바이오인

바이오폴리에스터의 구조 물성 및 생분해성의 제어

◈ 목차

1. 서론

2. 본론

2.1. 바이오폴리에스터의 고강도화 기술

2.2. 방사광을 사용한 구조해석

2.3. 생분해성 제어 기술

3. 결론

◈본문

요약문

석유화학공업의 발전에 수반하여 성능과 기능이 우수한 합성고분자가 많이 생겨났다. 그러나 합성고분자는 자연환경 중에서 분해 및 재이용이 행해지지 않기 때문에 폐기물에 의한 환경오염, 화석자원의 고갈화 등 지구환경과 자원, 에너지에 관한 다양한 문제가 제기되어 환경 순환형 고분자의 재료 개발 등 고성능화가 세계적인 과제가 되고 있다. 환경 순환형 고분자에는 미생물이 만드는 고분자(폴리히드록시알카노에이트, 폴리아민산 등), 식물이나 동물 유래의 고분자(셀룰로스, 전분, 키틴 등) 및 화학합성으로 만들어지는 고분자(폴리젖산, 폴리카프로락톤, 폴리비닐알코올 등)가 있다.

본고에서는 미생물에 의해 당이라든가 식물유로부터 합성되어 환경 중의 미생물에 의하여 물과 이산화탄소로 되는 폴리히드록시알카노에이트 중에서 가장 대표적인 폴리[(R)-3-히드록시부틸레이트]와 그의 공중합체를 대상으로 한 섬유 및 필름의 고강도화에 대한 기술개발 및 분해 효소에 의한 생분해성 제어 기술에 관하여 고찰하였다.

1. 서론

자연계에 존재하는 많은 미생물은 식물이 전분을 저장 탄수화물로서 축적하는 것과 마찬가지로 폴리히드록시알카노에이트(PHA)라고 부르는 폴리에스터를 에너지 저장 물질로서 체내에 축적한다. 이러한 폴리에스터는 미생물이 기아 상태에 빠지면 체내에 지니고 있는 분해 효소에 의하여 분해되어 에너지로 된다는 점에서 마치 동물의 지방과 같다.[1] 그림 1 은 폴리에스터(백색 부분)를 건조중량당 86%에 이르기까지 체내에 축적한 미생물의 현미경 사진이다.

폴리히드록시알카노에이트는 1925 년에 프랑스 파스퇴르연구소의 Lemoigne 박사에 의하여 미생물 배양 중에 발견되어 광학적으로 100% R 체의 규칙성을 가진 3-히드록시프탈산(3HB)이 직쇄상으로 이어진 폴리[(R)-3-히드록시부틸레이트](P(3HB))라는 것이 보고되었다.[2]

P(3HB)는 수소세균, 질소고정균, 광합성세균 등 100 종 이상의 원핵생물에 의하여 당, 미생물은 탄소원을 세포막으로부터 거두어 다양한 대사계를 경유하여 아세틸-CoA 를 만든다. 일반적으로 아세틸-CoA 는 트리카본산(TCA) 회로에 넣어져 미생물이 살아나가기 위해 필요한 에너지를 얻기 위하여 사용되는데, 과잉으로 존재하면 3 가지 효소의 작용에 의하여 P(3HB)로 변환된다. 먼저 과잉으로 생산한 아세틸-CoA 는 β-케토티오라제에 의하여 아세트아세틸-CoA 로 변환되고 이어서 아세트아세틸-CoA 레닥타제에 의하여 D-(-)-3-히드록시부틸 CoA 로 환원된다. 마지막으로 PHA 신타아제에 의하여 D-(-)-3-히드록시부틸 CoA 가 중합되어 P(3HB)가 합성된다.

...................(계속)

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