(57)【要約】      （修正有）【課題】光よりもエネルギー密度の高い電気をエネルギー源とし利用できる微生物を利用したアンモニアの製造方法の提供。【解決手段】電気をエネルギーとして利用でき、窒素固定能を有する微生物の窒素代謝を制御した状態で、微生物に電気をエネルギー源として与え、微生物にアンモニアを産生させる、アンモニアの製造方法。前記微生物が独立栄養鉄酸化菌であり、好ましくはアシディチオバシルス属に属する、アンモニアの製造方法。好ましくは窒素代謝の制御がアンモニア代謝を抑制することであり、より好ましくはアンモニア代謝を抑制することか、グルタミン合成酵素の発現又は活性を阻害することであり、更に好ましくはグルタミン合成酵素阻害することであり、グルタミン合成酵素阻害剤を用いて、アンモニア代謝を抑制することであり、その上好ましくは、グルタミン合成酵素阻害剤がメチオニンスルホキシミンである、アンモニアの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気をエネルギーとして利用でき、窒素固定能を有する微生物の窒素代謝を制御した状態で、前記微生物に電気をエネルギー源として与え、前記微生物にアンモニアを産生させることを含む、アンモニアの製造方法。
【請求項２】
前記微生物が独立栄養鉄酸化菌である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記独立栄養鉄酸化菌がアシディチオバシルス（Ａｃｉｄｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ）属に属する微生物である、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記窒素代謝の制御がアンモニア代謝を抑制することを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記アンモニア代謝の抑制がグルタミン合成酵素の発現または活性を阻害することを含む、請求項４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項６】
グルタミン合成酵素阻害剤を用いて、前記アンモニア代謝を抑制することを含む、請求項４または５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記グルタミン合成酵素阻害剤がメチオニンスルホキシミンである、請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
遺伝子操作によって前記微生物の窒素代謝を制御することを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物を利用したアンモニアの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンモニアは、工業原料、肥料などとして重要な化合物であり、現在空気中の窒素からハーバーボッシュ法などにより製造されている。しかし、これら化学工業プロセスは高温高圧で莫大なエネルギーを消費することから（全世界で使う一次エネルギーの１％程度に相当）、よりエネルギー消費の少ないアンモニアの製造方法が望まれている（非特許文献１参照）。そこで常温合成を可能にする化学触媒の開発が盛んに行われている。
【０００３】
一方、自然界には、常温常圧で空気中の窒素を固定してアンモニアを合成する微生物（窒素固定菌）が存在する。窒素固定菌としては根粒菌（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ属等）に代表される従属栄養細菌およびシアノバクテリア（Ａｎａｂａｅｎａ属等）などの光合成微生物がよく知られており、アンモニア製造への利用を考えた研究が行われている（非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｊ．Ｗ．Ｅｒｉｓｍａｎ、他３名、“Ｈｏｗ  ａ  ｃｅｎｔｕｒｙ  ｏｆ  ａｍｍｏｎｉａ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｃｈａｎｇｅｄ  ｔｈｅ  ｗｏｒｌｄ”、Ｎａｔｕｒｅ  Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ（２００８）１、６３６−６３９
