KR100315663B1

KR100315663B1 - 사이트로박터속 균주 ｙ１９ 및 이에 의한 수소 생산

Info

Publication number: KR100315663B1
Application number: KR1019990030642A
Authority: KR
Inventors: 박성훈; 정규열; 김중래; 정현옥
Original assignee: 박성훈
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2001-11-30
Also published as: KR20010011334A

Abstract

본 발명은 높은 성장속도 및 수소전환속도를 갖는 신규한 미생물, 즉 사이트로박터 속 Y19 (기탁번호: 제 KFCC-11087 호) 및 이에 의한 수소생성방법을 제공하여, 지금까지 일산화탄소로부터 수소를 생산하는 것으로 알려져 있는 미생물들이 산소가 존재하는 조건에서는 세포 성장과 일산화탄소로부터 수소를 생산하는 것이 불가능한 것과는 달리, 유기탄소원을 이용하여 호기적으로 성장한 다음, 혐기적 조건에서 일산화탄소를 이용하여 수소를 생산함으로써 기존의 미생물들을 이용한 공정개발의 문제점들을 극복하여 산업적 적용가능성이 매우 높은 균주 및 수소 생산 방법이다. 또한, 현재 버려지고 있는 일산화탄소를 유용한 수소로 전환함으로써 폐기물의 재활용으로 경제적 이익이 증대되고 환경오염을 방지할 수 있으며, 생성된 수소는 청정에너지원으로 직접 사용될 수 있을 뿐만 아니라 연료전지, 화학공업의 원료, 환원제 등으로 사용될 수 있어서 그 이용범위가 넓다.

Description

사이트로박터속 균주 Ｙ１９ 및 이에 의한 수소 생산{CYTROBACTER sp. Y19 AND METHOD OF PREPARING HYDROGEN BY USING THE SAME}

본 발명은 일산화탄소를 이용하여 높은 전환속도로 수소를 다량 생산하는 신규 미생물, 이의 분리, 배양 및 이에 의한 수소 생산방법에 관한 것이다.

산업 공정에서 발생하는 폐가스는 일산화탄소, 이산화탄소, 수소, 황, 질소 산화물들을 다량 포함하고 있다. 이들 중 일산화탄소 등은 유용한 에너지원임에도 그냥 버려지고 있어 경제적인 손실이 될 뿐만 아니라 대기 환경에도 악영향을 미치고 있다. 특히 제철소에서 발생하는 COG(코오크스로 가스), BFG(고로가스), LDG(전로가스), 또는 카본블랙 제조시 발생하는 폐가스 등은 일산화탄소와 이산화탄소를 다량 함유하는데 이렇게 발생하는 폐가스의 양은 포항, 광양제철소에서만 1년에 3 X 10¹⁰㎥에 이르며, 이들의 일산화탄소 비율은 최고 70 % 에 이른다. 이들 국가 기간산업인 제철소 부생가스의 경우 재활용 실적이 부진하여 극히 일부만 회수되고 나머지는 모두 폐기되고 있는 실정이다. 특히 일산화탄소는 에너지원으로 활용될 수 있는 귀중한 자원임에도 불구하고 회수나 재활용이 거의 되지 않고 버려지는 실정이다. 뿐만 아니라 일산화탄소의 전환으로 생성된 수소는 청정에너지로서 직접 연료로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 연료전지, 화학공업의 원료, 환원제 등으로 사용될 수 있어 그 이용범위가 매우 넓다. 따라서, 부존자원이 부족한 우리 나라의 경우, 자원의 효율적인 활용이라는 측면에서 본 기술의 개발은 시급하고 유용하다 할 것이다.

