专利名称：来自植物的生物降解性天然原材料的制作方法
技术领域：
本发明包括来自植物且具有聚丙烯的特征的天然高分子物质，使用该天然高分子 物质制造的具有纤维素样的生物降解曲线和聚丙烯的特征、并且具有生物降解性和机械强 度两方面的性质、用于制造生物降解性膜或容器等的生物降解性天然原材料，以该天然高 分子物质为主要成分的用于制造生物降解性原材料的粘合剂，由该生物降解性天然原材料 制造的生物降解性的膜或容器、以及它们的制造方法。
背景技术：
近年来，在食品、化妆品或药品等的包装、容器，以及盆钵等园艺用品或农业用材 料中，使用塑料制品。这些使用过的塑料制品焚烧或作为垃圾直接抛弃。但是，焚烧这些废 物时，产生巨大的费用以及废气等环境问题。另一方面，直接抛弃这些废物时，由于这些废 物难以在自然界中降解，堆成垃圾山，仍然产生环境问题。因此，最近对在自然界中容易分 解的生物降解性塑料材料进行研究、开发。作为生物降解性的塑料材料，公开了将具有生物降解性的植物材料等用生物降 解性的粘合剂粘合而成的材料、使用合成生物降解性塑料的材料、或使用微生物或微生物 生产的生物降解性高分子材料的材料等各种材料。作为使用具有生物降解性的植物材料 等的材料，例如在日本特开2000-2^312号公报、日本特开2000-355008号公报、日本特 开2001-79816号公报和日本特开2002-249981号公报中公开了对以稻壳为主要成分的 植物原料粉末，使用含有淀粉、松香、球玛树脂、 古把树脂、明胶、紫胶等生物降解性物质 的粘合剂，通过加热加压压缩成型而得到的生物降解性材料制的容器。此外，日本特开 2000-2^661号公报中，对使用苇、稻秸、玉米、竹子、高粱、洋麻、椰子等的叶、茎、壳、皮等， 以明胶糊等食用糊作为连接糊制造盘、碟、袋、杯等生物降解性容器进行了记载。此外，日本特开2000-327839号公报中对于在稻壳等植物原料粉末中混合米糠等 谷类的糠等并进行成型，制造生物降解性材料制的容器进行了公开，日本特开2002-23262 号公报中对于在玉米、豆类、薯、陈大米/杂粮、杂草等植物纤维中混合将甘蔗、菠萝或海藻 类等天然原材料微细化而成的主材，使用由柿油、魔芋粉、松脂、漆树等天然原材料构成的 粘合剂形成的生物降解性塑料进行了公开，日本特开2006-122317号公报中对于将废纸纤 维用淀粉糊、酵母糟、或聚酯类树脂、聚乳酸类树脂、天然橡胶类树脂、聚乙烯醇等生物降解 性粘合剂粘合制造生物降解性片材进行了公开。进一步地，日本特开平7-102114号公报中对于将纤维素二乙酸酯、纤维素三乙酸 酯等纤维素酯、淀粉类和增塑剂混合而成的生物降解性纤维素酯组合物进行了公开。作 为使用合成生物降解性塑料的技术方案，例如，日本特开平4-335060号公报、日本特开平6-340753号公报、日本特开2000-7四61号公报、日本特开2001-49098号公报和日本特开 2004-299711号公报中对于使用聚乳酸、聚乳酸的共聚物、聚乳酸的树脂混合物的生物降解 性树脂组合物和成型体进行了公开。此外，作为使用微生物或微生物产生的生物降解性高分子材料的技术方案，例如， 作为使用酵母菌体的技术方案，日本特开2002-97301号公报中公开了含有通过加热和加 压变成了树脂的酵母的生物降解性树脂组合物，日本特开2002-167470号公报中公开了在 酵母中混合聚羟基丁酸酯等微生物产生的树脂，聚己内酯、聚琥珀酸丁二醇酯、聚琥珀酸乙 二醇酯、聚乙醇酸、聚乳酸、聚乙烯醇等化学合成树脂，乙酸纤维素、热塑性淀粉等天然物改 性树脂等生物降解性塑料而成的生物降解性塑料，日本特开平7485108号公报中公开了 在将废纸干式解纤(乾式開繊)而得到的纤维中混合酵母糟，进行加压、加热而得到的木质 生物降解性材料。进一步地，作为使用微生物产生的生物降解性高分子材料的技术方案，例如，日本 特开2005-133224号公报中公开了在脱木质素的稻草(1于”)、麦杆、甘蔗的渣滓(蔗 渣)、洋麻、银合欢(、ex等纸浆纤维中，混合粪产碱杆菌(了小力'J m。 