KR20150048791A - A bio-based polymer additive, a process for preparing the bio-based polymer additive and a biodegradable polymer composition comprising said bio-based polymer additive - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바이오계 폴리머 첨가제, 이의 제조 방법 및 생분해성 플라스틱의 제조에 사용하기 위한 상기 바이오계 폴리머 첨가제를 포함하는 생분해성 폴리머 조성물을 개시한다. 상기 첨가제는 미세조류, 효모 또는 다른 미생물과 같은 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스로부터 제조된다. 특히, 상기 바이오계 폴리머 첨가제는 폴리머의 유동 특성 및/또는 생분해성을 향상시킨다. 특히, 상기 첨가제는 안료로서 사용된다.The present invention discloses a biodegradable polymer composition comprising a bio-based polymer additive, a method for producing the same, and the bio-based polymer additive for use in the production of a biodegradable plastic. The additive is prepared from biomass of pulverized microbial cells such as microalgae, yeast or other microorganisms. In particular, the bio-based polymer additive improves flow properties and / or biodegradability of the polymer. In particular, the additive is used as a pigment.

Description

바이오계 폴리머 첨가제, 상기 바이오계 폴리머 제조 방법 및 상기 바이오계 폴리머 첨가제를 포함하는 생분해성 폴리머 조성물{A bio-based polymer additive, a process for preparing the bio-based polymer additive and a biodegradable polymer composition comprising said bio-based polymer additive}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a biodegradable polymer composition comprising a biocompatible polymer additive, a method for preparing the biocompatible polymer, and a biodegradable polymer composition comprising the biocompatible polymer additive -based polymer additive}

본 발명은 바이오계 폴리머 첨가제, 상기 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법 및 상기 바이오계 첨가제를 포함하는 생분해성 폴리머 조성물에 관한 것이다. 특정 일 측면에 따르면, 상기 바이오계 폴리머 첨가제는 안료로서 사용된다.The present invention relates to a biocompatible polymer additive, a method for producing the biocompatible polymer additive, and a biodegradable polymer composition including the biochemical additive. According to a particular aspect, the bio-based polymer additive is used as a pigment.

빠르게 성장하는 생명공학 산업은 미생물 바이오매스로부터 유래된 고체 잔여물로 인한 새로운 종류의 오염 문제를 발생시키고 있다. 미생물은 단일 세포 공장으로 사용되고 있는데, 예를 들어, 맥주 효모는 발효 공정을 통해 자동차 산업에서의 대체 에너지로서 사용되는 에탄올을 생성하고, 에탄올의 정제 이후 효모가 부산물 또는 폐기물로 남는다.The fast-growing biotechnology industry is creating new kinds of contamination problems due to solid residues derived from microbial biomass. Microorganisms are used as a single cell factory, for example, brewer yeast produces ethanol used as alternative energy in the automotive industry through fermentation processes, and yeast remains as a by-product or waste after the purification of ethanol.

유사하게는, 식품 생산 및 식품 첨가제 산업에서 종래에 사용된 미세조류(microalgae)가 최근 몇 년간 바이오연료 산업의 주목을 받고 있는데, 이는 몇몇 종들이 오일 및 지질을 생성할 수 있기 때문이다. 미세조류는 다른 에너지 작물 에 비하여 높은 광합성 효율, 바이오매스 생산 및 더 빠른 성장과 같은 이점들의 조합으로 인해, 연료 생산에 우수한 후보이다. 미세조류는 바이오 연료의 산업적 규모 생산을 위한 대규모 광 생물반응기(photobioreactor)에서 성장되며, 이에 따라, 오일 추출 공정 이후에 많은 양의 미세조류가 남게 된다. 생산 공정 종료 이후에, 버려진 미생물은 다량의 고체 폐기물로서 남게 되어 전술한 바와 같은 새로운 종류의 오염 문제를 야기한다. 이러한 오염 문제를 해결하기 위해, 미생물 폐기물의 처리 또는 경제적 가치의 부가를 위한 더 나은 방법을 찾기 위한 요구가 있다.Similarly, the microalgae conventionally used in the food production and food additive industries have received the attention of the biofuel industry in recent years, as some species can produce oil and lipids. Microalgae are good candidates for fuel production because of the combination of advantages such as high photosynthetic efficiency, biomass production and faster growth compared to other energy crops. Microalgae are grown in large scale photobioreactors for industrial scale production of biofuels, which leaves a large amount of microalgae after the oil extraction process. After the end of the production process, the abandoned microorganisms remain as a large amount of solid waste, causing a new kind of contamination problem as described above. To address this pollution problem, there is a need to find better ways to treat microbial waste or add economic value.

생명공학 산업에 의해 미생물 고체 폐기물을 처리하는 일반적인 방법 중 하나는 이러한 수톤의 폐기물을 매립 쓰레기(landfill)로 처리하는 것이다. 다른 몇 가지 해결책들이 또한 제안되었다. 예를 들어, Shiho et . al.,(2011)은 미세조류 보트리오코커스(Botryococcus) 바이오매스의 폐기물이 발열기로서 사용될 수 있음을 제안하였는데, 여기서 고체 성분의 연소열이 실험적으로 측정되었고, 3% 수분 함량에서 31 내지 34 MJ/kg임이 발견되었다. 그러나, 이렇게 매우 낮은 수분 함량을 얻기 이전의 건조 공정은 고비용이고 비효율적이다. 다른 예에서, 바이오-에탄올 산업으로부터의 효모 고체 폐기물이 사료 보충제로서 사용되었다. 그러나, 효모 고체 폐기물의 품질 제어의 곤란성 때문에 이러한 소비는 매우 제한적이다. 따라서, 제안된 응용은 다량의 효모 바이오매스를 제거하기 위한 지속적인 해결책이 될 수 없다.One common method of treating microbial solid wastes by the biotechnology industry is to treat these tons of wastes with landfill. Several other solutions have also been proposed. For example, Shiho et . al ., (2011) suggested that wastes from microalga Botryococcus biomass could be used as a heat generator, where the heat of combustion of solid components was measured experimentally and at 31% to 34 MJ / kg. < / RTI > However, the drying process before obtaining such a very low moisture content is expensive and inefficient. In another example, yeast solid waste from the bio-ethanol industry was used as feed supplement. However, this consumption is very limited due to the difficulty in controlling the quality of the yeast solid waste. Thus, the proposed application can not be an ongoing solution to remove large amounts of yeast biomass.

이 문제를 위해 제안된 다른 해결책은 플라스틱에 바이오매스를 혼입하는 것이다. 미국 특허 번호 제5346929호는 합성 생분해성 폴리머 및 아스페르길루스(Aspergillus)균으로부터의 전분의 혼합물로부터 제조된 수지의 제조 방법을 개시하였으나, 그 이점을 포함하는 수지 생산 방법/공정은 명확하지 않았다. 미국 특허 번호 제8026301호는 폴리머의 생분해성을 증가시키기 위해, 석유계 수지(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 폴리비닐 클로라이드)와 셀룰로오스, 화학적 기반 질소원, 남조류(blue-green algae) 또는 효모로부터의 천연 영양분의 복합체를 포함하는 폴리머 조성물을 교시한다. Another solution proposed for this problem is to incorporate biomass into the plastic. U. S. Patent No. 5,346, 929 discloses a process for preparing a resin made from a mixture of starch from a synthetic biodegradable polymer and Aspergillus , but the resin production process / process including its advantages is not clear . U.S. Patent No. 8026301 discloses a method of increasing the biodegradability of a polymer by combining a petroleum resin (e.g., polyethylene, polypropylene, polystyrene and polyvinyl chloride) with cellulose, a chemically based nitrogen source, a blue-green algae, Teaches a polymer composition comprising a complex of natural nutrients from yeast.

그러나, 플라스틱으로의 바이오매스의 혼입은 추가적으로 첨가제, 예를 들어, 폴리머 특성 및 이들의 상용성을 유지하기 위한 상용화제의 보충을 요구하며, 그렇지 않은 경우, 플라스틱에 첨가되는 바이오매스의 양이 매우 제한될 것이다. 뿐만 아니라, 어떠한 공지된 방법도 생분해성 폴리머의 생분해성을 향상시킬 뿐만 아니라, 생분해성 플라스틱의 생산에 매우 중요한 생분해성 폴리머 조성물의 점도 또는 상용성과 같은 특성을 강화하기 위해 바이오매스의 사용을 증가시키는 가치있는 기술을 교시 또는 암시하지 않는다.However, the incorporation of biomass into plastics additionally requires the addition of additives, for example, the addition of a compatibilizer to maintain polymer properties and their compatibility, otherwise the amount of biomass added to the plastic is very high Will be limited. In addition, any known method not only improves the biodegradability of the biodegradable polymer, but also increases the use of the biomass to enhance properties such as viscosity or compatibility of the biodegradable polymer composition, which is critical for the production of biodegradable plastics Does not teach or suggest valuable skills.

생분해성 플라스틱은 환경 친화적인 것으로 여겨진다. 이들은 식물 및 이들의 유도체 또는 다른 몇몇 재생가능한 자원으로부터 생성된다. 생분해성 플라스틱은 자연적 또는 인공적 조건에서 미생물에 의해 공격되는 경우 열화될 수 있으며, 이에 의해, 열화된 생분해성 플라스틱의 몰질량이 감소됨에 따라 미생물로 전달될 수 있고, 적절한 대사 경로에 공급될 수 있는 플라스틱이다. 결과적으로, 이러한 대사 과정의 최종 생성물은 새롭게 생성된 바이오매스와 함께 물 및 이산화탄소(CO2)를 포함한다. 생분해성 플라스틱의 좋은 예는 폴리락타이드 또는 폴리락트산(PLA)이다. PLA는 박테리아 발효된 락트산의 중합에 의해 생성될 수 있으며, 이는 재생불가능한 자원을 사용하지 않고, 환경 문제를 해결하는 것으로 여겨진다. 따라서, PLA는 석유 루트로 제조되는 기존의 플라스틱 또는 섬유들에 대한 재료적 대안으로서 관심이 집중되고 있다. 생분해성 플라스틱의 다른 예는 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS)이다.Biodegradable plastics are considered environmentally friendly. They are produced from plants and their derivatives or some other renewable resource. Biodegradable plastics can deteriorate when attacked by microorganisms under natural or artificial conditions, thereby decreasing the molar mass of degraded biodegradable plastics, which can be transferred to microorganisms and can be supplied to appropriate metabolic pathways It is plastic. As a result, the end product of this metabolic process includes water and carbon dioxide (CO 2 ) along with newly generated biomass. A good example of biodegradable plastics is polylactide or polylactic acid (PLA). PLA can be produced by the polymerization of bacterially fermented lactic acid, which is believed to solve environmental problems without the use of non-renewable resources. Therefore, PLA is attracting attention as a material alternative to existing plastics or fibers made from petroleum roots. Another example of a biodegradable plastic is poly (butylene succinate) (PBS).

실제로, 현재 이용가능한 생분해성 수지는 이들이 응용되기 위한 색 농축제 또는 안료와 같은 폴리머 첨가제의 첨가를 요구한다. 표준 장비에서 색 농축을 진행하고, 플라스틱 산업에서 공지된 기술을 사용하기 위한 시도들이 있었다. 예를 들어, 미국 특허번호 제8,133,558호는 PLA 블로운 필름의 특별한 색상을 발현시키기 위하여, 1 내지 20%의 티타늄 옥사이드(TiO2)로 이루어진 PLA 블로운 필름의 제조 방법을 개시한다. 미국 특허번호 제7,273,896호는 플루오레세인(Fluorescein)의 사용에 의한 다당류로부터 의학적 생체 재료의 시각화 방법을 개시한다. 미국 특허 제7,687,568호는 카본 블랙 안료, 모노아조(Monoazo) 안료, 디스아조(Disazo) 안료, 프탈로시아닌 안료, 안트라퀴논 안료 또는 퀴나크리돈 안료의 사용에 의한 폴리에스테르 착색 농축제의 제조 방법을 개시한다.Indeed, currently available biodegradable resins require the addition of polymeric additives such as color thickeners or pigments for their application. There have been attempts to proceed with color enrichment in standard equipment and use techniques known in the plastics industry. For example, U.S. Patent No. 8,133,558 discloses a process for making a PLA blown film made of 1 to 20% titanium oxide (TiO 2 ) to express a particular color of a PLA blown film. U.S. Patent No. 7,273,896 discloses a method of visualizing medical biomaterials from polysaccharides by the use of Fluorescein. U.S. Patent No. 7,687,568 discloses a process for preparing polyester coloring thickeners by the use of carbon black pigments, Monoazo pigments, Disazo pigments, phthalocyanine pigments, anthraquinone pigments or quinacridone pigments .

전술한 특허들 중 어느 것도 완전히 바이오계 재료로 이루어진 생분해성 생성물의 제조 방법을 교시 또는 암시하지 않는다. 이들 특허에서 설명된 모든 착색 첨가제 재료는 재생불가능한 자원으로부터 유래되어 훨씬 많은 심각한 환경 문제를 야기하는데, 그 이유는 수지의 생분해 과정이 일어날 때 주변으로 분산되는 분자들, 예를 들어, 플루오레세인이 인체에 유독성이기 때문이다. None of the above patents teach or suggest a method of making a biodegradable product entirely of a biocompatible material. All of the coloring additive materials described in these patents are derived from non-renewable sources and cause much more serious environmental problems, because molecules that are dispersed around when the biodegradation process of the resin occurs, such as fluorescein It is toxic to the human body.

반면에, 주성분 또는 재료가 천연 생성물 및/또는 이들의 부산물로부터 유래된 천연 착색제들은 지구상의 오염을 제거하거나 또는 감소시키기 위한 효과적인 해결책을 제공한다. 예를 들어, 미국 특허 제5205863호는 착색 첨가제로서 베리류 과일로부터의 적색 천연 안료 1%를 사용하는 전분 아세테이트(전분 아세테이트 폴리머)로부터의 바이오 플라스틱의 제조 방법을 개시한다. 그러나, 이 방법은 적어도 두 가지의 새로운 문제를 야기한다. 첫째로, 상기한 생산은 원재료의 품질, 특히 과일의 색을 제어하는 어려움에 직면하는데, 그 이유는 과일의 색이 기후 및 물리적 파라미터, 예를 들어, 빛의 세기, 물의 공급, 토양의 영양분 등에 따라 달라지기 때문이다. 둘째로, 원재료의 확보가 문제되는데, 그 이유는 이러한 과일들이 많은 양으로 요구되고, 이는 인류의 식품 공급에 직접적으로 영향을 줄 수 있기 때문이다. 따라서, 이 방법에 따른 상업적 생산은 거의 불가능하다.On the other hand, natural colorants derived from natural products and / or by-products of the main ingredient or material provide an effective solution to eliminate or reduce contamination on the earth. For example, U.S. Pat. No. 5,205,863 discloses a process for making bioplastics from starch acetate (starch acetate polymer) using 1% of a red natural pigment from Berry fruit as a coloring additive. However, this method causes at least two new problems. First, the above-mentioned production is faced with the difficulty of controlling the quality of the raw materials, in particular the color of the fruit, because the color of the fruit is influenced by climate and physical parameters such as light intensity, water supply, It depends. Secondly, there is a problem of securing raw materials, because these fruits are required in large quantities, which can directly affect human food supply. Therefore, commercial production by this method is almost impossible.

본 발명자들은 선행기술의 문제점을 주장하였고, 상기 문제들에 대한 지속가능한 해결책 및 미생물 바이오매스의 폐기물의 더 나은 이용 및 처리로서, 천연 자원, 생물반응기 또는 발효조 또는 미생물 바이오매스로부터의 폐기물로부터 수집된 바이오매스를 포함하는 미생물 세포의 바이오매스로부터 제조되는 바이오계 폴리머 첨가제를 제공한다. 또한, 상기 미생물 세포의 바이오매스로부터 제조된 상기 바이오계 폴리머 첨가제를 포함하는 생분해성 폴리머 조성물이 제공된다.The present inventors have argued the problems of the prior art, and have found that a sustainable solution to the above problems and better utilization and treatment of waste of microbial biomass, There is provided a biocompatible polymer additive prepared from biomass of microbial cells including biomass. Also provided is a biodegradable polymer composition comprising the biocompatible polymeric additive prepared from the microbial cell biomass.

따라서, 생분해성 폴리머의 제조에 사용되는 바이오계 폴리머 첨가제가 제공한다. 상기 바이오계 폴리머 첨가제는 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스로부터 제조된다. 또한, 생분해성 폴리머 및 본 발명에 따른 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제를 포함하는 생분해성 폴리머 조성물이 제공된다. 특히, 본 발명의 임의의 측면에 따른 상기 바이오계 폴리머 첨가제는 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스를 분말화하거나 또는 바이오매스 용액을 농축시킴으로써 얻어진 분말 형태이다.Accordingly, there is provided a biocompatible polymer additive for use in the production of a biodegradable polymer. The bio-based polymer additive is prepared from the biomass of pulverized microbial cells. There is also provided a biodegradable polymer composition comprising a biodegradable polymer and a biocompatible polymeric additive prepared from the biomass of the pulverized microbial cells according to the present invention. In particular, the bio-based polymer additive according to any aspect of the present invention is in the form of a powder obtained by pulverizing the biomass of pulverized microbial cells or by concentrating the biomass solution.