【非特許文献２】Ｙ．Ｚｈａｏ、他３名、“Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｎｉｔｒｏｇｅｎａｓｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｉｎ  Ｄｉａｚｏｔｒｏｐｈｓ”、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｖｅ  Ｐｌａｎｔ  Ｂｉｏｌｏｇｙ（２００６）４８、７４８−７５５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、いずれの窒素固定菌を用いたアンモニア合成においても、実用化への道は閉ざされている。これは、従属栄養窒素固定菌の場合、原料となるグルコースなどの価格がアンモニアより高く経済的に成り立たないためである。また光合成窒素固定菌の場合、光というエネルギー密度の低いエネルギー源を用いなければならないという根本的な問題があり、高効率なバイオリアクターが構築できないという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、経済性が高く、光よりもエネルギー密度の高い電気をエネルギー源とし用いることができる微生物を利用したアンモニアの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、電気をエネルギーとして利用でき、窒素固定能を有する微生物の窒素代謝を制御した状態で、前記微生物に電気をエネルギー源として与え、前記微生物にアンモニアを産生させることを含む、アンモニアの製造方法によって上記課題を解決することを見出し、本発明の完成に至った。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、経済性が高く、光よりもエネルギー密度の高い電気をエネルギー源として用いることができる微生物を利用したアンモニアの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施例および比較例で使用した二層式電気化学培養槽の概略図である。
【図２】図２は、ＭＳＸ添加の有無による陰極槽の電解液中のアンモニウムイオン濃度の変化を示す。
【図３】図３は、通電の有無による陰極槽の電解液中のアンモニウムイオン濃度の変化を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一形態に係る実施の形態を説明する。本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。
【００１１】
本明細書において、範囲を示す「Ｘ〜Ｙ」は「Ｘ以上Ｙ以下」を意味し、「重量」と「質量」、「重量％」と「質量％」および「重量部」と「質量部」は同義語として扱う。また、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温（２０〜３０℃）／相対湿度４０〜５０％の条件で測定する。
【００１２】
＜アンモニアの製造方法＞
本発明の一形態は、電気をエネルギーとして利用でき、窒素固定能を有する微生物の窒素代謝を制御した状態で、前記微生物に電気をエネルギー源として与え、前記微生物にアンモニアを産生させることを含む、アンモニアの製造方法である。
【００１３】
本発明者らは、電気エネルギーを利用して代謝を行うことができる微生物に着目した。電気という安く制御しやすい還元力をエネルギー源とすることで、経済的に成り立つ生物学的窒素固定アンモニア生産が可能であると考えた。そして、本発明者らは、驚くべきことに、電気をエネルギーとして利用でき、窒素固定能を有する微生物を用いて、この微生物の窒素代謝を制御することにより、アンモニアを製造できることを見出した。
【００１４】
本発明に係る微生物は、電気をエネルギーとして利用でき、窒素固定能を有する。本明細書中、電気をエネルギーとして利用でき、窒素固定能を有する微生物を単に「窒素固定能を有する電気合成微生物」または「本発明に係る微生物」とも称する。
【００１５】
本明細書において、微生物が電気をエネルギーとして利用できるとは、微生物が少なくとも電気をエネルギー源として代謝を行うことができることを意味する。また、窒素固定能を有する微生物とは、分子状窒素を還元してアンモニアなどの窒素化合物にする活性をもつ微生物を意味する（ＪＩＳ  Ｋ  ３６１０：１９９２参照）。
【００１６】
本発明に係る微生物としては、電気をエネルギーとして利用でき、窒素固定能を有する微生物であれば、特に制限されない。このような微生物としては、例えば、アシディチオバシルス（Ａｃｉｄｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ）属、レプトスピリラム（Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属などの独立栄養鉄酸化菌、ジオバクター（Ｇｅｏｂａｃｔｅｒ）属などの金属還元細菌、メタノサルシナ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ）属などのメタン生成アーキアなどが挙げられる。
