硝酸イオンNO3-を最終電子受容体として硝酸呼吸を行うことにより亜硝酸イオンNO2-を生成する硝酸呼吸能を有する微生物を培養するに際し、前記培養液に硝酸イオンを含有させて前記微生物に硝酸呼吸をさせ、前記培養液に電極を接触させ、前記電極に電位を与えて、前記微生物の硝酸呼吸により生じる亜硝酸イオンを酸化させながら培養を行うことを特徴とする電気培養方法。前記微生物は、大腸菌Escherichiacoliである請求項1に記載の培養方法。前記大腸菌は、遺伝子組換え大腸菌である請求項2に記載の培養方法。前記電極を炭素電極とし、前記電極の電位を銀塩化銀電極電位基準で0.9V~1.2Vに制御して培養を行う請求項2または3に記載の培養方法。前記電極を白金電極とし、前記電極の電位を銀塩化銀電極電位基準で0.8~1.2Vに制御して培養を行う請求項2または3に記載の培養方法。硝酸イオンNO3-を最終電子受容体として硝酸呼吸を行うことにより亜硝酸イオンNO2-を生成する硝酸呼吸能と共に物質生産能を有する微生物を培養対象微生物とし、前記微生物により物質を生産するために必要な原料を培養液に添加して請求項1~5のいずれか一つに記載の培養方法を実施し、培養過程において前記微生物により生産される前記物質を回収することを特徴とする物質生産方法。前記微生物は、物質生産能を有する遺伝子組換え大腸菌である請求項6に記載の物質生産方法。しかしながら、大腸菌に遊離酸素を供給する場合には、培養液に空気を常時供給して培養液の遊離酸素濃度を常時一定レベル以上に維持するための空気供給装置例えばポンプ等等が必要となる。また、清浄度の高い空気を供給して培養液への雑菌の混入を防ぐための殺菌装置例えば紫外線照射装置等が必要となる場合もある。したがって、培養に必要となる装置が高価となったり、装置の運転コストや維持管理コストが多大なものとなって、培養にかかる総コストが上昇してしまう問題があった。そこで、本願発明者は、大腸菌の硝酸呼吸能を積極的に利用することで、上記問題点を解決し得ると考えた。即ち、大腸菌は、遊離酸素だけでなく硝酸イオンも最終電子受容体として使用することができる。硝酸イオンは遊離酸素と比較して圧倒的に水に溶けやすく、しかも、ポンプ等を使用することなく、硝酸塩等を直接培養液に添加すれば供給が可能である。したがって、硝酸イオンを最終電子受容体として使用すれば、従来のように培養液に空気を常時供給するための空気供給装置等や清浄度の高い空気を供給するための殺菌装置等を必要とすることなく、大腸菌を培養することができるものと考えられた。ところが、このような利点があるにも関わらず、大腸菌の硝酸呼吸能を積極的に利用して培養を行うことは全く行われていなかった。そこで、本願発明者等は、大腸菌の硝酸呼吸能を積極的に利用した培養について検討すべく、培養液に硝酸イオンを溶解させ、大腸菌に硝酸呼吸を行わせながら培養試験を実施した。その結果、ある一定の培養期間を経過すると大腸菌の生育が阻害されることがわかった。この試験結果について本願発明者等が詳細に検討した結果、大腸菌の硝酸呼吸によって生じた亜硝酸イオンが大腸菌の生育に悪影響を及ぼしていることがわかった。即ち、亜硝酸イオンは、微生物全般に対して毒性を呈する物質として知られており、硝酸呼吸によって生じた亜硝酸イオンが大腸菌に対して毒性を呈した結果として、大腸菌の生育に悪影響が及ぼされたものと考えられた。このことから、大腸菌に限らず、硝酸イオンNO3-を最終電子受容体として硝酸呼吸を行うことにより亜硝酸イオンNO2-を生成する硝酸呼吸能を有する微生物全般について、微生物の硝酸呼吸能を積極的に利用して培養を行おうとすると、同様の問題が生じ得ることが考えられた。しかしながら、微生物の硝酸呼吸能を積極的に利用して培養を行うことができれば、上記の通り、従来のように培養液に空気を常時供給して培養液の遊離酸素濃度を常時一定レベル以上に維持する制御を行うことなく、また、清浄度の高い空気を供給することなく、培養を行うことができ、培養にかかるコストを大幅に低減することができる。また、硝酸呼吸能を有する微生物の中には、遊離酸素を最終電子受容体として使用することができない微生物も多数存在している。したがって、微生物の硝酸呼吸能を積極的に利用して培養を行うことができれば、従来培養ができなかった微生物を培養することも可能となる。以上のことから、微生物の硝酸呼吸能を積極的に利用して培養を行うことには種々の利点があり、産業上極めて有用である。そこで、本発明は、微生物の硝酸呼吸能を積極的に利用して培養を行うことのできる方法を提供することを目的とする。また、本発明は、物質生産能を有する微生物の硝酸呼吸能を積極的に利用することで、微生物による物質生産を効率よく行うことのできる方法を提供することを目的とする。かかる課題を解決するため、本願発明者等は鋭意研究を行った結果、培養液に電極を接触させて電位を与え、大腸菌の硝酸呼吸によって生じた亜硝酸イオンを酸化させながら培養を行うことで、大腸菌の生育を阻害することなく、大腸菌の硝酸呼吸能を積極的に利用して培養できることを知見するに至った。そして、この知見から、大腸菌に限らず、硝酸呼吸能を有する微生物全般について、硝酸呼吸によって生じた亜硝酸イオンを酸化させながら培養を行うことで、生育を阻害することなく培養を促進することができる可能性が導かれることを知見し、本願発明を完成するに至った。即ち、本発明の培養方法は、硝酸イオンNO3-を最終電子受容体として硝酸呼吸を行うことにより亜硝酸イオンNO2-を生成する硝酸呼吸能を有する微生物を培養するに際し、培養液に硝酸イオンを含有させて微生物に硝酸呼吸をさせ、培養液に電極を接触させ、電極に電位を与えて、微生物の硝酸呼吸により生じる亜硝酸イオンを酸化させながら培養を行うようにしている。電極に電位を与えることによって、微生物の硝酸呼吸により生成された亜硝酸イオンを酸化させると、硝酸呼吸による培養液中の亜硝酸イオンの蓄積が抑えられる。したがって、亜硝酸イオンの毒性による微生物の生育の阻害の影響を大幅に低減でき、対数増殖期を大幅に延長させて、最終菌体密度を大幅に向上させることができる。しかも、亜硝酸イオンの酸化により硝酸イオンが生成されることから、微生物の硝酸呼吸により消費された硝酸イオンを再生して再度微生物に供給することができる。したがって、培養液中に最終電子受容体として含有させた硝酸イオンを繰り返し使用することができる。ここで、本発明の培養方法において、微生物は、大腸菌Escherichiacoliであることが好ましい。また、大腸菌は、遺伝子組換え大腸菌であることが好ましい。また、本発明の培養方法において、培養対象微生物を大腸菌または遺伝子組換え大腸菌とした場合には、電極を炭素電極とし、電極の電位を銀塩化銀電極電位基準で0.9V~1.2Vに制御して培養を行うことが好ましい。さらに、本発明の培養方法において、培養対象微生物を大腸菌または遺伝子組換え大腸菌とした場合には、電極を白金電極とし、電極の電位を銀塩化銀電極電位基準で0.8V~1.2Vに制御して培養を行うことが好ましい。また、上記課題を解決するため、本願発明者等が鋭意検討を行った結果、β-ガラクトシダーゼ生産能を発現させた遺伝子組換え大腸菌を本発明の培養方法により培養することで、その培養過程での1菌密度当たりのβ-ガラクトシダーゼ生産量1菌密度当たりのβ-ガラクトシダーゼ活性が大幅に向上することを知見した。この結果から、物質生産能と硝酸呼吸能とを有する微生物全般について、本発明の培養方法により培養を行うことで、物質の生産効率を大幅に向上できる可能性が導かれることを知見し、本願発明を完成するに至った。即ち、本発明の物質生産方法は、物質生産能と硝酸呼吸能とを有する微生物を培養対象微生物とし、微生物により物質を生産するために必要な原料を培養液に添加して本発明の培養方法を実施し、培養過程において微生物により生産される物質を回収するようにしている。ここで、本発明の物質生産方法において、微生物は、物質生産能を有する遺伝子組換え大腸菌であることが好ましい。本発明の培養方法によれば、微生物の硝酸呼吸能を積極的に利用して培養を行うことが可能となる。したがって、培養液に空気を常時供給して遊離酸素濃度を一定レベル以上に維持するための空気供給装置等や、清浄度の高い空気を供給するための殺菌装置等を必要としないので、培養にかかるコストを大幅に低減することができる。また、硝酸呼吸能を有する微生物の中には、遊離酸素を最終電子受容体として使用することができない微生物も多数存在しているが、本発明の培養方法によれば、このような微生物についても、微生物の硝酸呼吸能を積極的に利用して培養を行うことができるので、従来培養ができなかった微生物の培養が可能となる。しかも、本発明の培養方法によれば、硝酸呼吸により生成された亜硝酸イオンが酸化されて硝酸イオンに戻ることから、培養期間中に硝酸イオンを補充しなくてもその濃度を維持することができる。したがって、最終電子受容体である硝酸イオンを補充する手間を省くことができ、培養にかかる手間を大幅に削減することができる。本発明の物質生産方法によれば、物質生産能を有する微生物の硝酸呼吸能を積極的に利用することで、微生物による物質生産を効率よく行うことが可能となる。したがって、培養液に空気を常時供給して遊離酸素濃度を一定レベル以上に維持するための空気供給装置等や、清浄度の高い空気を供給するための殺菌装置等を必要としないので、微生物からの物質生産にかかるコストを大幅に低減することができる。また、硝酸呼吸能を有する微生物の中には、遊離酸素を最終電子受容体として使用することができない微生物も存在しているが、本発明の物質生産方法によれば、このような微生物についても、微生物の硝酸呼吸能を積極的に利用して培養を行い、物質生産の対象微生物とすることができるので、従来生産できなかった物質の生産が可能となる。さらには、本発明の物質生産方法によれば、微生物の硝酸呼吸能を積極的に利用して培養を行うことで、培養液に空気を供給せずに物質生産を行うことができるので、遊離酸素により分解劣化が生じ得る物質を分解劣化させずに生産することも可能になる。しかも、本発明の物質生産方法によれば、硝酸呼吸により生成された亜硝酸イオンが酸化されて硝酸イオンに戻ることから、培養期間中に硝酸イオンを補充しなくてもその濃度を維持することができる。したがって、電子受容体である硝酸イオンを補充する手間を省くことができ、物質生産にかかる手間を大幅に削減することができる。以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて詳細に説明する。図1に、本発明の培養方法の実施形態の一例を概念的に示す。本発明の培養方法は、硝酸イオンNO3-を最終電子受容体として硝酸呼吸を行うことにより亜硝酸イオンNO2-を生成する硝酸呼吸能を有する微生物2を培養するに際し、培養液4に硝酸イオンを含有させて微生物2に硝酸呼吸をさせ、培養液4に電極9を接触させ、電極9に電位を与えて、微生物2の硝酸呼吸により生じる亜硝酸イオンを酸化させながら培養を行うようにしている。図1において、容器5はイオン交換膜6によって培養槽7と対極槽8に仕切られており、培養槽7には硝酸イオンを含む培養液4と微生物2が収容され、対極槽8には電解液4aが収容されている。また、培養液4には電極作用電極9が浸され、電解液4aには対電極10が浸されている。本発明の培養方法を適用しうる対象となる微生物は、硝酸イオンNO3-を最終電子受容体として硝酸呼吸を行うことにより亜硝酸イオンNO2-を生成する硝酸呼吸能を有する微生物であれば特に限定されない。