본 발명의 특정 측면에 따르면, 상기 미생물 바이오매스의 미생물 세포는 1종 이상의 유색 분자를 포함한다. 이 측면에 따르면, 본 발명에 따른 바이오계 폴리머 첨가제는 안료로서 사용된다. 따라서, 본 발명에 따른 바이오계 폴리머 첨가제는 바이오계 폴리머 첨가제 안료를 포함하거나 또는 바이오계 폴리머 첨가제 안료이다. 따라서, 완전히 천연 착색제로 제조된 본 발명의 바이오계 첨가제를 포함하는 생분해성 플라스틱이 또한 제공되며, 이때 사용되는 성분 또는 재료는 바이오매스와 같은 농업 또는 생명 공학 산업 이전의 산물로부터 유래되며, 이는 대량 생산 및 품질 제어가 용이하기 때문에, 경제적으로 상당히 가치가 있다. 본 측면에 따르면, 본 발명에 따른 바이오계 폴리머 첨가제는 착색제로서 사용될 수 있다. 본 발명에 있어서, 몇몇 생명 공학 산업에서 유색 분자를 함유하는 미생물 바이오매스는 천연 안료로서 사용된다.According to a particular aspect of the invention, the microbial cells of the microbial biomass comprise at least one colored molecule. According to this aspect, the bio-based polymer additive according to the present invention is used as a pigment. Accordingly, the bio-based polymer additive according to the present invention includes a bio-based polymer additive pigment or a bio-based polymer additive pigment. Accordingly, biodegradable plastics comprising the biochemical additives of the present invention made entirely of natural colorants are also provided, wherein the components or materials used are derived from products prior to agricultural or biotechnological industries such as biomass, Production and quality control are easy and economically significant. According to this aspect, the bio-based polymer additive according to the present invention can be used as a coloring agent. In the present invention, microbial biomass containing colored molecules in some biotechnology industries are used as natural pigments.

본 발명의 임의의 측면에 따른 바이오계 폴리머 첨가제에서, 바이오매스의 미생물은 미세조류, 효모 및 박테리아 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 특히, 상기 미생물은 남조식물문(Cyanophyta), 원핵녹조식물문(Prochlorophyta), 홍조식물문(Rhodophyta), 녹조식물문(Chlorophyta), 와편모조식물문(Dinophyta), 황갈조식물문(Chrysophyta), 후각편모조식물문(Prymnesiophyta), 규조식물문(Bacillariophyta), 황조식물문(Xanthophyta), 진안점조식물문(Eustigmatophyta), 침편모조식물문(Rhaphidophyta), 갈조식물문(Phaeophyta), 프로테오박테리아문(Proteobacteria), 시아노박테리아문(Cyanobacteria), 유박테리아문(Eubacteria), 스피로헤타문(Spirochetes), 클라미디아문(Chlamydiae), 접합균문(Zygomycota), 진균문(Eumycota) 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.In the bio-based polymer additive according to any of the aspects of the invention, the microorganisms of the biomass may be selected from microalgae, yeast and bacteria or mixtures thereof. In particular, the microorganisms may be selected from the group consisting of Cyanophyta , Prochlorophyta , Rhodophyta , Chlorophyta , Dinophyta , Chrysophyta , Pseudomonas aeruginosa , Prymnesiophyta , Bacillariophyta , Xanthophyta , Eustigmatophyta , Rhaphidophyta , Phaeophyta , Proteoobacteria , (Proteobacteria), cyanobacteria door (cyanobacteria), oil bacteria door (Eubacteria), spirochaete door (Spirochetes), Chlamydia door (Chlamydiae), junction gyunmun (Zygomycota), fungal door (Eumycota) or may be combinations thereof have.

특히, 생분해성 폴리머 및 본 발명에 따른 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제(예를 들어, 안료로서 사용함)를 포함하는 생분해성 폴리머 조성물 중 상기 바이오계 폴리머 첨가제는 0.05 내지 10 중량%의 범위이다. 더욱 특히, 상기 바이오계 폴리머 첨가제는 0.5 내지 5 중량%의 범위이다.In particular, in the biodegradable polymer composition comprising the biodegradable polymer and the biocompatible polymeric additive made from the biomass of the pulverized microbial cells according to the present invention (for example used as a pigment), the biocompatible polymeric additive may be present in an amount of from 0.05 to 10 By weight. More particularly, the bio-based polymer additive ranges from 0.5 to 5% by weight.

상기 생분해성 폴리머는 본 발명의 임의의 측면의 목적에 적합한 모든 생분해성 폴리머일 수 있다. 특히, 상기 생분해성 재료는 생분해성 폴리에스테르, 예를 들어, 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS) 및/또는 락트산(PLA)으로부터 선택될 수 있다.The biodegradable polymer may be any biodegradable polymer suitable for the purposes of any aspect of the present invention. In particular, the biodegradable material may be selected from biodegradable polyesters, for example, poly (butylene succinate) (PBS) and / or lactic acid (PLA).

본 발명에 따른 생분해성 폴리머 조성물은 첨가제를 함유하지 않는 생분해성 폴리머 조성물에 비하여 향상된 유동 특성을 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 생분해성 폴리머 조성물은 첨가제를 함유하지 않는 생분해성 폴리머 조성물에 비하여 향상된 생분해 특성을 제공한다.The biodegradable polymer composition according to the present invention provides improved flow properties over biodegradable polymer compositions that do not contain additives. In addition, the biodegradable polymer composition according to the present invention provides enhanced biodegradation characteristics compared to a biodegradable polymer composition containing no additives.

따라서, 본 발명의 임의의 측면에 따른 바이오계 폴리머 첨가제를 폴리머에 첨가하는 단계를 포함하는 폴리머의 유동 특성 향상 방법이 또한 제공된다. 또한, 본 발명의 임의의 측면에 따른 바이오계 폴리머 첨가제를 생분해성 폴리머에 첨가하는 단계를 포함하는 생분해성 폴리머의 생분해 특성 향상 방법이 제공된다. 뿐만 아니라, 상기 바이오계 폴리머 첨가제가 바이오계 폴리머 첨가제 안료인 경우, 본 발명은 본 발명에 따른 바이오계 폴리머 첨가제 안료를 폴리머에 첨가하는 단계를 포함하는 폴리머의 착색 방법을 또한 제공한다.Accordingly, there is also provided a method for improving the flow characteristics of a polymer comprising the step of adding a biocompatible polymer additive according to any of the aspects of the present invention to the polymer. Also provided is a method for improving biodegradability of a biodegradable polymer comprising the step of adding a biocompatible polymer additive according to any of the aspects of the present invention to the biodegradable polymer. In addition, when the bio-based polymer additive is a bio-based polymer additive pigment, the present invention also provides a method for coloring a polymer comprising the step of adding the bio-based polymer additive pigment according to the present invention to the polymer.

하기의 단계들을 포함하는 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법이 또한 제공된다:A method of making a biocompatible polymeric additive comprising the steps of:

(a) 미생물 바이오매스를 제공하는 단계; 및(a) providing microbial biomass; And

(b) 상기 (a) 단계로부터 얻은 상기 바이오매스의 미생물 세포를 분쇄하는 단계.(b) pulverizing the microbial cells of the biomass obtained from the step (a).

특히, 상기 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법은 (c) 단계로서, 상기 (b) 단계로부터 얻은 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스를 분말화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 분말화 단계는 열 분말화법 또는 냉 분말화법으로부터 선택될 수 있다. 상기 열 분말화법은 분말 건조, 증발, 회전 건조, 기류 건조(flash drying), 디스크 건조, 캐스케이드 건조, 과열증기 건조로부터 선택될 수 있다. 상기 냉 분말화법은 냉동 건조, 분무응고 또는 분무냉각으로부터 선택될 수 있다. 대안적으로, 상기 (c) 단계는 상기 (b) 단계로부터 얻어진 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스를 농축하는 단계를 포함할 수 있다.In particular, the method for producing the bio-based polymer additive may further include the step of pulverizing the biomass of the pulverized microorganism cells obtained in the step (c) as step (c). The pulverization step may be selected from thermal or cold pulverization methods. The thermal pulverization method may be selected from powder drying, evaporation, rotary drying, flash drying, disk drying, cascade drying, and superheated steam drying. The cold-grinding method may be selected from freeze drying, spray coagulation or spray cooling. Alternatively, (c) may comprise concentrating the biomass of the pulverized microbial cells obtained from step (b).

상기 (a) 단계의 미생물 바이오매스는 천연 자원, 생물반응기 또는 발효조로부터 수집함으로써 얻어질 수 있다. 특히, 상기 미생물 바이오매스는 리터당 50 내지 200 그램의 고체 농도로 수용액 중에 첨가될 수 있다. 특히, 상기 방법 중 (b) 단계는 20 내지 80℃의 온도에서 수행되는 기계적 세포 분쇄법일 수 있다. 상기 기계적 세포 분쇄법은 균질화법, 소성법, 동결-해동법, 막자사발과 막자법 또는 초음파법으로부터 선택될 수 있다.The microbial biomass of step (a) can be obtained by collecting from a natural resource, a bioreactor or a fermenter. In particular, the microbial biomass may be added to the aqueous solution at a solids concentration of 50 to 200 grams per liter. Particularly, step (b) of the above method may be a mechanical cell crushing method performed at a temperature of 20 to 80 ° C. The mechanical cell grinding method may be selected from a homogenization method, a sintering method, a freezing-thawing method, a mortar and pestle method, or an ultrasonic method.

본 발명의 임의의 측면에 따른 생분해성 폴리머 조성물로 제조된 물품이 또한 제공된다.An article made of a biodegradable polymer composition according to any of the aspects of the present invention is also provided.

도 1은 미세조류 바이오매스 분말로부터의 바이오계 폴리머 첨가제 안료가 몇몇 비율로 도입된 생분해성 수지(PBS)의 사진이다.
도 2는 미세조류 분말로부터의 바이오계 폴리머 첨가제 안료가 몇몇 비율로 도입된 생분해성 수지 (PLA)의 사진이다.
도 3은 효모 분말로부터의 바이오계 폴리머 첨가제 안료가 몇몇 비율로 도입된 생분해성 수지(PBS)의 사진이다.
도 4는 효모 분말로부터의 바이오계 첨가제 안료가 몇몇 비율로 도입된 생분해성 수지(PLA)의 사진이다.
도 5는 생분해성 폴리머를 나타내는 광학 현미경 사진으로, 미세조류 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제가 1.0%의 비율로 도입된 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS)를 도시한다((A) 500x(좌측) 및 (B) 1000x(우측)).
도 6은 생분해성 폴리머를 나타내는 광학 현미경 사진으로, 미세조류 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제가 5.0%의 비율로 도입된 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS)를 도시한다((A) 500x(좌측) 및 (B) 1000x(우측)).
도 7은 생분해성 폴리머를 나타내는 광학 현미경 사진으로, 미세조류 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제가 1.0%의 비율로 도입된 폴리락트산(PLA)을 도시한다((A) 500x(좌측) 및 (B) 1000x(우측)).
도 8은 생분해성 폴리머를 나타내는 광학 현미경 사진으로, 미세조류 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제가 5.0%의 비율로 도입된 폴리락트산(PLA)을 도시한다((A) 500x(좌측) 및 (B) 1000x(우측)).
도 9는 생분해성 폴리머를 나타내는 광학 현미경 사진으로, 효모 바이오매스부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제가 1.0%의 비율로 도입된 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS)를 도시한다((A) 500x(좌측) 및 (B) 1000x(우측)).
도 10은 생분해성 폴리머를 나타내는 광학 현미경 사진으로, 효모 바이오매스부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제가 5.0%의 비율로 도입된 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS)를 도시한다((A) 500x(좌측) 및 (B) 1000x(우측)).
도 11은 생분해성 폴리머를 나타내는 광학 현미경 사진으로, 효모 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제가 1.0%의 비율로 도입된 폴리락트산(PLA)을 도시한다((A) 500x(좌측) 및 (B) 1000x(우측)).
도 12는 생분해성 폴리머를 나타내는 광학 현미경 사진으로, 효모 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제가 5.0%의 비율로 도입된 폴리락트산(PLA)을 도시한다((A) 500x(좌측) 및 (B) 1000x(우측)).
도 13은 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 미세조류 유래의 첨가제가 도입된 폴리락트산(PLA) 폴리머의 용융 흐름 속도(melt flow rate: MFR) 값을 나타내는 막대 차트를 도시한다.
도 14는 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 효모 유래의 첨가제들이 도입된 폴리락트산(PLA) 폴리머의 용융 흐름 속도(MFR)를 나타내는 막대 차트를 도시한다.
도 15는 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 미세조류 유래의 첨가제가 도입된 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS) 폴리머의 증가된 생분해성의 백분율을 나타내는 막대 차트를 도시한다.
도 16은 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 효모 유래의 첨가제들이 도입된 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS) 폴리머의 백분율을 나타내는 막대 차트를 도시한다.
도 17a는 생분해성 폴리머를 나타내는 사진으로서, 선행 출원에 따라 세포 분쇄 없이 스피룰리나(Spirulina) 세포가 0 중량%, 0.001 중량% 및 0.005 중량%로 도입된 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS)를 도시한다. 도 17b는 생분해성 폴리머를 나타내는 사진으로서, 본 발명에서 설명된 바와 같이 분쇄된 스피룰리나 세포가 0 중량%, 0.5 중량%, 1.0 중량%, 3.0 중량% 및 5.0 중량%로 도입된 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS)를 도시한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a photograph of a biodegradable resin (PBS) in which the biocompatible polymer additive pigment from the microalgae biomass powder is introduced in several ratios.
FIG. 2 is a photograph of a biodegradable resin (PLA) into which a biocompatible polymer additive pigment from microalgae powder is introduced in several ratios.
3 is a photograph of a biodegradable resin (PBS) in which a biocompatible polymer additive pigment from yeast powder is introduced in several ratios.
Figure 4 is a photograph of a biodegradable resin (PLA) in which the biochemical additive pigment from the yeast powder is introduced in several ratios.
5 is an optical microscope photograph showing a biodegradable polymer, showing a poly (butylene succinate) (PBS) in which a bio-based polymer additive prepared from microalgae biomass was introduced at a rate of 1.0% ((A) 500x (Left) and (B) 1000x (right)).
6 is an optical microscope photograph showing a biodegradable polymer, showing poly (butylene succinate) (PBS) in which a biosynthetic polymer additive prepared from microalgae biomass was introduced at a rate of 5.0% ((A) 500x (Left) and (B) 1000x (right)).
FIG. 7 is an optical microscope photograph showing a biodegradable polymer, showing a polylactic acid (PLA) in which a biosynthetic polymer additive prepared from microalgae biomass was introduced at a rate of 1.0% ((A) 500x (left) and B) 1000x (right)).
8 is an optical microscope photograph showing a biodegradable polymer, showing a polylactic acid (PLA) in which a biosynthetic polymer additive prepared from microalgae biomass was introduced at a rate of 5.0% ((A) 500x (left) and B) 1000x (right)).
9 is an optical microscope photograph showing a biodegradable polymer, showing poly (butylene succinate) (PBS) in which a biosynthetic polymer additive prepared from yeast biomass was introduced at a rate of 1.0% ((A) 500x Left) and (B) 1000x (right)).
10 is an optical microscope photograph showing a biodegradable polymer, showing poly (butylene succinate) (PBS) in which a biosynthetic polymer additive prepared from yeast biomass was introduced at a rate of 5.0% ((A) 500x Left) and (B) 1000x (right)).
11 is an optical microscope photograph showing a biodegradable polymer, showing a polylactic acid (PLA) in which a biosynthetic polymer additive prepared from yeast biomass was introduced at a rate of 1.0% ((A) 500x (left) and ) 1000x (right)).
12 is an optical microscope photograph showing a biodegradable polymer, showing a polylactic acid (PLA) in which a biopolymer additive prepared from yeast biomass was introduced at a rate of 5.0% ((A) 500x (left) and ) 1000x (right)).
Figure 13 shows a bar chart showing the melt flow rate (MFR) value of a polylactic acid (PLA) polymer to which an additive derived from microalgae according to exemplary embodiments of the present invention is introduced.
Figure 14 shows a bar chart showing the melt flow rate (MFR) of a polylactic acid (PLA) polymer into which yeast-derived additives are incorporated according to exemplary embodiments of the present invention.
Figure 15 shows a bar chart showing the percentage of increased biodegradability of the poly (butylene succinate) (PBS) polymer into which the microalgae-derived additive is incorporated according to exemplary embodiments of the present invention.
Figure 16 shows a bar chart showing the percentage of poly (butylene succinate) (PBS) polymer into which yeast-derived additives are incorporated according to exemplary embodiments of the present invention.
17A is a photograph showing a biodegradable polymer, showing poly (butylene succinate) (PBS) in which Spirulina cells were introduced at 0 wt%, 0.001 wt% and 0.005 wt% without cell disruption according to the prior application do. 17B is a photograph showing a biodegradable polymer. As shown in the present invention, pulverized spirulina cells were coated with poly (butylene stearate) having 0 wt%, 0.5 wt%, 1.0 wt%, 3.0 wt% and 5.0 wt% (PBS). ≪ / RTI >

본 명세서에서 나타난 모든 측면들은 또한, 다르게 언급하지 않는 한, 본 발명의 임의의 다른 측면들로의 응용을 포함하는 것으로 의도된다.All aspects disclosed herein are also intended to include applications to any other aspects of the invention, unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용된 기술적 용어 및 과학적 용어는, 다르게 언급되지 않는 한, 당해 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 것과 같은 정의를 갖는다.The technical and scientific terms used herein have the same definitions as will be understood by one of ordinary skill in the art, unless otherwise stated.

