Immobilization of the Hyperthermophilic Archaeon Thermococcus onnurineus Using Amine-coated Silica Material for H₂ Production

국문 초록 (Abstract)

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.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

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.