자당을 첨가한 무기염 배지에서 성장하는 MeL6-2 균주는, 포도당에서 성장하는 것에 비해 10시간의 지체기가 있다. 자당 첨가량이 증가함에 따라 수소 생성량과 수소 생산성이 증가하며, 첨가량이 \(8 \mathrm{~g} / \mathrm{L}\)일 때 최대값을 달성한다. 또한 수소 비생산속도는 첨가량이 증가함에 따라 지속적으로 증가하며, \(8 \mathrm{~g} / \mathrm{L}\)에서 최대값을 보이고 이후 점차 감소한다. 마지막으로, 균체량에 대한 수소생산수율은 자당의 첨가량에 비례하여 증가한다.
<h2>자당(Sucrose)의 농도 변화가 MeL 6-2 균주의 수소 생성 효율에 미치는 영향</h2> <p>\( 1 \sim 12 \mathrm{~g} / \mathrm{L} \) 의 자당을 첨가한 무기염 배지에서 생장하는 MeL6-2 균주는 포도당에서 생장할 때와는 달리 10시간의 지체기 후 균주의 생장이 시작되었다. 일단 균주의 생장이 개시된 후에는 원활하게 생장하며, 생장시간 및 세포농도는 포도당에서 생장할 때와 유사한 값을 보였다. \( 1 \sim 10 \mathrm{~g} / \mathrm{L} \) 의 자당이 첨가되는 범위에선 첨가량이 증가할수록 수소 생성량이 증가하였으며, 초기 20시간동안의 지체기 후 수소가 생성되어 53시간이 경과한 후 최대로 \( 127 \mathrm{~mL} \) 가 생성되었다. \( 8 \mathrm{~g} / \mathrm{L} \) 이하의 농도로 첨가한 자당은 모두 분해되었지만, \(12 \mathrm{g} / \mathrm{L} \) 로 첨가된 자당은 53 시간이 경과한 후 \( 74 \% \) 만이 분해되어, \( 120 \mathrm{~mL} \) 의 수소가 생성되었다. 단위시간 및 단위부피당 수소 생산성은 자당의 첨가량이 증가할수록 증가하였으며, \( 8 \mathrm{~g} / \mathrm{L} \) 의 농도에서 \( 7.6 \mathrm{~mol}-\mathrm{H}_{2} \cdot \mathrm{L}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \) 의 최대값을 보이고, 이후 다소 감소하였다(Fig. 6). 첨가된 자당의 농도가 단위시간 및 단위 세포무게 당 비수소 생산속도에 미치는 영향을 알아보았다(Fig. 7). 자당 첨가량이 증가할수록 수소 비생산속도가 지속적으로 증가하여 \( 8 \mathrm{~g} / \mathrm{L} \) 에서 최대값인 \( 12.3 \mathrm{mmol}- \) \( \mathrm{H}_{2} \cdot \mathrm{g}-\mathrm{DCW}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1}\left(249 \mathrm{~mL}-\mathrm{H}_{2} \cdot \mathrm{g}-\mathrm{DCW}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1}\right) \) 을 보이고 이후 \( 10\mathrm{g} / \mathrm{L} \) 이후 점차 감소하였다. 이와 같은 경향은 포도당과 자당에서 모두 유사하게 관찰되었다. 자당의 경우, 포도당과 달리 균체량의 증가 및 수소 생산에 있어 초기 지체기를 보이지만 최종적으로 첨가량에 따른 단위시간 및 단위부피당 수소 생산성 및 단위시간 및 단위 세포무게 당 비수소 생산속도는 포도당에 비해 다소 낮으나 유사한 값을 보였다. \(163 \mathrm{mmol}-\mathrm{H}_{2} \cdot \mathrm{mg}-\mathrm{DCW}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1}\left(3664 \mathrm{~mL}-\mathrm{H}_{2} \cdot \mathrm{mg}-\mathrm{DCW}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1}\right) \) 의 최대값을 보였다. 수소 생산수율은 \( 1 \sim 12 \mathrm{~g} / \mathrm{L} \) 의 영역에서 \( 3.7 \sim4.5\mathrm{mol}-\mathrm{H}_{2} \cdot \mathrm{mol} \)-sucrose- \( { }^{-1} \) 로 자당의 첨가량이 증가함에 따라 소량 증가하는 경향을 보였다. 자당을 이용한 기존 수소생산 수율을 비교할 경우, 암조건에서 Clostridium pasteurianum CH 4와 Microflora와 광조건의 Rhodopseudomonas palustris WP3-5 및 Rhodobacter sphaeroides SH2C가 이단계 반응을 통한 수소생성조건에서 각각 14.1 및 \( 6.63 \mathrm{~mol}-\mathrm{H}_{2} \cdot \mathrm{mol}- \) sucrose \( ^{-1} \) 인 것에 비해 다소 낮은 효율임을 알 수 있다. 그러나 위의 실험값이 단독 광조건 및 혐기조건인 본 연구의 값을 비교할 때 동일한 단순 비교와는 달리 고려해야 한다. 본 연구와 유사한 조건인 회분배양시 Enterobacter의 결과에서는 \( 6.0 \mathrm{~mol}-\mathrm{H}_{2} \cdot \mathrm{mol} \)-sucrose \( { }^{-1} \) 의 수율을 보였다.</p> <p>미생물의 균체량에 대한 수소생산수율은 자당의 첨가량에 비례하여 증가되어 \( 0.87 \sim 2.04 \mathrm{~L}-\mathrm{H}_{2} \cdot \mathrm{g}-D C W^{-1} \) 의 값을 보였다. 반면에 첨가된 기질인 포도당에 의한 수소생산수율은 \(3.7 \sim 4.5 mol- \mathrm{H}_{2} \cdot \mathrm{mol} \)-sucrose \( { }^{-1} \) 의 범위였다(Fig. 8). 즉, 자당의 첨가량은 포도당과 마찬가지로 수소 생산 수율에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 사료된다.</p>