단수 명사 또는 대명사의 사용은, 특허청구범위 및/또는 명세서 중 용어 "~을 포함하는(comprising)"와 함께 사용되는 경우, "하나"를 의미하며, "하나 이상", "적어도 하나" 및 "하나 또는 하나 보다 많은"을 또한 포함한다.The use of singular nouns or pronouns means, when used in conjunction with the term " comprising " in the claims and / or the specification, " One or more than one ".

본 명세서에서, 용어 "미생물 바이오매스"는 미생물로부터 유래된 바이오매스를 지칭하고, 이는 미생물의 바이오매스를 포함하는 생명공학 산업으로부터 유래된다. 본 발명에 따른 미생물은 미세조류, 효모 및/또는 박테리아일 수 있다. 본 발명에 적합한 다른 미생물이 사용될 수 있다. 미생물 바이오매스는 천연 자원, 생물반응기 또는 발효조, 또는 생명공학 산업으로부터의 고체 폐기물 일부(예를 들어, 발효 공정에서 에탄올의 생성 이후의 맥주 효모, 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae))로부터 수집될 수 있다. 본 출원 전체에 걸쳐서, 모든 유형의 미생물은 단세포 형태, 다세포 형태 또는 둘 모두로 지칭될 수 있다. As used herein, the term "microbial biomass" refers to a biomass derived from a microorganism, which is derived from a biotechnology industry that includes biomass of microbes. The microorganisms according to the present invention may be microalgae, yeast and / or bacteria. Other microorganisms suitable for the present invention may be used. The microbial biomass may be a natural resource, a bioreactor or a fermenter, or a portion of a solid waste from the biotechnology industry (e.g., brewer's yeast after the production of ethanol in a fermentation process, Saccharomyces cerevisiae ). Throughout this application, all types of microorganisms can be referred to as single cell, multicellular, or both.

본 명세서에서, 용어 "첨가제 안료를 포함하는 미생물 세포" 또는 "유색 안료를 포함하는 미생물 세포"는 천연 유색 안료 분자를 포함하는 미생물 세포, 예를 들어, 미세조류, 효모 및/또는 박테리아를 지칭한다. 예를 들어, 상기 유색 분자는 안토시아닌, 엽록소, 카로티노이드 및 피코빌린 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.As used herein, the term " microbial cells comprising an additive pigment "or" microbial cells comprising a colored pigment "refers to microbial cells comprising natural pigmented pigment, for example microalgae, yeast and / or bacteria . For example, the colored molecules may be selected from anthocyanins, chlorophyll, carotenoids, and picobillins, or mixtures thereof.

본 명세서에서, 용어 "바이오계 폴리머 첨가제"는 미생물 바이오매스의 세포를 분쇄함으로써 얻어진 첨가제(들)을 지칭한다.As used herein, the term "bio-based polymer additive" refers to the additive (s) obtained by breaking down the cells of the microbial biomass.

본 명세서에서, 용어 "바이오계 폴리머 첨가제 안료"는 미생물 바이오매스의 세포를 분쇄함으로써 얻어진 첨가제 안료(들)을 지칭하며, 여기서 상기 미생물 세포는 유색 분자를 포함한다.As used herein, the term "bio-based polymer additive pigment" refers to additive pigment (s) obtained by milling cells of microbial biomass, wherein the microbial cells comprise colored molecules.

본 명세서에서, 용어 "안료"는 불용성 또는 용해성 유색 입자를 지칭한다.As used herein, the term "pigment" refers to insoluble or soluble colored particles.

본 명세서에서, 용어 "생분해성 폴리머 조성물"은 적어도 1종의 생분해성 폴리머 및 적어도 1종의 바이오계 폴리머 첨가제, 예를 들어, 본 발명에 따른 바이오계 폴리머 첨가제 안료를 포함하는 조성물을 지칭한다.As used herein, the term "biodegradable polymer composition" refers to a composition comprising at least one biodegradable polymer and at least one bio-based polymer additive, e.g., a bio-based polymer additive pigment according to the present invention.

본 출원 전체에 걸쳐서, 본 명세서에 보여지거나 또는 나타난 임의의 값을 명시하기 위해 사용되는 용어 "약"은 변경되거나 또는 편차를 가질 수 있다. 이러한 변경 또는 편차는 다양한 값을 측정하기 위해 사용되는 장치 및 방법의 오차에 의해 야기될 수 있다.Throughout this application, the term "about" used to specify any value shown or presented herein may be altered or varied. Such variations or deviations may be caused by errors in the apparatuses and methods used to measure the various values.

용어 "~을 포함한다(comprise)", "~을 갖는다(hvae)" 및 "~을 포함한다(include)"는 말단 개방형 연결 동사이다. "포함한다(comprise)", "포함하는(which comprise)", "갖는다(have)", "갖는(which have)", "포함한다(include)" 및 "포함하는(which include)"과 같은 이들 동사의 하나 이상의 형태 또한, 말단 개방형이다. 예를 들어, 하나 이상의 단계를 "포함하는(comprise)", "갖는(have)" 또는 "포함하는(include)" 임의의 방법은, 단지 그 하나 이상의 단계를 소유하는 것에만 제한되지 않고, 모든 명시되지 않은 단계들을 포괄한다.The terms " comprise, " " hvae, "and " include" The terms such as " comprise, " " comprise, " " comprise, "" having, " One or more of these verbs are also open ended. For example, any method of " comprise, "" comprise, " include, or" include " one or more steps is not limited to just owning the one or more steps, It covers the steps not specified.

본 명세서에 언급된 임의의 계기, 장치, 방법 또는 시약은, 다르게 표시되지 않는 한, 당해 기술분야의 통상의 기술자에 의하여 일반적으로 사용되거나 또는 수행되는 계기, 장치, 방법 또는 시약을 의미하는 것으로 의도된다. Any instrument, apparatus, method, or reagent referred to herein is intended to mean an instrument, apparatus, method, or reagent that is commonly used or performed by one of ordinary skill in the art, unless otherwise indicated. do.

미생물은 생명공학 분야에서 중요한 도구이다. 생물반응기 내에서 미생물 배양에 대한 몇몇 개발들이 오랫동안 일어났다. 예를 들어, 맥주 효모인 사카로미세스 세레비시아는 발효 공정을 통한 에탄올 생산에서 중요한 역할을 하며, 이때 부산물은 맥주 생산에서뿐만 아니라 자동차 산업에서 대체 에너지 공급으로서 또한 중요하다. 발효기(fermentor)에서 에탄올의 정제 이후, 효모 바이오매스는 부산물 또는 폐기물로서 간주된다. 사카로미세스 세레비시아 바이오매스는 적색 분자인 안토시아닌을 함유하고 착색제로서 사용될 수 있음이 알려져 있다. 따라서, 다량의 사카로미세스 세레비시아 효모 바이오매스는 이러한 에탄올 생산 공장에서의 부산물 또는 폐기물로 간주되고, 천연 착색제로서 사용될 수 있다.Microorganisms are an important tool in biotechnology. Several developments in microbial cultivation within bioreactors have occurred for a long time. For example, the brewer's yeast Saccharomyces cerevisiae plays an important role in ethanol production through fermentation processes, where by-products are also important as alternative energy sources in the automotive industry as well as in beer production. After purification of ethanol in a fermentor, yeast biomass is considered as a by-product or waste. It is known that Saccharomyces cerevisiae biomass contains an anthocyanin which is a red molecule and can be used as a coloring agent. Therefore, a large amount of Saccharomyces cerevisiae yeast biomass is regarded as a by-product or waste in such an ethanol production plant and can be used as a natural coloring agent.

식품 및 식품 첨가제 응용 분야에서 조류 생산은 잘 알려져 있다. 최근, 미세조류는 몇몇 종류가 오일 및 지질을 생성하는 것으로 알려져 바이오연료 산업에서 주목을 받고 있다. 바이오매스 분별 이후 메탄올과 에스테르교환반응을 일으키는데, 이는 바이오디젤의 형성을 제공할 것이다. 따라서, 미세조류는 다른 에너지 작물 대비 높은 광합성 효율, 바이오매스 생산 및 더 빠른 성장과 같은 이점들의 조합으로 인해 연료 생산을 위한 우수한 후보로 제안되었다. 뿐만 아니라, 이러한 유기체들은 광독립영양적으로(photoautotrophically) 성장할 수 있기 때문에, 이들의 단순한 성장 요건들은 21세기에서 산업적 규모의 바이오연료의 생산을 위한 대규모 광생물반응기에서 성장하는데 적합하다.Algae production is well known in food and food additive applications. In recent years, microalgae have been attracting attention in the biofuel industry, with several types known to produce oils and lipids. After biomass fractionation, it causes an ester exchange reaction with methanol, which will provide the formation of biodiesel. Thus, microalgae has been proposed as an excellent candidate for fuel production due to the combination of advantages such as high photosynthetic efficiency, biomass production and faster growth compared to other energy crops. In addition, since these organisms can grow photoautotrophically, their simple growth requirements are suitable for growing in large-scale photobioreactors for the production of industrial-scale biofuels in the 21st century.

미세조류는 광에너지 수확을 위한 유기 안료를 함유한다. 안료에는 3가지 주요 종들이 있다: 엽록소, 카로티노이드 및 피코빌린. 엽록소(녹색 안료) 및 카로티노이드(황색 또는 오렌지색 안료)는 친유성이고, 엽록소-단백질 복합체와 관련이 있는 반면에, 피코빌린은 친수성이다. 엽록소 분자는 중심에 마그네슘 원자를 함유하는 테트라피롤 고리와 긴사슬 테르페노이드 알코올로 구성된다. 구조적으로, a, b, c 및 d로 지정되는 다양한 유형의 엽록소 분자는 상기 테트라피롤 고리 상의 측면 치환기가 다르다. 모든 엽록소 분자는 2개의 주요 흡수 밴드를 갖는다: 청색 또는 청색-녹색(450-475nm) 및 적색(630-675 nm). Microalgae contain organic pigments for light energy harvesting. There are three main species of pigment: chlorophyll, carotenoid and picobillin. Chlorophyll (green pigments) and carotenoids (yellow or orange pigments) are lipophilic and are associated with chlorophyll-protein complexes, while picobilins are hydrophilic. The chlorophyll molecule consists of a tetrapyrrole ring containing a magnesium atom in the center and a long chain terpenoid alcohol. Structurally, the various types of chlorophyll molecules designated as a, b, c, and d differ in lateral substituents on the tetrapyrrole ring. All chlorophyll molecules have two major absorption bands: blue or blue-green (450-475 nm) and red (630-675 nm).

엽록소 a는 코어의 일부 및 반응 중심 안료 단백질 복합체로서 모든 산소성 광독립영양체(photoautotrophs)에 나타나고, 광 수확 안테나(light-harvesting antennae)에서 엽록소 b 또는 엽록소 c가 수반된다.Chlorophyll a is part of the core and a reactive center pigment protein complex that appears in all oxygenated photoautotrophs and is accompanied by chlorophyll b or chlorophyll c in a light-harvesting antennae.

카로티노이드는 400 내지 550 nm의 흡수 범위를 갖는 생물학적 발색단의 큰 그룹을 나타낸다. 카로티노이드의 기본 구조적 요소는 이중 결합 사슬로 컨쥬게이트된 18개의 탄소에 의해 연결된 2개의 헥사카본 고리이다. 이들은 일반적으로 탄화수소(카로틴, 예를 들어, 알파-카로틴, 베타-카로틴) 또는 산소화된 탄화수소(크산토필, 예를 들어, 루테인(lutein), 비올라크산틴(violaxanthin), 제아크산틴(zeaxanthin), 푸코크산틴(fucoxanthin), 페리디닌(peridinin))이다. Carotenoids represent a large group of biological chromophores with an absorption range of 400 to 550 nm. The basic structural element of carotenoids is the two hexacarbon rings linked by 18 carbons conjugated to a double bond chain. They are generally derived from hydrocarbons (carotene, for example alpha-carotene, beta-carotene) or oxygenated hydrocarbons (xanthophylls such as lutein, violaxanthin, zeaxanthin, , Fucoxanthin, peridinin).

카로티노이드는 광합성 기구에서 몇 가지 역할을 하는데, 즉 (1) 여기(excitation)를 엽록소 a에 전달하는 보조 광 수확 안료, (2) 광 수확 내의 구조적 개체 및 반응 중심 안료-단백질 복합체; 및 (3) 과도한 조사에 대한 보호에 요구되는 분자, 엽록소 트리플렛(chlorophyll triplet) 및 반응성 산소 종으로서 기능한다.Carotenoids play several roles in photosynthesis mechanisms: (1) auxiliary light harvesting pigments that transfer excitation to chlorophyll a, (2) structural entities and reaction center pigment-protein complexes in light harvesting; And (3) functions as a molecular, chlorophyll triplet and reactive oxygen species required for protection against overexposure.

스피룰리나 종과 같은 시아노박테리아 및 적색 조류에서, 주요 안테나는 피코빌린, 예를 들어, 피코에리트로빌린(phycoerythrobilin), 피코시아노빌린(phycocyanobilin) 및 피코우로빌린(phycourobilin)을 함유한다. 이들 보조 안료는 청색-녹색, 청색, 녹색, 또는 오렌지색 광(500-650 nm)을 흡수한다. 피코빌린단백질(Phycobiliprotein)은 수용성이고, 상기 안료들은 아포단백질(apoprotein)에 공유결합된다.In cyanobacteria and red algae such as Spirulina species, the main antenna contains a phycobilin, such as phycoerythrobilin, phycocyanobilin and phycourobilin. These auxiliary pigments absorb blue-green, blue, green, or orange light (500-650 nm). Phycobiliprotein is water-soluble and the pigments are covalently bound to apoprotein.

본 발명에 있어서, 미세조류는 남조식물문(Cyanophyta) 및 원핵녹조식물문(Prochlorophyta)의 원핵조류(prokaryotic algae); 또는 홍조식물문(Rhodophyta), 녹조식물문(Chlorophyta), 와편모조식물문(Dinophyta), 황갈조식물문(Chrysophyta), 후각편모조식물문(Prymnesiophyta), 규조식물문(Bacillariophyta), 황조식물문(Xanthophyta), 진안점조식물문(Eustigmatophyta), 침편모조식물문(Rhaphidophyta) 및 갈조식물문(Phaeophyta)의 진핵조류(eukaryotic algae)로부터 선택될 수 있다. 원핵조류의 예는 스피룰리나 종으로, 이는 엽록소, 피코시아닌(phycocyanin), 피코에리트린(Phycoerythrin), 베타카로틴(beta - carotene), 베타크립토크산틴(beta - cryptoxanthin) 및 제아크산틴(Zeaxanthin)을 함유하는 남조식물문의 시아노박테리아이다. 진핵조류의 예는 진안점조식물문의 나노클로로피시스 종(nannochloropsis sp.)이다.In the present invention, the microalgae are prokaryotic algae of Cyanophyta and Prochlorophyta ; Or Rhodophyta , Chlorophyta , Dinophyta , Chrysophyta , Prymnesiophyta , Bacillariophyta , Xanthophyta , Eustigmatophyta , Rhaphidophyta and Rhododendrons are the most common phytonutrients in Korea . Can be selected from the eukaryotic algae of Phaeophyta . Examples of prokaryotic algae are Spirulina species, which include chlorophyll, phycocyanin , phycoerythrin, beta - carotene , Beta creep torque Santin (beta - cryptoxanthin) and the Southern Dynasties plants containing zeaxanthin (Zeaxanthin) is a no-contact cyano bacteria. An example of eucaryotic algae is the nanochlorophysi sp.

본 발명에 있어서, 미생물은 프로테오박테리아문, 시아노박테리아문, 유박테리아문, 스피로헤타문 및 클라미디아문에서 유색 분자를 함유하는 원핵 미생물로부터 선택될 수 있다. In the present invention, the microorganism can be selected from a prokaryotic microorganism containing a coloring molecule in a proteobacteria gate, a cyanobacteria gate, a uracilum bacteria gate, a spirocheta gate and a chlamydia gate.

본 발명에 있어서, 미생물은 접합균문, 진균문에서 유색 분자를 함유하는 진핵 미생물, 예를 들어, 안토시아닌의 적색 분자를 함유하는 사카로미세스 세레비시아로부터 선택될 수 있다.In the present invention, the microorganism can be selected from eukaryotic microorganisms containing colored molecules in the junctional germs and fungus gates, for example, Saccharomyces cerevisiae containing red molecules of anthocyanin.

일 측면에 있어서, 본 발명은 생분해성 폴리머 조성물의 제조에 사용하기 위한 바이오계 폴리머 첨가제를 제공한다. 상기 바이오계 폴리머 첨가제는 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스로부터 제조된다.In one aspect, the present invention provides a bio-based polymer additive for use in the production of a biodegradable polymer composition. The bio-based polymer additive is prepared from the biomass of pulverized microbial cells.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 바이오계 폴리머 첨가제에서, 미생물의 바이오매스는 미세조류, 효모 및 박테리아 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 특히, 상기 바이오매스는 남조식물문, 원핵녹조식물문, 홍조식물문, 녹조식물문, 와편모조식물문, 황갈조식물문, 후각편모조식물문, 규조식물문, 황조식물문, 진안점조식물문, 침편모조식물문, 갈조식물문, 프로테오박테리아문, 시아노박테리아문, 유박테리아문, 스피로헤타문, 클라미디아문, 접합균문 또는 진균문 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 바이오매스는 미세조류 바이오매스 또는 효모 바이오매스 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.In the bio-based polymer additive according to one aspect of the present invention, the biomass of the microorganism may be selected from microalgae, yeast and bacteria or a mixture thereof. Particularly, the biomass can be used in a variety of fields such as a southern plant gate, a prokaryotic green plant gate, a red flora gate, a green plant gate, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Chlamydia gates, junction gates or fungal gates, or combinations thereof. More specifically, the biomass is selected from microalgae biomass or yeast biomass or a combination thereof.

