upptäckte att en nära släkting till Spirulina kan konstrueras för att producera en värmestabil form av det lukrativa blå pigmentet vid låga temperaturer, vilket gör det möjligt för industrin att skala upp sin produktion.

Phycocyanin är ett naturligt alternativ till konstgjorda färgämnen, som är impopulära bland konsumenter och har blivit alltmer kritiserade för sina potentiella negativa hälsoeffekter.

Dess lysande blå färg är också attraktiv för textilindustrin, och dess antioxidant- och anti-aging egenskaper efterfrågas av närings- och kosmetikaindustrin.

Dock, phycocyanins användning är begränsad eftersom det är instabilt vid de högre bearbetningstemperaturerna som är vanliga inom många industrier.

För att ta itu med detta problem konstruerade forskare vid University of Edinburgh den blågröna algen Synechocystis, en släkting till Spirulina, för att producera en mer värmestabil form av det blå pigmentet.

De uppnådde detta genom att byta Synechocystis genetiska instruktioner för att göra phycocyanin, med det från en annan blågrön alg, Thermosynechococcus elongatus, som trivs vid höga temperaturer.

Dessa blågröna alger, känd som termofiler, finns i varma källor och producerar en värmestabil form av pigmentet – men är svåra och energimässigt dyrare att odla än Spirulina.

Power-pairing kombinerar Synechocystis förmåga att producera högt utbyte av phycocyanin vid lägre temperaturer med sin termofila kusins ​​förmåga att göra en värmetolerant form av pigmentet.

Framstegen tar itu med en viktig flaskhals i att skala upp produktionen av phycocyanin, tillåter industrin att producera högre avkastning av denna värmestabila version av phycocyanin med lägre energikostnader.

Processen minskar koldioxidutsläppen drastiskt med uppskattningsvis 791 ton – motsvarande den årliga produktionen av 171 bensindrivna bilar.

Den globala efterfrågan på naturlig blå färg fortsätter att uppleva avsevärd tillväxt när användningen av naturliga färgämnen expanderar till nya marknader.

Forskarna arbetar med Allgo Biosciences, ett nyligen bildat företag av mångårig industripartner Tantillus Synergy Limited och systerbolag till ScotBio.

Allgo tar itu med verkliga problem genom att konstruera biologi för att gå utöver de möjligheter som finns i naturen.

Dr Alistair McCormick, Huvudutredare för studien och läsare i växtmolekylär fysiologi och syntetisk biologi från University of Edinburgh, säger "det var spännande att visa hur kompatibla dessa pigment är mellan arter som lever i helt olika ekologiska nischer. Detta arbete illustrerar väl hur ingenjörsbiologi kan användas för att öka produktionen av naturprodukter och utöka användningen av dem till nya industrier."

Dr Grant Gale, Operationschef på Allgo Biosciences säger "vi är glada över att utforska dessa och andra innovativa syntetiska biologiska teknologier. Vi tror att biotillverkning är i sin linda och har enorm kommersiell potential under de kommande decennierna. Vi är mycket glada över att kunna fortsätta dessa nära samarbeten med internationellt kända forskargrupper och institutioner."

Studien, publiceras i Metabolic Engineering Communications , finansierades av UKRI, IBioIC och ScotBio.