工力丨」；^ )产生的i3-l，3-D葡萄糖苷多糖类、或黑酵母(出芽短柄霉(AurecAasidium pullulans))产生的麦芽三糖多糖类等糖类(阻气性的改善)，以及蚕吐出的蚕丝的丝蛋 白或蜘蛛吐出的蛋白质样物质(降低水蒸气透过性)，用作食品容器等的成型材料的生物 降解性树脂成型材料；日本特开2006-142699号公报中公开了生物降解性塑料，其由下述 步骤制备由甜菜、甘蔗的提取物等含蔗糖的原料，通过丝状真菌鲁氏淀粉霉(7 S 口 S力 ^ · ^jC ν-, Amylomyces rouxii)，制造L-乳酸，将L-乳酸脱水缩合制造聚乳酸，或由 L-乳酸暂且合成环状丙交酯(二聚物)，进行纯化后，进行开环聚合制造聚乳酸。此外，作为微生物产生的生物降解性高分子材料，自古已知巨大芽胞杆 菌(Bacillus megaterium)产生的3-羟基丁酸的均聚物即聚-3-羟基丁酸的聚酯 (M. Lemoigne, Ann. Inst. Pasteur, 39，144，1925)。作为改善该聚 _3_ 羟基丁酸硬而且脆的 性质的技术方案，日本特开平5-93049号公报和日本特开平7465065号公报中对使用豚鼠 气单胞菌(Aeromonas caviae)，由油酸等脂肪酸或橄榄油等油脂通过发酵法，制备3_羟基 丁酸与3-羟基己酸的共聚聚酯，用作生物降解性材料进行了公开。如上所述，对生物降解性高分子材料的开发进行了很多研究，公开了由各种原料， 通过各种方法制造生物降解性高分子材料的方法，但是以往的方法中，从生物降解的容易 性和用于膜或容器等中时必需的机械强度等两方面考虑，在实用上要求的高分子材料的特 性中，具有可以充分满足的特性的生物降解性高分子材料还未被开发。因此，目前的现状 是，这些生物降解性材料的实用化还未充分进行。专利文献1 日本特开平4-335060号公报专利文献2 日本特开平5-93049号公报专利文献3 日本特开平6-340753号公报专利文献4 日本特开平7-102114号公报专利文献5 日本特开平7465065号公报专利文献6 日本特开平7485108号公报专利文献7 日本特开2000_7四61号公报
专利文献8 专利文献9 专利文献10专利文献11专利文献12专利文献13专利文献14专利文献15专利文献16专利文献17专利文献18专利文献19专利文献20专利文献21非专利文献日本特开2000-327839号公报 日本特开2000-355008号公报 日本特开2001-49098号公报 日本特开2001-79816号公报 日本特开2002-23262号公报 日本特开2002-97301号公报 日本特开2002-167470号公报 日本特开2002-249981号公报 日本特开2004-299711号公报 日本特开2005-133224号公报 日本特开2006-142699号公报 日本特开2006-122317号公报 非专利文献 1 :M. Lemoigne，Ann. Inst. Pasteur, 39,144，1925c
发明内容
本发明的目的在于，提供具有生物降解性和机械强度两方面的性质、并且具有实 用上优异的特性的天然生物降解性原材料、由该天然生物降解性原材料制造的生物降解性 膜或容器、以及用于制造该生物降解性原材料的粘合剂以及它们的制造方法。本发明人在为了解决上述问题而对由天然物质制造生物降解性原材料进行精心 研究的过程中发现，以高粱淀粉等谷类淀粉作为培养原料，向该原料中添加属于芽孢杆菌 属的微生物，并进行培养，收集高分子粘合性物质，由此可以得到具有在来自石油的高分子 化合物中不存在的具有羟基的纤维素样的性质、并且具有聚丙烯样的结构的天然高分子物 质，通过将该天然高分子物质作为粘合剂并向该天然高分子物质中混合淀粉和/或贝壳粉 末，可以得到具有与纤维素相当的生物降解性、并且具有聚丙烯的特性的机械强度的生物 降解性原材料，从而完成本发明。