본 발명의 다른 측면에 있어서, 본 발명은 생분해성 폴리머 및 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제를 포함하는 생분새헝 폴리머 조성물을 제공한다. 더욱 바람직하게는, 상기 바이오계 폴리머 첨가제는 0.05 내지 10 중량%의 범위이다. 가장 바람직하게는, 상기 바이오계 폴리머 첨가제는 0.5 내지 5 중량%의 범위이다. 본 발명의 임의의 측면의 목적에 적합한 모든 생분해성 폴리머가 사용될 수 있다. 상기 생분해성 폴리머는 생분해성 폴리에스테르로부터 선택될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 상기 생분해성 폴리에스테르는, 이에 제한되는 것은 아니나, 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS) 또는 폴리락트산(PLA) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.In another aspect of the present invention, there is provided a biodegradable polymer composition comprising a biodegradable polymer and a biocompatible polymeric additive prepared from biomass of comminuted microbial cells. More preferably, the amount of the bio-based polymer additive ranges from 0.05 to 10% by weight. Most preferably, the bio-based polymer additive ranges from 0.5 to 5% by weight. Any biodegradable polymer suitable for the purposes of any aspect of the invention may be used. The biodegradable polymer may be selected from biodegradable polyesters. Thus, for example, the biodegradable polyester can be, but is not limited to, poly (butylene succinate) (PBS) or polylactic acid (PLA) or a mixture thereof.

분쇄된 바이오매스의 미생물 세포는, 미분쇄된 미생물 세포와 비교할 때, 바이오계 첨가제와 더욱 상용성이 있는 생분해성 폴리머를 제공하기 때문에 이로부터 제조된 생분해성 폴리머 조성물의 특성 및 특징(색상 특성을 포함함)을 향상시킴에 주목하는 것은 중요하다. 특히, 생분해성 폴리머 및 본 발명에 따른 분쇄된 미생물 세포의 미생물 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제를 포함하는 상기 조성물의 사용하는 경우, 상기 생분해성 폴리머는 혼합 효율을 향상시키기 위한 상용화제(예를 들어, 오일)의 첨가 없이도 상기 첨가제와 효율적으로 혼합될 수 있다. 따라서, 추가적인 첨가제(본 발명에 따른 바이오계 폴리머 첨가제와 상이함)의 첨가 없이도, 바이오계 폴리머 첨가제로부터 유래된 미생물을 제조하기 위하여 미생물 세포의 분쇄 단계가 중요한 것으로 시사된다.Since the microbial cells of the pulverized biomass provide a biodegradable polymer more compatible with the biochemical additive as compared with the micro-pulverized microbial cells, the characteristics and characteristics of the biodegradable polymer composition prepared therefrom And the like). In particular, in the case of using such a composition comprising a biodegradable polymer and a biocompatible polymer additive prepared from the microbial biomass of the pulverized microbial cells according to the present invention, the biodegradable polymer may be a compatibilizer for improving the mixing efficiency Can be efficiently mixed with the additive without the addition of oil). Therefore, it is suggested that the step of pulverizing the microbial cells is important in order to produce the microorganism derived from the bio-based polymer additive, without the addition of the additional additive (different from the bio-based polymer additive according to the present invention).

선행 기술에서 알려진 방법에서, 미생물은 일반적으로 먼저 건조된 후, 분쇄된다. 대조적으로, 본 발명의 공정에서는, 미생물 세포가 먼저 분쇄된 후, 첨가제의 제조를 위해, 예를 들어, 건조 단계 또는 용액 농축 단계에 의해 처리된다. 특히, 본 발명자들은 건조 또는 농축 단계 이전에 상기 세포들을 분쇄하는 것이 유리함을 발견하였는데, 그 이유는 세포벽 및/또는 세포막이 파괴된 후, 첨가제 분자, 예를 들어, 첨가제 안료 분자가 상기 세포벽 밖으로 노출될 수 있기 때문이다. 반면에, 세포를 분쇄하기 이전의 건조 단계는 세포벽/세포막의 붕괴 없이 세포 내의 물의 탈수를 야기한다. 그 결과로서, 상기 (안료를 포함하는)첨가제 분자는 건조된 세포 내로 포획되어, 건조된 세포로부터의 (안료를 포함하는)첨가제 분자의 방출이 어렵게 된다.In a method known in the prior art, microorganisms are generally first dried and then ground. In contrast, in the process of the present invention, the microbial cells are first crushed and then processed for the preparation of the additive, for example, by a drying step or a solution concentration step. In particular, the inventors have found that it is advantageous to crush these cells prior to the drying or concentration step, because after the cell walls and / or cell membranes have been destroyed, the additive molecules, for example additive pigment molecules, It can be. On the other hand, the drying step prior to crushing the cells causes dehydration of water in the cells without collapse of the cell wall / cell membrane. As a result, the additive molecules (including the pigment) are trapped in the dried cells, making it difficult to release additive molecules (including pigments) from the dried cells.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 하기의 단계들을 포함하는 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법에 관한 것이다:In another aspect of the present invention, the present invention relates to a method for preparing a bio-based polymer additive comprising the steps of:

(a) 미생물 바이오매스를 제공하는 단계; 및(a) providing microbial biomass; And

(b) 상기 (a) 단계로부터 얻은 바이오매스의 미생물 세포를 분쇄하는 단계.(b) pulverizing the microbial cells of the biomass obtained from the step (a).

상기 (a) 단계는 천연 호수 또는 석호, 개방 연못, 폐쇄형 광생물반응기로부터 미세조류 또는 기타 유색 분자 함유 미생물을 수확하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 단계 (a)의 미생물 바이오매스는 이를 천연 자원, 생물반응기 또는 발효조로부터 수집함으로써 얻을 수 있다. 특히, 상기 미생물 바이오매스는 수용액 중에 리터당 50 내지 200 그램의 고체 농도로 첨가될 수 있다. 특히, 상기 방법 중 상기 (b) 단계는 20 내지 80℃의 온도에서 수행되는 기계적 세포 분쇄법일 수 있다. 기계적 세포 분쇄법은 균질화법, 소성법, 동결-해동법, 막자사발과 막자법 또는 초음파법으로부터 선택될 수 있다.The step (a) may include harvesting a microalgae or other colored molecule-containing microorganism from a natural lake or lagoon, an open pond, a closed photobioreactor. The microbial biomass of step (a) can be obtained by collecting it from a natural resource, a bioreactor or a fermenter. In particular, the microbial biomass may be added at a solids concentration of 50 to 200 grams per liter in an aqueous solution. Particularly, the step (b) may be a mechanical cell crushing method performed at a temperature of 20 to 80 ° C. Mechanical cell grinding can be selected from homogenization, sintering, freezing-thawing, mulch and pestle or ultrasonication.

특히, 상기 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법은 (c) 단계로서, 상기 단계 (b)로부터 얻어진 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스를 분말화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 분말화 단계는 열 분말화법 또는 냉 분말화법으로부터 선택될 수 있다. 상기 열 분말화법은 분무 건조, 증발, 회전 건조, 기류 건조, 디스크 건조, 캐스케이드 건조, 과열증기 건조로부터 선택될 수 있다. 상기 냉 분말화법은 냉동 건조, 분무 응고 또는 분무 냉각으로부터 선택될 수 있다.In particular, the method for producing the bio-based polymer additive may further comprise, as step (c), pulverizing the biomass of the pulverized microorganism cells obtained from the step (b). The pulverization step may be selected from thermal or cold pulverization methods. The thermal pulverization method may be selected from spray drying, evaporation, rotary drying, air drying, disk drying, cascade drying, superheated steam drying. The cold-grinding method may be selected from freeze drying, spray coagulation or spray cooling.

대안적으로, 상기 (c) 단계에서, 상기 첨가제의 제조는 분말화와 상이한 방법으로 얻어질 수 있다. 예를 들어, 상기 첨가제는 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스를 농축함으로써 제조될 수 있다. 더욱 특히, 상기 단계는 분쇄된 미생물의 바이오매스를 농축한 후, 가공될 수지(폴리머)와 상용성이 있는 적절한 액체 캐리어에 분산시키는 것을 포함한다. 더욱 특히, 이러한 대안적인 (c) 단계에 따르면, 상기 첨가제는 물을 포함하는 농축된 안료 분산액과 공비 증류에 의해 분산액 중의 물을 완전히 제거하기에 필요한 양의 방향족 탄화수소를 혼합함으로써 얻어질 수 있다. 이후, 생성된 균질한 슬러리는 감압 하에서 90℃ 이하의 온도에서 가열되어 잔류의 물 및 공비 혼합물로서 첨가된 방향족 탄화수소 및 저급 알코올을 제거할 수 있다.Alternatively, in step (c), the preparation of the additive may be obtained in a different manner from the pulverization. For example, the additive may be prepared by concentrating the biomass of the pulverized microbial cells. More particularly, this step involves concentrating the biomass of the pulverized microorganism and then dispersing it in a suitable liquid carrier compatible with the resin (polymer) to be processed. More particularly, according to this alternative step (c), the additive can be obtained by mixing a concentrated pigment dispersion comprising water and an aromatic hydrocarbon in an amount necessary for complete elimination of water in the dispersion by azeotropic distillation. The resulting homogeneous slurry can then be heated at a temperature below 90 DEG C under reduced pressure to remove residual water and aromatic hydrocarbons and lower alcohols added as an azeotrope.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 생분해성 폴리머 조성물의 제조 방법에서의 사용을 위한 바이오계 폴리머 첨가제를 제공한다. 상기 바이오계 폴리머 첨가제는 분해된 미생물 세포의 바이오매스로부터 제조된다. 상기 바이오매스는 남조식물문, 원핵녹조식물문, 홍조식물문, 녹조식물문, 와편모조식물문, 황갈조식물문, 후각편모조식물문, 규조식물문, 황조식물문, 진안점조식물문, 침편모조식물문, 갈조식물문, 프로테오박테리아문, 시아노박테리아문, 유박테리아문, 스피로헤타문, 클라미디아문, 접합균문 또는 진균문, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 미생물의 고체 바이오매스로부터 얻어지거나 또는 유래된다. 특히, 상기 바이오매스는 미세조류 또는 효모 또는 이들의 조합으로부터 선택된다. 더욱 특히, 상기 미세조류 바이오매스는 스피룰리나로부터 선택되는 반면에, 상기 효모 바이오매스는 사카로미세스로부터 선택된다. 본 발명에 따른 첨가제는 앞서 설명된 바와 같이 제조될 수 있으며, 즉 하기의 단계들을 포함한다:According to one aspect of the present invention, there is provided a biocompatible polymer additive for use in a method of making a biodegradable polymer composition. The bio-based polymer additive is prepared from biomass of degraded microbial cells. The biomass may be selected from the group consisting of a southern vegetation door, a prokaryotic greenhouse door, a red flame door, a greenhouse door, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Derived or derived from solid biomass of a microorganism selected from chlamydia gates, junctional gut or fungal gates, or combinations thereof. In particular, the biomass is selected from microalgae or yeast or a combination thereof. More particularly, said microalgae biomass is selected from Spirulina, while said yeast biomass is selected from Saccharomyces. The additives according to the present invention can be prepared as described above, i. E. Comprising the following steps:

(a) 미생물 바이오매스를 제공하는 단계; 및(a) providing microbial biomass; And

(b) 상기 (a) 단계로부터 얻어진 상기 바이오매스의 미생물 세포를 분쇄하는 단계.(b) pulverizing the microbial cells of the biomass obtained from the step (a).

추가적으로, 상기 방법은 (c) 상기 (b) 단계로부터 얻어진 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스를 분말화하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 (c) 단계는 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스를 농축하는 단계를 포함할 수 있다.Additionally, the method may comprise (c) pulverizing the biomass of the pulverized microbial cells obtained from step (b). Alternatively, (c) may comprise concentrating the biomass of the pulverized microbial cells.

본 발명의 특정 일 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 미생물 바이오매스로부터의 바이오계 폴리머 첨가제는 하기 단계들을 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다:According to a particular embodiment of the invention, the biocompound polymer additive from the microbial biomass according to the invention can be prepared by a process comprising the following steps:

(a) 미생물 바이오매스를 얻는 단계로서, 상기 미생물 바이오매스는 생명 공학 산업으로부터 부산물 폐기물로서 폐기된 미생물의 바이오매스를 수집함으로써 얻어질 수 있고, 이는 일반적으로 고체 폐기물의 형태이다. 또한, 상기 바이오매스는 천연 자원, 예를 들어, 천연 호수, 석호, 개방 연못 또는 배양된 식물/반응기, 생물반응기 또는 발효조로부터 수확되는 것이 가능하다.(a) obtaining microbial biomass, said microbial biomass being obtainable by collecting the biomass of the microbes discarded as a by-product waste from the biotechnology industry, which is generally in the form of solid waste. It is also possible that the biomass is harvested from natural sources such as natural lakes, lagoons, open ponds or cultivated plants / reactors, bioreactors or fermentation tanks.

(b) 상기 (a) 단계로부터 얻어진 바이오매스의 미생물 세포를 분쇄하는 단계로서, 예시적인 일 구현예에 있어서, 상기 (a) 단계로부터 얻은 바이오매스는 수용액 중에 희석되어 건조된 바이오매스와 미리결정된 양의 바이오매스의 혼합물을 얻을 수 있다. 예시적인 일 구현예에 있어서, 바이오매스의 양은 고체 농도로 리터당 50 내지 200 그램이다. 이후, 바이오매스의 혼합물은 20 내지 80℃의 온도에서 기계적으로 세포 분쇄된다. 기계적 세포 분쇄법은 균질화법, 소성법, 동결-해동법, 막자사발과 막자법 또는 초음파법으로부터 선택될 수 있다.(b) pulverizing the microbial cells of the biomass obtained from the step (a), wherein, in an exemplary embodiment, the biomass obtained from the step (a) comprises a biomass diluted in an aqueous solution and dried, A mixture of positive biomass can be obtained. In an exemplary embodiment, the amount of biomass is 50 to 200 grams per liter in solid concentration. The mixture of biomass is then mechanically cell-milled at a temperature of 20 to 80 캜. Mechanical cell grinding can be selected from homogenization, sintering, freezing-thawing, mulch and pestle or ultrasonication.

(c) 상기 (b) 단계로부터 얻어진 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스를 분말화하는 단계로서, 상기 (b) 단계로부터의 분쇄된 미생물 세포의 혼합물이 수용액 중에 희석된 이후 건조되어 분말화된 바이오계 폴리머 첨가제를 얻는다. 이 단계에서, 분말화 공정은 열 분말화법(예를 들어, 분무 건조, 증발, 회전 건조, 기류 건조, 디스크 건조, 캐스케이드 건조 또는 과열증기 건조) 또는 냉 분말화법(예를 들어, 냉동 건조, 분무 응고 또는 분무 냉각)을 사용함으로써 수행될 수 있다.(c) pulverizing the biomass of the pulverized microbial cells obtained from the step (b), wherein the mixture of the pulverized microbial cells from step (b) is diluted in an aqueous solution, A polymer additive is obtained. In this step, the pulverization process may be carried out by thermal pulverization (e.g., spray drying, evaporation, rotary drying, air drying, disk drying, cascade drying or superheated steam drying) Coagulation or spray cooling).

본 발명에 따른 생분해성 폴리머 조성물은 첨가제를 함유하지 않은 생분해성 폴리머 조성물에 비하여 향상된 유동 특성을 제공한다. 본 발명에 따른 생분해성 폴리머 조성물은 또한 첨가제를 함유하지 않은 생분해성 폴리머 조성물에 비하여 향상된 생분해 특성을 제공한다. The biodegradable polymer composition according to the present invention provides improved flow properties over biodegradable polymer compositions that do not contain additives. The biodegradable polymer composition according to the present invention also provides enhanced biodegradation properties compared to biodegradable polymer compositions that do not contain additives.

따라서, 본 발명의 임의의 측면에 따른 바이오계 폴리머 첨가제를 폴리머에 첨가하는 단계를 포함하는 폴리머의 유동 특성 향상 방법이 또한 제공된다. 또한, 본 발명의 임의의 측면에 따른 바이오계 폴리머 첨가제를 생분해성 폴리머에 첨가하는 단계를 포함하는 생분해성 폴리머의 생분해 특성의 향상 방법이 제공된다.Accordingly, there is also provided a method for improving the flow characteristics of a polymer comprising the step of adding a biocompatible polymer additive according to any of the aspects of the present invention to the polymer. There is also provided a method for improving biodegradability of a biodegradable polymer comprising the step of adding a biocompatible polymer additive according to any of the aspects of the present invention to a biodegradable polymer.