일산화탄소와 물로부터 수소를 생산하는 공정은 크게 화학적 공정과 생물학적 공정으로 나눌 수 있다. 화학적 공정의 경우, 수율이 낮고 반응조건이 가혹하다는 단점이 있다. 반면에 생물학적 공정은 일산화탄소를 수소로 전환하는 미생물을 이용한 것으로 여타의 생물학적 공정과 마찬가지로 온화한 조건에서 높은 전환 속도를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

지금까지 알려진 일산화탄소 전환 균주로는 광합성 세균, 혐기성 세균 등으로 나눌 수 있는데, 이에 포함되는 것들로는 로도슈도모나스 젤라티노사 (Rhodopseudomonas gelatinosa), 로도스피릴룸 루브룸 (Rhodospirillum rubrum) 등의 광합성 세균과, 메타노사르시나 바커리 (Methanosarcina barkeri) (O'Brien, J.N., Wolkin, R. H., Moench, T. T. , Morgan, J. B., and Zeikus, J. G. (1984) J. Bacteriol. 158, 373-375) 등의 절대 혐기성 미생물들이 알려져 있다. 이 중 광합성 세균인 로도스피릴룸 루브룸이 가장 높은 전환속도를 가지고 있는 미생물로 알려져 있으나 (Klasson, K. T., Lundack, K. M. O., Clausen, E. C., and Gaddy, J. L. (1993) J. Biotechnol., 29, 177-188), 0.2 기압 이상의 일산화탄소 분압에서 수소생성이 저해되고 매우 낮은 성장속도와 낮은 세포 농도로 인해 그 상업적 적용에 한계를 가지고 있다 (Cowger, J. P., Klasson, K. T., Ackerson, M. D., Clausen, E. E., and Gaddy, J. L. (1992) Appl. Biochem. Biotechnol., 34/35, 613-624). 따라서, 일산화탄소로부터 수소를 효율적으로 생산하는 생물학적 공정개발에 있어서, 높은 전환속도와 성장속도를 가진 새로운 미생물의 개발은 필수적이다.

종래의 이러한 광합성 세균들은 성장속도 및 전환속도가 느리며, 높은 분압의 기질이 있을 경우에 기질저해가 심하다. 또한 빛이 안정성에 중요한 인자로 작용하여 빛이 존재하는 경우에만 수소 생성능이 오랫동안 지속될 수 있다는 문제점이 있다. 특히, 빛을 에너지원으로 사용하는 광합성 세균의 고농도 배양 기술은 충분히 개발되어 있지 못하여, 유기탄소를 이용하여 호기적으로 성장할 수 있는 미생물의 이용이 절실하다. 그러나, 앞서 언급한 바와 같이, 종래에 일산화탄소로부터 수소를 생산하는 것으로 알려져 있는 미생물들은 광합성 미생물과 절대 혐기성 미생물들로 이러한 미생물들의 현실적 적용이 문제가 되고 있다.

본 발명은 일산화탄소로부터 수소로의 전환속도가 매우 높고, 성장속도가 빠른 새로운 균주 사이트로박터속 Y19를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 일산화탄소로부터 수소로의 전환속도가 매우 높고, 성장속도가 매우 빠른 신규한 미생물을 산소 존재하에서 배양한 후에, 산소의 차단에 의해서 일산화탄소를 전환기질로하여 수소를 높은 전환속도로 생성하는 방법을 제공하고자 한다.

도 1은 사이트로박터속 균주 Y19의 투과전자현미경 사진(X50,000)을 나타낸다.

도 2는 호기적 조건에서의 세포 성장과 수소생산을 나타냈다. 도면의 ● 기호는 일산화탄소의 기상에서의 분압을, ○ 기호는 수소의 기상에서의 분압을 각각 나타낸다.

도 3은 혐기적 조건에서의 세포 성장과 수소생산을 비교한 것이다. 도면의 ● 기호는 일산화탄소의 기상에서의 분압을, ○ 기호는 수소의 기상에서의 분압을 각각 나타낸다.

도 4은 호기적 조건에서 배양한 세포를 박토트립톤이 함유되지 않은 배지에서 혐기적 조건에서 배양한 경우의 일산화탄소의 소비와 수소의 생산에 관한 그림이다. ● 기호는 기상에서의 일산화탄소의 분압을 나타내며, ○ 기호는 기상에서의 수소의 분압을 나타낸다.