具体例を挙げると、例えばアルカリゲネスAlcaligenes属、アグロバクテリウムAgrobacterium属、アクアスピリラムAquaspirillum属、アゾスピリラムAzospirillum属、バチルスBacillus属、ブラストバクターBlastobacter属、ブラディリゾビウムBradyrhizobium属、ブランハメラBranhamella属、クロモバクテリウムChromobacterium属、サイトファーガCytophaga属、エンテロバクターEnterobacter属、エシェリキアEscherichia属、フラボバクテリウムFlavobacterium属、フレキシバクターFlexibacter属、ハロバクテリウムHalobacterium属、ヒポミクロビウムHyphomicrobium属、キンゲラKingella属、クレブシエラKlebsiella属、リソバクターLysobacter属、ネイセイリアNeisseiria属、パラコッカスParacoccus属、プロピオニバクテリウムPropionibacterium属、シュードモナスPseudomonas属、リゾビウムRhizobium属、ウォリネラWolinella属、ロドシュードモナスRhodopseudomonas属、チオバチルスThiobacillus属、ニトロソモナスNitrosomonas属、チオミクロスピラThiomicrospira属、チオスフェラThiosphera属等の微生物を、本発明の培養方法における培養対象微生物とすることができる。ここで、本発明の培養方法を適用しうる対象となる微生物としては、上記微生物の中でも、硝酸呼吸により培養液4に亜硝酸イオンが蓄積されやすい微生物が特に好適である。具体的には、大腸菌Escherichiacoli、ブラディリゾビウムジャポニカムBradyrhyzobiumjaponicum、クレブシエラプネウモニアKlebsiellapneumonia、エンテロバクターエアロゲネスEnterobacteraerogenes、チオバチルスチオパラスThiobacillusthioparus、リゾバクターアンチビオティカムLysobacterantibioticum等が挙げられ、特に大腸菌Escherichiacoliが好適である。培養液4には、培養対象微生物の培養に必要な元素や栄養源を含むものを適宜用いればよい。例えば、培養対象微生物を大腸菌とする場合には、乳酸ナトリウム、KH2PO4、NH4Cl、MgCl2、カザミノ酸及び微量元素からなる溶液を培養液4として用いればよい。電解液4aには、例えば塩化ナトリウムや塩化カリウムなどの電解質が添加された溶液を用いればよい。イオン交換膜6は、培養液4に含まれる硝酸イオン及び微生物2の硝酸呼吸によって生じる亜硝酸イオンを対極槽8側に透過させることなく培養液4中に留まらせ、且つ培養液4に含まれるイオンまたは電解液4aに含まれるイオンを透過させてイオン電流を生じさせ、作用電極9において生じる酸化反応を補完する還元反応を対電極10で生じさせるものである。これにより、硝酸呼吸によって生じた亜硝酸イオンが長期に亘って安定に硝酸イオンに酸化される。イオン交換膜6としては、硝酸イオンと亜硝酸イオンを透過させることのない陽イオン交換膜、2価または3価の陰イオン交換膜を用いることができ、特にプロトンを透過可能な陽イオン交換膜を用いることが好適である。この場合、培養液4と電解液4aに含まれている陽イオンプロトンによってイオン電流を発生させやすい。但し、本願発明者等の実験によれば、少なくとも-1.5V~1.5Vの範囲では硝酸イオンが亜硝酸イオンに還元される反応は生じないことから、イオン交換膜6を設けずとも、対電極10での硝酸イオンの還元反応は生じない。したがって、イオン交換膜6を設けることは本発明において必須ではない。ここで、培養液4には、微生物2の呼吸に関与することなく、亜硝酸イオンよりも酸化されにくい酸化還元物質を添加するようにしてもよい。亜硝酸イオンよりも酸化され易い酸化還元物質を用いると亜硝酸イオンの酸化が阻害される虞がある。酸化還元物質を添加することで、培養液4の溶液電位を制御し易くなる。酸化還元物質としては、例えば、鉄イオン、フェロシアン化カリウム、アントラキノンジスルホン酸ナトリウムなどのキノン化合物、メチルビオロゲン等を用いることができる。鉄イオンを酸化還元物質とする場合には、鉄イオンを培養液4中で安定に存在させるためには、鉄イオンをキレート剤に配位させて培養液4中に添加することが好ましい。キレート剤としては、鉄イオンを配位しうるものであれば任意のキレート剤を用いることができるが、例えばジエチレントリアミンペンタ酢酸DTPA、エチレンジアミンテトラ酢酸EDTA、テトラエチレントリアミンTET、エチレンジアミンEDA、ジエチレントリアミンDETA、クエン酸、シュウ酸、クラウンエーテル、ニトリロテトラ酢酸、エデト酸二ナトリウム、エデト酸ナトリウム、エデト酸三ナトリウム、ペニシラミン、ペンテテートカルシウム三ナトリウム、ペンテト酸、スクシメルおよびエデト酸トリエンチンを挙げることができる。但し、本発明の培養方法においては、作用電極9において亜硝酸イオンを硝酸イオンに酸化できればよく、酸化還元物質の培養液4への添加は必須ではない。培養液4の硝酸イオン含有量は、培養対象微生物2の硝酸呼吸能や菌体密度に応じてその最適な量が適宜変化するが、概ね1~100mM、好適には10mM程度添加すればよい。尚、培養液4に硝酸イオンを含有させる方法としては、例えば、硝酸ナトリウム等の硝酸塩を培養液4に添加して溶解させる方法が挙げられるが、この方法には限定されない。例えば、培養液4に亜硝酸塩を添加して亜硝酸イオンを溶解させ、電極に電位を与えて亜硝酸イオンを硝酸イオンに酸化することにより培養液4に硝酸イオンを含有させるようにしてもよい。培養液4に硝酸イオンを含有させることで、硝酸呼吸能を有する微生物2の最終電子受容体物質を培養液4中に存在させることができる。ここで、硝酸呼吸能を有する微生物2が通性嫌気性微生物の場合には、培養液4に溶け込んでいる遊離酸素を消費しながら呼吸を行い、遊離酸素濃度が低下するにつれて徐々に硝酸イオンを利用した硝酸呼吸を行うようになるが、偏性嫌気性微生物の場合には、培養液4に遊離酸素が溶け込んでいると微生物2が失活する場合がある。したがって、培養対象微生物2が偏性嫌気性微生物の場合には、培養液4を窒素やアルゴン等の不活性ガスでパージして遊離酸素を追い出すことが好ましい。培養対象微生物2により硝酸呼吸が行われると、亜硝酸イオンが発生する。本発明では、亜硝酸イオンを作用電極9により酸化して硝酸イオンに戻し、最終電子受容体を供給し続けることができる。作用電極9の電位は、培養液4中で亜硝酸イオンを硝酸イオンに酸化可能な電位とすればよい。具体的には、作用電極9を炭素板やグラッシーカーボン等の炭素電極とした場合には、電位を0.9V以上とすれば亜硝酸イオンの酸化が起こる。作用電極9を白金電極を用いた場合には、電位を0.8V以上とすれば亜硝酸イオンの酸化が起こる。したがって、使用する電極に応じて、亜硝酸イオンを酸化して硝酸イオンを生成することができる電位に適宜設定すればよい。ここで、亜硝酸イオンを硝酸イオンに酸化する速度を高めて亜硝酸イオンの蓄積を防ぐ上では、作用電極9の電位を高めることが好ましいが、作用電極9の電位を高め過ぎると、微生物によっては生育が阻害される場合がある。そこで、例えば以下の手順により、作用電極9の好適電位を導き出すことができる。即ち、培養液4に作用電極9を接触させて、亜硝酸イオンが硝酸イオンに酸化される範囲の各種電位で培養試験を行う。また、比較試験として、培養液4に作用電極9を接触させずに電位を印加せずに培養試験を行う。作用電極9の電位をある一定値に到達するまで高める程、微生物の対数増殖期が延び続けるが、作用電極9の電位がある一定値を超えると、微生物の対数増殖期が徐々に短くなり、最終的には培養液4に作用電極9を接触させずに培養試験を行った場合と同程度あるいはそれよりも短くなる。対数増殖期の長さが最大となる電位を適正電位と呼び、適正電位よりも高い電位で且つ対数増殖期が電位を印加していない場合と同程度となる電位を限界電位と呼ぶ。上記培養試験結果から、適正電位と限界電位を導き出すことができる。そして、作用電極9の電位は、亜硝酸イオンが硝酸イオンに酸化される電位以上で尚且つ限界電位以下とすることが好ましく、亜硝酸イオンが硝酸イオンに酸化される電位以上で尚且つ適正電位以下とすることがより好ましく、適正電位とすることが最も好ましい。作用電極9の電位を制御し始めるタイミングについては、電位を制御していない場合の対数増殖期中、好適には対数増殖期中期付近とすればよい。電位を与えるタイミングが早すぎると微生物の生育が阻害される虞がある。逆に電位を与えるタイミングが遅すぎると亜硝酸イオンが蓄積して微生物の生育が阻害される虞がある。但し、微生物によっては、培養初期培養開始時から作用電極9の電位を制御しても生育が阻害されない場合もある。例えば、硫酸還元菌やメタン生成菌などの環境微生物、酵母、硝酸還元菌の中でもParacoccuspantotropha等については、培養初期から作用電極9の電位を制御しても生育が阻害されないことが本願発明者等の実験により確かめられている。このような微生物については、培養初期培養開始時から作用電極9の電位を制御しても問題は無い。また、培養初期培養開始時から作用電極9の電位を制御することで微生物の生育が阻害されたとしても、定常期に到達する段階で最終的に生育促進効果が得られるのであれば、培養初培養開始時から作用電極9の電位を制御するようにしても構わない。尚、大腸菌については、作用電極9の電位を制御するタイミングは、培養開始から3時間経過後、好適には培養開始から3~20時間の間、より好適には培養開始から3~17.5時間の間である。以上、本発明の培養方法によれば、電位を印加しない場合よりも対数増殖期を大幅に延長させることができ、その結果として最終菌体密度が大幅に向上して、効率よく培養を行うことができる。したがって、微生物の硝酸呼吸を積極的に利用した培養を効率よく実施することが可能となる。また、本発明の培養方法を実施すると、対電極10から大量の水素ガスが発生する。この現象は、通常の培養方法では見られないし、微生物を培養液に投入せずに通電した場合にも見られない。このことから、上記現象は、微生物が電子栄養源とした有機物から得られた電子が、対電極10を通して水素ガスとして回収された現象であると解される。したがって、本発明の培養方法の付随的効果として、微生物の生育を促進させつつ、同時にエネルギー源としての水素ガス回収できるという効果が奏される。次に、本発明の物質生産方法について説明する。本発明の物質生産方法は、物質生産能と硝酸還元能を有する微生物を培養対象微生物とし、この微生物が物質を生産するために必要な原料を培養液に添加して本発明の培養方法で培養し、培養過程において微生物により生産される物質を回収するようにしている。尚、本発明における微生物により生産される物質とは、微生物が直接生産する物質は勿論のこと、微生物の生産物が他の物質と化学反応した結果生じる物質、即ち微生物が間接的に生産する物質も含んでいる。本発明の培養方法を用いて培養を行うと、最終菌体密度が増加するだけでなく、1菌密度当たりの物質生産能も向上することが確認されている。したがって、最終菌体密度の増加効果と相俟って、極めて効率よく物質生産を行うことができる。