본 발명의 특정 일 측면에 따르면, 상기 미생물 바이오매스의 상기 미생물 세포는 적어도 1종의 유색 분자를 포함한다. 이 측면에 따르면, 본 발명에 따른 상기 바이오계 폴리머 첨가제는 특히 생분해성 폴리머의 착색을 위한 안료로서 사용된다. 따라서, 본 발명의 이러한 측면에 따른 바이오계 폴리머 첨가제는 바이오계 폴리머 첨가제 안료를 포함할 수 있거나 또는 바이오계 폴리머 첨가제 안료이다. 따라서, 완전히 천연 착색제로 제조된 바이오계 첨가제(안료)를 포함하는 생분해성 플라스틱이 제공되는데, 이때 사용되는 성분 또는 재료는 미생물 바이오매스와 같은 농업 또는 생명 공학 산업 이전의 산물로부터 유래되며, 이는 대량 생산 및 품질 제어가 용이하기 때문에, 경제적으로 상당히 가치가 있다. 이 측면에 따르면, 본 발명에 따른 상기 바이오계 폴리머 첨가제는 착색제로서 사용될 수 있다.According to a particular aspect of the present invention, the microbial cells of the microbial biomass comprise at least one colored molecule. According to this aspect, the bio-based polymer additive according to the present invention is particularly used as a pigment for coloring a biodegradable polymer. Accordingly, the bio-based polymer additive according to this aspect of the present invention may comprise a bio-based polymer additive pigment or a bio-based polymer additive pigment. Accordingly, biodegradable plastics are provided which comprise a biochemical additive (pigment) made entirely of natural colorants, wherein the components or materials used are derived from products prior to agricultural or biotechnological industries such as microbial biomass, Production and quality control are easy and economically significant. According to this aspect, the bio-based polymer additive according to the present invention can be used as a coloring agent.

특히, 생분해성 폴리머의 제조시 착색제로 사용되는 바이오계 폴리머 첨가제 안료가 제공되는데, 상기 첨가제 안료는 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스로부터 유래된다.In particular, there is provided a biocompatible polymer additive pigment which is used as a colorant in the preparation of a biodegradable polymer, wherein the additive pigment is derived from the biomass of the pulverized microbial cell.

본 발명의 측면에 따라 안료로서 사용되는 상기 바이오계 폴리머 첨가제에서, 바이오매스의 미생물은 미세조류, 효모 및 박테리아 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.In the bio-based polymer additive used as a pigment according to aspects of the present invention, the microorganisms of the biomass may be selected from microalgae, yeast and bacteria or mixtures thereof.

특히, 상기 미생물은 남조식물문, 원핵녹조식물문, 홍조식물문, 녹조식물문, 와편모조식물문, 황갈조식물문, 후각편모조식물문, 규조식물문, 황조식물문, 진안점조식물문, 침편모조식물문, 갈조식물문, 프로테오박테리아문, 시아노박테리아문, 유박테리아문, 스피로헤타문, 클라미디아문, 접합균문 또는 진균문, 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.Particularly, the microorganisms are selected from the group consisting of a southern plant gate, a proton keratinocyte gate, a red flour gate, a green plant gate, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Phytoplankton, Chlamydia gates, junctional gut or fungal gates, or combinations thereof.

상기 유색 분자는 안토시아닌, 엽록소, 카로틴(예를 들어, 알파카로틴, 베타카로틴 또는 산화된 탄화수소 크산토필(예를 들어, 루테인, 비올라크산틴, 제아크산틴, 푸코크산틴, 페리디닌, 베타레인, 포르피린, 피코빌린))을 포함하는 카로티노이드 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.The colored molecules may be selected from the group consisting of anthocyanins, chlorophyll, carotene (e.g., alpha carotene, beta carotene or oxidized hydroxycarbonophosphate (e.g., lutein, violaxanthin, zeaxanthin, fucoxanthin, , Porphyrin, picobillin)), or a mixture thereof.

생분해성 폴리머 및 안료로서의 사용을 위해 본 발명에 따른 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제를 포함하는 생분해성 폴리머 조성물이 또한 제공된다. 상기 바이오계 폴리머 첨가제는 0.05 내지 10 중량%의 범위이다. 더욱 특히, 상기 바이오계 폴리머 첨가제는 0.5 내지 5 중량%의 범위이다.A biodegradable polymer composition comprising a biocompatible polymeric additive prepared from the biomass of the pulverized microbial cells according to the present invention for use as a biodegradable polymer and pigment is also provided. The amount of the bio-based polymer additive is in the range of 0.05 to 10% by weight. More particularly, the bio-based polymer additive ranges from 0.5 to 5% by weight.

상기 생분해성 폴리머는 본 발명의 임의의 측면의 목적에 적합한 모든 생분해성 폴리머일 수 있다. 특히, 상기 생분해성 재료는 생분해성 폴리에스테르, 예를 들어, 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS) 및/또는 폴리락트산(PLA)으로부터 선택될 수 있다.The biodegradable polymer may be any biodegradable polymer suitable for the purposes of any aspect of the present invention. In particular, the biodegradable material may be selected from biodegradable polyesters, for example, poly (butylene succinate) (PBS) and / or polylactic acid (PLA).

상기 바이오계 폴리머 첨가제가 바이오계 폴리머 첨가제 안료인 경우, 상기 바이오계 폴리머 첨가제 및 본 발명에 따른 상기 바이오계 폴리머 첨가제를 포함하는 생분해성 폴리머 조성물에 대해 이미 설명된 특성 이외에, 본 발명은 본 발명에 따른 바이오계 폴리머 첨가제 안료를 폴리머에 첨가하는 단계를 포함하는 폴리머의 착색 방법을 또한 제공한다. When the bio-based polymer additive is a pigment of a bio-based polymer additive, in addition to the characteristics already described for the biodegradable polymer composition comprising the bio-based polymer additive and the bio-based polymer additive according to the present invention, And adding a biocompatible polymer additive pigment to the polymer. ≪ Desc / Clms Page number 2 >

본 발명의 임의의 측면에 따른 생분해성 폴리머 조성물로 제조된 물품이 또한 제공된다.An article made of a biodegradable polymer composition according to any of the aspects of the present invention is also provided.

전술한 본 발명의 원리에 따른 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법이 이제 실시예와 함께 상세히 논의될 것이다. 본 명세서에서, 본 발명의 상세한 설명은 예로서 보여진다. 이는 본 발명의 다양한 구현예들을 예시하는 것을 의미이며, 본 발명의 원리 또는 개념을 제한하는 것을 의미하지 않는다.
The method for producing the bio-based polymer additive according to the principles of the present invention described above will now be discussed in detail with the examples. In the present specification, the detailed description of the present invention is shown by way of example. This is meant to illustrate various embodiments of the present invention and is not meant to limit the principles or concepts of the present invention.

실시예Example 1: 미세조류  1: Microalgae 바이오매스로부터From biomass 바이오계Biological system 폴리머Polymer 첨가제 안료의 제조 Preparation of Additive Pigment

하기 실시예는 미세조류 스피룰리나 바이오매스로부터 녹색 바이오계 첨가제 안료를 제조하는 것을 목적으로 한다.The following examples are intended to prepare green biosynthetic pigments from microalgae spirulina biomass.

폐쇄된 생물반응기로부터 수확한 미세조류인 스피룰리나 세포를 얻었다. 이후, 상기 세포를 탈이온수에 첨가하여 리터당 건조된 세포 200 g의 농도를 갖는 혼합물을 제조하였다. 이후, 균질기를 사용하여 30분간 10,000 rpm으로 상기 혼합물 중 스피룰리나 세포를 기계적으로 분쇄하였고, 이때 온도를 약 80℃ 아래로 유지하였다. 스피룰리나 세포의 분쇄로 생성된 혼합물을 탈이온수로 희석하여 리터당 건조된 세포 50g 농도를 갖는 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 혼합물을 약 160℃에서 약 0.3 L/h의 공급 속도로 건조시켜 미세조류 유래의 폴리머 첨가제 안료 분말을 얻었다. 얻어진 미세조류 유래의 폴리머 첨가제 안료 분말의 입자 크기를 입자 크기 분석기-Malvern Instrument (Mastersizer 2000)로 측정하였다. 입자의 평균 분포는 약 6 내지 9 마이크론이었다.
Spirulina cells, microalgae harvested from the closed bioreactor, were obtained. The cells were then added to deionized water to prepare a mixture having a concentration of 200 g dried cells per liter. The Spirulina cells in the mixture were then mechanically pulverized using a homogenizer at 10,000 rpm for 30 minutes, at which time the temperature was maintained below about 80 ° C. The mixture resulting from the grinding of the Spirulina cells was diluted with deionized water to prepare a mixture having a concentration of 50 g dried cells per liter. Thereafter, the mixture was dried at a feed rate of about 0.3 L / h at about 160 DEG C to obtain a polymer additive pigment powder derived from microalgae. The particle size of the obtained polymer additive pigment powder from the microalgae was measured with a particle size analyzer-Malvern Instrument (Mastersizer 2000). The average distribution of the particles was about 6 to 9 microns.

실시예Example 2: 효모  2: Yeast 바이오매스로부터의From biomass 바이오계Biological system 폴리머Polymer 첨가제 안료의 제조 Preparation of Additive Pigment

효모 사카로미세스 바이오매스는 세포 내에 적색-오렌지색 유색 입자인 안토시아닌을 함유하는 것으로 알려져 있다. 하기 실시예는 효모 사카로미세스 바이오매스로부터 적색-오렌지색 바이오매스 첨가제 안료를 제조하는 것을 목적으로 한다.Yeast Saccharomyces biomass is known to contain red-orange colored particles, anthocyanins, in the cells. The following example aims to prepare a red-orange biomass additive pigment from yeast saccharomyces biomass.

발효기로부터 효모 사카로미세스 바이오매스를 얻었다. 이후, 상기 세포를 탈이온수에 첨가하여 리터당 건조된 세포 200gdml 농도를 갖는 혼합물을 제조하였다. 이후, 균질기를 사용하여 30분간 10,000 rpm으로 상기 혼합물 중 사카로미세스 세포를 기계적으로 분쇄하였고, 이때 온도를 약 80℃ 아래로 유지하였다. 사카로미세스 세포의 분쇄로 생성된 혼합물을 탈이온수로 희석하여 리터당 건조된 세포 50g 농도를 갖는 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 혼합물을 약 160℃의 온도에서 약 0.3 L/h의 공급 속도로 건조시켜 효모 유래의 폴리머 첨가제 안료 분말을 얻었다. 상기 효모 유래의 폴리머 첨가제 안료 분말의 입자 크기를 입자 크기 분석기-Malvern Instrument (Mastersizer 2000)로 측정하였다. 입자의 평균 분포는 약 6 내지 9 마이크론이었다.Yeast Saccharomyces biomass was obtained from the fermenter. The cells were then added to deionized water to prepare a mixture having a concentration of 200 g dml of cells dried per liter. The saccharomyces cells in the mixture were then mechanically pulverized using a homogenizer at 10,000 rpm for 30 minutes, at which time the temperature was maintained below about 80 ° C. The mixture resulting from the grinding of saccharomyces cells was diluted with deionized water to prepare a mixture having a concentration of 50 g dried cells per liter. Then, the mixture was dried at a temperature of about 160 DEG C at a feed rate of about 0.3 L / h to obtain a polymer additive pigment powder derived from yeast. The particle size of the yeast-derived polymer additive pigment powder was measured with a particle size analyzer-Malvern Instrument (Mastersizer 2000). The average distribution of the particles was about 6 to 9 microns.

이제 본 발명의 다른 측면으로 넘어가면, 본 발명은 생분해성 폴리머 제조시 사용을 위한 생분해성 폴리머 및 바이오계 폴리머 첨가제를 포함하는 생분해성 폴리머 조성물을 개시한다. 상기 바이오계 폴리머 첨가제는 전술한 방법에 따라 제조된다. Turning now to another aspect of the present invention, the present invention discloses a biodegradable polymer composition comprising a biodegradable polymer and a biocompatible polymer additive for use in preparing a biodegradable polymer. The bio-based polymer additive is prepared according to the above-described method.

본 발명의 예시적인 구현예에 따른 생분해성 폴리머 조성물은, 생분해성 폴리에스테르, 바람직하게는, 폴리락트산(PLA) 또는 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS)로부터 선택되는 생분해성 폴리머 및 본 발명에서 설명된 바와 같은 방법에 의해 제조된 바이오계 폴리머 첨가제를 포함한다.A biodegradable polymer composition according to an exemplary embodiment of the present invention comprises a biodegradable polymer selected from biodegradable polyesters, preferably polylactic acid (PLA) or poly (butylene succinate) (PBS) Based polymer additive prepared by the method as described.

일 구현예에 있어서, 본 발명에 따른 생분해성 폴리머 조성물은 생분해성 폴리에스테르, 예를 들어, 폴리락트산(PLA) 또는 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS)로부터 선택되는 생분해성 폴리머 및 약 0.05 내지 10 중량% 범위의 바이오계 폴리머 첨가제를 포함한다.In one embodiment, the biodegradable polymer composition according to the present invention comprises a biodegradable polymer selected from biodegradable polyesters, for example, polylactic acid (PLA) or poly (butylene succinate) (PBS) 10% by weight of a biocompatible polymeric additive.

일 구현예에 있어서, 본 발명에 따른 생분해성 폴리머 조성물은 생분해성 폴리에스테르, 예를 들어, 폴리락트산(PLA) 또는 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS)로부터 선택되는 생분해성 폴리머 및 약 0.5 내지 5 중량%의 범위의 바이오계 폴리머 첨가제를 포함한다.In one embodiment, the biodegradable polymer composition according to the present invention comprises a biodegradable polymer selected from biodegradable polyesters, for example, polylactic acid (PLA) or poly (butylene succinate) (PBS) 5% by weight of a biocompatible polymer additive.

일 구현예에 있어서, 상기 생분해성 폴리머 조성물은 PBS 및 스피룰리나로부터 선택된 미세조류 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 약 0.5 내지 5 중량%의 범위이다.In one embodiment, the biodegradable polymer composition comprises a biocompatible polymeric additive made from microalgae biomass selected from PBS and Spirulina, wherein the additive ranges from about 0.5 to 5 wt%.

일 구현예에 있어서, 상기 생분해성 폴리머 조성물은 PLA 및 스피룰리나로부터 선택된 미세조류 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 약 0.5 내지 5 중량%의 범위이다.In one embodiment, the biodegradable polymer composition comprises a biocompatible polymeric additive prepared from microalgae biomass selected from PLA and Spirulina, wherein the additive ranges from about 0.5 to 5 wt%.

일 구현예에 있어서, 상기 생분해성 폴리머 조성물은 PBS 및 사카로미세스로부터 선택된 효모 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 약 0.5 내지 5 중량%의 범위이다.In one embodiment, the biodegradable polymer composition comprises a bio-based polymer additive made from yeast biomass selected from PBS and Saccharomyces, and the additive ranges from about 0.5 to 5 wt%.

일 구현예에 있어서, 상기 생분해성 폴리머 조성물은 PLA 및 사카로미세스로부터 선택된 효모 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 약 0.5 내지 5 중량%의 범위이다.In one embodiment, the biodegradable polymer composition comprises a biocompatible polymeric additive made from yeast biomass selected from PLA and Saccharomyces, and the additive ranges from about 0.5 to 5 wt%.

본 발명에 따른 생분해성 폴리머 조성물은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 통상적으로 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다. 상기 방법은 하기 단계들을 포함한다:The biodegradable polymer composition according to the present invention can be prepared by a method commonly known to those skilled in the art. The method comprises the following steps:

- 생분해성 폴리머와 본 발명에 따라 제조된 바이오계 폴리머 첨가제를 미리정해진 비율로 혼합하는 단계;Mixing the biodegradable polymer and the bio-based polymer additive prepared according to the present invention at a predetermined ratio;

- 미리 정해진 공급 속도(압출기의 축은 미리 정해진 온도에서 가열되고, 축 속도는 미리 정해진 속도로 설정됨)로 상기 혼합물을 압출기에 공급함으로써 상기 혼합물을 압출하는 단계;- extruding said mixture by feeding said mixture to an extruder at a predetermined feed rate (the axis of the extruder is heated at a predetermined temperature and the axial speed is set at a predetermined speed);

- 압출된 재료를 작은 조각으로 절단하는 단계;Cutting the extruded material into small pieces;

- 몰드로 사출하여 성형된 시편을 얻는 단계- the step of obtaining a molded specimen by injection molding

본 발명에 따른 생분해성 폴리머 조성물은 하기 실시예들에 따른 방법/공정을 사용하여 생성될 수 있다.
The biodegradable polymer composition according to the present invention can be produced using a method / process according to the following embodiments.

