"発酵における代謝産物としてアルコールを生産するアルコール生産微生物を用いて有機物からアルコールを生産する方法において、前記アルコール生産微生物と前記有機物とを含む培養液に電子媒体物質を添加し、前記電子媒体物質は前記アルコール生産微生物が還元可能な物質とし、前記アルコール生産微生物により還元されて生じる前記電子媒体物質の還元体を前記培養液に浸漬した電極に電位を与えて酸化させながら前記アルコール生産微生物を培養してアルコールを生産することを特徴とするアルコール生産方法。前記培養液にイオン交換膜を介して電解液を接触させ、前記電極と対をなす電極を前記電解液に浸漬する請求項1に記載のアルコール生産方法。前記培養液にイオン交換膜を介して前記電極と対をなす電極を接触させる請求項1に記載のアルコール生産方法。前記アルコール生産微生物としてアセトンブタノールエタノール発酵ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物を用いる請求項1~3のいずれか1つに記載のアルコール生産方法。前記電子媒体物質としてビオロゲン及びビオロゲン誘導体の少なくともいずれかを用い、前記イオン交換膜として陰イオン交換膜を用い、前記アルコール生産微生物としてアセトンブタノールエタノール発酵ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物を用い、前記電極の電位を銀塩化銀電極電位基準で0.3V~0.9Vとして前記クロストリジウム属の微生物を高密度培養する請求項2または3に記載のアルコール生産方法。前記電子媒体物質としてビオロゲン及びビオロゲン誘導体の少なくともいずれかを用い、前記イオン交換膜として陰イオン交換膜を用い、前記アルコール生産微生物としてアセトンブタノールエタノール発酵ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物を用い、前記クロストリジウム属の微生物を対数増殖期に移行する前の菌体密度で前記培養液に含ませ、前記電極の電位を銀塩化銀電極電位基準で0.3V~1.2Vとして前記クロストリジウム属の微生物を生育段階を定常期に移行させた後、前記電極の電位を0.3V~0.9Vとして前記クロストリジウム属の微生物を高密度培養する請求項2または3に記載のアルコール生産方法。前記電子媒体物質としてビオロゲン及びビオロゲン誘導体の少なくともいずれかを用い、前記イオン交換膜として陰イオン交換膜を用い、前記アルコール生産微生物としてアセトンブタノールエタノール発酵ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物を用い、前記クロストリジウム属の微生物を対数増殖期に移行する前の菌体密度で前記培養液に含ませ、前記電極の電位を銀塩化銀電極電位基準で0.9V~1.2Vとして前記クロストリジウム属の微生物を生育段階を定常期に移行させた後、前記電極の電位を0.3V~0.6Vとして前記クロストリジウム属の微生物を高密度培養する請求項2または3に記載のアルコール生産方法。発酵における代謝産物としてアルコールを生産するアルコール生産微生物を用いて有機物からアルコールを生産する装置であって、イオン交換膜によって仕切られた対電極槽及び密閉構造の培養槽と、前記培養槽に収容された培養液と、前記対電極槽に収容された電解液と、前記培養液に浸された作用電極と、前記電解液に浸された対電極と、前記作用電極と前記対電極とが結線された定電位設定装置と、前記培養槽にて生産されたアルコールを回収するアルコール回収手段とを有し、前記培養液に前記アルコール生産微生物と前記有機物と前記アルコール生産微生物が還元可能な電子媒体物質とを含ませて、前記アルコール生産微生物により還元されて生じる前記電子媒体物質の還元体を前記定電位設定装置で前記作用電極と前記対電極との間に電位差を与えて酸化させながら前記アルコール生産微生物を培養してアルコールを生産することを特徴とするアルコール生産装置。発酵における代謝産物としてアルコールを生産するアルコール生産微生物を用いて有機物からアルコールを生産する装置であって、培養槽としての密閉構造の容器と、前記容器に収容可能な対電極槽としての密閉構造の小容器と、前記培養槽に収容された培養液と、前記対電極槽に収容された電解液と、前記培養液に浸された作用電極と、前記電解液に浸された対電極と、前記作用電極と前記対電極とが結線された定電位設定装置と、前記培養槽にて生産されたアルコールを回収するアルコール回収手段とを有し、前記小容器は前記培養液と接触する位置の少なくとも一部にイオン交換膜を備えるものとし、前記培養液に前記アルコール生産微生物と前記有機物と前記アルコール生産微生物が還元可能な電子媒体物質とを含ませて、前記アルコール生産微生物により還元されて生じる前記電子媒体物質の還元体を前記定電位設定装置で前記作用電極と前記対電極との間に電位差を与えて酸化させながら前記アルコール生産微生物を培養してアルコールを生産することを特徴とするアルコール生産装置。発酵における代謝産物としてアルコールを生産するアルコール生産微生物を用いて有機物からアルコールを生産する装置であって、イオン交換膜を少なくとも一部に備える容器と、前記容器に収容された培養液と、前記培養液に浸された作用電極と、前記イオン交換膜の前記容器の外側の面の少なくとも一部に接触している対電極と、前記作用電極と前記対電極とが結線された定電位設定装置と、前記容器内で生産されたアルコールを回収するアルコール回収手段とを有し、前記イオン交換膜は前記容器の前記培養液と接触する位置に備えるものとし、前記培養液に前記アルコール生産微生物と前記有機物と前記アルコール生産微生物が還元可能な電子媒体物質とを含ませて、前記アルコール生産微生物により還元されて生じる前記電子媒体物質の還元体を前記定電位設定装置で前記作用電極と前記対電極との間に電位差を与えて酸化させながら前記アルコール生産微生物を培養してアルコールを生産することを特徴とするアルコール生産装置。前記アルコール生産微生物がアセトンブタノールエタノール発酵ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物である請求項8~10のいずれか1つに記載のアルコール生産装置。前記電子媒体物質がビオロゲン及びビオロゲン誘導体の少なくともいずれかであり、前記イオン交換膜が陰イオン交換膜であり、前記作用電極の電位が銀塩化銀電極電位基準で0.3V~0.9Vに制御されて前記クロストリジウム属の微生物が高密度培養される請求項11に記載のアルコール生産装置。