例えば、β-ガラクトシダーゼ生産能を発現させた遺伝子組換え大腸菌を培養対象微生物2とし、培養液4にラクトースを添加して培養を行うことで、β-ガラクトシダーゼによりラクトースが分解されてグルコースとガラクトースが生成される。本発明によれば、β-ガラクトシダーゼ生産能を発現させた遺伝子組換え大腸菌のβ-ガラクトシダーゼ活性を大幅に向上させて、β-ガラクトシダーゼの生産量を大幅に向上できるので、ラクトースを原料とするグルコースとガラクトースの生産が極めて効率よく実施できるようになる。また、その他にも、本発明の物質生産方法により、例えばヘミセルロースからバイオ燃料になる脂肪酸エステル類、脂肪アルコールNature4637280、エタノール、水素、生分解性プラスチックPHA、コハク酸、13プロパンジオール、23プロパンジオール、アスパラギン酸、アラニン、インターロイキンインスリンなど医薬品、セルラーゼリパーゼキトサナーゼプロテアーゼなどのタンパク質などの生産を極めて効率よく実施し得る。本発明の培養方法及び物質生産方法は、例えば、図2~6、図22~26に示す電気培養装置により実施される。以下、イオン交換膜6を設けた場合の実施形態として、第一の実施形態を図2~図5に基づいて説明し、第二の実施形態を図6に基づいて説明する。また、イオン交換膜を設けない場合の実施形態として、第三の実施形態を図22~図26に基づいて説明する。<第一の実施形態>第一の実施形態にかかる培養方法は、硝酸イオンNO3-を最終電子受容体として硝酸呼吸を行うことにより亜硝酸イオンNO2-を生成する硝酸呼吸能を有する微生物を培養するに際し、培養液に作用電極を接触させ、作用電極と対電極と参照電極とを定電位設定装置に結線し、培養液と電解液をイオン交換膜を介して接触させ、培養液に硝酸イオンを含有させて微生物に硝酸呼吸をさせ、培養液に作用電極と共に参照電極を接触させ、電解液に対電極を接触させ、作用電極の電位を3電極方式で制御して、微生物の硝酸呼吸により生じる亜硝酸イオンを酸化させながら培養を行うようにしている。第一の実施形態にかかる培養方法は、例えば図2~図5に示す電気培養装置1により実施される。即ち、図2~図5に示す電気培養装置1は、イオン交換膜6によって仕切られた二つの槽のうちの一方の槽を培養槽7とし、他方の槽を対電極槽8とし、培養槽7には硝酸イオンを含む培養液4が収容されると共に作用電極9と参照電極11が浸され、対電極槽8には電解液4aが収容されると共に対電極10が浸され、作用電極9と対電極10と参照電極11は定電位設定装置12に結線され、定電位設定装置12により作用電極の電位を3電極方式で制御するようにしている。このように、3電極方式で作用電極9の電位を制御することで、作用電極9の電位を厳密に設定電位に制御することができる。詳細には、定電位設定装置ポテンシオスタット12により、作用電極9と参照電極11との間の電位差を測定し、この電位差が設定電位に達するように作用電極9と対電極10との間に電流を流し、基準となる参照電極11には一切電流が流れないようにしている。尚、3電極方式による電位制御については、例えば、電気化学測定法上、技報動出版株式会社、第1版15刷、2004年6月発行の6~9ページにその詳細が記載されている。但し、作用電極9と対電極10の極間電圧のみで作用電極9の電位を制御できる場合には、3電極方式とせずともよい。また、図2~図5に示す電気培養装置1では、培養槽7内の培養液4の液面よりも上部の空間ヘッドスペースに滞留するガスを培養槽7の外電気培養装置1の外へ導くガス排出管15aを備え、このガス排出管15aをバルブ15bにより開閉可能としたガス回収手段15により、培養槽7内のガスを回収するようにしている。但し、ガスの回収方法は、この方法に限定されるない。例えば、ガス回収手段15を備えることなく、培養槽7の上部に開口部を設けて合成ゴム等例えばシリコーンゴムの弾性材料でこの開口部を塞ぎ、開口部を塞ぐ弾性材料に注射器の注射針を刺してヘッドスペースからガスを回収するようにしてもよい。合成ゴム等の弾性材料は、注射針を引き抜くと孔が塞がる。したがって、ガスの回収を行わないときには、注射針を引き抜いておいても、培養槽7からガスが漏れ出すことがない。このようにしてガスを回収することで、硝酸還元能を有する微生物2により生産される物質がガス状物質である場合に、これを漏れなく回収することができる。さらに、図2~図5に示す電気培養装置1では、培養槽7内の培養液4の液面よりも下部に、培養槽7内の培養液4を培養槽7の外に導く培養液排出管16aを備え、この培養液排出管16aをバルブ16bにより開閉可能とした培養液採取手段16により、培養槽7内から培養液4を採取するようにしている。但し、培養液4の採取方法は、この方法に限定されるものではない。例えば、培養液採取手段16を備えることなく、培養槽7に開口部を設けて合成ゴム等の弾性材料で塞ぎ、注射器の注射針を刺して培養液4を採取するようにしてもよい。または両端が開口された管の一端の注射器に接続し、他端を培養液4に浸けて、管を介して培養液4を採取するようにしてもよい。このようにして培養液4を回収することで、硝酸還元能を有する微生物2が生産する物質を培養液4から回収することができる。また、ガス回収手段15や培養液採取手段16とは別に、培養液4に物質を添加供給する手段を設けるようにしてもよい。具体的には、培養槽7の外部から培養液4に物質を添加供給することのできる開閉可能な物質導入管を備えるようにしてもよい。この場合には、培養液4に栄養源、中和剤、物質生産に必要な物質等を必要に応じて添加することができる。勿論、微生物2をこの導入管から供給することもできる。また、嫌気条件とするためのガス窒素ガス等を供給することもできる。但し、培養液4に物質を添加供給する手段は必ずしも備える必要はなく、ガス回収手段15や培養液採取手段16を培養液4に物質を添加供給する手段として併用するようにしてもよい。また、上記のように注射器の注射針を弾性材料に差し込んで培養液4に物質を添加供給するようにしてもよい。以下、図2に示す電気培養装置を用いた場合を第一の実施形態Aとして説明し、図3に示す電気培養装置を用いた場合を第一の実施形態Bとして説明し、図4に示す電気培養装置を用いた場合を第一の実施形態Cとして説明し、図5に示す電気培養装置を用いた場合を第一の実施形態Dとして説明する。第一の実施形態A図2に示す電気培養装置1は、密閉構造の容器20を培養槽7とし、容器20に収容可能な密閉構造の小容器21を対電極槽8とし、小容器21は少なくとも一部にイオン交換膜6を備えると共にガス対電極10から発生するガスを容器20の外に排出するガス排出管22を備えるものとしている。また、対電極10と定電位設定装置12を結線する配線は、ガス排出管22の中を通過させている。尚、図2に示す電気培養装置1では、対電極10と定電位設定装置12を結線する配線は、ガス排出管22の中を通過させているが、必ずしもこの構成には限定されず、配線をガス排出管22を通さずに定電位設定装置12と結線するようにしてもよい。培養槽7としての密閉構造の容器20は、対電極槽8としての密閉構造の小容器21を収容可能な大きさの容器であり、形状は特に限定されない。容器の材質としては、例えば、ガラス、プラスチック、絶縁処理を施した金属、コンクリート等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、ガス不透過性の膜材をヒートシール等により袋状に形成した容器を培養槽7として用いるようにしてもよい。対電極槽8としての密閉構造の小容器21は、培養槽7としての容器20に収容可能な大きさの容器であり、少なくとも一部にイオン交換膜6を備えるものとしている。ここで、小容器21はその全体をイオン交換膜6で形成した袋状の容器としてもよいが、袋状の容器の片面だけをイオン交換膜6で構成したり、一つの面のさらに一部分をイオン交換膜6のみで構成するようにしてもよい。部分的にイオン交換膜6を用いる場合には、その他の部分は容器20と同様の上記材質で構成してもよいし、イオン交換膜6以外の膜材、例えばガス不透過性の膜材により構成し、小容器21からのガス対電極槽8から発生するガスが容器20の内部に漏洩しないようにしてもよい。このように、容器20に小容器21を収容することで、容器20に収容されている培養液4に小容器21が浸され、小容器21の少なくとも一部に備えられているイオン交換膜6は培養液4と接触する。換言すれば、培養液4はイオン交換膜6を介して電解液4aと接触する。ここで、第一の実施形態Aでは、小容器21を密閉構造とすることが好ましいが、小容器21は必ずしも密閉構造とせずともよい。即ち、小容器21の上部を開放して対電極10から発生するガスを培養槽7のヘッドスペースに移行させて滞留させると、小容器21を密閉構造とした場合と比較して微生物の生育が若干低下するものの、通電せずに培養した場合と比較して優れた生育促進効果を奏しうる。そして、この場合には、培養槽7のヘッドスペースからガスを回収することで、微生物2が産生したガスに加え、対電極10にて発生した水素ガスをも同時に回収できる利点がある。尚、対電極10から発生するガスを培養槽7のヘッドスペースに移行させて滞留させた場合の微生物の生育低下の要因としては、例えば対電極10から微生物の生育に悪影響を及ぼすガスが発生しており、このガスが培養液4に溶け込むこと等が推定される。したがって、対電極10から発生するガスを培養槽7のヘッドスペースに移行させる形態とした場合には、例えば培養槽7のヘッドスペースから吸引等により速やかにガスを回収除去し続けることで、小容器21を密閉構造とした場合と同様の生育促進効果を奏し得るものと考えられる。また、培養槽7容器20は、密閉構造とすることが好ましい。この場合には、培養槽7を嫌気条件に制御し易い。即ち、培養槽7を密閉構造とすることで、遊離酸素の進入が起こらないので、通性嫌気性微生物を培養対象微生物とした場合には、培養槽7に残存する遊離酸素が消費されれば、呼吸形態を完全に硝酸呼吸に移行させることができる。また、偏性嫌気性微生物を培養対象微生物とした場合にも、培養を開始する前に培養槽7の遊離酸素を実質的に無くせば、培養槽7への遊離酸素の進入が起こらないので、培養期間中は嫌気条件を維持し続けて硝酸呼吸を行わせることができる。さらに、微生物がガスを産生する場合には、培養槽7を密閉構造とし、且つ上述のガス回収手段15等を備えることが好ましい。この場合には、微生物が産生するガスを容器20の外に漏れ出させることなく、ガスによる容器20内の圧力上昇を防ぎながらその全量を回収し易いものとできる。但し、培養槽7を密閉構造とすることは必須条件ではない。即ち、微生物がガスを産生して培養液4の液面からガスが発生することによって、培養液4の液面への遊離酸素の接触が抑制されるような場合や、好気性微生物を培養対象とする場合等においては、培養槽7を密閉構造とせずとも構わない。尚、本実施形態において使用できる作用電極9としては、上記の通り、亜硝酸イオンを硝酸イオンに酸化し得る材質の電極、例えばグラッシーカーボン等の炭素電極、白金電極等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、対電極10としては、作用電極9における酸化反応を補完する還元反応が生じ得る材質の電極、例えば炭素電極、白金電極等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。