실시예Example 3:  3: PBSPBS 및 미세조류  And microalgae 바이오매스로부터From biomass 제조된  Manufactured 바이오계Biological system 폴리머Polymer 첨가제를 포함하는  Containing additives 폴리머Polymer 조성물 Composition

본 실시예에서, 미쓰비시 케미칼 코포레이션(Mitsubishi Chemical Corporation)으로부터의 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS) FZ71PD를 실시예 1에서 유래된 바이오계 폴리머 첨가제 분말과 0.5, 1.0, 3.0 및 5.0 중량%의 비율로 혼합하였다. 상기 혼합물을 분당 약 1.5 g의 공급 속도로 압출기, 구체적으로, 압출기 라인 및 혼합기(Haake Rheometer Os)에 공급하였고, 이때 압출기의 축은 약 170℃까지 가열하였고, 축 속도는 120 RPM으로 설정하였다. 이후, 압출된 폴리머 조성물을 Haake Rheometer OS으로 절단하여 크기를 감소시켰다. 이후, 61 kg/h의 용량을 갖는 인젝터 EC100II2A (Toshiba)를 사용하여 상기 혼합물을 덤벨 형상의 시편으로 만들었다. 200 MPa의 주입 압력 하에서, 165℃의 배럴 온도 및 40℃의 성형 온도에서 사출을 수행하였다. 이후, 완료된 시편(도 1)의 성능을 테스트하였다.
In this example, poly (butylene succinate) (PBS) FZ71PD from Mitsubishi Chemical Corporation was mixed with the bio-based polymer additive powder derived from Example 1 at a ratio of 0.5, 1.0, 3.0 and 5.0 wt% Lt; / RTI > The mixture was fed to an extruder, specifically an extruder line and a mixer (Haake Rheometer Os) at a feed rate of about 1.5 g per minute, at which time the axis of the extruder was heated to about 170 ° C and the axial velocity was set at 120 RPM. The extruded polymer composition was then cut with Haake Rheometer OS to reduce its size. Thereafter, the mixture was made into a dumbbell-shaped specimen using an injector EC100II2A (Toshiba) having a capacity of 61 kg / h. At an injection pressure of 200 MPa, injection was carried out at a barrel temperature of 165 ° C and a molding temperature of 40 ° C. Thereafter, the performance of the completed specimen (FIG. 1) was tested.

실시예Example 4:  4: PLAPLA 및 미세조류  And microalgae 바이오매스로부터From biomass 제조된  Manufactured 바이오계Biological system 폴리머Polymer 첨가제를 포함하는  Containing additives 폴리머Polymer 조성물 Composition

본 실시예에서, Naturework로부터의 폴리락트산(PLA) 2002D를 실시예 1에 따라 제조된 바이오계 폴리머 첨가제 분말과 약 0.5, 1.0, 3.0 및 5.0 중량%의 비율로 혼합하였다. 상기 혼합물을 분당 약 1.5 g의 공급 속도로 압출기, 구체적으로, 압출기 라인 및 혼합기(Haake Rheometer Os)에 공급하였고, 이때 축은 약 170℃까지 가열하였고, 축 속도는 120 RPM으로 설정하였다. 이후, 압출된 폴리머 조성물을 Haake Rheometer OS으로 절단하여 크기를 감소시켰다. 이후, 61 kg/h의 용량을 갖는 인젝터 EC100II2A (Toshiba)를 사용하여 상기 혼합물을 덤벨 형상의 시편으로 만들었다. 200 MPa의 주입 압력 하에서, 165℃의 배럴 온도 및 40℃의 성형 온도에서 사출을 수행하였다. 이후, 완료된 시편(도 2)의 성능을 테스트하였다.
In this example, polylactic acid (PLA) 2002D from Naturework was mixed with the bio-based polymer additive powder prepared according to Example 1 at a ratio of about 0.5, 1.0, 3.0, and 5.0 wt%. The mixture was fed to an extruder, specifically an extruder line and a mixer (Haake Rheometer Os) at a feed rate of about 1.5 g / min, at which time the shaft was heated to about 170 ° C and the axial velocity was set at 120 RPM. The extruded polymer composition was then cut with Haake Rheometer OS to reduce its size. Thereafter, the mixture was made into a dumbbell-shaped specimen using an injector EC100II2A (Toshiba) having a capacity of 61 kg / h. At an injection pressure of 200 MPa, injection was carried out at a barrel temperature of 165 ° C and a molding temperature of 40 ° C. The performance of the completed specimen (FIG. 2) was then tested.

실시예Example 5:  5: PBSPBS 및 효모  And yeast 바이오매스로부터From biomass 제조된  Manufactured 바이오계Biological system 폴리머Polymer 첨가제를 포함하는  Containing additives 폴리머Polymer 조성물 Composition

본 실시예에서, 미쓰비시 케미칼 코포레이션(Mitsubishi Chemical Corporation)으로부터의 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS)를 실시예 2의 효모 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제와 0.5, 1.0, 3.0 및 5.0 중량%의 비율로 혼합하였다. 이후, 상기 혼합물을 분당 약 1.5 g의 공급 속도로 압출기, 구체적으로, 압출기 라인 및 혼합기(Haake Rheometer Os)에 공급하였고, 이때 압출기의 축은 약 170℃까지 가열하였고, 축 속도는 120 RPM으로 설정하였다. 이후, 압출된 폴리머 조성물을 Haake Rheometer OS으로 절단하여 크기를 감소시켰다. 이후, 61 kg/h의 용량을 갖는 인젝터 EC100II2A (Toshiba)를 사용하여 상기 혼합물을 덤벨 형상의 시편으로 만들었다. 200 MPa의 주입 압력 하에서, 165℃의 배럴 온도 및 40℃의 성형 온도에서 사출을 수행하였다. 이후, 완료된 시편(도 3)의 성능을 테스트하였다.
In this example, poly (butylene succinate) (PBS) from Mitsubishi Chemical Corporation was mixed with the bio-based polymer additive prepared from the yeast biomass of Example 2 and 0.5, 1.0, 3.0 and 5.0 wt% By weight. The mixture was then fed to an extruder, specifically an extruder line and a mixer (Haake Rheometer Os) at a feed rate of about 1.5 grams per minute, where the axis of the extruder was heated to about 170 DEG C and the axial velocity was set at 120 RPM . The extruded polymer composition was then cut with Haake Rheometer OS to reduce its size. Thereafter, the mixture was made into a dumbbell-shaped specimen using an injector EC100II2A (Toshiba) having a capacity of 61 kg / h. At an injection pressure of 200 MPa, injection was carried out at a barrel temperature of 165 ° C and a molding temperature of 40 ° C. Thereafter, the performance of the completed specimen (FIG. 3) was tested.

실시예Example 6:  6: PLAPLA 및 효모  And yeast 바이오매스로부터From biomass 제조된  Manufactured 바이오계Biological system 폴리머Polymer 첨가제를 포함하는  Containing additives 폴리머Polymer 조성물 Composition

본 실시예에서, Naturework로부터의 폴리락트산(PLA) 2002D를 실시예 2의 효모 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제와 약 0.5, 1.0, 3.0 및 5.0 중량%의 비율로 혼합하였다. 상기 혼합 재료를 분당 약 1.5 g의 공급 속도로 압출기, 구체적으로, 압출기 라인 및 혼합기(Haake Rheometer Os)에 공급하였고, 이때 축은 약 170℃의 온도까지 가열하였고, 축 속도는 120 RPM으로 설정하였다. 이후, 압출된 폴리머 조성물을 Haake Rheometer OS으로 절단하여 크기를 감소시켰다. 이후, 61 kg/h의 용량을 갖는 인젝터 EC100II2A (Toshiba)를 사용하여 상기 혼합물을 덤벨 형상의 시편으로 만들었다. 200 MPa의 주입 압력 하에서, 165℃의 배럴 온도 및 40℃의 성형 온도에서 사출을 수행하였다. 이후, 완료된 시편(도 4)의 성능을 테스트하였다.In this example, polylactic acid (PLA) 2002D from Naturework was mixed with the bio-based polymer additives made from the yeast biomass of Example 2 in proportions of about 0.5, 1.0, 3.0, and 5.0 wt%. The blend material was fed to an extruder, specifically an extruder line and a mixer (Haake Rheometer Os) at a feed rate of about 1.5 g / min, at which time the shaft was heated to a temperature of about 170 ° C and the axial velocity was set at 120 RPM. The extruded polymer composition was then cut with Haake Rheometer OS to reduce its size. Thereafter, the mixture was made into a dumbbell-shaped specimen using an injector EC100II2A (Toshiba) having a capacity of 61 kg / h. At an injection pressure of 200 MPa, injection was carried out at a barrel temperature of 165 ° C and a molding temperature of 40 ° C. The performance of the completed specimen (FIG. 4) was then tested.

모든 실시예 3-6에서 PBS 또는 PLA 및 본 발명에 따른 분쇄된 미생물 세포의 미세조류 바이오매스 또는 효모 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제를 포함하는 조성물을 사용하면, PBS 및 PLA 모두 오일과 같이 혼합 효율을 향상시키기 위한 상용화제의 첨가 없이도, 상기 첨가제와 효율적으로 혼합될 수 있음이 주목된다.Using PBS or PLA in all Examples 3-6 and the microalgae biomass of the pulverized microbial cells according to the present invention or a composition comprising the biocompound polymer additives made from the yeast biomass, both PBS and PLA can be used as an oil It is noted that they can be efficiently mixed with the additive without the addition of a compatibilizer to improve mixing efficiency.

추가적으로, 최종 생성물의 요구되는 특성에 따라, 상기 바이오계 폴리머 첨가제 및 생분해성 폴리머 사이의 비율을 달리하는 것이 가능함이 주목되어야 한다. 본 발명 및 실시예에 따르면, 바이오계 폴리머 첨가제와 생분해성 폴리머의 다양한 비율은 생분해성 폴리머 조성물의 기계적 특성을 유지하는 것에 기초하여 결정되었다. 바이오계 폴리머 첨가제의 범위는 0.05 내지 10 중량%, 바람직하게는, 0.5 내지 5 중량%이다. 도 1 내지 17은 본 발명에 따른 바이오계 폴리머 첨가제를 사용하여 생성된 생분해성 폴리머 조성물로부터 성형된 물품의 다양한 특징 및 특성들을 도시한다. 또한, 상기 바이오계 폴리머 첨가제의 중량%가 0.05 미만인 경우, 상기 바이오계 폴리머 첨가제의 특성이 상당히 감소하고, 이에 따라, 상기 첨가제를 포함하는 생분해성 폴리머로부터 생성된 생분해성 폴리머 조성물이 요구되는 특성을 갖지 않음이 주목된다. 대조적으로, 10% 초과의 상기 바이오계 폴리머 첨가제를 포함하는 생분해성 폴리머 조성물에서 바람직하지 않은 기계적 특성이 관찰되었다.Additionally, it should be noted that it is possible to vary the ratio between the biocompatible polymer additive and the biodegradable polymer, depending on the desired properties of the end product. According to the present invention and the examples, various ratios of the biocompatible polymer additive and the biodegradable polymer were determined based on maintaining the mechanical properties of the biodegradable polymer composition. The range of the bio-based polymer additive is 0.05 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight. 1 to 17 illustrate various features and characteristics of an article molded from a biodegradable polymer composition produced using the bio-based polymer additive according to the present invention. When the weight percentage of the biocompatible polymer additive is less than 0.05, the characteristics of the biocompatible polymer additive are significantly reduced, and thus the biodegradable polymer composition produced from the biodegradable polymer containing the additive has a desired property It is noticed that it does not have. In contrast, undesirable mechanical properties have been observed in biodegradable polymer compositions comprising greater than 10% of the bio-based polymer additives.

따라서, 본 발명에 따른 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제를 포함하는 생분해성 폴리머로 생성된 생분해성 폴리머 조성물은, 실시예에서와 같이, 더 높은 폴리머 특성뿐만 아니라 생산 효율을 향상시킴을 입증한다. 이러한 이점들은 하기 비교예를 참조하면 더욱 명확해질 것이다.
Therefore, the biodegradable polymer composition produced from the biodegradable polymer comprising the biocompatible polymer additive prepared from the biomass of the pulverized microbial cells according to the present invention has a higher polymer property as well as a higher production efficiency ≪ / RTI > These advantages will become more apparent with reference to the following comparative examples.

비교예Comparative Example 1 One

본 발명에 따른 미세조류 바이오매스 또는 효모 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제를 사용하지 않았다는 점을 제외하고, 실시예 3 및 5에서와 동일한 방법으로 PBS 조성물을 제조하였다. 이후, 상기 조성물을 성형품으로 압출 및 성형하였다. 이후, 완료된 시편의 성능을 테스트하였다.
A PBS composition was prepared in the same manner as in Examples 3 and 5 except that the microalgae biomass according to the present invention or the biopolymer additive prepared from the yeast biomass was not used. The composition was then extruded and molded into a molded article. The performance of the finished specimen was then tested.

비교예Comparative Example 2 2

본 발명에 따른 미세조류 바이오매스 또는 효모 바이오매스로부터 제조된 바이오계 폴리머 첨가제를 사용하지 않았다는 점을 제외하고는, 실시예 4 및 6에서와 동일한 방법으로 PLA 조성물을 제조하였다. 이후, 상기 조성물을 성형품으로 압출 및 성형하였다. 이후, 완료된 시편의 성능을 테스트하였다.
PLA compositions were prepared in the same manner as in Examples 4 and 6 except that the microalgae biomass or yeast biomass according to the present invention did not use the bio-based polymer additives prepared from the biomass. The composition was then extruded and molded into a molded article. The performance of the finished specimen was then tested.

본 발명에 따라 미세조류 According to the present invention, 바이오매스Biomass 또는 효모  Or yeast 바이오매스로부터From biomass 유래된Derived 바이오계Biological system 폴리머Polymer 첨가제를 포함하는 생분해성  Biodegradability including additives 폴리머Polymer 조성물의 기계적 특성의 측정 Measurement of Mechanical Properties of Composition

아래 설명된 방법을 사용하여 실시예 3 내지 6 및 비교예 1 및 2로부터의 생분해성 폴리머의 기계적 특성을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 만능 시험기(브랜드: Zwick/Roell, 모델: Z050 TE)을 사용하여 ASTM D638에 명시된 방법에 따라 인장 강도 및 파단 신율을 테스트하였다. 23℃의 온도 및 50℃의 습도에서 테스트를 수행하였다. 하기 식 (1)에 의해 파단 인장 응력을 측정하였고, 하기 식 (2)에 의해 파단 신율을 측정하였다.The mechanical properties of the biodegradable polymers from Examples 3 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 were measured using the methods described below. The results are shown in Table 1. Tensile strength and elongation at break were tested according to the method specified in ASTM D638 using an universal testing machine (brand: Zwick / Roell, Model: Z050 TE). The test was conducted at a temperature of 23 캜 and a humidity of 50 캜. The breaking tensile stress was measured by the following formula (1), and the breaking elongation was measured by the following formula (2).

인장 강도 (MPa) = 파단 하중 (N)/ 단면적 (mm2) (1)Tensile strength (MPa) = Breaking load (N) / Cross section (mm 2 ) (1)

파단 신율 (%) = [(파단신율 - 주간 거리)/ 주간 거리] x 100 (2) Elongation at break (%) = [(Elongation at break - Weekly distance) / Weekly distance] x 100 (2)

표 1은 바이오계 폴리머 첨가제를 함유하는 생분해성 폴리머 조성물의 기계적 특성을 나타낸다.Table 1 shows the mechanical properties of the biodegradable polymer composition containing the bio-based polymer additive.

샘플 이름Sample name E (MPa)E (MPa) 인장 응력Tensile stress 파단 신율(%)Elongation at break (%) 항복시Upon surrender 최대maximum 파단시Fracture 첨가제가 없는 PLA PLA without additive 3740±863740 ± 86 77.5±0.577.5 ± 0.5 77.5±0.577.5 ± 0.5 65.7±1.265.7 ± 1.2 5.1±0.95.1 ± 0.9 PLA + 미세조류 0.5%PLA + microalgae 0.5% 3800±743800 ± 74 71.9±0.771.9 ± 0.7 71.9±0.771.9 ± 0.7 59.3±1.859.3 ± 1.8 5.4±1.45.4 ± 1.4 PLA + 미세조류 1%PLA + microalgae 1% 3750±1273750 ± 127 69.1±0.469.1 ± 0.4 68.5±1.068.5 ± 1.0 61.8±5.461.8 ± 5.4 3.5±1.43.5 ± 1.4 PLA + 미세조류 3%PLA + microalgae 3% 3650±1013650 ± 101 64.1±0.964.1 ± 0.9 64.1±0.964.1 ± 0.9 53.6±0.953.6 ± 0.9 4.6±0.84.6 ± 0.8 PLA+ 미세조류 5%PLA + microalgae 5% 3760±563760 ± 56 62.0±0.262.0 ± 0.2 57.4±6.957.4 ± 6.9 53.6±4.953.6 ± 4.9 2.4±1.02.4 ± 1.0 PLA + 효모 0.5%PLA + yeast 0.5% 3830±1453830 ± 145 69.3±0.369.3 ± 0.3 69.3±0.369.3 ± 0.3 59.6±3.259.6 ± 3.2 5.7±2.35.7 ± 2.3 PLA + 효모 1%PLA + yeast 1% 3920±1683920 ± 168 66.7±0.366.7 ± 0.3 66.7±0.366.7 ± 0.3 55.3±1.355.3 ± 1.3 5.9±1.05.9 ± 1.0 PLA + 효모 3%PLA + yeast 3% 3720±1273720 ± 127 59.2±0.659.2 ± 0.6 59.2±0.659.2 ± 0.6 51.4±4.451.4 ± 4.4 5.9±3.15.9 ± 3.1 PLA + 효모 5%PLA + yeast 5% 3790±903790 ± 90 56.4±0.356.4 ± 0.3 56.4±0.356.4 ± 0.3 50.2±3.250.2 ± 3.2 3.2±0.83.2 ± 0.8 첨가제가 없는 PBS PBS without additives 786±26786 ± 26 41.4±0.341.4 ± 0.3 41.4±0.341.4 ± 0.3 40.4±0.940.4 ± 0.9 17±1.717 ± 1.7 PBS + 미세조류 0.5%PBS + microalgae 0.5% 815±31815 ± 31 41.1±0.441.1 ± 0.4 40.9±0.540.9 ± 0.5 40.3±1.040.3 ± 1.0 16±2.316 ± 2.3 PBS + 미세조류 1%PBS + microalgae 1% 814±8.5814 ± 8.5 40.0±0.240.0 ± 0.2 40.1±0.240.1 ± 0.2 38.6±1.638.6 ± 1.6 16±1.116 ± 1.1 PBS + 미세조류 3%PBS + microalgae 3% 829±15829 ± 15 36.7±0.236.7 ± 0.2 36.8±0.236.8 ± 0.2 35.9±0.935.9 ± 0.9 13±1.213 ± 1.2 PBS + 미세조류 5%PBS + microalgae 5% 862±28862 ± 28 34.7±0.434.7 ± 0.4 34.6±0.334.6 ± 0.3 34.0±0.434.0 ± 0.4 12±0.812 ± 0.8 PBS + 효모 0.5%PBS + yeast 0.5% 799±23799 ± 23 40.5±0.540.5 ± 0.5 40.5±0.340.5 ± 0.3 39.8±0.839.8 ± 0.8 16±1.516 ± 1.5 PBS + 효모 1%PBS + yeast 1% 814±34814 ± 34 39.3±0.139.3 ± 0.1 39.2±0.239.2 ± 0.2 38.5±0.938.5 ± 0.9 14±0.814 ± 0.8 PBS + 효모 3%PBS + yeast 3% 828±47828 ± 47 37.0±0.237.0 ± 0.2 37.0±0.337.0 ± 0.3 36.3±0.636.3 ± 0.6 14±0.714 ± 0.7 PBS + 효모 5%PBS + yeast 5% 869±38869 ± 38 34.8±0.234.8 ± 0.2 35.1±0.435.1 ± 0.4 34.4±0.934.4 ± 0.9 14±1.014 ± 1.0

상기 결과는 상기 바이오계 폴리머 첨가제를 함유하는 PLA 및 PBS 수지 모두그 기계적 특성이 첨가제 함량의 증가에 따라 감소하였음을 보여주었다. 이는 바람직하지 않은 기계적 특성이 PLA 및 PBS 수지로 혼입된 첨가제의 백분율을 제한함을 시사한다.The results showed that the mechanical properties of both the PLA and the PBS resin containing the bio-based polymer additive decreased with the increase of the additive content. This suggests that undesirable mechanical properties limit the percentage of additive incorporated into PLA and PBS resin.