【００１７】
本発明の一実施形態では、本発明に係る微生物は、好ましくは独立栄養鉄酸化菌であり、より好ましくは、アシディチオバシルス（Ａｃｉｄｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ）属に属する微生物である。
【００１８】
アシディチオバシルス（Ａｃｉｄｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ）属に属する微生物としては、アシディチオバシルス・フェロオキシダンス（Ａｃｉｄｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｓ、例えばＤＳＭ  １４８８２）、アシディチオバシルス・フェリヴォランス（Ａｃｉｄｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｆｅｒｒｉｖｏｒａｎｓ、例えばＤＳＭ  ２２７５５）、アシディチオバシルス・フェリデュランス（Ａｃｉｄｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｆｅｒｒｉｄｕｒａｎｓ、例えばＪＣＭ  １８９８１）、アシディチオバシルス・フェリフィラス（Ａｃｉｄｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｆｅｒｒｉｐｈｉｌｕｓ、例えばＪＣＭ  ７８１２）などが例示できる。
【００１９】
本発明のより好ましい実施形態では、本発明に係る微生物は、アシディチオバシルス・フェロオキシダンス（Ａｃｉｄｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｓ）である。
【００２０】
レプトスピリラム（Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属に属する微生物としては、レプトスピリラム・フェリフィラム（Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ  ｆｅｒｒｉｐｈｉｌｕｍ）、レプトスピリラム・フェロオキシダンス（Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ  ｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｓ）、レプトスピリラム・サーモフェロオキシダンス（Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ  ｔｈｅｒｍｏｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｓ）などが例示できる。
【００２１】
ジオバクター（Ｇｉｏｂａｃｔｅｒ）属に属する微生物としては、ジオバクター・ベミジェンシス（Ｇｅｏｂａｃｔｅｒ  ｂｅｍｉｄｊｉｅｎｓｉｓ）、ジオバクター・ブレーメンシス（Ｇｅｏｂａｃｔｅｒ  ｂｒｅｍｅｎｓｉｓ）、ジオバクター・カペレイ（Ｇｅｏｂａｃｔｅｒ  ｃｈａｐｅｌｌｅｉ）、ジオバクター・ガービシアエ（Ｇｅｏｂａｃｔｅｒ  ｇｒｂｉｃｉａｅ）、ジオバクター・ハイドロゲノフィルス（Ｇｅｏｂａｃｔｅｒ  ｈｙｄｒｏｇｅｎｏｐｈｉｌｕｓ）、ジオバクター・メタリレデュセンス（Ｇｅｏｂａｃｔｅｒ  ｍｅｔａｌｌｉｒｅｄｕｃｅｎｓ）、ジオバクター・ペロフィルス（Ｇｅｏｂａｃｔｅｒ  ｐｅｌｏｐｈｉｌｕｓ）、ジオバクター・サイクロフィルス（Ｇｅｏｂａｃｔｅｒ  ｐｓｙｃｈｒｏｐｈｉｌｕｓ）、ジオバクター・スルフレデュセンス（Ｇｅｏｂａｃｔｅｒ  ｓｕｌｆｕｒｒｅｄｕｃｅｎｓ）などが例示できる。
【００２２】