第一の実施形態B図3に示す電気培養装置1は、上方が開放されている容器23をイオン交換膜6で仕切ることにより開放された二つの槽が形成され、培養槽7としての一方の槽の上方開放部がガス不透過膜またはガス不透過部材24により塞がれているものとしている。つまり、図3に示す電気培養装置1は、対電極槽8から発生するガスを培養槽7に漏れ出さないようにする構成以外は、図2と同一の構成としている。したがって、図2に示す電気培養装置を用いた場合と同様の効果が得られる。尚、図3に示す電気培養装置1において、対電極槽8は、開放したままでもよいが、培養槽7と同様に密閉構造とし、対電極槽8において発生するガスを対電極槽8の外に排出するガス排出管を備えるようにしてもよい。この場合には、対電極槽8から発生する水素ガスを所望の位置から排出させることができるので、これを回収することが可能となる。ここで、図3に示す電気培養装置1において、対電極槽8から発生するガスを培養槽7に漏れ出さないようにする構成とすることが好ましいが、対電極槽8のヘッドスペースと培養槽7のヘッドスペースを連通させて対電極10から発生するガスを培養槽7のヘッドスペースに移行させるようにしても構わない。この場合にも、第一の実施形態Aにおいて説明した通り、本発明の効果は十分に得られる。また、培養槽7は、第一の実施形態Aと同様、密閉構造とすること、及びガス回収手段15等を備えることが好ましいが、必ずしもこれらの構成を採らずともよい。図3に示す電気培養装置1において、ガス不透過膜またはガス不透過部材24としては、各種分野で一般に用いられているものを適宜用いることができる。例えば、ガス不透過部材としては、ガラス、プラスチック、絶縁処理を施した金属、コンクリート等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、ガス不透過膜としては、例えばイオン交換膜6を用いることができるがこれに限定されるものではない。尚、本実施形態において使用できる容器23の材質は、第一の実施形態Aと同様である。本実施形態において使用できる作用電極9と対電極10についても、第一の実施形態Aと同様である。第一の実施形態C図4に示す電気培養装置1は、収容される液体の液面よりも下部に開口部を備える二つの容器25aと25bがイオン交換膜6を介して開口部で連結されてU字型の容器25が形成され、一方の容器25aを密閉構造として培養槽7とし、他方の容器25bを開放して対電極槽8としている。この場合、培養液4と電解液4aがイオン交換膜6を介して接触すると共に、培養槽7の培養液4の液面よりも上部の空間と対電極槽8の電解液4aの液面よりも上部の空間とが容器25自体のU字型構造によって隔てて配置される。そして、一方の容器25aが密閉構造とされていることから、対電極槽8から発生するガスが培養槽7に侵入するのを防ぎながら、培養槽7から発生するガスが培養槽7から漏洩するのを防ぐことができる。したがって、図2に示す電気培養装置を用いた場合と同様の効果が得られる。ここで、第一の実施形態Cにおける電気培養装置1の他方の容器25bの開放とは、例えば他方の容器25bの端部を完全に開放した場合は勿論のこと、図4に示すように、一方の容器25aと同様に密閉構造としつつ、対電極槽8において発生するガスを対電極槽8の外の排出するガス排出管22を備える場合も含むことを意味している。ガス排出管22を備える場合には、対電極槽8から発生するガス水素ガスを含むガスを所望の位置から排出させて、これを容易に回収することが可能となる。また、培養槽7は、第一の実施形態Aと同様、密閉構造とすること、及びガス回収手段15等を備えることが好ましいが、必ずしもこれらの構成を採らずともよい。尚、本実施形態において使用できる容器25の材質は、第一の実施形態Aと同様である。本実施形態において使用できる作用電極9と対電極10についても、第一の実施形態Aと同様である。第一の実施形態D図5に示す電気培養装置1は、収容される液体の液面よりも下部に開口部を備える二つの容器26aと26bがイオン交換膜6を介して開口部で連結されてH字型の容器26が形成され、一方の容器26aを密閉構造として培養槽7とし、他方の容器26bを開放して対電極槽8としている。この場合にも、培養液4と電解液4aがイオン交換膜6を介して接触すると共に、培養槽7の培養液4の液面よりも上部の空間と対電極槽8の電解液4aの液面よりも上部の空間とが容器26自体のH字型構造によって隔てて配置される。そして、H字型容器26の一方の容器26aが密閉構造とされていることから、培養槽7は密閉構造となる。したがって、対電極槽8から発生するガスが培養槽7に侵入するのを防ぎながら、培養槽7から発生するガスが培養槽7から漏洩するのを防ぐことができる。したがって、図2に示す電気培養装置を用いた場合と同様の効果が得られる。ここで、第一の実施形態Dにおける電気培養装置1の他方の容器26bの開放とは、例えば他方の容器26bの上部等を完全に開放した場合は勿論のこと、図5に示すように、一方の容器25aと同様に密閉構造としつつ、対電極槽8において発生するガスを対電極槽8の外の排出するガス排出管22を備える場合も含むことを意味している。ガス排出管22を備える場合には、対電極槽8から発生するガス水素ガスを含むガスを所望の位置から排出させて、これを容易に回収することが可能となる。また、培養槽7は、第一の実施形態Aと同様、密閉構造とすること、及びガス回収手段15等を備えることが好ましいが、必ずしもこれらの構成を採らずともよい。尚、本実施形態において使用できる容器26の材質は、第一の実施形態Aと同様である。本実施形態において使用できる作用電極9と対電極10についても、第一の実施形態Aと同様である。<第二の実施形態>第二の実施形態にかかる培養方法は、硝酸イオンNO3-を最終電子受容体として硝酸呼吸を行うことにより亜硝酸イオンNO2-を生成する硝酸呼吸能を有する微生物を培養するに際し、培養液に作用電極と参照電極を接触させ、作用電極と対電極と参照電極とを定電位設定装置に結線し、培養液と対電極とをイオン交換膜を介して接触させ、培養液に硝酸イオンを含有させて微生物に硝酸呼吸をさせ、作用電極の電位を3電極方式で制御して、微生物の硝酸呼吸により生じる亜硝酸イオンを酸化させながら培養を行うようにしている。つまり、第一の実施形態における培養方法とは、電解液を用いることなく対電極を直接イオン交換膜に接触させている点のみが異なっている。しかしながら、第一の実施形態のように電解液4aを用いずとも、作用電極9と対電極10との間でイオン交換膜6を介してイオン電流は流れるので、第二の実施形態にかかる培養方法によれば、第一の実施形態と同様に作用電極9の電位を制御して、同様の効果を得ることが可能である。第二の実施形態にかかる培養方法は、例えば図6に示す電気培養装置により実施される。図6に示す電気培養装置1は、イオン交換膜6を少なくとも一部に備える密閉構造の容器5内に作用電極9と参照電極11が配置され、容器5の外側に対電極10が配置され、容器5に培養液4が収容されると共に作用電極9と参照電極11が培養液4に浸され、容器4のイオン交換膜6は容器5に培養液4が収容されたときに少なくともその一部がイオン交換膜6と接触しうる位置に備えられ、イオン交換膜6の培養液4の接触面とは反対側の面の少なくとも一部に対電極10が接触して配置されているものとしている。図6に示す電気培養装置1では、容器5の培養液4の液面よりも下部に開口部5aが設けられ、開口部5aがイオン交換膜6で塞がれ、容器5の外側のイオン交換膜6の表面の少なくとも一部に対電極10が接触して配置されているものとしている。つまり、図6に示す電気培養装置1では、容器5全体が培養槽7として機能することとなる。したがって、図6に示す電気培養装置1によれば、容器5からガスが漏洩することがない。また、対電極10から発生するガスが容器5内に漏れ出すことがないので、容器5から発生したガスに対電極10から発生したガスが混入してその濃度を低下させたり、対電極10から発生したガスが培養液4に溶け込んで微生物2の生育に悪影響を及ぼすこともない。さらに、容器5を密閉構造としているので、第一の実施形態と同様、容器5内を嫌気条件に制御し易い利点もある。尚、図6に示す電気培養装置1では、第一の実施形態と同様に、ガス回収手段15、培養液採取手段16を備えるようにしているが、上記の通り、ガス回収方法、培養液採取方法は、これらの手段を利用したものには限定されない。また、第一の実施形態と同様、培養液4に物質を添加供給する手段を設けるようにしてもよい。以下、図6に示す電気培養装置1の詳細について説明する。但し、以下に説明する以外の構成については、第一の実施形態と実質的に同一であり、説明は省略する。容器5は、イオン交換膜6を少なくとも一部に備える密閉構造としている。容器5の材質としては、例えば、ガラス、プラスチック、絶縁処理を施した金属、コンクリート等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。尚、図6では、密閉構造の容器5の培養液4の液面よりも下部に設けられた開口部5aをイオン交換膜6により塞ぐようにしているが、容器5の形態や構造は特に限定されない。例えば容器5全体をイオン交換膜6で形成した袋状の容器としてもよいし、袋状の容器の片面だけをイオン交換膜6で構成してもよいし、一つの面のさらに一部分をイオン交換膜6のみで構成するようにしてもよい。部分的にイオン交換膜6を用いる場合には、その他の部分はガラス等の上記材質で構成してもよいし、イオン交換膜6以外の膜材、例えば培養液4と培養液4中の成分の双方を透過させることがない膜材により構成してもよい。要は、容器5に収容される培養液4が容器5の少なくとも一部を構成するイオン交換膜6と接触しうる構造の容器とすればよい。対電極10は、イオン交換膜6の培養液4との接触面とは反対側の面の少なくとも一部に接触させるようにしている。本実施形態において、対電極10は板状の炭素電極としているが、対電極10の形状と材質はこれに限定されるものではなく、要は、イオン交換膜6との接触が可能な形状であり、且つ作用電極9における酸化反応に対して電子の授受を補完する還元反応を進行させることが可能な材質、つまり、作用電極9において還元反応が生じる際に酸化反応を進行させることが可能な材質の電極とすればよい。また、本実施形態では、対電極10の面積をイオン交換膜6の面積よりも大きなものとしてイオン交換膜6全体を対電極10で完全に覆うようにし、イオン交換膜6と対電極10とを接触させるようにしているが、イオン交換膜6の培養液4との接触面とは反対側の面の少なくとも一部に対電極10を接触させれば、イオン交換膜6を介して培養液4から対電極10にイオンが伝達するので、必ずしもイオン交換膜6全体を対電極10で完全に覆うようにしてイオン交換膜6と対電極10とを接触させずともよい。但し、イオン交換膜6全体を対電極10で完全に覆うことで、対電極10をイオン交換膜6の保護材としても機能させることができると共に、培養液4からのイオンの伝達面が増大する結果として、培養液4の電位制御性を高めることができる利点があり、好適である。イオン交換膜6全体を対電極10で完全に覆う方法としては、例えば、容器5の開口部5aの周囲に接着剤を塗布して対電極10を接着することにより、開口部5aを塞ぐイオン交換膜6全体と対電極10とを接触させるようにしてもよいし、容器5の開口部5aの周囲に接着剤を塗布して対電極10の表面の少なくとも一部に塗布形成されたイオン交換膜6を接着することにより、開口部5aをイオン交換膜6で塞ぎつつ、開口部5aを塞ぐイオン交換膜6全体と対電極10とを接触させるようにしてもよい。