본 발명에 따른 According to the invention 바이오계Biological system 폴리머Polymer 첨가제를 함유하는 생분해성  Biodegradability containing additives 폴리머Polymer 조성물의 열적 특성 측정 Measurement of thermal properties of the composition

시차 주사 열량계(DSC)(브랜드: NETZSCH, 모델: DSC 204 F1)를 사용하여 ASTM D3418에 명시된 방법에 따라 바이오계 폴리머 첨가제 안료를 포함하는 생분해성 폴리머 조성물의 열적 특성을 분석하였다. 뿐만 아니라, 열중량 분석기(TGA)(브랜드: NETZSCH, 모델: TG 209 F1)를 사용하여 블렌딩된 수지를 분석하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.Thermal characteristics of the biodegradable polymer composition including the biocompatible polymer additive pigment were analyzed according to the method specified in ASTM D3418 using a differential scanning calorimeter (DSC) (brand: NETZSCH, model: DSC 204 F1). In addition, blended resins were analyzed using a thermogravimetric analyzer (TGA) (Brand: NETZSCH, Model: TG 209 F1). The results are shown in Table 2.

표 2는 생분해성 플라스틱으로서, 본 발명에 따른 바이오계 폴리머 첨가제를 함유하는 PBS 및 PLA의 열적 특성을 나타낸다.Table 2 shows the thermal properties of PBS and PLA containing biocompatible polymer additives according to the present invention as biodegradable plastics.

샘플 이름Sample name Tm (℃)Tm (占 폚) Tg/Tc (℃)Tg / Tc (占 폚) Td (℃)Td (占 폚) PLA 2002D PLA 2002D 152.9152.9 57.157.1 358358 PLA 0.5% 조류PLA 0.5% algae 156.1156.1 56.256.2 348348 PLA 1% 조류PLA 1% algae 155.4155.4 54.954.9 328328 PLA 3% 조류PLA 3% algae 152.9152.9 52.152.1 320320 PLA 5% 조류PLA 5% algae 148.5148.5 48.448.4 302302 PLA 0.5% 효모PLA 0.5% yeast 155.0155.0 56.456.4 349349 PLA 1% 효모PLA 1% yeast 155.3155.3 55.855.8 356356 PLA 3% 효모PLA 3% yeast 155.1155.1 53.753.7 341341 PLA 5% 효모 PLA 5% yeast 154.8154.8 5353 337337 PBS FZ71PDPBS FZ71PD 113.6113.6 68.568.5 378378 PBS 0.5% 조류PBS 0.5% algae 113.8113.8 70.870.8 382382 PBS 1% 조류PBS 1% algae 113.7113.7 71.071.0 377377 PBS 3% 조류PBS 3% algae 113.5113.5 69.769.7 376376 PBS 5% 조류PBS 5% algae 113.3113.3 69.369.3 373373 PBS 0.5% 효모 PBS 0.5% yeast 113.7113.7 69.569.5 384384 PBS 1% 효모PBS 1% yeast 113.6113.6 70.970.9 384384 PBS 3% 효모PBS 3% yeast 113.3113.3 70.870.8 383383 PBS 5% 효모 PBS 5% yeast 113.1113.1 70.370.3 381381

Tm = 용융 온도; Tg = 유리 전이 온도; Tc = 결정화 온도, Td = 분해 온도
Tm = melting temperature; Tg = glass transition temperature; Tc = crystallization temperature, Td = decomposition temperature

본 발명에 따른 According to the invention 바이오계Biological system 폴리머Polymer 첨가제를 포함하는 생분해성  Biodegradability including additives 폴리머Polymer 조성물의 유동성 테스트 The fluidity test of the composition

용융 흐름 속도(MFR)로 저전단에서의 유동 특성을 측정하였다. 용융 흐름 지수 시험기(브랜드: Gottfert, 모델: MI-4, 테스트 조건 = PLA: 2.16 kg, 190℃)를 사용하여 MFR을 측정하였다. 도 13에 나타난 바와 같이, 미세조류 바이오매스를 갖는 PLA 폴리머 조성물의 MFR 값은 추가적인 양의 입자들에 따라 급격하게 증가하였다. 게다가, 도 14에 나타난 바와 같이, 효모 바이오매스를 갖는 PLA 폴리머 조성물의 MFR 값도 또한 추가적인 양의 입자들에 따라 증가하였다. 미세조류 및 효모 바이오매스의 첨가는 유동 특성의 증가, 예를 들어, PLA 폴리머의 점도 감소를 야기한다. 감소된 점도는 제품으로 형성하는 동안 유리하다.
The flow behavior at low shear was measured by melt flow rate (MFR). MFR was measured using a melt flow index tester (brand: Gottfert, model: MI-4, test conditions = PLA: 2.16 kg, 190 占 폚). As shown in Figure 13, the MFR value of PLA polymer compositions with microalgae biomass increased sharply with an additional amount of particles. In addition, as shown in Figure 14, the MFR value of PLA polymer compositions with yeast biomass also increased with an additional amount of particles. The addition of microalgae and yeast biomass results in an increase in flow properties, for example, a decrease in the viscosity of the PLA polymer. The reduced viscosity is advantageous during formation into the product.

본 발명에 따른 According to the invention 바이오계Biological system 폴리머Polymer 첨가제를 포함하는 생분해성  Biodegradability including additives 폴리머로부터From polymer 생성된 생분해성  Generated biodegradability 폴리머Polymer 조성물의 생분해성 테스트 Biodegradability test of the composition

용어 생분해성 폴리머 조성물은 일반적으로 미생물에 의한 비수용성 폴리머계 재료(플라스틱)의 공격을 지칭한다. 이는 폴리머의 생분해가 보통 불균질한 과정임을 의미한다. 폴리머 분자의 수용성의 결여 및 크기로 인해, 미생물은 가장 많이 생화학 과정이 일어나는 세포로 폴리머 재료를 직접적으로 전달할 수 없다. 오히려, 이들은 먼저 폴리머를 탈중합하는 세포외 효소를 세포 밖으로 분비해야 한다. 결론적으로, 폴리머의 몰질량이 충분히 감소되어 수용성 중간체들을 형성할 수 있다면, 이들은 미생물로 전달되고, 적절한 대사 경로(들)에 공급될 수 있다. 결과적으로, 이들 대사 과정의 최종 생성물은 물, 이산화탄소 및 메탄(혐기성 분해의 경우)과 함께 신규 바이오매스를 포함한다.The term biodegradable polymer composition generally refers to the attack of insoluble polymeric materials (plastics) by microorganisms. This means that the biodegradation of the polymer is usually a heterogeneous process. Due to the lack of water solubility and the size of the polymer molecules, the microorganisms can not directly transfer the polymer material to the cells where the biochemical process takes place the most. Rather, they must first secrete extracellular enzymes that depolymerize the polymer out of the cell. Consequently, if the molar mass of the polymer is sufficiently reduced to form soluble intermediates, they can be delivered to the microorganism and fed to the appropriate metabolic pathway (s). As a result, the end products of these metabolic processes include new biomass with water, carbon dioxide and methane (in the case of anaerobic digestion).

정적 배양 적정 측정(Zibilske et al., 1994. Carbon mineralization. Chapter 38. P. 835-863. In Methods of Soil Analysis , Part 2. Microbiological and Biochemical Properties. SSSA Book Series No. 5 Soil Science Society of America, Madison WI.)을 사용하여, 폴리머의 CO2의 발생량(evolution) 측정을 수행하였다. 그라인더 초원심기(Retsch)를 사용하여 실시예 3 및 5 및 비교예 1의 바이오계 폴리머 첨가제를 함유하는 PBS 폴리머를 분말로 제조하였다. 각각의 샘플을 비료와 혼합하였다(샘플 1 중량부 및 비료 99 중량부). 정상 온도(37±2℃)에서 테스트를 수행하였다. 테스트 동안 습도를 60±5℃로 유지하였다. 테스트 기간은 3개월이었다. 국내 토양을 사용하여 공시험(blank test)를 수행하였다. 식 (3)에 의해 생분해성의 증가를 측정하였다.Static culture titration (Zibilske et al., 1994. Carbon mineralization. Chapter 38. P. 835-863. In Methods of Soil Analysis , Part 2. Microbiological and Biochemical Properties. SSSA Book Series No. 5 Soil Science Society of America, Madison Wis.) To measure the evolution of CO 2 of the polymer. A PBS polymer containing the biosynthetic polymer additives of Examples 3 and 5 and Comparative Example 1 was prepared as a powder using a Grinder grass planting (Retsch). Each sample was mixed with fertilizer (1 part by weight of sample and 99 parts by weight of fertilizer). Tests were conducted at normal temperature (37 +/- 2 DEG C). During the test, the humidity was maintained at 60 ± 5 ° C. The test period was 3 months. A blank test was conducted using domestic soil. The increase in biodegradability was measured by equation (3).

생분해성의 증가(%) = [(바이오계 첨가제를 함유하는 폴리머 조성물의 CO2 발생량 - 바이오계 첨가제가 없는 폴리머 조성물의 CO2 발생량)/ 바이오계 첨가제가 없는 폴리머 조성물의 CO2 발생량] x 100 (3) Increase in biodegradability (%) = [(CO 2 of the polymer composition containing the biochemical additive Amount-bio-based additive is a CO 2 generation amount of the polymer composition does not) / bio-based additive is a CO 2 generation amount of the polymer composition is not] x 100 (3)

그 결과를 도 15 및 16에 나타내었다. 본 발명에 따른 미세조류 바이오매스 및 효모 바이오매스로부터 제조된 바이오계 첨가제를 갖는 생분해성 폴리머 조성물은 첨가제가 없는 폴리머와 비교할 때 생분해성이 증가함을 보인다.
The results are shown in Figs. 15 and 16. The biodegradable polymer composition with biochemical additives prepared from microalgae biomass and yeast biomass according to the present invention shows increased biodegradability as compared to polymers without additives.

본 발명에 따른 According to the invention 바이오계Biological system 폴리머Polymer 첨가제를 함유하는 생분해성  Biodegradability containing additives 폴리머Polymer 조성물의 색상 특성 측정 Measure the color characteristics of the composition

색 분광 광도계(브랜드: Data Color, 모델: D 650)를 사용하여 ASTM E313에 명시된 방법에 따라 바이오계 폴리머 첨가제 안료를 포함하는 생분해성 폴리머의 색 재현을 관찰하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.Using a color spectrophotometer (Brand: Data Color, Model: D 650), the color reproduction of the biodegradable polymer including the biocompatible polymer additive pigment was observed according to the method specified in ASTM E313. The results are shown in Table 3.

표 3은 생분해성 플라스틱으로서, 본 발명에 따른 바이오계 폴리머 첨가제를 함유하는 PBS 및 PLA의 색상을 나타낸다.Table 3 shows the colors of PBS and PLA containing biocompatible polymer additives according to the present invention as biodegradable plastics.

샘플 이름Sample name DEDE DLDL DaDa DbDb PLA 2002D PLA 2002D 0.110.11 -0.11-0.11 0.010.01 0.020.02 PLA + 1% 조류 안료 분말PLA + 1% Algae pigment powder 45.7745.77 -45.65-45.65 3.283.28 0.350.35 PLA + 5% 조류 안료 분말PLA + 5% Algae pigment powder 50.9750.97 -50.34-50.34 2.872.87 -7.41-7.41 PLA + 1% 효모 안료 분말PLA + 1% yeast pigment powder 35.4035.40 -27.27-27.27 8.778.77 20.8020.80 PLA + 5% 효모 안료 분말PLA + 5% yeast pigment powder 42.8742.87 -41.57-41.57 10.0810.08 2.882.88 PBS FZ71PDPBS FZ71PD 0.130.13 -0.13-0.13 0.000.00 0.010.01 PBS + 1% 조류 안료 분말PBS + 1% Algae pigment powder 39.1939.19 -35.05-35.05 -7.64-7.64 15.8115.81 PBS + 5% 조류 안료 분말PBS + 5% Algae pigment powder 50.0050.00 -49.28-49.28 -1.62-1.62 8.308.30 PBS + 1% 효모 안료 분말PBS + 1% yeast pigment powder 22.5322.53 -13.03-13.03 4.494.49 17.8317.83 PBS + 5% 효모 안료 분말PBS + 5% yeast pigment powder 38.2238.22 -27.75-27.75 10.5810.58 24.0624.06

DL = 표준 샘플인 PLA 2002D 또는 PBS FZ71PD에 대한 각각의 샘플의 명도차(완전히 백색인 100에서부터 흑색인 0까지임)DL = lightness difference of each sample (from completely white 100 to black 0) for the standard sample PLA 2002D or PBS FZ71PD,

Da = 표준 샘플인 PLA 2002D 또는 PBS FZ71PD에 대한 각각의 샘플의 적색차 녹색차(양수인 경우 적색이고, 0인 경우 회색이고, 음수인 경우 녹색임)Da = red difference of each sample for standard sample PLA 2002D or PBS FZ71PD (positive for red, 0 for gray, negative for green)

Db = 표준 샘플인 PLA 2002D 또는 PBS FZ71PD에 대한 각각의 샘플의 황색차 청색차(양수인 경우 황색이고, 0인 경우 회색이고, 음수인 경우 청색임)Db = yellowish green difference (positive for yellow, gray for zero and blue for negative) of each sample for standard sample PLA 2002D or PBS FZ71PD,

DE = (DL2 + Da2 + Db2)1/2
DE = (DL 2 + Da 2 + Db 2) 1/2

입자 분포Particle distribution

캐논 현미경으로 PBS 내의 조류 첨가제 안료 분말 및 효모 첨가제 안료 분말의 입자 분포를 관찰하였다. 그 결과를 도 5, 6, 9 및 10에 나타내었다. 캐논 현미경으로 PLA 내의 조류 첨가제 안료 분말 및 효모 첨가제 안료 분말의 입자 분포를 관찰하였다. 그 결과를 도 7, 8, 11 및 12에 나타내었다.Particle distribution of pigment of bird additive pigment and yeast additive pigment powder in PBS was observed with a Canon microscope. The results are shown in Figures 5, 6, 9 and 10. The particle distribution of the pigment additive powder and the yeast additive pigment powder in the PLA were observed with a Canon microscope. The results are shown in FIGS. 7, 8, 11 and 12.

본 발명에 따른 생분해성 폴리머 조성물은 오일과 같은 상용화제의 추가적인 첨가 없이도 PLA 및 PBS와 같은 종래의 생분해성 폴리머와 우수한 상용성을 나타낸다. 이들은 각 폴리머의 기계적 특성에 심각한 영향을 야기하지 않으며, 따라서, 몇 가지 측면에서 폴리머 첨가제로서의 사용을 만족시킨다.The biodegradable polymer composition according to the present invention exhibits excellent compatibility with conventional biodegradable polymers such as PLA and PBS without the addition of further compatibilizers such as oils. They do not have a significant impact on the mechanical properties of each polymer and thus satisfy their use as polymer additives in several respects.