본 발명은 일산화탄소를 이용하여 유용한 물질인 수소를 다량 생산하는 신규 미생물 및 수소전환을 위한 배양 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 통성혐기성인 화학종속영양균, 특히 사이트로박터속 균주 Y19를 유기탄소원이 포함된 배지에서 성장시키고 일산화탄소를 전환기질로 사용하여 수소를 높은 전환속도로 생성하는 균주 Y19 및 수소 생성방법에 관한 것이다.

본 발명의 사이트로박터속 균주 Y19는 부산에 소재하는 혐기성 소화조의 슬러지에서 분리한 것으로서, 형태학적 분석의 결과 막대모양의 통성혐기성 화학종속영양균이며, 퀴논분석결과, 8개의 이소프렌을 함유한 유비퀴논과 8개의 이소프렌을 함유한 메나퀴논으로 결정되었다. 이러한 종류의 퀴논조성은 엔테로박테리아세 목에 속하는 미생물에서 발견되는 특성이다. 16S rDNA의 Ribosomal Database Project (RDP) 와 GenBank database 에 대해서 Sequence_Match 와 BLAST 프로그램을 사용하여 얻어진 서열을 분석하였다. BLAST 분석 결과, 사이트로박터 라프메리 (GenBank accession no. AF025371) 와 사이트로박터 아말로나티쿠스 (GenBank accession no. AF025370) 의 16S rDNA에 대해 99 %로 유사성을 나타냈다. 따라서, 16S rDNA 서열의 비교분석결과, 본 발명의 균주 Y19는 프로테오박테리아의 γ-서브그룹에 속하는 것이므로, 이를 사이트로박터 속 균주 Y19라고 확인하였다.

본 발명의 Y19은 유기탄소를 탄소원으로하여 호기적 및 혐기적으로 성장할 수 있는 화학종속영양균이지만, 호기적 조건에서 보다 더 높은 성장속도를 보여준다. 또한 일산화탄소를 탄소원으로 사용할 수 없으며, 단지 수소생산을 위한 전환기질로서만 사용된다. 따라서 호기적으로 배양한 후에 산소를 차단하여 혐기적 조건에서 일산화탄소를 전환기질로 사용하여 수소를 생성하는 균이다. 이러한 특성은 기존의 알려진 수소 생산균과는 명백히 구분되는 성질로서, 기존의 수소 전환 미생물은 대부분 광합성 미생물 또는 절대 혐기성 미생물들이며, 이들 미생물들은 산소에 의해 수소 전환 활성이 비가역적으로 저해된다고 알려져 있다. 반면, 본 발명의 사이트로박터속 균주 Y19는 호기적 조건에서 성장하고 혐기적 조건에서 일산화탄소를 기질로 하여 수소를 생산하여, 높은 세포 농도에 높은 전환활성을 얻을 수 있는장점이 있다.

또한 본 발명의 한예에서, 호기적 조건 및 혐기적 조건하에서의 성장속도와 수소생성을 비교한 결과를 도 2 및 3에서 나타내고 있다. 구체적으로, 호기적 조건하에서는 0.7 h^-1의 높은 비성장속도로 성장하여, 최종 세포농도가 2 g/l 에 이른다. 반면, 혐기적 조건에서는 0.12 h^-1의 낮은 성장속도로 성장하며, 24 시간 배양 후에는 세포농도가 0.4 g/l 에 불과하였다. 그러나, 하단 도면에서 보는 바와 같이, 호기적 조건에서는 일산화탄소의 소비와 수소의 생산이 이루어지지 않았으며, 반면, 혐기적 조건에서 일산화탄소의 소비와 수소의 생산이 이루어진다.

Y19를 다음과 같은 배지조성에서 유기탄소를 탄소원으로 하여 호기적으로 또는 혐기적 조건하에서 배양시킨다.

성장배지조성

배지조성	함유량
박토트립톤	10 g/l
박토이스트추출물	5 g/l
소량광물	50 ml/l
미량금속	1 ml/l
복합비타민	5 ml/l

여기서 소량광물은 KH₂PO₄, MgCl₂, NaCl, NH₄Cl, CaCl₂·2H₂O 이고, 미량금속은 ZnSO₄·7H₂O, MnCl₂·4H₂O, H₃BO₃, CoCl₂·5H₂O, Na₂MO₂·2H₂O, NiCl₂·6H₂O, FeSO₄·7H₂O이며, 복합비타민으로는 바이오틴, 엽산, 피리독살염산, 리포산, 리보플라빈, 티아민염산, D-판토텐산 칼슘, 시아노코발아민, p-아미노벤조산, 니코틴산으로 이루어진다.