イオン交換膜6を塗布形成するための薬剤としては、例えばナフィオン分散液が挙げられるが、これに限定されるものではない。また、対電極10の表面にナフィオン分散液を塗布し、ナフィオン分散液が乾燥する前にイオン交換膜6を貼り付けるようにしてもよい。この場合には、イオン交換膜6の対電極10の表面への接着性と接触性とを十分なものとすることができる。ここで、対電極10は多孔質体とすることが好適である。この場合には、イオン交換膜6と対電極10との接触面で発生したガスを接触面とは反対側の面に通過させやすくなる。尚、対電極10を多孔質体とし、ナフィオン分散液を用いてイオン交換膜6を貼り付けることで、ナフィオン分散液の多孔質体の孔への侵入によりイオン交換膜6と対電極10との接触面積を増大させて電気化学反応をより進行させやすくすることができ、好適である。また、培養槽7として機能する容器5は、第一の実施形態と同様、密閉構造とすること、及びガス回収手段15等を備えることが好ましいが、必ずしもこれらの構成を採らずともよい。また、容器5の外側の対電極10をガス不透過部材等で覆って密封構造とし、対電極10から発生するガスを回収するためのガス回収手段を設けて、対電極10から発生するガスを漏れ出させることなく回収するようにしてもよい。<第三の実施形態>第三の実施形態にかかる培養方法は、硝酸イオンNO3-を最終電子受容体として硝酸呼吸を行うことにより亜硝酸イオンNO2-を生成する硝酸呼吸能を有する微生物を培養するに際し、培養液に作用電極と対電極と参照電極とを接触させ、作用電極と対電極と参照電極とを定電位設定装置に結線し、培養液に硝酸イオンを含有させて微生物に硝酸呼吸をさせ、作用電極の電位を3電極方式で制御して、微生物の硝酸呼吸により生じる亜硝酸イオンを酸化させながら培養を行うようにしている。つまり、第三の実施形態にかかる培養方法においては、イオン交換膜と電解液を用いることなく、培養液に全ての電極を接触させている点において第一の実施形態及び第二の実施形態と異なる。第三の実施形態のように、イオン交換膜6を設けない場合には、対電極10から発生するガスが培養槽7のヘッドスペースに滞留し、また対電極10から発生するガスが直接培養液4に溶け込んで微生物の生育が若干低下する虞があるものの、通電せずに培養した場合と比較して優れた生育促進効果を奏しうる。また、本願発明者等の実験によると、イオン交換膜6を設けて且つ培養槽7のヘッドスペースに対電極10にて発生したガスが移行する形態とした上記第一の実施形態Aの電気培養装置で培養試験を行った場合よりも、イオン交換膜6を設けずに培養試験を行った場合の方が微生物の生育が促進されることが確認されている。このことから、イオン交換膜6を設けないことによって、作用電極9と対電極10との間の電流値が増大し、微生物の生育が促進されやすくなるものと考えられる。さらに、本願発明者等の実験によると、イオン交換膜6を設けて且つ培養槽7のヘッドスペースに対電極10にて発生したガスが移行する形態とした上記第一の実施形態Aの電気培養装置で培養試験を行った場合よりも、イオン交換膜6を設けずに培養試験を行った場合の方が対電極10からの水素発生量が顕著に増加すること、及び微生物の代謝産物の分解が促進されることが確認されている。このことから、イオン交換膜6を設けないことによって、作用電極9と対電極10との間の電流値が増大し、微生物が利用できる電子炭素が増加するものと考えられる。また、イオン交換膜6を設けない場合には、電気培養装置の構成の簡素化を図ることができると共に、作用電極9と対電極10との間の極間電圧低下によるエネルギーロスの低減を図ることができる。さらに、イオン交換膜6を設けずに本発明の培養方法を実施することで、微生物2の生育に必要な炭素源栄養源の汎用性を向上させることも可能である。したがって、例えば微生物2に資化され得る各種物質は勿論のこと、各種バイオマス、有機性廃棄物、有機性廃水等といったバイオマスや廃棄物系の有機物を微生物2の炭素源として使用し得るものとできる。このように、イオン交換膜6を設けずに本発明を実施することで、種々の恩恵が得られる。第三の実施形態にかかる培養方法は、例えば図22~図26に示す電気培養装置1aにより実施される。即ち、図22~図26に示す電気培養装置1aは、培養槽7に硝酸イオンを含む培養液4が収容され、培養液4には作用電極9と対電極10と参照電極11とが浸され、作用電極9と対電極10と参照電極11は定電位設定装置12に結線され、定電位設定装置12により作用電極9の電位を3電極方式で制御するようにしている。但し、作用電極9と対電極10の極間電圧のみで作用電極9の電位を制御できる場合には、3電極方式とせずともよい。ここで、第三の実施形態のように、イオン交換膜6を設けない場合、電気培養中に対電極10へのプロトンの移行が活発に起こる結果として、対電極10を腐食させてその機能を失わせる虞がある。したがって、第三の実施形態においては、対電極10として、作用電極9における酸化反応を補完する還元反応が生じ得る材質で尚かつ耐酸性の電極を用いることが好ましい。例示すると、白金電極等が挙げられるが、これに限定されるものではなく、例えばガラス電極やステンレス電極等を用いてもよい。作用電極9については、第一の実施形態及び第二の実施形態と同様、例えばグラッシーカーボン等の炭素電極や白金電極等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、図22~図26に示す電気培養装置1aでは、培養槽7内の培養液4の液面よりも上部の空間ヘッドスペースに滞留するガスを培養槽7の外電気培養装置1aの外へ導くガス排出管15aを備え、このガス排出管15aをバルブ15bにより開閉可能としたガス回収手段15により、培養槽7内のガスを回収するようにしている。但し、ガスの回収方法は、この方法に限定されない。例えば、ガス回収手段15を備えることなく、培養槽7の上部に開口部を設けて合成ゴム等例えばシリコーンゴムの弾性材料でこの開口部を塞ぎ、開口部を塞ぐ弾性材料に注射器の注射針を刺してヘッドスペースからガスを回収するようにしてもよい。合成ゴム等の弾性材料は、注射針を引き抜くと孔が塞がる。したがって、ガスの回収を行わないときには、注射針を引き抜いておいても、培養槽7からガスが漏れ出すことがない。また、図22~図26に示す電気培養装置1aでは、培養槽7内の培養液4の液面よりも下部に、培養槽7内の培養液4を培養槽7の外に導く培養液排出管16aを備え、この培養液排出管16aをバルブ16bにより開閉可能とした培養液採取手段16により、培養槽7内から培養液4を採取するようにしている。但し、培養液4の採取方法は、この方法に限定されるものではない。例えば、培養液採取手段16を備えることなく、培養槽7に開口部を設けて合成ゴム等の弾性材料で塞ぎ、注射器の注射針を刺して培養液4を採取するようにしてもよい。または両端が開口された管の一端の注射器に接続し、他端を培養液4に浸けて、管を介して培養液4を採取するようにしてもよい。尚、ガス回収手段15や培養液採取手段16とは別に、培養液4に物質を添加供給する手段を設けるようにしてもよい。具体的には、培養槽7の外部から培養液4に物質を添加供給することのできる開閉可能な物質導入管を備えるようにしてもよい。この場合には、培養液4に栄養源、中和剤、物質生産に必要な物質等を必要に応じて添加することができる。勿論、微生物2をこの導入管から供給することもできる。また、嫌気条件とするためのガス窒素ガス等を供給することもできる。但し、培養液4に物質を添加供給する手段は必ずしも備える必要はなく、ガス回収手段15や培養液採取手段16を培養液4に物質を添加供給する手段として併用するようにしてもよい。また、上記のように注射器の注射針を弾性材料に差し込んで培養液4に物質を添加供給するようにしてもよい。以下、図22に示す電気培養装置を用いた場合について第三の実施形態Aとして説明し、図23に示す電気培養装置を用いた場合について第三の実施形態Bとして説明し、図24に示す電気培養装置を用いた場合について第三の実施形態Cとして説明し、図25に示す電気培養装置を用いた場合について第三の実施形態Dとして説明し、図26に示す電気培養装置を用いた場合について第三の実施形態Eとして説明する。第三の実施形態A図22に示す電気培養装置1aは、密閉構造の容器20を培養槽7とし、培養槽7に収容された培養液4に作用電極9と対電極10と参照電極11とが浸され、作用電極9と対電極10と参照電極11とが定電位設定装置12に結線されている。つまり、第三の実施形態Aは、第一の実施形態Aから小容器21イオン交換膜6及びガス排出管22を削除したこと以外は、実質的には第一の実施形態Aと同様の構成を有している。したがって、図22に示す電気培養装置1aにより微生物を培養することで、イオン交換膜6を設けない場合の上記効果が奏される。また、ガス回収手段15等により培養槽7のヘッドスペースからガスを回収することで、対電極10から大量に発生する水素を回収することができる。そして、微生物がガスを産生する場合には、このガスと対電極10から発生する水素を同時に回収することができる。尚、培養槽7として機能する容器20は、第一の実施形態及び第二の実施形態と同様、密閉構造とすること、及びガス回収手段15等を備えることが好ましいが、必ずしもこれらの構成を採らずともよい。また、培養槽7のヘッドスペースから吸引等により速やかにガスを回収除去し続けて、対電極10から発生するガスの培養液4への溶け込みを防ぐことで、より優れた生育促進効果が奏され得るものと考えられる。第三の実施形態B図23に示す電気培養装置1aは、容器5内に作用電極9と参照電極11が配置され、容器5内に培養液4を収容し、容器5の培養液4の液面よりも下部に穴を設けておき、この穴を対電極10で塞いで、容器5を密閉構造としている。そして、作用電極9と対電極10と参照電極11とが定電位設定装置12に結線されている。つまり、第三の実施形態Bは、第二の実施形態からイオン交換膜6を削除したこと以外は、実質的には第二の実施形態と同様の構成を有している。したがって、図23に示す電気培養装置1aにより微生物を培養することで、イオン交換膜6を設けない場合の上記効果が奏される。また、第三の実施形態Aと同様、ガス回収手段15等により培養槽7のヘッドスペースからガスを回収することで、対電極10から大量に発生する水素を回収することができる。そして、微生物がガスを産生する場合には、このガスと対電極10から発生する水素を同時に回収することができる。尚、培養槽7として機能する容器5は、第三の実施形態Aと同様、密閉構造とすること、及びガス回収手段15等を備えることが好ましいが、必ずしもこれらの構成を採らずともよい。また、第三の実施形態Aと同様、培養槽7のヘッドスペースから吸引等により速やかにガスを回収除去し続けて、対電極10から発生するガスの培養液4への溶け込みを防ぐことで、より優れた生育促進効果が奏され得るものと考えられる。第三の実施形態C図24に示す電気培養装置1aは、収容される液体の液面よりも下部に開口部を備える二つの容器25aと25bが開口部で連結されてU字型の容器25が形成され、容器25内に培養液4を収容し、容器25a側を培養槽7とし、容器25b側を対電極槽としている。