メタノサルシナ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ）属に属する微生物としては、メタノサルシナ・アセチボランス（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ａｃｅｔｉｖｏｒａｎｓ）、メタノサルシナ・バルチカ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ｂａｌｔｉｃａ）、メタノサルシナ・バーケリー（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ｂａｒｋｅｒｉ）、メタノサルシナ・ラクストリス（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ｌａｃｕｓｔｒｉｓ）、メタノサルシナ・マゼイ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ｍａｚｅｉ）、メタノサルシナ・セメシアエ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ｓｅｍｅｓｉａｅ）、メタノサルシナ・シチリアエ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ｓｉｃｉｌｉａｅ）、メタノサルシナ・サーモフィラ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌａ）、メタノサルシナ・バキュオラータ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ｖａｃｕｏｌａｔａ）などが例示できる。
【００２３】
上記微生物は、独立行政法人製品評価技術基盤機構（ＮＩＴＥ）、理化学研究所  微生物材料開発室（ＪＣＭ）、米国菌培養収集所（ＡＴＣＣ）、ドイツ微生物細胞培養コレクション（ＤＳＭＺ）などから入手することができる。
【００２４】
なお、上記菌株において、自然的または人工的手段によって変異させて得られ、かつ電気をエネルギーとして利用でき、窒素固定能を有する変異体もまた、本発明に用いられる。
【００２５】
本発明に係る微生物は、アンモニアを産生させるために利用する前に、あらかじめ前培養してもよい。
【００２６】
本発明に係る微生物の前培養は、通常の方法によって行える。例えば、微生物の種類によって、好気的条件下または嫌気的条件下で、微生物を培養する。前者の場合には、微生物の培養は、振とうあるいは通気攪拌などによって行われる。また、前培養の条件（培養温度、培養時間、培地のｐＨなど）は、培地の組成や培養法によって適宜選択され、本発明に係る微生物が増殖できる条件であれば特に制限されず、前培養する微生物の種類に応じて適宜選択できる。
【００２７】
本発明の製造方法では、窒素固定能を有する電気合成微生物の窒素代謝を制御した状態で、前記微生物に電気をエネルギー源として与える。
【００２８】
窒素代謝とは、窒素およびそれを含む物質の同化・異化・排出の総称であり、具体的には、窒素固定、アンモニア代謝、硝酸酸化、硝酸還元などを指す。窒素代謝の制御とは、これらの窒素代謝の少なくとも一つを制御することを意味する。窒素代謝を制御しないと、微生物が代謝によりアンモニアを消費するため、また微生物自体が必要とする量以上のアンモニアを合成しないため、微生物を利用してアンモニアを製造することができない。
【００２９】
本発明の一実施形態では、窒素代謝の制御がアンモニア代謝を抑制することを含む。アンモニア代謝の抑制としては、アンモニアのアミノ酸への取り込みを抑制することが挙げられる。例えば、グルタミンは、グルタミン合成酵素によって、グルタミン酸とアンモニアとを結合させることで生成される。グルタミン合成酵素は、グルタミン酸合成酵素と協同して、アンモニア同化に関与している。よって、本発明の一実施形態では、アンモニア代謝の抑制は、グルタミン合成酵素の発現または活性を阻害することを含む。グルタミン合成酵素の発現または活性を阻害することにより、窒素固定能を有する電気合成微生物において、グルタミンの生成を抑制できる。つまり、前記微生物がアンモニアを取り込むことが抑制できる。よって、前記微生物により産生されたアンモニアが消費されることを抑制でき、アンモニアを製造することができる。
【００３０】
グルタミン合成酵素の発現を阻害することには、例えばグルタミン合成酵素をコードする遺伝子発現の抑制、ＲＮＡ干渉などが挙げられる。
【００３１】
グルタミン合成酵素の活性を阻害することには、グルタミン合成酵素の反応速度を低下させ、その働きを阻害する物質（グルタミン合成酵素阻害剤）を用いることが挙げられる。
【００３２】
本発明の一実施形態では、グルタミン合成酵素阻害剤を用いて、窒素固定能を有する電気合成微生物のアンモニア代謝を抑制することを含む。グルタミン合成酵素阻害剤を用いることにより、アンモニアの取り込みを抑制するとともに、グルタミンが細胞内に蓄積されず、窒素固定系（ｎｉｆ）遺伝子の発現抑制を防ぐことができる。
【００３３】
グルタミン合成酵素阻害剤としては、グルタミン酸アナログなどを用いることができる。
【００３４】