또한 본 발명은 호기적 조건하에서 사이트로박터속 균주 Y19을 고농도 배양하고, 산소를 차단함으로써 고효율로 일산화탄소에서 수소로의 전환반응을 일으키는, 사이트로박터속 균주 Y19에 의한 수소생성방법을 제공하는 것이다. 균주의 성장단계에서 수소생산단계로의 전환을 위해서는 전환기질로서 일산화탄소를 공급하고, 산소를 차단하고, 박토트립톤이 포함되지 않은 배지로 이동시킬 필요성이 있다. 왜냐하면, 일산화탄소는 탄소원이나 에너지원으로 균주의 성장에 사용될 수 없고 수소전환의 기질로 사용되면 수소전환효소의 활성의 유도를 위해서 기상에 필요한 것 같다. 또한 박토트립톤이 포함된 배지는 아마도 수소전환효소의 생성을 억제하며, 산소는 수소전환효소를 가역적으로 저해하는 것으로 추정된다.

수소생성용 배지조성

배지성분	함유량
박토이스트추출물	1 g/l
소량광물	50 ml/l
미량금속	1 ml/l
복합비타민	5 ml/l

균주의 성장을 위한 배양에서는 박토트립톤과 효모추출물 (yeast extract) 이 필요하나, 수소전환을 위해서는 박토트립톤이 포함되지 않고, 효모 추출물이 소량으로 포함된 배지로 배양한 균주를 이동시킬 필요성이 있다. 사이트로박터속 균주는 엔테로박테리아세목에 속하며 엔테로박테리아세목의 미생물은 통성혐기성 화학종속영양균이므로, 박토트립톤과 효모추출물이 포함된 배지에서 호기적 조건 또는 혐기적 조건하에서 배양하였으며, 그 결과는 도 2 및 도 3에 나타냈다. 이 결과로부터 사이트로박터속 균주는 혐기적 조건보다 호기적 조건하에서 더 빨리 성장함을 알수 있다. 한편, 도 2 및 도 3에서는 또한 호기적 조건하에서는 일산화탄소의 소비와 수소의 생산이 관찰되지 않았고, 혐기적 조건에서만 비록 낮은 수준이지만 수소의 생산이 관찰되었다. 따라서, 높은 수소 생산성을 얻기 위해서는 호기적 조건에서 배양한 후, 혐기적 조건에서 수소를 생산하는 2단계 배양이 필요하다는 것을 알 수 있었다.

2단계 배양을 수행함에 있어서, 수소 생산 단계에서의 배지 조성의 영향을 살펴보았다. 호기적으로 성장시킨 세포를 박토트립톤이 함유된 배지에서 수소를 생산한 경우, 수소의 뚜렷한 생산증가는 관찰되지 않았으나, 박토트립톤이 함유되지 않은 배지에서는 높은 수소 생산성을 보였다. 이는 수소 생산 활성에 있어서 탄소원이 중요한 영향을 미친다는 사실을 말해준다. 따라서, 높은 세포농도에서 높은 수소 생산활성을 얻기 위해서는 박토트립톤이 함유되어 있는 배지에서 호기적으로 성장시킨 후, 박토트립톤이 결핍되어 있는 배지에서 혐기적 조건으로 수소를 생산하는 2단계 배양을 필요로 함을 알 수 있다. 구체적으로 도 4에서는 약 48 시간동안 0.25 기압 - 0.45 기압 사이의 일산화탄소를 계속 주입하였을 경우, 1 기압의 높은 분압의 일산화탄소를 높은 속도로 소비할 수 있었으며, 이 때, 최대 수소 비생산속도는 33.7 mmol/g cell·h 까지 얻을 수 있었으며, 배양 200 시간 후, 수소 생산 활성이 점차 감소되는 경향을 보였다.

