아민기가 코팅된 규조토 담체를 이용한 초고온성 고세균 Thermococcus onnurineus의 세포 고정화 및 수소생산 연구

Previously we reported that the hyperthermophilic archaeon, Thermococcus onnurineus NA1 is capable of producing hydrogen (H2) from formate, CO or starch. In this study, we describe the immobilization of T. onnurineus NA1 as an alternative means of H2 production. Amine-coated silica particles were effective in immobilizing T. onnurineus NA1 by electrostatic interaction, showing a maximum cell adsorption capacity of 71.7 mg-dried cells per g of particle. In three cycles of repeated-batch cultivation using sodium formate as the sole energy source, immobilized cells showed reproducible H2 production with a considerable increase in the initial production rate from 2.3 to 4.0 mmol l−1 h−1, mainly due to the increase in the immobilized cell concentration as the batch culture was repeated. Thus, the immobilized-cell system of T. onnurineus NA1 was demonstrated to be feasible for H2 production. This study is the first example of immobilized cells of hyperthermophilic archaea being used for the production of H2. 초고온성 고세균 Thermococcus onnurineus NA1은 개미산, 일산화탄소, 또는 전분 등을 이용해서 수소를 생산하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 T. onnurineus NA1의 고정화 세포를 이용한 수소생산을 고찰하였다. 고정화 실험결과, T. onnurineus NA1은 표면에 아민기가 코팅된 규조토 담체에 정전기적 인력에 의해 효과적으로 고정화되었고, 1 g의 담체에 고정화 될 수 있는 최대 세포의 양은 71.7 mg-dcw로 확인되었다. 고정화 세포를 이용한 세 번의 반복회분식 배양을 통해 개미산으로부터 수소생산 특성을 고찰하였고, 그 결과 배양이 반복됨에 따라 고정화 세포 농도의 증가에 기인하여 초기수소생산속도가 2.3 에서 4.0 mmol l−1 h−1로 상당량 증가됨이 관찰되었다. 따라서, T. onnurineus NA1의 고정화세포 시스템은 수소생산을 위한 좋은 대안이 될 수 있을 것으로 사료된다. 본 연구는 초고온성 고세균의 고정화세포를 수소생산에 적용한 첫 번째 사례이다.