そして、作用電極9と参照電極11を容器25a側の培養液4に浸し、対電極を容器25b側の培養液4に浸し、容器25a側の培養液4の液面よりも上部のヘッドスペースは密閉構造とし、容器25b側の培養液4の液面よりも上部のヘッドスペースは開放構造としている。つまり、第三の実施形態Cは、第一の実施形態Cからイオン交換膜6を削除したこと以外は、実質的には第一の実施形態Cと同様の形態を有している。したがって、図24に示す電気培養装置1aにより微生物を培養することで、イオン交換膜6を設けない場合の上記効果が奏される。ここで、第三の実施形態Cにおける電気培養装置1aの容器25b側のヘッドスペースの開放とは、例えば容器25bの上部を完全に開口した場合は勿論のこと、図24に示すように、容器25bの上部を容器25aの上部と同様に密閉構造としつつ、容器25bのヘッドスペースから容器25bの外へガスを排出するガス排出管22を備える場合も含むことを意味している。ガス排出管22を備える場合には、他端側のヘッドスペースのガス水素ガスを含むガスを所望の位置から排出させて、これを容易に回収することが可能となる。尚、この場合には、容器25bのヘッドスペースから容器25aのヘッドスペースへのガスの移行が起こらないので、このことに起因する微生物の生育低下を抑制することができるという効果も期待できる。尚、容器25の一端は、第一の実施形態Cと同様、密閉構造とすること、及びガス回収手段15等を備えることが好ましいが、必ずしもこれらの構成を採らずともよい。また、容器25は、容器25aと容器25bを連結したものには限定されず、一体成形されたものを用いても構わない。第三の実施形態D図25に示す電気培養装置1aは、収容される液体の液面よりも下部に開口部を備える二つの容器26aと26bが開口部で連結されてH字型の容器26が形成され、一方の容器26aを密閉構造として培養槽7とし、他方の容器26bを開放して対電極槽8としている。つまり、第三の実施形態Dは、第一の実施形態Dからイオン交換膜6を削除したこと以外は、実質的には第一の実施形態Dと同様の形態を有している。したがって、図25に示す電気培養装置1aにより微生物を培養することで、イオン交換膜6を設けない場合の上記効果が奏される。ここで、第三の実施形態Dにおける電気培養装置1aの容器26bの開放とは、例えば容器26bを完全に開放した場合は勿論のこと、図25に示すように、容器26aと同様に密閉構造としつつ、容器26bのヘッドスペースから容器26の外へガスを排出するガス排出管22を備える場合も含むことを意味している。ガス排出管22を備える場合には、容器26bのヘッドスペースのガス水素ガスを含むガスを所望の位置から排出させて、これを容易に回収することが可能となる。尚、この場合には、容器26bのヘッドスペースから容器26aのヘッドスペースへのガスの移行は起こらないので、このことに起因する微生物の生育低下を抑制することができるという効果も期待できる。尚、容器26aは、第一の実施形態Dと同様、密閉構造とすること、及びガス回収手段15等を備えることが好ましいが、必ずしもこれらの構成を採らずともよい。また容器26は、容器26aと容器26bを連結したものには限定されず、一体成形されたものを用いても構わない。第三の実施形態E図26に示す電気培養装置1aは、容器23に培養液4を収容し、培養液4に作用電極9と対電極10と参照電極11とを浸し、これらの電極を定電位設定装置12に結線し、容器23に収容された培養液4の液面よりも上部のヘッドスペースを二層に区画し、一方の区画23cに対電極10から発生するガスを滞留させ、もう一方の区画23dにこのガスが移行するのを抑制するようにしている。したがって、図26に示す電気培養装置1aにより微生物を培養することで、イオン交換膜6を設けない場合の上記効果が奏される。また、この場合、ヘッドスペース23cからヘッドスペース23dへのガスの移行は起こり難いので、このことに起因する微生物の生育低下を抑制することができるという効果が期待できる。また、第三の実施形態Eの構成とした場合には、第三の実施形態Cや第三の実施形態Dよりも作用電極9と対電極10を接近させやすいので、作用電極9と対電極10との間の極間電圧のさらなる低下や、電流値のさらなる増大が期待できる。尚、ヘッドスペース23dは、密閉構造とすること、及びガス回収手段15等を備えることが好ましいが、必ずしもこれらの構成を採らずともよい。また、ヘッドスペース23cは、図26に示すように密閉構造として、滞留するガスを排出するガス排出管22を備えるようにしてもよいが、開放構造としても構わない。上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、図21に示すように、培養液4と電解質4aをイオン交換膜6ではなく、イオンや微生物を一切透過させることのない不透過部材40で隔て、あるいは培養槽7と対電極槽8を別の容器で形成し、塩橋41寒天等にKCl等の飽和電解質溶液を入れたものを介して培養液4と電解質4aを接触液絡させるようにしてもよい。この場合にも、塩橋41によってイオン電流の流れが許容されると共に、硝酸イオンと亜硝酸イオンの対電極槽8への透過を防ぐことができるので、上述の実施形態と同様の効果が得られる。また、好気条件下において硝酸呼吸を行う微生物も存在するので、このような微生物を培養する場合には、培養液を好気条件に制御しながら硝酸呼吸を利用して培養を行うようにしてもよい。このような微生物としては、例えば、参考文献1に挙げられているThiosphaerapantotrophaLMD9263後に分類変更されてParacoccuspantotrophaLMD9263に名前が変更、PseudomonasdenitrificansLMD8460、AlcaligenesfaecalisLMD89147等が挙げられる参考文献1:FEMSmicrobiologyecology18113120。さらに、イオン交換膜6に代えて、透析膜を使用してもよい。透析膜を使用することで、透水性が確保されるので、イオン交換膜6を設けない場合と同様、作用電極9と対電極10との間の極間電圧の低下効果や、電流値の増大効果が奏される。しかも、透析膜は、対電極10から発生するガスの障壁となり得るので、例えば第一の実施形態Aで説明したように小容器21の上方を開口した構成を採用したり、あるいは第一の実施形態B~Dのような構成を採用したりすることで、対電極10から発生するガスを上方に逃がして培養液4に直接溶け込むのを抑制する効果が期待できるので、生育のさらなる促進効果が期待できる。以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はこれら実施例に限られるものではない。尚、本実施例における電極電位は、全て銀塩化銀電極電位を基準とするものである。比較例1大腸菌を用いて、硝酸呼吸を利用した培養について検討した。100mL容のガラスバイアル瓶に以下の組成を有する培養液を30mL収容し、これに大腸菌EcoliJM109を初期菌体密度1.0×107cells/mLになるように添加した。培養液の組成L-1乳酸ナトリウム:4.72gKH2PO4:4.2gNH4Cl:0.6gMgCl27H2O:0.08gカザミノ酸:5.0g微量元素溶液:1mL微量元素溶液の組成L-1FeSO47H2O:0.2gCuSO45H2O:1.0gNaMoO42H2O:0.034gCaCl22H2O:0.015gNa2SeO4:0.5g培養液と大腸菌を入れたガラスバイアル瓶は6個用意し、これを同数づつ2グループに分けた。一方のグループの培養液には、硝酸塩NaNO3を添加して硝酸イオン濃度を10mMとした。他方のグループの培養液には、硝酸塩NaNO3と亜硝酸塩NaNO2を添加して硝酸イオン濃度と亜硝酸イオン濃度を共に10mMとした。ガラスバイアル瓶に窒素ガスを充填して蓋を閉め、培養環境を嫌気条件とした。また、培養液のpHは7.0、培養液温度は30°Cとして菌数の経時変化を吸光度OD660により測定した。結果を図7に示す。図7中、◆は培養液の硝酸イオン濃度が10mMの場合の増殖曲線を示し、■は培養液の硝酸イオン濃度と亜硝酸イオン濃度が共に10mMの場合の増殖曲線を示している。図7に示される通り、いずれの条件においても、培養開始から24時間が経過した後には、菌数の減少が見られた。この結果から、硝酸イオンが硝酸呼吸により還元されて亜硝酸イオンになると、大腸菌の生育が阻害されることが示唆された。また、培養液に亜硝酸イオンが含まれている場合には、亜硝酸イオンが含まれていない場合よりも生育速度が低下することが確認された。また、最終的に得られる菌体量も少なかった。以上の結果から、大腸菌の硝酸呼吸能を積極的に利用して培養を実施する場合には、硝酸呼吸によって生じる亜硝酸イオンの存在によって、大腸菌の生育が阻害されることが明らかとなった。実施例1培養液に電極を接触させて、硝酸呼吸によって生じた亜硝酸イオンを酸化させながら大腸菌を培養することについて検討した。1実験装置図8に示す電気培養装置を用いて実験を行った。培養槽7としての容器20は250mL容のガラスバイアル瓶Duran製とした。培養液4は容器20の八分目程度まで入れた。容器20には蓋30をした。蓋30の上面30aにはシリコーンゴム栓を設けて、配線や電極、管を通した際の容器20の密閉性を確保した。また、シリコーンゴム栓を設けることにより注射針の突き刺しを可能とし、且つ注射針の差し込みにより生じた孔が注射針を抜いた際に塞がるようにした。対電極槽8としての小容器21は、イオン交換膜6を成型して袋状以下、袋21と呼ぶとした。実験で用いた小容器21の形態を図9に示す。具体的には、イオン交換膜ナフィオンK、デュポン製をヒートシーラーで熱圧着により加工して上部が開口した袋状の容器21とし、袋21の内部には電解液4aを収容すると共に対電極10を収容して電解液4aに浸した。そして、対電極10と定電位設定装置12を結線するための配線31をガス排出管22に通した。ガス排出管22は両端が開口されており、一端を小容器21の内部に、他端を容器20の外側に配置するようにして、小容器21内で発生するガスが容器20の外側に排出されるようにした。袋状の小容器21の上部の開口部は、シリコン接着剤32で塞いだ。小容器21と作用電極9とを培養液4に浸漬し、小容器21のガス排出管22と作用電極4の配線は蓋30に設けたシリコーンゴム栓に通して容器20の外側に引き出した。銀塩化銀参照電極11RE1BBAS株式会社は容器20の外側からシリコーンゴム栓に通して差し込むことにより培養液4と接触させた。培養液採取管16は容器20の外側からシリコーンゴム栓に通して差し込むことによりその一端を培養液4と接触させた。作用電極9と対電極10と参照電極11とを3電極式の定電位設定装置ポテンシオスタット12に結線して、作用電極9の電位を厳密に制御可能とした。培養液採取管16の他端は注射器と接続して培養液4を採取可能とした。培養中は攪拌子34により培養液4を攪拌した。培養液4の組成は、以下の通りとした。培養液の組成L-1乳酸ナトリウム:4.72gKH2PO4:4.2gNH4Cl:0.6gMgCl27H2O:0.08gカザミノ酸:5.0g微量元素溶液:1mL微量元素溶液の組成L-1FeSO47H2O:0.2gCuSO45H2O:1.0gNaMoO42H2O:0.034gCaCl22H2O:0.015gNa2SeO4:0.5g電解液4aは、NaCl溶液0.58g/Lとした。