이러한 2단 배양법을 이용하여, 호기적으로 성장시킨 세포를 0.2 기압에서 0.5 기압 사이의 적절한 일산화탄소 분압 하에서 48시간동안 적응시킨 후, 33.7mmol/g cell·h 에 이르는 매우 높은 속도의 수소 생성능을 보였으며, 1기압의 높은 분압의 일산화탄소도 분해할 수 있었다.

한편, 박토트립톤을 탄소원으로 사용하여 배양할 경우, 배지를 교체하는 과정을 포함한 이단계 배양법을 사용하여야 한다. 그러나, 실제 공정에의 적용에 있어서, 배지의 교체는 중요한 제한 요소로 작용하고 있다. 따라서, 수소 활성에 영향을 주지 않는 새로운 탄소원을 찾아낼 필요가 있다. 박토트립톤을 다른 탄소원인 포도당, 락토오스, 수크로오스 등으로 바꾸어, 미생물의 성장과 수소 생산 활성을 표 3에 나타내었다. 이 때, 락토오스와 수크로오스가 세포성장을 유지하면서, 수소생산활성을 저해하지 않는 탄소원임을 알 수 있었고, 락토오스와 수크로오스를 탄소원으로 사용하여 배양할 경우, 배지의 교체 없이 높은 수소 생산 활성을 가진 미생물을 다량 배양할 수 있었다.

탄소원이 세포성장과 수소생산활성에 미치는 영향

	세포농도 (g/l)	수소생산활성(mmol/g cell·h)
시간(h)	박토트립톤	포도당	락토오스	수크로오스	박토트립톤	포도당	락토오스	수크로오스
0	0.1	0.1	0.1	0.1	0	0	0	0
2	0.4	0.4	0.4	0.4	0.2	0	5.2	8.2
4	0.6	0.6	0.6	0.6	0.3	0	8.0	11.5
6	0.8	0.9	0.8	0.8	0.5	0	10.2	12.5
8	1.2	1.3	1.1	1.1	0.6	0	15.6	15.9
10	1.6	1.6	1.5	1.4	1.0	0	18.4	19.4
12	2.0	2.0	1.8	1.5	0.8	0	22.6	22.8
14	2.2	2.3	2.1	1.8	0.9	0	23.7	26.4
16	2.3	2.3	2.2	2.0	0.4	0	28.4	29.4
18	2.3	2.4	2.3	2.0	0.6	0	30.2	32.7
20	2.4	2.4	2.3	2.2	0.8	0	31.2	33.7
22	2.4	2.4	2.3	2.2	1.0	0	30.2	32.7
24	2.4	2.5	2.4	2.3	0.7	0	29.7	33.4

따라서, 락토오스와 수크로오스 농도에 따른 세포 성장과 수소생산활성을 살펴보았으며 이를 표 4와 표5에 각각 나타내었다.

락토오스 농도에 따른 세포 성장과 수소생산활성의 영향

락토오스농도 (g/l)	세포농도 (g/l)	수소생산활성 (mmol/g cell·h)
시간(h)	0	2.5	5	10	0	2.5	5	10
0	0.1	0.1	0.1	0.1	0	0	0	0
2	0.1	0.2	0.4	0.4	2.1	3.5	5.2	4.3
4	0.2	0.3	0.6	0.6	3.4	7.0	8.0	6.5
6	0.2	0.4	0.8	0.8	6.2	9.5	10.2	9.6
8	0.3	0.5	1.1	1.2	7.2	11.5	15.6	12.3
10	0.4	0.6	1.5	1.6	8.2	12.5	18.4	16.2
12	0.4	0.8	1.8	1.9	9.6	14.6	22.6	20.6
14	0.5	0.9	2.1	2.4	10.5	18.0	23.7	22.6
16	0.5	1.0	2.2	2.6	11.0	20.1	28.4	27.5
18	0.6	1.1	2.3	2.8	10.5	22.0	30.2	28.6
20	0.6	1.2	2.3	3.0	9.4	18.3	31.2	30.5
22	0.6	1.2	2.3	3.1	10.8	19.6	30.2	27.3
24	0.6	1.3	2.4	3.0	11.0	20.3	29.7	28.5