前記電子媒体物質がビオロゲン及びビオロゲン誘導体の少なくともいずれかであり、前記イオン交換膜が陰イオン交換膜であり、前記クロストリジウム属の微生物は対数増殖期に移行する前の菌体密度で前記培養液に含まれ、前記作用電極の電位が銀塩化銀電極電位基準で0.3V~1.2Vに制御されて前記クロストリジウム属の微生物の生育段階が定常期に移行した後、前記作用電極の電位が銀塩化銀電極電位基準で0.3V~0.9Vに制御されて前記クロストリジウム属の微生物が高密度培養される請求項11に記載のアルコール生産装置。前記電子媒体物質がビオロゲン及びビオロゲン誘導体の少なくともいずれかであり、前記イオン交換膜が陰イオン交換膜であり、前記クロストリジウム属の微生物は対数増殖期に移行する前の菌体密度で前記培養液に含まれ、前記作用電極の電位が銀塩化銀電極電位基準で0.9V~1.2Vに制御されて前記クロストリジウム属の微生物の生育段階が定常期に移行した後、前記作用電極の電位が銀塩化銀電極電位基準で0.3V~0.6Vに制御されて前記クロストリジウム属の微生物が高密度培養される請求項11に記載のアルコール生産装置。しかしながら、クロストリジウム属の微生物のABE発酵を利用したアルコールの生産方法は、投入した糖類等の有機物に対してアルコールの生産量収率が低く、その改善が望まれていた。また、この問題は、クロストリジウム属の微生物のABE発酵を利用したアルコールの生産方法に限らず、発酵における代謝産物としてアルコールを生産するアルコール生産微生物を用いたアルコールの生産全般についてあてはまる問題であり、その改善が望まれていた。そこで、本発明は、発酵における代謝産物としてアルコールを生産するアルコール生産微生物を用いてアルコールを生産するに際し、アルコールの生産量収率を従来よりも大幅に向上させることのできる方法及び装置を提供することを目的とする。また、本発明は、ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物を用いてアルコールを生産するに際し、アルコールの生産量収率を従来よりも大幅に向上させることのできる方法及び装置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、本願発明者等が鋭意研究を行った結果、ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物であるクロストリジウムアセトブチリカムClostridiumacetobutylicumを利用してアルコールを生産する際に、培養液にメチルビオロゲンを添加することで、微生物の生育が阻害されるにもかかわらず、メチルビオロゲンを添加しない場合と比較して、投入した糖類等の基質に対するアルコールの生産量を向上できることを知見した。また、培養液に添加したメチルビオロゲンは培養過程において還元されていた。本願発明者等は、この知見から、メチルビオロゲンを培養液に添加することによって、メチルビオロゲンがABE発酵の代謝経路から電子を引き抜き、その結果としてメチルビオロゲンが還元されると共にアルコール生産性が向上しているものと推定した。本願発明者等は、アルコールの生産性をさらに高めるべく、上記知見に基づいてさらなる検討を行った。その結果、培養液に電極を浸漬し、電極の電位をある範囲に制御して、還元されたメチルビオロゲンを電気的に酸化させながらクロストリジウムアセトブチリカムを培養することによって、アルコールの生産性が向上し、特にブタノールの生産性が大幅に向上することを知見するに至った。本願発明者等は、上記知見に基づき、クロストリジウムアセトブチリカムに限らず、ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物全般について、さらには発酵における代謝産物としてアルコールを生産するアルコール生産微生物全般について、代謝経路から電子を引き抜くことのできる電子媒体物質を電気的に酸化させて発酵経路から電子を引き抜き続けながら培養を行うことで、アルコール生産性を大幅に向上できる可能性が導かれることを知見し、さらに種々検討を重ねて本願発明を完成するに至った。本発明のアルコール生産方法は、発酵における代謝産物としてアルコールを生産するアルコール生産微生物を用いて有機物からアルコールを生産する方法において、アルコール生産微生物と有機物とを含む培養液に電子媒体物質を添加し、電子媒体物質はアルコール生産微生物が還元可能な物質とし、アルコール生産微生物により還元されて生じる電子媒体物質の還元体を培養液に浸漬した電極に電位を与えて酸化させながらアルコール生産微生物を培養してアルコールを生産するようにしている。ここで、本発明のアルコール生産方法は、培養液にイオン交換膜を介して電解液を接触させ、培養液に浸漬した電極と対をなす電極を電解液に浸漬することが好ましい。培養液にイオン交換膜を介して電解液を接触させ、培養液に浸漬した電極と対をなす電極を電解液に浸漬する本発明のアルコール生産方法は、具体的には以下のアルコール生産装置により実施され得る。即ち、本発明のアルコール生産装置は、発酵における代謝産物としてアルコールを生産するアルコール生産微生物を用いて有機物からアルコールを生産する装置であって、イオン交換膜によって仕切られた対電極槽及び密閉構造の培養槽と、培養槽に収容された培養液と、対電極槽に収容された電解液と、培養液に浸された作用電極と、電解液に浸された対電極と、作用電極と対電極とが結線された定電位設定装置と、培養槽にて生産されたアルコールを回収するアルコール回収手段とを有し、培養液にアルコール生産微生物と有機物とアルコール生産微生物が還元可能な電子媒体物質とを含ませて、アルコール生産微生物により還元されて生じる電子媒体物質の還元体を定電位設定装置で作用電極と対電極との間に電位差を与えて酸化させながらアルコール生産微生物を培養してアルコールを生産するものとしている。