通过使用本发明的生物降解性原材料制造膜或容器，可以制造具有优异的生物降 解性、机械强度以及其它的实用上所需的特性的生物降解性膜或容器。作为本发明中使用 的属于芽孢杆菌属的微生物，可以举出枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、短小芽胞杆菌 (Bacillus pumilus)和苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)，优选使用选自这些微 生物中的至少2种的混合微生物，特别优选使用选自枯草芽孢杆菌、短小芽胞杆菌、苏云金 芽孢杆菌中的3种的混合微生物。本发明中，优选在发酵步骤中促进菌类的增殖，并促进孢子的形成，为了促进菌类 的增殖或孢子的形成，优选添加硅酸或硅酸镁。通过本发明的制备方法制备的天然高分子 物质，通过红外吸收光谱分析(IR)，显示出羟基和聚丙烯基的吸收光谱(
图1)，推断该天然 高分子物质的结构为，结构单元分子式以(C11H16O7)n表示、如式(1)所示的化合物。[化学式1]权利要求
1.天然高分子物质，其特征在于，通过下述方法制备以高粱淀粉作为培养原料，向该培养原料中添加选自枯草芽孢杆菌、短小芽胞杆菌和 苏云金芽孢杆菌中的3种的属于芽孢杆菌属的混合微生物，并进行培养，收集通过红外吸 收光谱分析(IR)显示出羟基和聚丙烯基的吸收光谱的高分子粘合性物质；通过红外吸收光谱分析(IR)显示出羟基和聚丙烯基的吸收光谱。
2.如权利要求1所述的天然高分子物质，其特征在于，通过在培养属于芽孢杆菌属的 微生物的步骤中，添加硅酸或硅酸镁来制备。
3.用于制造生物降解性天然原材料的粘合剂，其以权利要求1或2所述的天然高分子 物质作为主要成分。
4.用于制造天然生物降解性膜或容器的生物降解性天然原材料，其特征在于，在淀粉 和/或贝壳粉末中混合权利要求3所述的粘合剂。
5.如权利要求4所述的用于制造天然生物降解性膜或容器的生物降解性天然原材料， 其特征在于，淀粉是化学改性的淀粉。
6.如权利要求4所述的用于制造天然生物降解性膜或容器的生物降解性天然原材料， 其特征在于，在贝壳粉末中混合权利要求3所述的粘合剂，并成型为颗粒状。
7.由天然原材料形成的生物降解性膜或容器，其特征在于，在淀粉和贝壳粉末中混合 权利要求3所述的粘合剂，并进行成型。
8.如权利要求7所述的由天然原材料形成的生物降解性膜，其特征在于，相对于生物 降解性原材料总重量，混合淀粉5 10重量％、贝壳粉末5 10重量％和权利要求3所述 的粘合剂80 90重量％，并进行成型。
9.如权利要求7所述的由天然原材料形成的生物降解性容器，其特征在于，相对于生 物降解性原材料总重量，混合淀粉50 60重量％、贝壳粉末10 20重量％和权利要求3 所述的粘合剂30 40重量％，并进行成型。
全文摘要
本发明提供具有生物降解性和机械强度两方面性质的天然生物降解性原材料、由该天然的生物降解性原材料制造的生物降解性膜或容器、用于制造该生物降解性原材料的粘合剂以及它们的制造方法。以高粱淀粉等谷类淀粉作为培养原料，向该原料中添加属于芽孢杆菌属的微生物，并进行培养，收集高分子粘合性物质，由此可以得到具有在来自石油的高分子化合物中不存在的具有羟基的纤维素样的性质且具有聚丙烯样的结构的天然高分子物质。通过以该天然高分子物质作为粘合剂、在其中混合淀粉和/或贝壳粉末，可以得到具有与纤维素相当的生物降解性、并且具有带有聚丙烯特性的机械强度的生物降解性原材料。使用该生物降解性原材料制造的膜或容器具有优异的生物降解性和机械强度两方面的性质。
文档编号C07G99/00GK102041273SQ20101052340
公开日2011年5月4日 申请日期2007年11月26日 优先权日2006年11月30日
发明者佐藤圣子 申请人:佐藤圣子