분쇄된 바이오매스의 미생물 세포는 미분쇄된 미생물 세포에 비하여 생분해성 폴리머와 바이오계 첨가제의 더 나은 상용성을 제공하기 때문에, 이로부터 생성된 생분해성 폴리머 조성물의 특성 및 특징, 예를 들어, 색상 특성을 향상시킴에 주목하는 것은 중요하다. 이는 PBS 폴리머에 매우 낮은 함량(0.005%의 비분쇄 세포)으로 첨가된 미분쇄된 스피룰리나 세포의 큰 응집물을 보여주는 도 17에서 알 수 있다. 반면에, 도 18은 높은 함량(5% 또는 미분쇄된 세포의 첨가보다 1,000배 더 높음)의 본 발명에 따른 스피룰리나 미세조류 바이오매스의 분쇄된 세포로부터 제조된 첨가제가 PBS 폴리머에서 매우 상용성이 있음을 명확하게 도시한다. 따라서, 본 발명은 추가적인 첨가제 없이 미생물 유래의 바이오계 폴리머 첨가제를 제조하기 위하여 미생물의 분쇄 단계가 중요함을 시사한다.Since the microbial cells of the pulverized biomass provide better compatibility of the biodegradable polymer and the biochemical additive compared to the micro-pulverized microbial cells, the characteristics and characteristics of the resulting biodegradable polymer composition, for example, It is important to note that improving the characteristics. This can be seen in FIG. 17, which shows large aggregates of spiked Spirulina cells added at very low levels (0.005% non-pulverized cells) to the PBS polymer. Figure 18, on the other hand, shows that additive prepared from the pulverized cells of the Spirulina microalgae biomass according to the invention in high content (5% or 1,000 times higher than the addition of micronized cells) is highly compatible with the PBS polymer . ≪ / RTI > Therefore, the present invention suggests that the step of pulverizing microorganisms is important in order to prepare a microbial-derived bio-based polymer additive without additional additives.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 바이오계 폴리머 첨가제는 바이오계 재료이기 때문에 완전히 분해가능하다. 따라서, 생분해성 폴리머 조성물의 분해는 토양에 독성 물질을 남기지 않는다. 식품 포장 제품으로서 또는 동물 및 사람의 사용과 관련된 기타 응용 분야에서 사용하기 안전하다.In addition, the bio-based polymer additive according to the present invention can be completely decomposed because it is a bio-based material. Thus, degradation of the biodegradable polymer composition does not leave toxic substances in the soil. It is safe for use in food packaging products or other applications related to the use of animals and humans.

상기 바이오계 폴리머 첨가제의 첨가는 생분해성 폴리머 조성물의 점도를 낮추기 때문에, 생분해성 폴리머 조성물 주입 등급의 실패된 사출이 감소된다. 동시에, 감소된 점도로 인해 이러한 생분해성 폴리머 조성물의 압출은 보통의 생분해성 폴리머 조성물보다 더욱 우수하다. 또한, 상기 바이오계 폴리머 첨가제는 PLS 및 PBS의 생분해를 가속화한다.Because the addition of the bio-based polymer additive lowers the viscosity of the biodegradable polymer composition, the failed injection of the biodegradable polymer composition injection grade is reduced. At the same time, due to the reduced viscosity, the extrusion of such a biodegradable polymer composition is superior to a conventional biodegradable polymer composition. In addition, the bio-based polymer additives accelerate biodegradation of PLS and PBS.

이상으로부터, 미세조류, 효모 및 박테리아를 포함하는 미생물의 바이오매스로부터 유래된 것과 같은 바이오계 첨가제 안료는 PBS 및 PLA 플라스틱과 잘 작용하는 것으로 나타났다. 추가적으로, 혼합 효율 향상을 위한 오일의 첨가 없이도, 미생물 바이오매스로부터의 바이오계 첨가제 안료 분말을 사용함으로써 PBS 및 PLA 모두가 잘 착색화되는 것으로 또한 나타났다. 다양한 백분율의 첨가제 안료 분말로 유래된 생분해성 플라스틱은 다양한 산업에서 다양한 플라스틱의 응용 분야에 적합한 다양한 특성을 입증한다.These results indicate that biochemical additive pigments, such as those derived from microbial biomass including microalgae, yeast and bacteria, work well with PBS and PLA plastics. In addition, it was also shown that both PBS and PLA were well colored by using the biochemical additive pigment powder from the microbial biomass, without the addition of oil to improve mixing efficiency. Various percentages of additives Biodegradable plastics derived from pigment powder demonstrate various properties suitable for various plastics applications in various industries.

마지막으로, 특히, 미세조류, 효모, 박테리아와 같은 미생물 바이오매스로부터의 바이오계 첨가제, 예를 들어, 바이오계 첨가제 안료의 생분해성 플라스틱을 제공하는 것이 가능하다는 점은 본 발명에 따른 설명 및 데이타로부터 명확하다. 본 발명에 따른 생분해성 플라스틱은 환경 문제들을 감소시키기 위한 더 나은 해결책을 제시하고, 이러한 생산은 실행가능하고, 지속가능하며 경제적이다.Finally, it is particularly advantageous to provide biodegradable plastics of biochemical additives from microbial biomass, such as microalgae, yeast, bacteria, for example, biochemical additive pigments, from the description and data according to the invention It is clear. The biodegradable plastics according to the present invention provide a better solution to reduce environmental problems, and such production is feasible, sustainable and economical.

Claims (34)

생분해성 폴리머 제조에 사용하기 위한 바이오계 폴리머 첨가제로서, 상기 첨가제는 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스로부터 유래되고, 상기 미생물은 남조식물문(Cyanophyta), 원핵녹조식물문(Prochlorophyta), 와편모조식물문(Dinophyta), 황갈조식물문(Chrysophyta), 후각편모조식물문(Prymnesiophyta), 규조식물문(Bacillariophyta), 황조식물문(Xanthophyta), 진안점조식물문(Eustigmatophyta), 침편모조식물문(Rhaphidophyta), 갈조식물문(Phaeophyta), 프로테오박테리아문(Proteobacteria), 시아노박테리아문(Cyanobacteria), 유박테리아문(Eubacteria), 스피로헤타문(Spirochetes), 클라미디아문(Chlamydiae), 접합균문(Zygomycota), 진균문(Eumycota) 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 바이오계 폴리머 첨가제.A biopolymer additive for use in the production of a biodegradable polymer, wherein the additive is derived from biomass of pulverized microbial cells, the microorganism being selected from the group consisting of Cyanophyta, Prochlorophyta, (Dinophyta), Chrysophyta, Prymnesiophyta, Bacillariophyta, Xanthophyta, Eustigmatophyta, Rhaphidophyta, Phaeophyta, Proteobacteria, Cyanobacteria, Eubacteria, Spirochetes, Chlamydiae, Zygomycota, fungi, and the like. (Eumycota), or a combination thereof. 제1항에 있어서,
상기 미생물은 적어도 1종의 유색 분자를 포함하는 바이오계 폴리머 첨가제.
The method according to claim 1,
Wherein the microorganism comprises at least one colored molecule.
제2항에 있어서,
상기 유색 분자는 안토시아닌, 엽록소, 카로티노이드 및 피코빌린, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 바이오계 폴리머 첨가제.
3. The method of claim 2,
Wherein said colored molecules are selected from anthocyanins, chlorophyll, carotinoids and picobillins, or mixtures thereof.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 남조식물문으로부터 유래된 상기 미생물은 스피룰리나(Spirulina)인 바이오계 폴리머 첨가제.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the microorganism derived from the southern plant phloem is Spirulina.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진균문으로부터 유래된 상기 미생물은 사카로미세스(Saccharomyces)인 바이오계 폴리머 첨가제.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the microorganism derived from the fungus is Saccharomyces.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 첨가제는 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스를 분말화하여 얻어진 분말 형태인 바이오계 폴리머 첨가제.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the additive is in the form of a powder obtained by pulverizing the biomass of pulverized microbial cells.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 첨가제는 안료로서 사용되는 바이오계 폴리머 안료 첨가제.
7. The method according to any one of claims 2 to 6,
Wherein the additive is used as a pigment.
제7항에 있어서,
상기 첨가제 안료는 생분해성 폴리머(들)을 착색하는 바이오계 폴리머 첨가제 안료.
8. The method of claim 7,
Wherein the additive pigment is a pigment of a biopolymer additive pigment which colors the biodegradable polymer (s).
생분해성 폴리머 조성물로서,
0.05 내지 10 중량% 범위의 적어도 1종의 바이오계 폴리머 첨가제; 및
생분해성 폴리머;를 포함하고,
상기 바이오계 폴리머 첨가제는 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스로부터 유래되고, 상기 미생물은 남조식물문, 원핵녹조식물문, 와편모조식물문, 황갈조식물문, 후각편모조식물문, 규조식물문, 황조식물문, 진안점조식물문, 침편모조식물문, 갈조식물문, 프로테오박테리아문, 시아노박테리아문, 유박테리아문, 스피로헤타문, 클라미디아문, 접합균문 또는 진균문, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는, 생분해성 폴리머 조성물.
As a biodegradable polymer composition,
At least one biocompatible polymeric additive ranging from 0.05 to 10% by weight; And
A biodegradable polymer,
The bio-based polymer additive is derived from the biomass of the pulverized microorganism cells, and the microorganism is derived from a plant selected from the group consisting of a southern plant gland, a prokaryotic gland plant gland, a giant phoenix plant gland, a sulfur gland plant gland, Or a combination thereof, selected from the group consisting of a plant door, a zinnia plant door, a zodiac phoenix door, a grazing plant door, a proteobacterial door, a cyanobacterial door, a uracilian door, a spirothermal door, a chlamydia door, , Biodegradable polymer composition.
제9항에 있어서,
상기 바이오계 폴리머 첨가제는 0.5 내지 5 중량%의 범위인 생분해성 폴리머 조성물.
10. The method of claim 9,
Wherein the bio-based polymer additive is in a range of 0.5 to 5 wt%.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 미생물은 적어도 1종의 유색 분자를 포함하는 생분해성 폴리머 조성물.
11. The method according to claim 9 or 10,
Wherein the microorganism comprises at least one colored molecule.
제11항에 있어서,
상기 유색 분자는 안토시아닌, 엽록소, 카로티노이드 및 피코빌린, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 생분해성 폴리머 조성물.
12. The method of claim 11,
Wherein said colored molecules are selected from anthocyanins, chlorophyll, carotenoids and picobillins, or mixtures thereof.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 남조식물문으로부터 유래된 상기 미생물은 스피룰리나인 생분해성 폴리머 조성물.
13. The method according to any one of claims 9 to 12,
Wherein the microorganism derived from the aquatic plants is spirulina.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진균문으로부터 유래된 상기 미생물은 사카로미세스인 생분해성 폴리머 조성물.
13. The method according to any one of claims 9 to 12,
Wherein the microorganism derived from the fungus is a saccharomyces biodegradable polymer composition.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생분해성 폴리머는 생분해성 폴리에스테르로부터 선택되는 생분해성 폴리머 조성물.
15. The method according to any one of claims 9 to 14,
Wherein the biodegradable polymer is selected from biodegradable polyesters.
제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생분해성 폴리머는 폴리(부틸렌 석시네이트)(PBS) 또는 폴리락트산(PLA) 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 생분해성 폴리머 조성물.
16. The method according to any one of claims 9 to 15,
Wherein the biodegradable polymer is selected from poly (butylene succinate) (PBS) or polylactic acid (PLA) or mixtures thereof.
제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바이오계 폴리머 첨가제는 첨가제 비함유 생분해성 폴리머 조성물 대비 유동 특성을 향상시키는 생분해성 폴리머 조성물.
17. The method according to any one of claims 9 to 16,
Wherein the bio-based polymer additive improves the flow properties of the additive-free biodegradable polymer composition.
제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바이오계 폴리머 첨가제는 첨가제 비함유 생분해성 폴리머 조성물 대비 생분해 특성을 향상시키는 생분해성 폴리머 조성물.
17. The method according to any one of claims 9 to 16,
The biodegradable polymer composition according to claim 1, wherein the biodegradable polymer is a biodegradable polymer.
제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 첨가제는 상기 생분해성 폴리머 조성물을 착색하기 위한 안료로서 사용되는 생분해성 폴리머 조성물.
17. The method according to any one of claims 11 to 16,
Wherein the additive is used as a pigment for coloring the biodegradable polymer composition.
분쇄된 미생물 세포의 바이오매스로부터 유래된 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법으로서,
(a) 미생물 바이오매스를 제공하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계의 바이오매스의 미생물 세포를 분쇄하는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계에서 얻어진 분쇄된 미생물 세포의 바이오매스를 분말화 하거나 또는 농축하는 단계;를 포함하는 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법.
A method for producing a biocompatible polymeric additive derived from a biomass of pulverized microbial cells,
(a) providing microbial biomass;
(b) pulverizing the microbial cells of the biomass of the step (a); And
(c) pulverizing or concentrating the biomass of the pulverized microbial cells obtained in the step (b).
제20항에 있어서,
상기 미생물 바이오매스는 남조식물문, 원핵녹조식물문, 와편모조식물문, 황갈조식물문, 후각편모조식물문, 규조식물문, 황조식물문, 진안점조식물문, 침편모조식물문, 갈조식물문, 프로테오박테리아문, 시아노박테리아문, 유박테리아문, 스피로헤타문, 클라미디아문, 접합균문 또는 진균문, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법.
21. The method of claim 20,
The microbial biomass may be selected from the group consisting of a southern vegetation door, a prokaryotic vegetable door, a phalaenopsis phoenix door, a phalaenopsis phoenix door, a phoenix phoenix phoenix door, a diatomaceous phoenix door, a phoenix phoenix door, A method of making a biocompatible polymeric additive selected from the group consisting of a door, a proteobacterial door, a cyanobacterial door, a uracil bacterium door, a spirotherapy door, a chlamydia door, a synovial or fungal door, or a combination thereof.
제20항 또는 제21항에 있어서,
상기 미생물은 적어도 1종의 유색 분자를 포함하는 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법.
22. The method according to claim 20 or 21,
Wherein the microorganism comprises at least one colored molecule.
제22항에 있어서,
상기 유색 분자는 안토시아닌, 엽록소, 카로티노이드 및 피코빌린, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법.
23. The method of claim 22,
Wherein the colored molecule is selected from anthocyanin, chlorophyll, carotinoid, and picobillin, or a mixture thereof.
제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 상기 미생물 바이오매스는 천연 자원, 생물 반응기(bioreactor) 또는 발효조(fementer)로부터 수집되고, 수용액 중에 리터당 50 내지 200 그램의 고체 농도로 첨가되는 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법.
24. The method according to any one of claims 20 to 23,
Wherein the microbial biomass is collected from a natural resource, a bioreactor or a fender, and is added at a solid concentration of 50 to 200 grams per liter in an aqueous solution in the step (a).
제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 (b) 단계는 20 내지 80℃의 온도에서 수행되는 기계적 세포 분쇄법인 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법.
25. The method according to any one of claims 20 to 24,
Wherein the step (b) is performed at a temperature of 20 to 80 캜.
제25항에 있어서,
상기 기계적 세포 분쇄법은 균질화법, 소성법, 동결-해동(freeze-thaw)법, 막자사발과 막자법 또는 초음파법으로부터 선택되는 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법.
26. The method of claim 25,
Wherein the mechanical cell pulverization method is selected from the homogenization method, the sintering method, the freeze-thaw method, the mortar and pestle method or the ultrasonic method.
제20항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 (c) 단계는 열 분말화법 또는 냉 분말화법으로부터 선택되는 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법.
27. The method according to any one of claims 20 to 26,
Wherein the step (c) is selected from a thermal powdering method or a cold-milling method.
제27항에 있어서,
상기 열 분말화법은 분무 건조, 증발, 회전 건조, 기류 건조(flash drying), 디스크 건조, 캐스케이드 건조, 과열증기 건조로부터 선택되는 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법.
28. The method of claim 27,
Wherein the thermal pulverization method is selected from spray drying, evaporation, rotary drying, flash drying, disk drying, cascade drying, and superheated steam drying.
제27항에 있어서,
상기 냉 분말화법은 냉동 건조, 분무응고 또는 분무냉각으로부터 선택되는 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법.
28. The method of claim 27,
Wherein said cold-grinding method is selected from freeze drying, spray coagulation, or spray cooling.
제22항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 첨가제는 안료로서 사용되는 바이오계 폴리머 첨가제의 제조 방법.
30. The method according to any one of claims 22 to 29,
Wherein the additive is used as a pigment.
제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 바이오계 폴리머 첨가제를 생분해성 폴리머에 첨가하는 단계를 포함하는 생분해성 폴리머의 착색 방법.9. A method of coloring a biodegradable polymer comprising the step of adding a biocompatible polymer additive according to any one of claims 2 to 8 to a biodegradable polymer. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 바이오계 폴리머 첨가제를 생분해성 폴리머에 첨가하는 단계를 포함하는 생분해성 폴리머의 유동 특성 향상 방법.9. A method for improving flow properties of a biodegradable polymer comprising the step of adding a biocompatible polymeric additive according to any one of claims 1 to 8 to a biodegradable polymer. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 바이오계 폴리머 첨가제를 생분해성 폴리머에 첨가하는 단계를 포함하는 생분해성 폴리머의 생분해 특성 향상 방법.9. A method for improving biodegradability of a biodegradable polymer comprising the step of adding the biocompatible polymer additive according to any one of claims 1 to 8 to a biodegradable polymer. 제9항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 생분해성 폴리머 조성물로 제조된 물품.An article made from the biodegradable polymer composition according to any one of claims 9 to 19.
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