また、本発明のアルコール生産装置は、発酵における代謝産物としてアルコールを生産するアルコール生産微生物を用いて有機物からアルコールを生産する装置であって、培養槽としての密閉構造の容器と、容器に収容可能な対電極槽としての密閉構造の小容器と、培養槽に収容された培養液と、対電極槽に収容された電解液と、培養液に浸された作用電極と、電解液に浸された対電極と、作用電極と対電極とが結線された定電位設定装置と、培養槽にて生産されたアルコールを回収するアルコール回収手段とを有し、小容器は培養液と接触する位置の少なくとも一部にイオン交換膜を備えるものとし、培養液にアルコール生産微生物と有機物とアルコール生産微生物が還元可能な電子媒体物質とを含ませて、アルコール生産微生物により還元されて生じる電子媒体物質の還元体を定電位設定装置で作用電極と対電極との間に電位差を与えて酸化させながらアルコール生産微生物を培養してアルコールを生産するものとしている。また、本発明のアルコール生産方法は、培養液にイオン交換膜を介して培養液に浸漬した電極と対をなす電極を接触させることが好ましい。培養液にイオン交換膜を介して培養液に浸漬した電極と対をなす電極を接触させる本発明のアルコール生産方法は、具体的には以下のアルコール生産装置により実施され得る。即ち、発酵における代謝産物としてアルコールを生産するアルコール生産微生物を用いて有機物からアルコールを生産する装置であって、イオン交換膜を少なくとも一部に備える容器と、容器に収容された培養液と、培養液に浸された作用電極と、イオン交換膜の容器の外側の面の少なくとも一部に接触している対電極と、作用電極と対電極とが結線された定電位設定装置と、容器内で生産されたアルコールを回収するアルコール回収手段とを有し、イオン交換膜は容器の培養液と接触する位置に備えるものとし、培養液にアルコール生産微生物と有機物とアルコール生産微生物が還元可能な電子媒体物質とを含ませて、アルコール生産微生物により還元されて生じる電子媒体物質の還元体を定電位設定装置で作用電極と対電極との間に電位差を与えて酸化させながらアルコール生産微生物を培養してアルコールを生産するものとしている。ここで、本発明のアルコール生産方法及び装置において、アルコール生産微生物はアセトンブタノールエタノール発酵ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物であることが好ましい。また、本発明のアルコール生産方法及び装置において、電子媒体物質がビオロゲン及びビオロゲン誘導体の少なくともいずれかであり、イオン交換膜が陰イオン交換膜であり、アルコール生産微生物はアセトンブタノールエタノール発酵ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物であり、電極作用電極の電位を銀塩化銀電極電位基準で0.3V~0.9Vとしてクロストリジウム属の微生物を高密度培養することが好ましい。この場合、クロストリジウム属の微生物を高密度培養することにより生産されるブタノールの生産性が顕著に向上し、且つエタノールの生産性も向上する。さらに、本発明のアルコール生産方法及び装置において、電子媒体物質としてビオロゲン及びビオロゲン誘導体の少なくともいずれかを用い、イオン交換膜として陰イオン交換膜を用い、アルコール生産微生物としてアセトンブタノールエタノール発酵ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物を用い、クロストリジウム属の微生物を対数増殖期に移行する前の菌体密度で培養液に含ませ、電極作用電極の電位を銀塩化銀電極電位基準で0.3V~1.2Vとしてクロストリジウム属の微生物を生育段階を定常期に移行させた後、電極作用電極の電位を銀塩化銀電極電位基準で0.3V~0.9Vとしてクロストリジウム属の微生物を高密度培養することが好ましい。この場合、クロストリジウム属の微生物を早期に定常期に移行させて高密度化させることができ、且つ有機酸の蓄積が抑えられてアルコール生産に適した状態が形成される。そして、電極作用電極の電位を0.3V~0.9Vとして高密度培養を行うことで、ブタノールの生産性が顕著に向上し、且つエタノールの生産性も向上する。ここで、本発明のアルコール生産方法及び装置において、電子媒体物質としてビオロゲン及びビオロゲン誘導体の少なくともいずれかを用い、イオン交換膜として陰イオン交換膜を用い、アルコール生産微生物としてアセトンブタノールエタノール発酵ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物を用い、クロストリジウム属の微生物を対数増殖期に移行する前の菌体密度で培養液に含ませ、電極作用電極の電位を銀塩化銀電極電位基準で0.9V~1.2Vとしてクロストリジウム属の微生物を生育段階を定常期に移行させた後、電極作用電極の電位を銀塩化銀電極電位基準で0.3V~0.6Vとしてクロストリジウム属の微生物を高密度培養することが特に好ましい。この場合、クロストリジウム属の微生物をより早期に定常期に移行させて高密度化させることができ、しかも最終到達菌体密度も高いものとでき、且つ有機酸の蓄積が抑えられてアルコール生産に適した状態が形成される。そして、電極作用電極の電位を0.3V~0.6Vとして高密度培養を行うことで、ブタノールの生産性が極めて顕著に向上し、且つエタノールの生産性も向上する。因みに、クロストリジウム属の微生物は偏性嫌気性菌であるため、酸化雰囲気0.04V以上では、生育が阻害され、その増殖およびアルコールブタノール生産には還元環境が好適との報告例があるMutharasanGRaRAlteredelectronflowinareducingenvironmentinClostridiumacetobutylicumBiotechnologyLetters198810p129132。これに対し、本発明では、電子媒体物質の還元体を電気的に酸化させるために酸化電位を印加して酸化雰囲気を形成している。このように酸化雰囲気下にてアルコールブタノール生産が促進されたことを示す例は今までに全く報告されていない。また、酸化電位への制御によって、増殖過程において有機酸蓄積が抑制されてアルコールブタノール生産に適した状態が形成されることや、定常期への早期移行が起こることは全く報告されていない。したがって、本発明は従来にない新規な知見に基づく発明である。本発明のアルコール生産方法及びアルコール生産装置によれば、発酵における代謝産物としてアルコールを生産するアルコール生産微生物を用いてアルコールを生産するに際し、投入した有機物に対するアルコールの生産量収率を従来よりも大幅に向上させることが可能となる。したがって、投入した有機物のアルコールへの変換率を従来よりも高めて、アルコール生産にかかるコストを低減することが可能となる。