2亜硝酸イオンの酸化還元特性培養液4に亜硝酸イオンとしてNaNO2を0.85g/L添加し、作用電極9を炭素電極BAS社製とし、対電極10を白金棒電極自作として上記電気培養装置を用いてサイクリックボルタンメトリーにより酸化還元特性を測定した。結果を図10に示す。図10に示される結果から、亜硝酸イオンは、電気化学的に酸化されるが、還元されない性質を有することが明らかとなった。この結果について、作用電極9を白金電極BAS株式会社製に替えて再現性を確認した。結果を図11に示す。炭素電極を用いた図10の場合と同様、亜硝酸イオンは電気化学的に酸化されるが、還元されなかった。次に、培養液4に亜硝酸イオンとしてNaNO2を0.85g/L添加し、作用電極9と対電極10を炭素電極とした場合の作用電極9の電極電位に対する亜硝酸イオン濃度の経時変化と硝酸イオン濃度の経時変化について検討した。亜硝酸イオン濃度の経時変化を図12に示し、硝酸イオン濃度の経時変化を図13に示す。尚、亜硝酸イオン濃度と硝酸イオン濃度の測定はイオンクロマトグラフィーICS1500、DIONEX製により行った。この実験結果から、作用電極9の電極電位を0.9V以上とすると、亜硝酸イオンが酸化され、これに伴い硝酸イオンが生成されることが明らかとなった。そして、電極電位を大きくするに伴い、亜硝酸イオン濃度をより速く低減でき、硝酸イオン濃度をより速く増加できることが明らかとなった。次に、作用電極9の電極電位に対する硝酸イオン濃度の経時変化について、作用電極9と対電極10を白金電極に替えて同様の実験を行った。結果を図14に示す。電極電位を0.8Vとすることで亜硝酸イオンの酸化に伴う硝酸イオンの生成が見られた以外は、炭素電極を用いた場合と同様の結果が得られた。3培養試験方法培養液4には、硝酸イオン源として、硝酸ナトリウムNaNO3を0.85g/L添加した。また、大腸菌EcoliJM109を初期菌体密度1.0×107cells/mLになるように添加した。培養槽7には窒素を充填して嫌気条件とし、温度培養液温度30°C、培養液のpHを7.0とした。そして、培養開始から17.5時間後、作用電極9炭素電極の電位を銀塩化銀電極電位基準で0.8V、0.9V、1.0V、1.2Vに制御して培養試験を行った。また、比較試験として通電無し作用電極への電位の印加を行わないの場合の培養試験も実施した。培養期間中の菌数の経時変化を吸光度OD660により測定した。4培養試験結果各種電極電位における菌数の経時変化を図15に示す。0.8Vでは通電無しの場合との差が見られなかったが、0.9Vとすることで通電無しの場合と比較して対数増殖期が大幅に延長されて最終菌体密度が大幅に向上する効果が見られ、1.0Vとすることでこの効果がより顕著に見られることが確認された。また、1.2Vとした場合にも、通電無しの場合と比較して対数増殖期が大幅に延長されて最終菌体密度が大幅に向上する効果が見られたが、その効果は1.0Vの場合ほどではなかった。次に、最終菌体密度が最も向上した1.0Vの場合について、硝酸イオン濃度と亜硝酸イオン濃度の経時変化を測定した。結果を図16に示す。また、比較のために、通電無しの場合について、硝酸イオン濃度と亜硝酸イオン濃度の経時変化を測定した結果を図17に示す。図17に示されるように、通電無しの場合には、硝酸イオンが大腸菌の硝酸呼吸により消費されるのに伴い、亜硝酸イオンが徐々に蓄積していることが確認された。一方、電極電位を1.0Vとした場合には、亜硝酸イオンが酸化されて硝酸イオンに再生されていることが確認された。尚、培養開始から36時間目あたりで見られた亜硝酸イオンの蓄積は、大腸菌の菌数の増加に伴って硝酸呼吸による硝酸イオン消費速度が作用電極9による亜硝酸イオン酸化速度を超えたために生じたものと考えられる。以上の結果から、大腸菌の硝酸呼吸能を積極的に利用して培養を行うためには、電極電位を0.9V~1.2Vに制御することが好ましいことが明らかとなった。また、上記2の実験結果から、炭素電極を用いた場合に亜硝酸イオンの酸化が生じる最小電位が0.9Vであったことから、電極の電位を亜硝酸イオンの酸化が生じる電位以上に制御すれば、本発明の効果が得られることが明らかとなった。このことから、白金電極を用いた場合には、電極の電位を0.8V以上に制御すれば、本発明の効果を得られるものと考えられた。また、上記2の実験結果から、電極電位を高めた方が亜硝酸イオンの酸化速度を高めることができることが確認されたが、培養試験においては、1.0Vで最も優れた効果が得られた。このことから、1.2Vでは、本発明の効果を得られる反面、電極電位自体によって微生物の生育が阻害されていることが示唆された。以上より、炭素電極を用いた場合、電極電位は0.9V~1.2Vとすればよいが、0.9V超~1.2V未満とすることが好ましく、1.0V程度とすることがさらに好ましい。また、白金電極を用いた場合、電極電位は0.8V~1.2Vとすればよいが、0.8V超~1.2V未満とすることが好ましく、0.9V~1.2V未満とすることがより好ましく、1.0V程度とすることがさらに好ましい。つまり、大腸菌を培養対象微生物とした場合には、電極電位が1.2Vを超えると限界電位対数増殖期が電位を印加していない場合と同程度となる電位を超える可能性があり、1.0V付近に適正電位対数増殖期の長さが最大となる電位があるものと考えられる。尚、電位制御開始タイミングを変更して上記培養試験を実施した。具体的には、培養開始から3時間経過後、6時間経過後、10.5時間経過後に電位制御を開始して、上記培養試験と同様の試験を実施した結果、上記培養試験で得られた結果とほぼ同様の生育促進効果が得られることが確認された。したがって、培養開始から3時間経過後~17.5時間経過後に電位制御を開始すれば、本発明の効果が確実に奏されることが明らかとなった。5培養期間中に発生したガスの組成分析作用電極9と炭素電極とし、イオン交換膜6ナフィオンN117、デュポン製により作製した袋状の小容器21の上部の開口部をシリコン接着剤32で塞ぐことなく開放しておき、また、ガス排出管22を備えずに対電極10から発生したガスが培養槽7のヘッドスペースに移行するようにして、上記と同様の培養試験を実施し、培養期間中に培養槽7から発生したガスと対電極槽8から発生したガスを容器20の上部に設置したフッ化ビニル樹脂製サンプリングバッグアズワン製、商品名:テドラーバッグ、1Lに回収し、回収したガスの量と組成を分析した。作用電極9の電極電位は1.0Vとした。ガスの量は水上置換法により分析し、ガスの組成はガスクロマトグラフィーVARIAN、CR4900で分析した。また、比較試験として、通電を行わなかった場合と、大腸菌を入れずに通電を行った場合について、ガスの発生量と組成を分析した。結果を図32に示す。通電の有無で比較したところ、二酸化炭素の発生量は乳酸代謝の差に相応した差に留まっていた。尚、二酸化炭素は、大腸菌の乳酸代謝によって生じる副産物であることから、大腸菌が存在している培養液4から発生して培養槽7のヘッドスペースを経て回収されたものである。一方で、水素の発生量は1.0Vの電位を印加しながら電気培養を行った場合では非通電時と比べ顕著な違いが見られ、非通電時の0.024mLに対して約6800倍の163.4mL±1.7mLに達していた。通電の有無による大腸菌の生育促進効果に対して水素発生量が顕著に多いこと、培養期間中に対電極からの活発なガス発生が目視にて確認されたことから、この水素発生は対電極における電極反応に依存しているものと考えられた。次に、実験的に水の電気分解の寄与を評価するために、大腸菌非存在下、同一条件で通電試験を行ったところ、水素発生量は2.3mL±0.95mLと電気培養の場合と比べて顕著に低いものであり、流れた電流値も小さかった図34。これに対し、大腸菌存在下で通電試験を行った場合には、流れた電流値が顕著に増加していた図34。よって培養過程における対電極10からの大量の水素発生には大腸菌が寄与しているものと考えられた。ここで、図33に本発明における水素生成機構の概念図を示す。大腸菌非存在下、両電極で起こりうる反応と標準電極電位E0vsSHEは以下の通りである。作用電極:O24H4e2H2O、E01229Va対電極:2H2eH2、E00000Vbこれに対し、大腸菌が存在する場合、培養槽にて乳酸分解と硝酸呼吸とが起こると共に、作用電極上での亜硝酸酸化反応が起こる。つまり、作用電極での反応が上記から以下のdに変化する。硝酸呼吸:C3H6O32NO3→C2H4O2CO22NO22H2Oc亜硝酸酸化反応:NO32H2eNO2H2O、E00835Vd亜硝酸の酸化にて得られた2Hは、陽イオン交換膜N117を透過して対極槽8に移行し、同じく亜硝酸の酸化により作用電極から対電極に流れ込んだ電子と対電極上で反応することにより、水素発生反応が起こる。ここで、対電極で起こる反応のE0は、大腸菌の有無によらず同一であるが、作用電極で起こる反応が大腸菌の硝酸呼吸によって変化するため、大腸菌存在下では非存在下と比べて水素発生に必要なΔEが小さくなる。さらに反応dに必要な亜硝酸は大腸菌の硝酸呼吸cにより、常に供給されるため、水素生産に必要な電子を安定して対電極に送ることが可能である。また、本実施例で使用した対電極を陽イオン交換膜が取り囲んだ形状の装置を用いたことも、効率的なプロトン移動を促して、活発な水素生産に寄与したものと考えられる。以上の条件が組み合わさった結果、水の電気分解より少ないエネルギー理論上76kJ少ないを投入し、大腸菌の生育促進のために電気培養をおこなうことにより、乳酸から大腸菌が引き抜いた電子を水素として回収可能となったと言える。ここで、亜硝酸の酸化により得られた電気量は、培養期間中に流れた電流値図34から、2142Cと算出された。本実施例において乳酸の主要な代謝産物は酢酸であることから乳酸分解は4電子反応であり、電気培養1.0Vを行った場合の乳酸分解量は約30mMであったことから、大腸菌の乳酸代謝から得られる電気量は2316Cと算出された。よって、大腸菌が乳酸から引き抜いた電子のうち、硝酸還元及び亜硝酸酸化反応を経由し、作用電極から対電極に送られた電子の割合は92.5であると見積もられた。そして、作用電極にて回収された全ての電子が、回路内の抵抗による消費を無視し、仮に水素生成反応に用いられたとすると、上記dの反応は、2電子反応であることから、理論上は11.1mmol248.6mLの水素が生産される計算になる。これに対し、実際の水素生産量は163.4mLであったことから、流れた電流の65.7、即ち、大腸菌が乳酸から引き抜いた電子の60.9を水素として回収できることが明らかとなった。ここで、水素生産の側面から本実施例のエネルギー効率を計算したところ、投入電気エネルギーに対して得られた水素燃焼熱量としてのエネルギー回収効率は、WH2/Win=2084.9/5891.18×100=35.4であった。尚、WH2は、水素の燃焼エネルギー285.83kJ/molに実際の水素生産量163.4mLのモル数7.29mmolを掛けて算出した。また、Winは、図34に示す電流のグラフの積分値2142Asecに図35に示す電圧極間電位のグラフの積分値415848Vsecを掛け、この値を培養期間42×60×60secで割って、算出した。以上の結果から、大腸菌が硝酸呼吸において硝酸に捨てた電子乳酸から回収した電子と生育促進のための電気エネルギーの一部を対電極において水素化学エネルギーとして回収することが可能であることが明らかとなった。