Effective Supply of Substrate for Hydrogen Production by Immobilized Cells of Rhodopseudornonas sphaeroides

Rhodopseudomonas sphaeroides의 고정화균체에 의한 수소생산의 효율적 기질 공급

The Photosynthetic bacterium, Rhodopseudomonas sphaeroides strain B6 was irnmobilized on agar gel. The optimum concentration of agar for hydrogen production was 2% (w/v). Maximum rates of hydrogen production by immobilized (300 ml of gel; 2.85 rng dry cells/ml) and free cells (1l culture; 0.87 mg dry cells/ml) were 47.5 and 48.0 ml/hr/culture, respectively. However, when both cultures were fed by 10 mmoles of lactate as limited electron donor at the later period of incubation, the activity of hydrogen production by free cells was significantly decreased but, immobilized cells continued hydrogen production with almost the same initial rate. Wc examined hydrogen production by immobilized cells of strain B6 under periodic illumination for 12 hr-intervals. When the culture was periodically fed by basal medium containing 9.3 rnmoles of DL-lactate and 1.86 mmoles of L-glutamate as consumed electron donor and nitrogen source, respectively, for every one liter of hydrogen produced, hydrogen was evolved continuously with the average rate of 510 ml/day/300 ml gel (2.9 rng dry cellslml) during the incubation time for 228 hr.

Rhodopseudomonas sphaeoides B6 세포를 agar gel 중에 고정했을 때, 수소생산을 위한 최적 agar 농도는 2(w/v)였다. B6의 2% agar gel 고정화균체(300ml gel: 2.85 mg dry cells/ml)와 비고정세포(1l culture: 0.87 mg dry cells/ml)에 있어서 초기의 최고 수소 생산활성은 각각 47.5 및 48.0ml/hr/culture로 거의 같았다. 그러나, 수소생산이 거의 정지된 배양후기에는 lactate의 제한공급( 10 mmole)에 의한 비고정세포의 활성회복은 50% 이하로 감소되었지만, 고정화세포의 활성은 거의 초기상태로 회복되었다. B6의 고정화균체를 이용하여 12시간 주기의 광조사조건으로, 매 1l의 수소생산시 마다 그에 소비된 만큼의 기질에 상당하는 9.3mmole의 DL-lactate와 1.86mmole의 L-glutamate 함유 기본배지를 주기적으로 공급한 결과, 228시간의 배양기간 동안 명암의 반복조건에도 불구하고 평균 510 ml/day/300m/ gel(2.9mg dry cells/ml)의 속도로 수소생산이 지속되었다. 이 결과는 광합성세균에 의한 수소생산에 있어서, 보다 효율적 기질공급과 가변적인 태양광 이용 조건에 대응되는 자동배양 시스템의 구성 가능성을 시사한다.