また、本発明のアルコール生産方法及びアルコール生産装置によれば、ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物を用いてアルコールを生産するに際し、投入した有機物に対するアルコールの生産量収率を従来よりも大幅に向上させることが可能となり、特に次世代バイオ燃料としての期待が高まりつつあるブタノールの生産量収率を従来よりも極めて顕著に向上させることが可能となる。したがって、投入した有機物のアルコールへの変換率、特にブタノールへの変換率を従来よりも高めて、アルコール生産にかかるコストを低減することが可能となる。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、本発明のアルコール生産方法の実施形態の一例を概念的に示す。本発明のアルコール生産方法は、発酵における代謝産物としてアルコールを生産するアルコール生産微生物2を用いて有機物からアルコールを生産する方法において、アルコール生産微生物2と有機物とを含む培養液に電子媒体物質を添加し、電子媒体物質はアルコール生産微生物2が還元可能な物質とし、アルコール生産微生物2により還元されて生じる電子媒体物質の還元体を培養液に浸漬した電極9作用電極9に電位を与えて酸化させながらアルコール生産微生物2を培養してアルコールを生産するようにしている。アルコール生産微生物2としては、アルコール発酵を行うサッカロミセス等の各種酵母等、ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物等が挙げられ、特にABE発酵を行うクロストリジウムアセトブチリカム等のクロストリジウム属の微生物等を用いることが好適であるが、発酵における代謝産物としてアルコールを生産するアルコール生産微生物であれば特に限定されるものではない。また、微生物は天然物に限らず、遺伝子組換え等の人為的操作が加えられた人工物としてもよい。アルコール生産微生物2の培養液中の菌体密度は、増殖の定常期の菌体密度あるいはそれに近いものとすることが好適である。本発明のアルコール生産方法では、アルコール生産微生物2の1菌体当たりのアルコール生産量を向上させることができる。したがって、培養槽にて培養可能な最大限の菌数ないしはそれに近い菌数を培養液に添加することで、本発明によるアルコール生産量の向上効果を最大限に発揮させることができる。また、ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物を用いた場合、ABE発酵では、増殖の定常期においてソルベントアセトン、ブタノール、エタノールが生産されるので、培養液の菌体密度を増殖の定常期に相当する菌体密度とすることで、培養高密度培養開始直後から微生物にアルコールを生産させることができる。但し、アルコール生産微生物2の培養液中の菌体密度を、増殖の定常期の菌体密度あるいはそれに近いものとすることは必須条件ではなく、初期菌体密度を増殖の定常期未満、例えば対数増殖期未満として本発明のアルコール生産方法を実施するようにしてもよい。本発明のアルコール生産方法によれば、アルコール生産微生物の増殖を促進することもできるので、生育段階を早期に定常期に移行させることができる。また、生育段階にて蓄積される有機酸等の副産物の生成が抑えられることによって、アルコール生産に適した状態が形成される効果も相俟って、アルコール生産量の向上効果を最大限に発揮させることができる。例えば、ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物を用いた場合、培養液の菌体密度を定常期に移行する前の生育段階に相当する菌体密度、例えば対数増殖期に移行する前の生育段階に相当する菌体密度としたとしても、生育段階をソルベント生成期である定常期に早期に到達させ、且つ有機酸の蓄積を抑えてアルコールの生産に適した状態が形成されることによって、クロストリジウム属の微生物のアルコールの生産性を最大限に向上させてアルコール生産を実施することができる。本発明のアルコール生産方法では、このような実施の形態も含まれる。有機物は、アルコール生産微生物2の発酵における代謝産物であるアルコールを得るための基質アルコール生成源物質であり、使用するアルコール生産微生物2に応じて適宜決定される。例えば、ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物を使用する場合には、グルコース等の単糖、デンプンセルロースキシラン等の多糖類を基質として使用できるのは勿論のこと、紙小麦わら稲わら等の植物繊維質、生ごみ、農産廃棄物、焼酎蒸留廃液、余剰汚泥活性汚泥の生ごみの混合物、デンプン廃液、廃パーム繊維などといった各種バイオマス系廃棄物を幅広く基質として使用することができる。このようなバイオマス系廃棄物を用いることで、アルコール生産にかかるコストをさらに低減することができる。培養液への有機物の添加量は特に限定されるものではない。例えばABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物を用いる場合、グルコースを10~100mM、好適には50mM程度添加すればよいが、必ずしもこの添加量に限定されるわけではない。また、有機物の添加は、アルコールの生産開始前アルコール生産微生物の開始前に行ってもよいし、アルコールの生産中に行ってもよい。いずれの場合においても、アルコール生産微生物2に有機物が消費されてアルコールの生産が起こると共に、有機物のアルコールへの変換量の増大を図ることができる。電子媒体物質は、アルコール生産微生物2の生育を阻害することなくアルコール生産微生物2が還元可能な物質であれば特に限定されるものではなく、使用するアルコール生産微生物2に応じて適宜決定されるが、アルコール生産微生物2の生育を阻害するものであっても、アルコール生産微生物2が還元可能な物質であれば使用できる場合もある。例えば、ABE発酵を行うクロストリジウム属の微生物を使用する場合、電子媒体物質としてはビオロゲン及びビオロゲン誘導体の少なくともいずれかを用いることが好適である。ビオロゲン誘導体としては、メチルビオロゲン、エチルビオロゲン、ベンジルビオロゲン等を用いることができ、メチルビオロゲンを用いることが好適である。尚、これらの物質を用いることで、培養過程にてこれらの物質が還元されると共に、クロストリジウム属の微生物の生育は阻害されるが、生育阻害による悪影響以上に、アルコール生産性が顕著に向上する効果が奏され得る。