溶解氧參數在發(fā)酵過程控制中的關鍵作用

在好氧發(fā)酵過程中，溶解氧濃度是反映微生物代謝活性的重要指標。溶解氧水平直接影響細胞的生長速率和產物合成效率。以典型的青霉素發(fā)酵為例，當溶解氧濃度低于5%飽和度時，菌體代謝會從有氧呼吸轉向無氧發(fā)酵，導致乳酸積累和菌絲形態(tài)改變，終使產量下降30-50%。

研究表明，不同發(fā)酵階段對溶解氧的需求存在差異。在菌體生長對數期，維持30-50%的溶解氧飽和度有利于生物量快速積累；而在次級代謝產物合成期，適當降低溶解氧至10-20%可能促進目標產物的合成。某制藥企業(yè)通過實施階段式溶解氧控制策略，使紅霉素發(fā)酵效價提高15%，同時降低能耗18%。

溶解氧監(jiān)測還能反映發(fā)酵過程的異常情況。溶解氧突然升高可能指示染菌或菌體自溶，而持續(xù)下降則可能反映通氣系統(tǒng)故障或菌體過度生長。在工業(yè)化生產中，將溶解氧與OUR（氧攝取率）、CER（二氧化碳釋放率）等參數結合分析，可以實現(xiàn)更精細的過程監(jiān)控和故障診斷。 溶解氧電極的安裝位置應避開發(fā)酵罐的死角，以獲取更具代表性的溶氧數值。湖北溶氧電極批發(fā)

土壤中的溶解氧對植物根系的呼吸作用和土壤微生物的活動影響深遠，溶氧電極在土壤研究中也有用武之地?？蒲腥藛T將特制的溶氧電極插入土壤不同深度，能夠測量土壤中溶解氧的垂直分布情況。這些數據有助于了解土壤的通氣性，判斷土壤是否處于健康狀態(tài)。微基智慧科技(江蘇)有限公司 例如，在濕地土壤研究中，通過監(jiān)測溶解氧，可分析濕地生態(tài)系統(tǒng)中物質循環(huán)和能量流動的規(guī)律，為濕地保護和修復提供科學依據。微基智慧科技(江蘇)有限公司。蘇州耐用溶解氧電極柔性電子技術賦能可穿戴溶氧電極，用于人體組織氧含量實時監(jiān)測。

溶氧電極與微生物燃料電池結合有助于研究微生物群落，1、利用電化學和微生物學工具（如 Illumina 測序、共聚焦顯微鏡和生物膜冷凍切片）結合溶氧電極，可以探索 MFC 中陽極和陰極生物膜的微生物群落。例如，在不同 DO 條件下的 MFC 中，陰極電極的優(yōu)勢菌屬會發(fā)生變化。在研究中發(fā)現(xiàn)，陰極電極的優(yōu)勢菌屬從 Pirellula 變?yōu)?Thermomonas，直至變?yōu)?Azospira。2、在 A-MFC 的生物陰極中，存在硫還原細菌（Desulfuromonas）和紫色非硫細菌，這表明硫化合物的循環(huán)可以穿梭電子，維持氧氣作為終端電子受體的還原。在 P-MFC 的生物陰極中，光合培養(yǎng)物提供了高 DO 水平，維持了好氧微生物群落，Halomonas、Pseudomonas 和其他微需氧菌屬達到總 OTUs 的 50% 以上

溶氧電極在生物修復受污染水體的過程中發(fā)揮著關鍵作用。在利用微生物修復受污染水體時，微生物的生長和代謝需要消耗氧氣，而水體中的溶解氧濃度直接影響微生物的活性和修復效果。溶氧電極可實時監(jiān)測修復區(qū)域水體中的溶解氧含量，根據監(jiān)測數據調整曝氣設備的運行參數，或添加適量的增氧劑，為微生物提供充足的氧氣，促進污染物的分解和轉化，加速水體的修復進程，改善水環(huán)境質量。溶氧電極的測量范圍也是一個重要參數。不同類型的溶氧電極具有不同的測量范圍，例如，一些用于實驗室研究的高精度溶氧電極，其測量范圍可能較窄，適用于對溶解氧濃度變化敏感且濃度范圍較小的實驗場景；而一些用于工業(yè)生產或環(huán)境監(jiān)測的溶氧電極，測量范圍則相對較寬，能夠滿足不同環(huán)境下溶解氧濃度變化較大的測量需求。在實際應用中，需根據具體測量要求選擇合適測量范圍的溶氧電極，以確保測量結果的準確性和有效性。禁止用手直接觸摸溶氧電極的膜面，防止油脂污染影響性能。

溶氧電極在發(fā)酵罐廠的應用中，穩(wěn)定性至關重要。提高溶氧電極的穩(wěn)定性可以從多個方面入手。一、選擇合適的溶氧電極類型，目前市場上主要有傳統(tǒng)極譜氧電極和光學溶氧電極兩種類型。光學溶氧電極相對于傳統(tǒng)極譜氧電極具有精度高，漂移小，響應快等優(yōu)點。在發(fā)酵過程中，光學溶氧電極具有代替?zhèn)鹘y(tǒng)極譜氧電極的巨大潛力。因此，在發(fā)酵罐廠應用中，可以優(yōu)先選擇光學溶氧電極，以提高穩(wěn)定性。二、正確安裝和維護，1、溶氧電極安裝位置的選擇，溶氧電極應安裝在發(fā)酵罐內能夠準確反映發(fā)酵液中溶氧水平的位置。一般來說，應避免安裝在攪拌器附近、進氣口或出氣口等容易產生湍流或氣泡的地方，以免影響測量的準確性。安裝時應確保電極與發(fā)酵液充分接觸，同時要注意電極的密封性，防止發(fā)酵液泄漏或外部氣體進入影響測量結果。2、定期維護和校準，定期對溶氧電極進行維護和校準是保證其穩(wěn)定性的重要措施。維護包括清洗電極表面、檢查電極的密封性和電纜連接等。校準可以采用兩點校準法或三點校準法，根據發(fā)酵液的實際情況選擇合適的校準液進行校準。校準的頻率應根據發(fā)酵罐的使用情況和電極的性能來確定，一般建議每周或每月進行一次校準。溶氧電極分為極譜式（需外部電源極化）和原電池式（自發(fā)電效應）。深圳耐用溶氧電極

溶氧電極測量時需攪拌溶液，減少液膜阻力對氧傳質的影響。湖北溶氧電極批發(fā)

不同發(fā)酵罐規(guī)模下的應用差異，在中試規(guī)模（20和250升）及生產規(guī)模（15000升）的novobiocin發(fā)酵中，對溶氧的測量發(fā)現(xiàn)，在中試罐中，當渦輪攪拌器的直徑與罐直徑之比（D/T）為0.40時，整體混合不完全，而當D/T=0.69時，混合較為均勻。這表明在不同規(guī)模的發(fā)酵罐中，攪拌器的設計會影響溶氧的分布和測量。在生產規(guī)模的發(fā)酵罐中，對三種不同尺寸的攪拌器（D/T分別為0.28、0.33和0.43）進行測試，發(fā)現(xiàn)整體混合是完全的，但呼吸速率仍然受到限制，主要是由于液體與細胞之間存在阻力。這說明在不同規(guī)模的發(fā)酵罐中，溶氧電極的應用需要考慮攪拌器的設計以及液體與細胞之間的阻力差異，以確保準確監(jiān)測溶氧水平并優(yōu)化發(fā)酵過程。湖北溶氧電極批發(fā)