Bacillus 속 분리세균의 수소 생성에 관한 연구

Abstract

미래의 대체 에너지원인 수소 생성 증대를 위한 목적의 일환으로 자연계에서 수소 생성 균주Ⅰ-17 과Ⅰ-19를 분리하여 동정하였으며, 수소 생성량을 극대화하기 위한 여러가지 배양 조건과 여러가지 기질 이용성을 검토하였다. 육탄당과 오탄당의 대표적인 glucose, xylose 에서 각각 수소 생성 속도율이 높은Ⅰ-17 과 Ⅰ-19 균주를 분리하여 동정한 결과, Bacillus sp. 로 동정되었으며, Bacillus lacterosporus 와 유사한 것으로 추정하였다. 회분배양하에서 수소 생산에 대한 최적 배양 조건을 확립하기 위해 균체 증식 및 발효산물 생성에 영향을 미치는 여러가지 배양 조건을 검토하였다. Bacillus sp. Ⅰ-17 균주의 수소 생산에 대한 최적 배양조건을 보면, 온도는 30℃, pH는 7.0~10.0, phosphate 농도는 10-50mM, glucose 농도는 2％(w/v)로 조사되었고, Bacillus sp. Ⅰ-19 균주의 경우는 37℃, pH 6.0-9.0, phosphate 농도 50mM, xylose농도 1％(w/v) 에서 최대 수소 생성량을 나타내었다. 발효산물의 주산물은 acetate 와 ethanol 이었으며, 생성 비율은 Bacillus sp. Ⅰ-17 균주의 경우 1 : 1 정도이고 Bacillus sp. Ⅰ-19균주는 1.4 : 1 의 비율로 생성되었다. 자연계에서 분리된 수소 생성 균주 Bacillus sp. Ⅰ-17 과 Ⅰ-19 의 수소 생성에 대한 다양한 기질 이용성을 조사하였다. 여러가지 당류, 유기산, 아미노산에 대한 수소 생성 속도율을 검토한 결과, 대체적으로 모든 기질을 이용하였으며 그 중 당에 대한 기질 이용성 및 균체 증식이 가장 높게 관찰되었다. 유기산에서는 formate 를 기질로 사용하였을 때 당류에서보다 3-4배 증가된 수소 생성량을 내었고, 아미노산의 경우는 중성 아미노산에 대해 수소가 높게 생성됨을 관찰하였다.;Bacteria isolated from soil, were capable of hydrogen produced from biomass-derived carbohydrates. Optimum culture condition and utilization of substrates for hydrogen evolution of strain no. Ⅰ-17 and Ⅰ-19 were investigated. Strain no. Ⅰ-17 and Ⅰ-19 were selected or high hydrogen evolution from glucose and xylose were identified Bacillus sp.. In batch fermentation of Bacillus sp. Ⅰ-17 and Ⅰ-19. optimum condition for hydrogen evolution of strain no. Ⅰ-17 were achieved at 30℃. pH 7.0-10.0, 10-50mM phosphate concentration, and 2%(W/V) glucose concentration. In case of strain no. Ⅰ-19. at 37℃, pH 6.0-9.0, 50mM phosphate concentration. and l%(W/V) xylose concentration. In observation of utilization of substrate for hydrogen evolution, strain no.Ⅰ-17 and Ⅰ-19 were high utilization of sugar usually but low utilization of polysaccharides. In utilization of organic acids, both strain were high hydrogen produced for formate. In utilization of amino acids, strain no. Ⅰ-17 was high hydrogen produced at Ala, in case of strain no. Ⅰ-19, at Val.