また、生育の阻害対数増殖期への移行の遅延については、後述する増殖過程における酸化電位への制御によってキャンセルすることができる。したがって、増殖過程における酸化電位への制御によって、これらの物質を電子媒体物質として用いることによるアルコール生産性の顕著な向上効果のみを発揮させることができる。また、アルコール発酵エタノールを生産を行うサッカロミセス属の酵母等について、ニュートラルレッドやメナジオン等の電子媒体物質を添加することで、グルコースを基質としたエタノールの生産性が変化することが報告されているAnalyticaChimicaActa597含まれている。使用したチオグリコレート培地の組成を以下に示す。[チオグリコレート培地組成g/L]L-システイン:0.5塩化ナトリウム:2.5グルコース:5.0酵母エキス:5.0カゼインペプトン:15.0チオグリコール酸:0.5pH7.0そして、培地に以下の電子媒体物質2mMを添加したときのクロストリジウム属細菌の増殖に対する影響について検討した。メチルビオロゲンMVアントラキノン-2,6-ジスルホン酸二ナトリウムAQDSチオニンFeIII-EDTAニュートラルレッド2-ヒドロキシ-1,4-ナフトキノン2,6-ジクロロフェノールインドフェノールガラスバイアル瓶内は窒素置換し、試験期間中はガラスバイアル瓶内を密閉して窒素雰囲気を維持した。また、試験は30°Cで実施した。尚、比較試験として電子媒体物質を添加せずに同様の試験を実施した。試験結果を図8に示す。菌体密度は、培養過程において培養液を分取し、分光光度計U-3010Hitachiもしくは顕微鏡観察による計測値から算出した。電子媒体物質として、AQDS、FeIII-EDTAを用いた場合には、電子媒体物質を添加しなかった場合とほぼ同様の増殖傾向が得られた。これに対し、電子媒体物質としてニュートラルレッド、2-ヒドロキシ-1,4-ナフトキノン、2,6-ジクロロフェノールインドフェノールを用いた場合には、増殖が全く見られなかったデータ不図示。電子媒体物質としてMVを添加した場合には、増殖開始時期が大きく遅延し、最終的な到達菌体密度も電子媒体非添加時の37に低下した。また、電子媒体物質を添加せずに試験を実施した場合、試験前は薄茶色だった培地が試験後には菌体の高密度化に伴って黄色に変化した。一方、電子媒体物質としてMVを添加して試験を実施した場合には、試験前は薄茶色だった培地が試験後には緑色に変化した。ここで、MVは、酸化型の形態においては無色であるが、還元型の形態においては青色となることから、試験後の培地の緑色への変化は、MVの還元体による青色と菌体の高密度化に伴う黄色とが混合した結果として生じたものであると考えられた。このことから、電子媒体物質としてMVを添加してクロストリジウム属細菌を培養することで、クロストリジウム属細菌によりMVが還元されることがわかった。次に、電子媒体物質を添加した場合と、電子媒体物質を添加しなかった場合について、上記試験中における培地のグルコース濃度、上記試験後における培地の酢酸濃度、酪酸濃度、エタノール濃度、ブタノール濃度の経時変化を液体クロマトグラフィーEliteLachrome、日立製にて測定した。グルコース濃度変化を図9に示し、酢酸濃度、酪酸濃度、エタノール濃度及びブタノール濃度を図10に示す。図10のグラフは、左から順に、酢酸濃度、酪酸濃度、エタノール濃度、ブタノール濃度を表している。また、各条件における代謝産物の対糖収率、mol-C/mol/Cを表1に示す。図9に示される結果から、電子媒体物質として、AQDS、FeIII-EDTAを用いた場合には、電子媒体物質を添加しなかった場合とほぼ同様のグルコース消費傾向が見られることがわかった。これに対し、電子媒体物質としてMVを用いた場合には、電子媒体物質を添加しなかった場合と比較して、グルコースの消費開始時期に大きな遅延が見られることがわかった。図10に示される結果から、電子媒体物質とてMVを用いた場合には、電子媒体物質を添加しなかった場合と比較して、酢酸の生成量を0.5倍に抑えることができると共に、ブタノールの生成量を1.5倍に増加させることができることがわかった。また、酪酸の生成量も抑えられていた。尚、MV添加により最終到達菌体密度は低下したため、菌体あたりのブタノール生産量はMV非添加時に対して4.6倍高いことになる。電子媒体物質として、AQDS、FeIII-EDTAを用いた場合には、電子媒体物質を添加しなかった場合と比較して、ブタノール生産量が増大する傾向は見られなかった。以上の結果から、クロストリジウム属細菌を用いたアルコール生産において、培地に電子媒体物質としてMVを添加することで、電子媒体物質を添加しない場合と比較して、クロストリジウム属細菌のABE発酵における代謝産物である酪酸及び酢酸の蓄積量の抑制効果及びブタノールの生産量の増大効果が得られることが明らかとなった。また、培養試験終了後、バイアル瓶内の気相部分のガスを回収し、ガスクロマトグラフィーCR4900VARIAN、TCD検出器にて水素と二酸化炭素の定量分析を行った。結果を図11に示す。気相部分のガスの成分分析の結果、発生したガスは主に水素と二酸化炭素であった。二酸化炭素の発生量は、電子媒体の添加の有無及び種類によって大きな変化は見られなかった。一方、水素発生量は、AQDS及びMVを添加した条件下では非添加時と比較して大きく低下する傾向が見られた。ここで、本実施例で使用したクロストリジウム属細菌においては、ブタノール生産経路において発生した還元力は増殖期において主に水素生産に使用され、この水素生産への電子の流れを抑制することでブタノールの生産性を向上できることが報告されているCarolisJParedesSWJRyanSSengerJacobRBordenRyanSillersandEleftheriosTPapoutsakisMolecularAspectsofButanolFermentationBioenergy2008。MV添加による菌体密度の低下、酢酸及び酪酸の収率低下、水素生産量の低下という3つの結果から、MV添加条件におけるブタノール生産量の増加は菌体構成成分合成や酢酸酪酸合成に使われていたグルコース由来の炭素および電子がブタノール生産へシフトしたためと推定された。以上より、MVは生育阻害効果を示すが、電子の流れの調整に基づいて代謝を制御できる可能性を持つことが明らかとなった。実施例2実施例1において、クロストリジウム属細菌の代謝の過程におけるMVからの電子の引き抜きがアルコールブタノールの生産性の向上に寄与しているものと考えられた。