実施例2遺伝子組換え大腸菌を用いて、通電無しの場合と電極電位を1.0Vとした場合について、実施例1の1の電気培養装置を用いて、実施例1と同様の方法で培養試験を実施した。遺伝子組換え大腸菌には、図20に示すpUC18プラスミドを大腸菌EcoliJM109に導入してβ-ガラクトシダーゼ生産能を発現させた大腸菌であるEcoliJM109pUC18を用いた。通電無しの場合と電極電位を1.0Vとした場合について、培養液4に乳酸を添加して培養試験を実施し、培養期間中の菌数の経時変化を吸光度OD660により測定した。培養液より一部試料をサンプリングし、細胞を溶解した試料を粗酵素溶液としてonitrophenylbetaDgalactopyranosideの分解に伴う吸光度変化および菌体濁度の測定値から菌体あたりの活性を算出し、β-ガラクトシダーゼ活性とした。尚、この実験では、pUC18にコードされているβ-ガラクトシダーゼ生産能の発現誘導剤として、通電開始と同時にイソプロピル-β-チオガラクトピラノシドIPTGを添加し、β-ガラクトシダーゼの大腸菌内での生産を始めさせた。菌数の経時変化を図18に示し、β-ガラクトシダーゼ活性を図19に示す。電極電位を1.0Vとすることで、通電無しの場合よりも菌密度が約2.5倍に増加した。また、電極電位を1.0Vとすることで、通電無しの場合よりもβ-ガラクトシダーゼ活性が4.5倍に増加した。このことから、電極電位を1.0Vとすることで、通電無しの場合よりも培養槽全体におけるβ-ガラクトシダーゼ活性を11.5倍に向上できることが明らかとなった。この結果から、物質生産能を持たせた遺伝子組換え大腸菌全般、さらには物質生産能を有する微生物全般について、本発明の培養方法により硝酸呼吸能を積極的に利用して培養を行うことで、物質生産能を向上できることが明らかとなった。実施例3袋状の小容器21の密閉性と大腸菌の生育の関係について検討した。<条件1>実施例1の1の電気培養装置を用い、作用電極9と対電極10を共に炭素電極として、実施例1と同様の方法で大腸菌の培養試験を実施した。培養試験は、通電有り1.0Vと通電無しで実施した。<条件2>実施例1の5の電気培養装置を用い、作用電極9と対電極10を共に炭素電極として、実施例1と同様の方法で大腸菌の培養試験を実施した。培養試験は、通電有り1.0Vと通電無しで実施した。<条件3>実施例1の5の電気培養装置を用い、作用電極9と対電極10を共に炭素電極とし、サンプリングバッグをフッ化ビニル樹脂製からアルミニウム製ジーエルサイエンス製、商品名:アルミニウムバッグ、1Lに変更して、実施例1と同様の方法で大腸菌の培養試験を実施した。培養試験は、通電有り1.0Vと通電無しで実施した。培養試験期間中の培養液4のOD660を測定し、菌体密度の経時変化を調査した結果を図36と図37に示す。図36が通電無しの結果であり、図37が通電有りの結果である。図36に示される通り、通電無しの場合には条件1~3での生育の違いは見られなかったが、図37に示される通り、通電有りの場合には、条件1から3に向かうに従い、生育が低下する傾向が見られた。但し、図36と図37を比較すると、いずれの条件においても通電有りの方が最終菌体密度が高められており、いずれの条件においても通電による生育促進効果は確実に得られることが明らかとなった。つまり、袋上の小容器21を密閉構造とすることなく、対電極10にて発生するガスを培養槽7のヘッドスペースに移行させたとしても、本発明の効果は十分に奏されることが明らかとなった。但し、本発明の効果をより顕著なものとする上では、袋状の小容器21を密閉構造として、対電極10にて発生するガスを培養槽7のヘッドスペースに移行させないようにすることが好ましいことが明らかとなった。また、図37に示されるように、条件2よりも条件3の方が生育が低下する傾向が見られたが、この現象は以下のように考察することができる。即ち、ガス回収に用いたサンプリングバッグが、条件2と条件3では異なり、条件3で使用したアルミニウム製サンプリングバッグの方が、条件2で使用したフッ化ビニル樹脂製サンプリングバッグよりも固く、膨らむためにより高い圧力を必要とすることであった。したがって、条件2よりも条件3の方が培養槽7のヘッドスペースに対電極10から発生したガスが滞留し易くなる状況にあり、例えば培養槽4にガスが溶け込む等の影響によって、大腸菌の生育を低下させたものと考えられた。このことから、対電極10にて発生するガスが培養槽7のヘッドスペースに移行するような形態とする場合には、培養槽7のヘッドスペースから速やかにガスを除くことが望ましいと考えられた。実施例41.実験条件以下の4条件A~Dにより培養試験を実施した。<条件A:イオン交換膜有り、通電無し>実施例3の条件3にて使用した電気培養装置と同様の装置を用い、通電を行うことなく培養試験を実施した。<条件B:イオン交換膜有り、通電有り>条件Aについて、作用電極9の電極電位を1.0Vとして培養試験を実施した。作用電極9と対電極10は共に炭素電極BAS社製とした。<条件C:イオン交換膜無し、通電有り、電極C/C>袋状の小容器21とガス排出管22を備えずに、対電極10を直接培養液4に浸した以外は、条件Aと同様の電気培養装置を用い、作用電極9の電極電位を1.0Vとして培養試験を実施した。作用電極9と対電極10は共に炭素電極BAS社製とした。<条件D:イオン交換膜無し、通電有り、電極C/Pt>条件Cについて、対電極10を炭素電極から白金電極BAS社製に代えて培養試験を実施した。また、サンプリングバッグに回収されたガスは、ガスの量を水上置換法を用いて分析し、ガスの組成をガスクロマトグラフィーVARIAN、CR4900で分析して、これらの分析結果を基に、水素ガス量を計算した。さらに、条件A~Dにおいて、大腸菌の代謝状況を確認するため、培養試験終了後の培養液4の乳酸濃度、酢酸濃度、プロピオン酸、ギ酸、ピルビン酸濃度をイオンクロマトグラフィーICS2000、DIONEX製にて測定した。上記以外の培養条件は、実施例1と同様とした。2.実験結果<菌体密度>条件A、B、Dについて、菌体密度OD660の経時変化を図27に示す。図27に示される結果から、条件Aと比較して、条件B及びDの方が対数増殖期が長期化して定常期の菌数が増加しその傾向は、条件Bよりも条件Dの方が顕著であった。ここで、条件Cについては、対電極10に用いた炭素電極が培養試験中に腐食して培養液4の色が黒色となり、菌数測定ができなかった。このことから、条件Cにおいては、対電極10が電極として十分に機能しなくなっているものと考えられた。<極間電圧>条件B~Dについて、作用電極9と対電極10との間の極間電圧の経時変化を図28に示す。イオン交換膜6を設けていない条件C及びDにおいて、イオン交換膜6を設けた条件Bよりも、極間電圧が低下する傾向が見られた。このことから、イオン交換膜6を設けずに本発明の培養方法を実施することで、極間電圧を低下させてエネルギーロスを低減する効果が奏されることが確認できた。<電流値>条件B~Dについて、作用電極9と対電極10との間の電流値の経時変化を図29に示す。条件B及び条件Dにおいて、培養対象微生物とした大腸菌の対数増殖期に対応する時期に電流値の大幅な増大が見られ、増殖の定常期に向かうにしたがって電流値が低下し、その後一定になる傾向が見られた。電流値の大きさは、イオン交換膜を設けていない条件Dの方が大きかった。このことから、条件B及びDのいずれにおいても、微生物の増殖の過程で電子の授受が生じており、特にイオン交換膜を設けない場合において、電子の授受が活発に起こっていることが示唆された。尚、条件Cにおいては、条件B及びDで見られた対数増殖期における電流値の増大が見られなかったことから、対電極10として使用した炭素電極が電極として十分に機能しなくなっていたものと考えられた。<水素量>条件A~Dについて、水素発生量を図30に示す。尚、条件Cについては、上記の通り、対電極10の炭素電極が腐食して電極として機能していなかったものと考えられることから、条件Cの実験結果は除外して検討を行った。図30に示される結果から、通電を行うことで、水素が大量に発生し、イオン交換膜6を設けずに培養を行うことで、水素発生量が顕著に増加することが明らかとなった。<乳酸、酢酸、プロピオン酸、ギ酸、ピルビン酸>条件A、B、Dについて、培養試験終了後の培養液4の乳酸、酢酸、プロピオン酸、ギ酸、ピルビン酸濃度を図31に示す。図31では、各有機酸毎に左から条件A、B及びDの順でグラフを並べている。尚、炭素源として初期投入した培養液4の乳酸濃度は20mMである。図31に示される結果から、イオン交換膜6を設けた場合には、プロピオン酸とギ酸を蓄積させずに培養できることが確認され、イオン交換膜6を設けずに培養を行った場合には、プロピオン酸とギ酸に加えて、酢酸とピルビン酸についても蓄積させずに培養できることが確認された。このことから、イオン交換膜6を設けずに培養を行うことによって、有機酸を蓄積させることなく、有機物を最終生成物CO2等に分解させることができ、微生物に炭素源としての有機物を極めて効率よく利用させて培養を行うことができることが明らかとなった。つまり、イオン交換膜6を設けずに培養を行うことで、微生物の代謝産物の分解が促進され、微生物が利用できる炭素や電子が増加し、その結果として微生物の生育促進効果、対電極10における水素発生量の増加効果が奏されているものと考えられた。尚、イオン交換膜6を設けずに培養を行う場合、培養槽7のヘッドスペースに対電極10において発生するガスが必ず移行することになり、また対電極10において発生するガスが培養系4に直接溶け込むことから、これらの影響による生育低下が懸念されたが、本実験結果によれば、実施例3の条件1袋状の小容器21を密閉構造として、対電極10にて発生するガスを培養槽7のヘッドスペースに移行させないようにした形態とほぼ同等の生育促進効果が得られることが確認できた。しかも、イオン交換膜6を設けずに本発明の培養方法を実施する場合には、装置構成の簡素化を図ることができ、極間電圧の低下によるエネルギーロスの低減を図ることができ、対電極からの水素発生量も顕著に増加させることができ、しかも代謝産物の分解を促進して炭素栄養源としての有機物を極めて効率よく利用できることから、本発明の培養方法を実施する上で極めて有利な形態であることが明らかとなった。実施例5実施例4の条件A、B及びDについて、大腸菌の炭素源栄養源を乳酸からグルコースに代えて、同様の培養試験を実施した。結果を図38に示す。条件Dについて、条件A及びBよりも優れた生育促進効果が奏されることが確認された。また、図39に示されるように、条件Dについて、条件A及びBよりも大腸菌によるグルコース消費が促進されていることが確認できた。以上の結果から、イオン交換膜6を設けずに本発明の培養方法を実施することで、炭素源を乳酸とした場合のみならず、グルコースとした場合についても、生育促進効果が奏されることが明らかとなった。尚、この結果は、例えばグルコースの代謝産物である酢酸の分解が、乳酸を炭素源とした実施例4の場合と同様に、イオン交換膜6を設けない場合に促進されることや、乳酸を炭素源とするよりもグルコースを炭素源とした方が分解に伴ってpHが低下し易くなるが、イオン交換膜6を設けないことで、対電極10でのプロトンの還元反応が速やかに起こり、培養環境のpHの低下が抑制された状況になることによるものと推定される。