초록 ▼

최근에 석유플라스틱제품(일회용 포장비니루, 각종 플라스틱 생활용기, 농업용 비니루 등)의 사용 후 방치 및 비회수, 무분별한 폐기 등으로 이 썩지않는 (미생물에 의해 분해되지 않는) 쓰레기에 의한 공해문제가 전 세계적으로 제기되고 있을 뿐아니라 선진 몇몇 국가에서는 법적장치로 대응하고 있는 실정이다. 많은 과학자들이 무공해 플라스틱을 개발할 목적으로 1980년도 중반이후 부터 미생물이 생산하는 생분해성 플라스틱(썩는 플라스틱)에 대한 연구가 본격화되기 시작하였다. 본 연구실에서도 이러한 생분해성 플라스틱의 생산에 대한 장기목적의

최근에 석유플라스틱제품(일회용 포장비니루, 각종 플라스틱 생활용기, 농업용 비니루 등)의 사용 후 방치 및 비회수, 무분별한 폐기 등으로 이 썩지않는 (미생물에 의해 분해되지 않는) 쓰레기에 의한 공해문제가 전 세계적으로 제기되고 있을 뿐아니라 선진 몇몇 국가에서는 법적장치로 대응하고 있는 실정이다. 많은 과학자들이 무공해 플라스틱을 개발할 목적으로 1980년도 중반이후 부터 미생물이 생산하는 생분해성 플라스틱(썩는 플라스틱)에 대한 연구가 본격화되기 시작하였다. 본 연구실에서도 이러한 생분해성 플라스틱의 생산에 대한 장기목적의 출발연구로써 한국과학재단의 지원을 받아 2년동안 기초연구를 수행하여 다음과 결과를 얻었다. 본 연구에서는 그람음성 박테리아인 Alcaligenes eutrophus H16(ATCC 17699)균주를 이용하여 탄소원에 따른 생분해성 polyesters의 생합성에 대한 계통적연구를 수행하였다. 생합성시 이용한 기질은 glucose 등의 당류, C?-C??의 모노카아복시산, C?-C??의 디카아복시산, gluconate, crotonate, 몇몇 diol 등 20여가지였다. 생합성된 폴리머를 산가수분해 및 자외선 분광학, 적외선 분광학, 500㎒ ?H-와 125㎒ ??C-NMR 분광학등으로 구조를 밝히고, 시차주사열분석(DSC), 점성도 측정등에 의해 폴리머의 용융특성과 분자량을 조사하였다. 본 연구에서는 A. eutrophus의 경우에 crotonic acid를 이용하였을때 회분배양에서도 62wt％의 P(3HB)를 얻을 수 있었다. C?, C?, C?의 모노카아복시산을 이용하면 P(3HB-co-3HV)가 합성되는 반면 C?의 경우에는 2-3％미만의 3HV를 포함하는 polyester가 얻어졌다. 디카아복시산의 경우는 모두 탄소수의 홀짝에 관계없이 ∼100％ 3HB로 구성된 polyester가 얻어졌다. linear ω-diol(1,4-butanediol, 1,5-pentanediol)을 탄소원으로 사용했을 때는 3HB가 95％이상, 소량의 4HB, 3HV, 3-hydroxypropionate(3HP)를 포함하는 polyester가 얻어졌다.

Abstract ▼

Many discarded petrochemical plastics contribute to the pollution of the environment of the earth and while some limited attempts at recycling have been made the bulk ends up on beachs, in the oceans or clogging landfill sites. During the past decade there has been an increased awareness of polluti

Many discarded petrochemical plastics contribute to the pollution of the environment of the earth and while some limited attempts at recycling have been made the bulk ends up on beachs, in the oceans or clogging landfill sites. During the past decade there has been an increased awareness of pollution helped not a little by various environmental pressure group. Several governments made legislations which prohibit the use of petrochemical film in the packaging industry. These has led to a determined search for biodegradable alternatives to petrolchemical plastics that would still posses the desirable feature of the synthetic products. Since the early 1980 many research papers on the microbial polyester production are having been appearing in many distinguished scientific journals. In this study, a gram-negative bacteria, Alcaligens eutrophus H16 (ATCC 17699) was employed to carry out systimatically the polyester synthesis using various carbon sources which covered 25 substrates including glucose and other saccharides, C?-C?? monocarboxylic acids, C?-C?? dicarboxylic acids, gluconate, crotonate, and several diols. The polyesters synthesized were characterized by acid hydrolysis and U.V. spectroscopy, I.R., 500㎒ ?H- and 125㎒ ??C-NMR spectroscopy. The thermal properties and molecular weights were determined by DSC and viscosity measurement, respectively. The 62wt％ of polyester production was obtained even in batch culture when crotonic acid was used as substrate. The copolyester of P(3HB-co-3HV) was produced for the C?, C?, C? monocarboxylic acids, while the C? substrate gave the polyester mainly composed of 3HB containing 3HV less than 2-3％. All dicarboxylic substrates produced exclusively P(3HB) independent of the odd or even number of the carbon atom of them. The use of ω-diols such as 1,4-butanediol and 1,5-pentanediol produced the copolyester which mainly consist of 3HB more than 95％, but containing small amount of other monomer units of 4HB, 3HV and 3-hydroxypropionate(3HP).

목차 Contents

• 1장. 서론 ... 12
• 2장. 실험 재료 및 방법 ... 20
• 1절. 탄소원 및 그 밖의 재료 ... 20
• 2절. 균주와 배지 ... 20
• 3절. 세포의 배양과 Poly(-)hydroxyalkanoates(PHAs)의 합성 ... 21
• 4절. 전자 현미경 ... 21
• 5절. PHAs의 추출 및 순수분리 ... 22
• 6절. 시간에 따른 잔존 glucose와 균체량의 변화 측정 ... 22
• 7절. 시간에 따른 PHB 축적량의 결정 ... 24
• 8절. PHB 확인을 위한 산가수분해 및 자외선 분광학 ... 27
• 9절. 적외선 분광학 ... 27
• 10절. 핵자기 공명(NMR) 분광학 ... 27
• 11절. PHAs의 녹는점(Tm) 측정 ... 27
• 12절. PHA의 분자량 측정 ... 28
• 3장. 결과 및 고찰 ... 31
• 1절. 세포의 성장속도와 PHA축적에 대한 기질의 카아복실기(-COOH)의 영향 ... 31
• 2절. 기질을 통한 PHAs 생성율의 개선 ... 39
• 3절. 영양분이 풍부한 배지에서의 PHA 축적 ... 39
• 4절. 모노 카아복시산과 \omega-diol 들을 이용한 폴리에스터의 합성 ... 42
• 5절. 디카아복시산들로 부터의 폴리에스터들의 생성 ... 48
• 6절. 폴리에스터의 일차적 특성조사학 ... 48
• 7절. 핵자기 공명 분광학(NMR)에 의한 PHAs 구조결정 ... 51
• 8절. 폴리에스터들의 분자량의 녹는점 ... 66
• 4장. 결론 ... 77
• 5장. 참고문헌 ... 79