グルタミン酸アナログとしては、メチオニンスルホキシミン（ＭＳＸ）、Ｌ−グルタミン酸−γ−メチルエステル、α−メチルグルタミン酸、β−ヒドロキシグルタミン酸、グルタミン酸−γ−モノヒドロキサメ−ト、２−アミノ−４−ホスホノ酪酸、Ｌ−グルタミン酸−γ−モノエチルエステル、Ｌ−グルタミン酸ジメチルエステル、Ｌ−グルタミン酸−ジ−ｔ−ブチルエステル、モノフロログルタミン酸、Ｌ−グルタミン酸ジエチルエステル、Ｄ−グルタミン酸などが例示でき、好ましくはメチオニンスルホキシミン（ＭＳＸ）である。
【００３５】
本発明の製造方法では、遺伝子操作によって窒素固定能を有する電気合成微生物の窒素代謝を制御してもよい。遺伝子操作としては、ニトロゲナーゼを含む窒素固定遺伝子群の発現を活性化させること、アンモニア存在下でも窒素固定遺伝子群を発現させること、上述のグルタミン合成酵素をコードする遺伝子の発現を抑制することなどが挙げられる。
【００３６】
本発明の製造方法では、上記窒素代謝を制御した状態の窒素固定能を有する電気合成微生物に電気をエネルギー源として与え、前記微生物にアンモニアを産生させることを含む。これにより、本発明に係る微生物は、窒素代謝を制御されているため、窒素固定により分子状の窒素が還元されたアンモニアが培地に蓄積される。
【００３７】
窒素固定能を有する電気合成微生物に電気をエネルギー源として与える方法は、特に制限されず、従来公知の方法を用いることができ、例えば、図１に示す電気化学培養槽を用いることができる。
【００３８】
図１に示す電気化学培養槽は、プロトン交換膜によって陰極槽と陽極槽とに仕切られている。陰極槽および陽極槽には、培養液（電解液）が収容されている。陰極槽の培養液には、陰極が浸漬され、陽極槽の培養液には、陽極が浸漬される。また、陰極槽の培養液には、標準電極が浸漬されている（図示せず）。培養液の組成ならびに培養液の温度およびｐＨは、使用する微生物に応じて、適宜選択できる。たとえば、微生物として鉄酸化細菌を用いる場合、培養液として、９Ｋ培地、下記Ｆｅ９Ｋ培地などの培地の組成を適宜改変して使用できる。また、培養液の温度は、２０〜４０℃であり、ｐＨは、１．５〜４．０であればよい。
【００３９】
陰極および陽極の材質としては、特に制限されないが、陰極には、グラファイトフェルトなど、陽極には、白金などが用いられる。
【００４０】
標準電極としては、特に制限されないが、銀／塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）電極などが用いられる。
【００４１】
ポテンショスタットは、標準電極に対する陰極の電位が設定された値となるように、陰極の電位を制御することができる。
【００４２】
本発明に係る微生物を陰極槽に植菌する。植菌する微生物は、あらかじめ前培養した培養物を使用してもよい。
【００４３】
次に、電極に電位を印加することで、本発明に係る微生物に電気をエネルギーとして与える。
【００４４】
本発明に係る微生物の窒素代謝の制御を陰極槽に植菌した後に行う場合、電極に電位を印加する前に、前記微生物の窒素代謝を制御（例えば、グルタミン合成酵素阻害剤の添加、遺伝子操作など）した状態にしてもよい。また、電極に電位を印加して微生物を培養した後に、微生物の窒素代謝を制御した状態にしてもよい。
【００４５】
さらに、植菌した微生物は、アンモニアを産生する際に、増殖してもよいし、増殖しなくてもよい。たとえば、グルタミン合成酵素阻害剤を微生物の窒素代謝の制御に用いた場合、微生物の増殖が抑制されうるため、あらかじめ所望の量まで微生物を増殖させた後、グルタミン合成酵素阻害剤を添加するのが好ましい。
【００４６】
グルタミン合成酵素阻害剤を添加することで微生物の窒素代謝を制御する場合、グルタミン合成阻害剤の添加濃度は、２０μＭ〜１０００μＭである。例えば、グルタミン合成酵素阻害剤としてＭＳＸを使用する場合、ＭＳＸの添加濃度としては、１００μＭ〜７５０μＭである。
【実施例】
【００４７】
以下に、実施例および比較例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４８】
微生物として、アシディチオバシルス・フェロオキシダンス（Ａｃｉｄｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｓ、ＤＳＭ１４８８２）を用いた。
【００４９】