そこで、還元されたMVを電気的に酸化し、枯渇した酸化型MVを再生して連続的に供給することにより、クロストリジウム属細菌のアルコール生産性にどのような影響が及ぼされるか検討した。本実施例において使用した実験装置の断面図を図13に示す。250mL容の2つのガラスバイアル瓶Duran製を下部開口部で陰イオン交換膜株アストム製、型番ネオセプタAMXを介して連結してH字型の容器26とした。そして、ガラスバイアル瓶の一方を培養槽26aとし、他方を対電極槽26bとした。培養槽26a及び対電極槽26bには蓋をし、蓋の上面にシリコーンゴム栓を設けて、電極作用電極9、対電極10と定電位設定装置12とを結線する配線を貫通させた際の容器内の密閉性を確保した。また、培養槽26aには培養液4を採取するための培養液採取部52を設け、試験期間中に適宜培養液4を採取可能とした。培養槽26aには、グルコースを50mM、MVを2mM添加したTYA培地自然電位0.1Vを200mL収容し、作用電極9を浸漬させた。TYA培地の組成は、以下の通りとした。[TYA培地の組成g/L]グルコース:10.0トリプトン:6.0酵母エキス:2.0酢酸アンモニウム:3.0リン酸二水素カリウム:0.5硫酸マグネシウム七水和物:0.3硫酸鉄七水和物:0.01pH7.0対電極槽26bには、電解液NaCl溶液:0.58g/Lを200mL収容し、対電極10を浸漬させた。培養槽26aの作用電極9からの配線と対電極槽26bの対電極9からの配線は、シリコーンゴム栓を通して容器26の外側に引き出し、それぞれ定電位設定装置12に結線した。参照電極11RE1BBAS株式会社は、培養槽26aの電極差し込み部51に差し込んで培養液4と接触させ、配線を定電位設定装置12に結線した。このように、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に結線することで、作用電極9の電位を厳密に制御可能とした。まず、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、上記実験装置を用いてサイクリックボルタンメトリーによりMVの酸化還元特性を測定した。結果を図14に示す。図14に示される結果から、作用電極の電位を-0.6Vよりもプラス側に大きく制御することで、還元されたMVを酸化できることが明らかとなった。次に、作用電極9と対電極10を炭素電極とし、培養液4にクロストリジウム属細菌ClostridiumacetobutylicumNBCR13948を増殖の定常期の菌体密度に相当する6.0×108cells/mLになるように添加し、高密度培養試験を行った。培養条件は以下の通りとした。pH:6.5培養温度:30°C培養期間:114時間窒素雰囲気下静止菌実験印加電位条件は以下の通りとした。通電無しMV無し通電無しMV有り0.6VMV有り0.3VMV有り-0.3VMV有り-0.5VMV有り上記高密度培養試験中における培地のグルコース濃度、pH、酪酸濃度、酢酸濃度、ブタノール濃度、エタノール濃度の経時変化を液体クロマトグラフィーEliteLachrome、日立製にて測定した。グルコース濃度変化を図15に示し、pH変化を図16に示し、酪酸濃度変化を図17に示し、酢酸濃度変化を図18に示し、ブタノール濃度変化を図19に示し、エタノール濃度変化を図20に示す。尚、図15~図20において、◆が通電無しMV無しの実験結果を示し、■が通電無しMV有りの実験結果を示し、▲が0.6VMV有りの実験結果を示し、×が0.3VMV有りの実験結果を示し、が-0.3VMV有りの実験結果を示し、●が-0.5VMV有りの実験結果を示している。図15及び図16に示される結果から、印加電位条件の違いによるクロストリジウム属細菌のグルコース消費速度、pH変化に殆ど差は見られなかった。図17に示される結果から、印加電位条件を0.6VMV有りとすることで、他の印加電位条件と比較して酪酸の蓄積量が抑えられることが明らかとなった。図18に示される結果から、MVを添加した場合には、MVを添加しない場合と比較して、電位の印加の有無によらず、酢酸蓄積量が抑えられることが明らかとなった。図19に示される結果から、印加電位条件を0.6VMV有りとすることで、他の印加電位条件と比較してブタノール生産量が極めて顕著に向上することが明らかとなった。具体的には、通電無しMV無しと比較するとブタノール生産量が7倍となり、他の印加電位条件と比較するとブタノール生産量が2倍となることが明らかとなった。図20に示される結果から、印加電位条件を0.6VMV有りとすることで、他の印加電位条件と比較してエタノール生産量が向上することが明らかとなった。具体的には、通電無しMV無しと比較するとエタノール生産量が2倍となり、他の印加電位条件よりも有意にエタノール生産量が増大することが明らかとなった。また、エタノール生産量については、印加電位条件を0.3VMV有りとした場合にも、エタノール生産量の向上効果が若干ではあるが得られることが明らかとなった。以上の結果から、クロストリジウム属細菌を用いたアルコール生産において、作用電極の電位を0.3Vに制御して、培養の過程でクロストリジウム属細菌に還元されたMVを電気的に酸化することで、クロストリジウム属細菌のエタノール生産性を向上させることができ、作用電極の電位を0.6Vに制御して、培養の過程でクロストリジウム属細菌に還元されたMVを電気的に酸化することで、エタノール生産性の向上に加えて、ブタノール生産性の顕著な向上効果が得られることが明らかとなった。以上の結果から、0.3V超~0.6Vの間にブタノール生産性が向上し始める最小電位が存在し、0.6Vとすることで、顕著なブタノール生産性の向上効果が確実に得られ、さらにはエタノール生産性の向上効果も得られることがわかった。実施例3クロストリジウム属細菌ClostridiumacetobutylicumNBCR13948の初期菌体密度を1.0×107cells/mLとし、実施例2と同様の条件で培養試験を行い、印加電位条件によるクロストリジウム属細菌の増殖について検討した。印加電位条件は以下の通りとした。通電無しMV有り0.6VMV有り0.3VMV有り0.0VMV有り-0.3VMV有り-0.6VMV有り結果を図21に示す。-0.6VMV有りでは、クロストリジウム属細菌が増殖しなくなった。これに対し、0.6VMV有り、0.3VMV有りでは、他の印加電位条件と比較して増殖速度が増大する傾向が見られ、その効果は特に0.6VMV有りで顕著であった。