페놀성 하이드록실기 함량 조절에 따른 리그닌 나노입자 제조 및

특성 분석

주은선1,2*, 이재원1,2

(1전남대학교 임산공학과, 2전남대학교 IT-Bio 융합시스템전공)

Preparation and Characterization of Lignin Nanoparticles by Controlling Phenolic Hydroxyl Group Content

Eun-Sun JOO1,2*, Jae-Won LEE1,2

(1Department of Wood Science and Engineering, Chonnam National University,

2Interdisciplinary Program in IT-Bio Convergence System, Chonnam National University)

요약: 리그닌은 페닐프로판 단위로 구성된 방향족 고분자로서 열 안정성, 생분해성, 항산화 활성 및 자외선 흡수 특성으로 인해 생리활성 소재로서 높은 잠재력을 지닌다. 그러나 낮은 용해도와 생체 이용률, 강한 자기응집 특성으로 인해 실제 응용에 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 리그닌을 나노 크기로 구조화하면 비표면적과 분산 안정성이 향상되어 기능성 소재로의 활용 가능성이 증가한다. 리그닌 나노입자 제조는 페놀 고리 간 π–π 상호작용과 수소 결합에 영향을 받으며, 특히 페놀성 하이드록실기 함량이 입자 크기와 형태를 결정하는 주요 요인으로 작용한다. 그러므로 본 연구에서는 낙엽송과 유칼립투스에서 추출한 올가노솔브 리그닌을 아세틸화 및 페놀화를 통해 페놀성 하이드록실기 함량을 조절하고 NMR 분석을 통해 정량하였다. 또한, 용매교환법을 이용하여 리그닌 나노입자를 제조하고, DLS 및 SEM 분석을 통해 크기와 형태적 특성을 분석하여 구조 변화가 생리활성 기능성에 미치는 영향을 분석하였다.

Abstract: Lignin is an aromatic polymer composed of phenylpropane units and has high potential as a bioactive material due to its thermal stability, biodegradability, antioxidant activity, and ultraviolet absorption properties. However, its applications are limited by low solubility, low bioavailability, and strong self-aggregation behavior. To overcome these limitations, structuring lignin into nano particles increases its specific surface area and dispersion stability, thereby enhancing its potential for functional material applications. The preparation of lignin nanoparticles is influenced by π–π interactions between phenolic rings and hydrogen bonding, and the phenolic hydroxyl group content plays a key role in determining particle size and morphology. Therefore, in this study, organosolv lignin extracted from larch and eucalyptus was chemically modified via acetylation and phenolation to control phenolic hydroxyl group content, which was quantified using NMR analysis. In addition, lignin nanoparticles were prepared using a solvent-exchange method, and their size and morphological characteristics were analyzed by DLS and SEM to evaluate the effect of structural changes on bioactive functionality.