수크로스 농도에 따른 세포 성장과 수소생산활성의 영향

수크로스 농도(g/l)	세포농도 (g/l)	수소생산활성 (mmol/g cell·h)
시간(h)	0	2.5	5	10	0	2.5	5	10
0	0.1	0.1	0.1	0.1	0	0	0	0
2	0.1	0.2	0.4	0.4	2.1	4.5	8.2	7.1
4	0.1	0.3	0.6	0.6	3.4	8.3	11.5	10.9
6	0.2	0.4	0.8	0.8	6.2	9.5	12.5	10.7
8	0.2	0.5	1.1	1.2	7.2	11.5	15.9	14.3
10	0.3	0.6	1.4	1.5	8.2	13.8	19.4	17.6
12	0.4	0.7	1.5	1.8	9.6	15.9	22.8	20.6
14	0.4	0.8	1.8	2.2	10.5	18.0	26.4	24.7
16	0.5	0.9	2.0	2.4	11.0	22.1	29.4	27.5
18	0.5	1.0	2.0	2.7	10.5	24.0	32.7	28.6
20	0.5	1.0	2.2	2.9	9.4	23.3	33.7	32.5
22	0.6	1.0	2.2	3.0	10.8	21.6	32.7	30.3
24	0.6	1.1	2.3	3.0	11.0	22.3	33.4	31.7

실시예

실시예 1 사이트로박터 속 균주 Y19의 분리

부산시에 소재하는 혐기성 폐수조에서 과립슬러지 5 ml 를 표 1 의 배지 45ml 에 접종하여 CO-공기 혼합기체 (20:80, v/v) 하에서 2일간 배양한다. 충분한 농도의 현탁배양이 이루어지면, 배양액 5 ml을 위의 배지에서 위와 같은 방법으로 배양한다. 이러한 배양을 수회 반복하여 집적배양을 한 다음, 표 1의 배지와 같은 조성의 고체 배지에 도말하여 CO-공기 혼합기체 (20:80, v/v) 하에서 배양하고, 빨리 성장하는 콜로니를 분리하였다. 이러한 방법으로 얻은 균주를 사이트로박터속 Y19로 명명하고, 한국종균협회에 1999년 4월 30일에 기탁하였다 (기탁번호: 제 KFCC-11087 호). 본 발명의 사이트로박터속 균주 Y19의 투과전자현미경 사진을 도 1에 나타내었다 (X 50,000)

실시예 2 사이트로박터속 균주 Y19의 성장 및 수소생산에 미치는 산소의 영향

표 1의 배지에서 150 ml의 혈청병에 50 ml의 부피로 CO-공기 (20:80, v/v) 와 CO-Ar (20:80, v/v) 혼합기체 하에서 각각 배양하였다. 기체의 분석은 열전도도 측정장치와 Molecular Sieve 5A로 충진된 컬럼이 장착된 가스크로마토그래피를 사용하여 분석하였다. 호기적 조건 하에서는 0.7 h^-1의 높은 비성장속도로 성장하였으며, 최종 세포농도는 2 g/l 에 이르렀다. 그러나, 일산화탄소의 소비나 수소의 생산은 관찰되지 않았다. 반면, 혐기적 조건 하에서는 세포 성장이 매우 느렸으나, 일산화탄소의 소비와 수소의 생산이 관찰되었다. 따라서, 높은 수소 생산성을 얻기 위해서는 호기적으로 세포를 성장시키고, 혐기적 조건에서 수소를 생산하는 2단계 배양법이 필요하다. 이러한 결과를 도 2 및 도 3 에 나타내었다.

실시예 3 호기적 조건에서 배양한 세포를 이용한 혐기적 수소 생산

실시예 2에서와 같이 호기적으로 배양한 세포를 표2의 배지에서 CO-Ar 혼합기체 하에서 배양하였다. 0.2 - 1.0 기압에 이르는 다양한 일산화탄소 분압에서 높은 속도로 수소 생산을 하였으며, 수소 생산 활성이 200 시간동안 높게 유지되었다. 이 때, 최대 수소생산속도는 35.47 mmol/g cell·h 에 이르렀다. 또한, 일산화탄소에 대한 수소의 수율은 100 % 이었으며, 250 시간까지 수소 생산이 관찰되었다. 이러한 결과를 도 3에 나타내었으며, 이 때, 일산화탄소 분압과 수소생산활성과의 상관관계를 표 6에 나타내었다.