この結果から、印加電位を0.3V以上、より好ましくは0.6V以上として、クロストリジウム属細菌により還元されたMVを酸化しながら培養を行うことで、クロストリジウム属細菌の増殖速度を増大させて、増殖段階をソルベントアセトン、ブタノール、エタノール生成期である定常期に移行させる速度を向上できることが明らかとなった。即ち、クロストリジウム属細菌の増殖段階を定常期に移行させる速度を高めて、クロストリジウム属細菌を利用したアルコール生産槽の立ち上げ等を迅速且つスムーズに行うことが可能となることが明らかとなった。したがって、クロストリジウム属細菌の初期菌体密度を対数増殖期未満として、本発明のアルコール生産方法を実施することで、クロストリジウム属細菌の菌体密度を迅速に増殖の定常期の菌体密度に高めて、ソルベント生成期に移行させ、アルコール生産を効率よく行うことができることが明らかとなった。実施例4実施例3の培養試験と類似の培養試験を行い、さらに詳細な検討を行った。図12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。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、15mL容プラスチックチューブを縦に切断し、切断面に陰イオン交換膜6株アストム製、型番ネオセプタAMXを接着して半筒状に加工した。陰イオン交換膜6の面積は12cm2であった。小容器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、小容器21の上部をシリコン系接着剤で埋めて密閉した。小容器21と作用電極9を培養液4に浸漬し、作用電極9と対電極10の配線は蓋30に設けたシリコーンゴム線を通して容器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の側面に設けられた二つの開口部のうちの下方から差し込んで培養液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。培養期間中に培養槽7から発生したガスを容器20の上部に設置したアルミニウム製サンプリングバッグ30ジーエルサイエンス製、商品名:アルミニウムバッグ、1Lに回収した。作用電極9と対電極10は共に炭素板7.5cm×2.5cmとした。培養液4は、実施例1で用いたチオグリコレート培地と同様のものにMVを2mM添加したものとした。電解液4aは、実施例1で用いたチオグリコレート培地と同様のものMV非添加とした。培養液4の電位が設定電位で安定した後、定常期のクロストリジウム属細菌ClostridiumacetobutylicumNBCR13948を含む培養液菌体密度:6.0×108cells/mLを12.5mL植菌し、培養過程における通電の効果を検証した。また、対照試験として、MV添加及び非添加での通電無しの試験を実施した。実験は、培養液温度を30°Cとし、容器20内を窒素雰囲気として実施した。印加電位条件は以下の通りとした。尚、電位印加条件では、MVを添加した。通電無しMV添加、非添加1.2V0.9V0.6V0.3V-0.6V-0.8V菌体の増殖結果を図23に示す。-0.6V、-0.8Vの電位を印加した場合には、クロストリジウム属細菌の生育が全く見られなかった。これに対し、酸化電位である0.3V~1.2Vの電位を印加した場合には、クロストリジウム属細菌の増殖が約20時間後から始まり、51.5時間後に増殖が始まった通電無しMV添加と比べて増殖開始までに要する時間が大幅に短縮できた。このことから、MV添加によって阻害された増殖が、MV非添加時通電無しと同程度に回復することが明らかとなった。さらに、その中でも高電位を印加した場合0.9V、1.2Vでは、増殖開始時期は通電無しMV非添加のそれよりも僅かに早まり、最終的な到達菌体密度も通電無しMV添加の2倍、通電無しMV非添加と同程度であった。また、0.6V、0.3Vの電位を印加した場合には、増殖開始時期は通電無しMV非添加と同程度に回復したが、最終的な菌体密度は通電無しMV添加と同程度に抑制された。次に、培養試験中の培養液のグルコース濃度変化を図24に示し、酢酸濃度変化を図25に示し、酪酸濃度変化を図26に示しブタノール濃度変化を図27に示す。グルコース濃度は、増殖と同期した減少が見られ、その総消費量に培養条件による差異は見られなかった図24。グルコースの主要な代謝産物としては、各条件とも酢酸、酪酸、ブタノールが検出された図25、図26、図27。通電無しMV非添加では、代謝産物が酢酸と酪酸に集中し、ブタノール、エタノールの蓄積量は1mM未満であった。これに対し、通電無しMV添加では、蓄積開始時期は遅れたものの、酢酸と酪酸の蓄積が抑制され、ブタノール生産量の向上が確認された。また、MV存在下、酸化電位を印加した場合では、生育増殖の早期化に伴い、通電無しMV添加と比べて代謝産物の蓄積が開始するまでの期間が大幅に短縮することが明らかとなった。具体的には、通電無しMV添加においてはブタノール生産開始まで約60時間を要していたのに対して、酸化電位0.3V~1.2Vでは約20時間後には生産が始まり、ブタノール生産に必要な時間を1/3に短縮できることが明らかとなった図27。最終的に到達するブタノール濃度は、0.6V、0.3V印加時において最大であり、通電無しMV非添加の約7倍にあたる7mM程度まで上昇した。次に、試験終了後の培養液から対糖収率を算出した結果を表2に示す。表2に示される結果から、通電無しMV非添加と比較して通電無しMV添加の方がブタノールの対糖収率が向上していることが確認できた。また、0.3V、0.6V、0.9Vの電位を印加することで、ブタノールの対糖収率のさらなる向上効果が得られ、その効果は特に0.3V、0.6Vにて顕著であることが明らかとなった。培養試験終了後、ガスバッグからガスを回収し、ガスクロマトグラフィーCR4900VARIAN、TCD検出器にて水素と二酸化炭素の定量分析を行った。結果を図28に示す。各条件において二酸化炭素の発生量には大きな違いは見られなかったが、通電無しMV添加時および0.6V、0.3V印加時では水素発生量は低下し、実施例1と同様に、MV添加により水素生産への電子の流れが抑制されているものと推定された。一方で、0.9V、1.2V印加時ではMV非添加時と同程度の水素生産量を示した。このことから、これらの条件においては、酸化型MVが存在するにもかかわらず、水素生産経路への電子の流れはMV非添加時と同様と考えられた。