液体培地として、Ｆｅ９Ｋ培地を調製した（Ｎ．Ｕｅｏｋａ、他２名、“Ｍｉｓｓｉｎｇ  Ｉｒｏｎ−Ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ  Ａｃｉｄｏｐｈｉｌｅｓ  Ｈｉｇｈｌｙ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｔｏ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ”、Ｍｉｃｒｏｂｅｓ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（２０１６）８、２４４−２４８参照）。具体的には、下記表１の組成となるように、各成分を蒸留水に溶解し、Ｈ２ＳＯ４（１０Ｎ）でｐＨ２．０に調節して、液体培地（Ｆｅ９Ｋ培地）を調製した。
【００５０】
【表１】
2018138006.tif 000002
【００５１】
上記Ｆｅ９Ｋ培地３００ｍＬを用いて、すべての二価鉄が消費されるまで、Ａ・フェロオキシダンスを３０℃、１８０ｒｐｍで振盪培養した。二価鉄の消費は、フェロジンアッセイにより確認した。培養後、Ａ・フェロオキシダンスを遠心分離（１２，０００×ｇ、２０分間）により集菌し、集菌した菌体を１．０ｍＬの（ＮＨ４）２ＳＯ４を除去したＦｅ９Ｋ培地（Ｎ−ｆｒｅｅ  Ｆｅ９Ｋ培地）で２回洗浄した。
【００５２】
次に、図１に示す二槽式電気化学培養槽を用いて、培養を行った。培養は、３０℃、好気的条件下および標準大気環境下で行った。
【００５３】
図１に示す二槽式電気化学培養槽は、プロトン交換膜（２９２５６７−１ＥＡ、シグマ・アルドリッチ社製）によって陰極槽と陽極槽とに仕切られた容器である。陰極および陽極は、ポテンショスタット（ＨＡ−１５１０、北斗電工株式会社社製）に結線している。
【００５４】
上記洗浄した菌体すべてを図１に示す二槽式電気化学培養槽の陰極槽に植菌し、陰極電位を０Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ標準電極）に設定した。陰極槽の電解液（１４０ｍＬ）として、Ｎ−ｆｒｅｅ  Ｆｅ９Ｋ培地を使用し、陽極槽の電解液（１４０ｍＬ）として、Ｆｅ２ＳＯ４・７Ｈ２Ｏを除去したＮ−ｆｒｅｅ  Ｆｅ９Ｋ培地を使用した。また、陰極には、グラファイトフェルトを使用し、陽極には、白金線を使用した。
【００５５】
植菌した菌体を１週間程培養した。電流値の安定を確認した後、５００μＬのＬ−メチオニン−ＤＬ−スルホキシミン（Ｌ−ｍｅｔｈｉｏｎｉｎｅ−ＤＬ−ｓｕｌｆｏｘｉｍｉｎｅ；ＭＳＸ）を陰極槽に添加した。ＭＳＸ添加後、陰極槽の電解液中のアンモニアイオン濃度をイオンクロマトグラフィーにより測定した。イオンクロマトグラフィーの測定条件は以下のとおりである。
【００５６】
イオンクロマトグラフィー測定条件
装置：Ｄｉｏｎｅｘ  ＩＣＳ−１１００（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製）
カラム：ＩｏｎＰａｃ  ＧＣ１６／ＣＳ１６
溶離液：３０ｍＭ  メタンスルフォン酸。
【００５７】
陰極槽の電解液中のアンモニウムイオン濃度の変化を図２および３に示す。
【００５８】
図２において、「＋ＭＳＸ」は、上記実施例により得られたアンモニアイオン濃度の変化を示す（実施例）。「−ＭＳＸ」は、比較例であり、上記実施例において、ＭＳＸを添加しない場合のアンモニアイオン濃度の変化を示す。
【００５９】
また、図３において、「通電」は、上記実施例により得られたアンモニアイオン濃度の変化を示す。「非通電」は、比較例であり、上記実施例においてＭＳＸ添加後に通電しない（オープンサーキット）培養槽でのアンモニアイオン濃度の変化を示す。
【００６０】
図３に示すように、非通電の場合と比べて、通電をすることにより、陰極槽の電解液中にアンモニアがより蓄積されており、つまり顕著に高いアンモニア生産が見られた。非通電の場合においても、アンモニアの蓄積が見られたが、ＭＳＸ添加前に細胞内に蓄えられた窒素によるものと考えられる。以上より、本発明に係る微生物が電気をエネルギー源としてアンモニアを産生できることが分かる。
【００６１】
図２に示すように、グルタミン合成酵素阻害剤であるＭＳＸを添加することで、陰極槽の電解液中にアンモニアが蓄積されたことが分かる。一方、ＭＳＸを添加しない場合、陰極槽の電解液中でのアンモニアの蓄積が見られないことが分かる。
【００６２】
以上図２および図３より、本発明に係る微生物は、窒素代謝を制御（アンモニア代謝を抑制）した状態で、電気をエネルギー源として、アンモニアを産生できることが分かる。
【符号の説明】
【００６３】
Ｐ  ポテンショスタット
【図１】
2018138006.tif 000003
【図２】
2018138006.tif 000004
【図３】
2018138006.tif 000005