일산화탄소 분압과 수소 생산 활성

일산화탄소 분압 (기압)	수소비생산속도 (mmol/g cell·h)
0.01	7.19
0.02	11.13
0.03	12.28
0.04	16.61
0.06	17.12
0.07	19.52
0.08	26.25
0.09	33.89
0.10	29.93
0.13	31.81
0.15	31.87
0.19	35.47
0.27	31.37
0.30	31.29
0.43	29.53
0.52	24.10
0.57	16.87
0.68	12.85
0.79	16.40
0.89	14.80
1.0	10.69

실시예 4: 수소 생산 활성에 미치는 탄소원의 영향.

수소생산활성에 미치는 탄소원의 영향을 살펴보기 위하여, 표2의 배지에 박토트립톤, 포도당, 락토오스, 수크로오스를 각각 5 g/l로 첨가하여 150 ml의 혈청병에 50 ml의 부피로 배양하였으며, 상기 실시예 2에서 나타낸 바와 같이 배양하여, 세포농도를 측정하였다. 또한, 수소생산활성은 배양 중에 0.5 ml의 배양액을 취하여, 6 ml 의 혈청병에 든 50 mM의 인산 완충용액 9.5 ml 에 현탁한 후, 기상에 CO-Ar (20:80, v/v) 혼합기체를 공급하여 배양하고, 1 시간 후 생성된 수소 생성량을 실시예 2에서 나타낸 바와 같이 가스크로마토그래피로 분석하였다. 이 때의 결과를 표 3에 나타내었다.

실시예 5: 세포성장 및 수소생산활성에 미치는 락토오스의 영향

세포성장 및 수소생산활성에 미치는 락토오스의 영향을 알아보기 위하여, 상기 실시예 4에서 나타낸 바와 같이, 표 2의 배지에 락토오스를 각각 0, 2.5, 5, 10 g/l의 농도로 첨가하여, 세포농도와 수소생산활성을 측정하였으며, 결과를 표 4에 나타내었다.

실시예 6: 세포성장 및 수소생산활성에 미치는 수크로오스의 영향

세포성장 및 수소생산활성에 미치는 수크오스의 영향을 알아보기 위하여, 상기 실시예 4에서 나타낸 바와 같이, 표 2의 배지에 수크오스를 각각 0, 2.5, 5, 10 g/l의 농도로 첨가하여, 세포농도와 수소생산활성을 측정하였으며, 결과를 표 5에 나타내었다.

본 발명은 높은 성장속도 및 수소생산속도를 갖는 신규한 미생물 및 이에 의한 수소생산방법을 제공하여, 고수율로 수소를 생산할 수 있으며, 또한 배지에 유기탄소원을 첨가함으로써 성장 및 전환효율을 증가시키고, 동일한 배지에서 성장 및 전환이 가능하므로 경제적인 수소생산공정 개발에 용이하다.

현재 버려지고 있는 일산화탄소를 유용한 수소로 전환함으로써 폐기물의 재활용으로 경제적 이익이 증대되고 환경오염을 방지할 수 있으며 생성된 수소는 청정에너지원으로 직접 사용될 수 있을 뿐만 아니라 연료전지, 화학공업의 원료, 환원제 등으로 사용될 수 있으므로, 그 이용범위가 매우 넓다.

Claims

기탁번호 제 KFCC-11087 호의 일산화탄소에서 수소로 전환하는 사이트로박터속 균주 Y19.
제 1항의 균주를 호기적으로 배양한 후, 산소를 차단한 혐기적 상태에서 일산화탄소를 공급하여 고효율로 일산화탄소에서 수소로의 전환반응을 일으키는 제 1항의 미생물에 의한 수소생성방법.