よって、MVの有無だけでなく印加する電位の範囲によっても電子の流れのパターンが異なることが推定された。以上、MV添加MV還元体による菌体増殖の阻害効果を抑制し、ブタノール生産開始時期及び生産量の両側面からブタノール生産性をさらに向上させることに成功した。尚、0.6V、0.3V印加時では1.2V、0.9V印加時と比べ、酢酸酪酸の蓄積が抑制されると共に、最終到達菌体密度が低く抑えられたため、それら抑制によって酢酸酪酸の生産や菌体構成成分に使われなかった炭素およびエネルギーがブタノール生産へシフトするようになったと推定された。実施例5実施例1と同様の試験を、以下の濃度のMVにて実施し、培養終了後の培養液のブタノール濃度を測定して、最適なMV添加量を検討した。添加無し0.1mM0.5mM1mM2mM5mM10mM結果を図29に示す。MV濃度0.5mM~10mMにおいて、MV添加無しよりもブタノール濃度が高まることが明らかとなり、その効果は、0.5mM~2mMの範囲、特に1~2mMの範囲において顕著であった。一方、MV濃度0.1mMでは、MV添加によるブタノール濃度向上効果は得られなかった。また、MV濃度を10mMよりも高濃度にしてもブタノール濃度向上効果は得られなかった。以上の結果から、MV濃度は、0.5mM~10mMとすればよく、0.5mM~5mMとすることが好適であり、0.5~2mMとすることがより好適であり、1~2mMとすることがさらに好適であることが明らかとなった。実施例6実施例2と実施例4について、培養試験中における電位の変化や電流値等に基づき、各種考察を行った。実施例4の培養試験における非通電時の培養液の自然電位の変化を図30に示す。非通電時の培養液の自然電位はMVの添加非添加に関わらず、培養開始時の-0.2Vから徐々に減少し、最終的には-0.5V付近でほぼ安定し、その後、培養後期にゆるやかな上昇を示した。尚、実施例4において、非通電時MV添加では増殖に伴い、約30時間後からMVの還元色である青色への培地色の変化が見られた。通電時においては培地色の変化に電位ごとの差異が見られ、-0.6V、-0.8Vでは培養開始時より電気的な還元により培地は青色を呈し、0.6V、0.3Vではクロストリジウム属細菌の増殖に伴い青色への変化が見られた。一方、MVの酸化還元電位に対し高電位1.2V、0.9V印加時では培地色の青色への変化は培養過程を通じて見られなかった。次に、実施例4の培養試験における電流値の変化を図31に示す。電位印加時では増殖に同期した形で電流値の増加が見られ、電位に応じて大小の差異はあるものの、同様な電流値の変動傾向を示した。1.2V、0.9V印加時には多くの電流が流れ、電極上でのMVの酸化速度が大きく、クロストリジウム属細菌によるMV還元速度よりも電極による酸化速度が上回った結果、培養液中のMVは培養期間を通じてほぼ酸化状態にあったことが推定された。0.6V、0.3Vでの電気培養時には酸化速度の差に起因し、一定のMVの酸化体と還元体が共存している状況であったと考えられる。ここで、還元型MVは反応性が高く、DNAなどにダメージを与えるといった細胞毒性を呈するためMonkPMSTheViologensPhysicochemicalPropertiesSynthesisandApplicationsoftheSaltsof44Bipyridine1999培養開始時より還元型MVが著量存在する-0.6V、-0.8Vでは生育は阻害されたと考えられた。次に、電気エネルギー投入に対するエネルギーブタノール増産の効率を算出した。実施例4の電気培養期間を通して流れた電流値の積算から各通電条件において投入された電気エネルギーΔWinは、1659.6J1.2V、526.9J0.9V、63.3J0.6V、33.0J0.3Vであった。培養終了時のブタノール生産量を非通電MV添加時と各通電条件間で比較した結果、ブタノール生産量の変動分から算出されるエネルギーΔWbutanolは-735.8J1.2V、791.8J0.9V、1234.6J0.6V、1364.6J0.3Vであった。よって、実施例4の各通電条件におけるエネルギー効率はΔWbutanol/ΔWin=-0.441.2V、1.50.9V、19.50.6V、41.30.3Vと算出され、1.2Vでは効率が負であったが、それより低い電位では通電することにより、投入電気エネルギーよりも大きなエネルギー増産効果を得ることができたといえる。実施例4において、ブタノール生産の観点からは0.3Vの印加が最適であり、通電による投入電気エネルギーの41倍多いエネルギーブタノール増産効果を示す効率的な培養手法であることが明らかとなった。尚、上記において、WinとWbutanolは以下の式により求めた。また、上記におけるΔは、電位印加時と電位無印加時の差分という意味である。Win=Eap極間電圧:V×C電気量:CWbutanol=ブタノールの燃焼熱量2675.9kJ/mol×ブタノール生産量mol次に、実施例2の培養試験における非通電時の培養液の自然電位の変化を図32に示す。非通電時の培養液の自然電位はMV添加では0V付近、非添加では0.1V付近であり、双方ともに徐々に減少し、MV添加では-0.5V付近となり、その後緩やかな上昇を示した。MV非添加では-0.4付近となり、その後上昇を続けた。次に、実施例2の培養試験における電流値の変化を図33に示す。培養試験中に流れた電流値は実施例4におけるそれよりも小さかった。そして、試験終了までに流れた電流値の積算から、ブタノール増産効果の見られた0.6V印加時における投入電気エネルギーは0.27C×1.3V=0.35Jと算出された。培養終了時、非通電MV添加条件に対して0.6V印加によって増算されたブタノールに由来するエネルギー量は2341.8Jと算出されたことから、実施例2におけるエネルギー効率ΔWbutanol/ΔWin=2158.1J/0.35J=6166と算出された。この結果から、本発明により、わずかな電気の投入により大きなエネルギーを獲得できることが明らかとなった。次に、試験期間中に流れた電流が全て還元型MVの酸化に利用されたと仮定してMV再生回数を算出した。計算結果を表3に示す。表3に示される結果から、MV再生回数とブタノールの生産促進効果との間には正の相関は見られないことが明らかとなった。このことから、本発明におけるブタノール増産効果の増減は、酸化型MVの継続的な供給のみでは説明できないことがわかった。"