溶解氧參數(shù)在發(fā)酵過(guò)程控制中的關(guān)鍵作用

在好氧發(fā)酵過(guò)程中，溶解氧濃度是反映微生物代謝活性的重要指標(biāo)。溶解氧水平直接影響細(xì)胞的生長(zhǎng)速率和產(chǎn)物合成效率。以典型的青霉素發(fā)酵為例，當(dāng)溶解氧濃度低于5%飽和度時(shí)，菌體代謝會(huì)從有氧呼吸轉(zhuǎn)向無(wú)氧發(fā)酵，導(dǎo)致乳酸積累和菌絲形態(tài)改變，終使產(chǎn)量下降30-50%。

研究表明，不同發(fā)酵階段對(duì)溶解氧的需求存在差異。在菌體生長(zhǎng)對(duì)數(shù)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(jí)代謝產(chǎn)物合成期，適當(dāng)降低溶解氧至10-20%可能促進(jìn)目標(biāo)產(chǎn)物的合成。某制藥企業(yè)通過(guò)實(shí)施階段式溶解氧控制策略，使紅霉素發(fā)酵效價(jià)提高15%，同時(shí)降低能耗18%。

溶解氧監(jiān)測(cè)還能反映發(fā)酵過(guò)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(guò)度生長(zhǎng)。在工業(yè)化生產(chǎn)中，將溶解氧與OUR（氧攝取率）、CER（二氧化碳釋放率）等參數(shù)結(jié)合分析，可以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的過(guò)程監(jiān)控和故障診斷。 溶解氧電極的安裝位置應(yīng)避開(kāi)發(fā)酵罐的死角，以獲取更具代表性的溶氧數(shù)值。湖北溶氧電極批發(fā)

土壤中的溶解氧對(duì)植物根系的呼吸作用和土壤微生物的活動(dòng)影響深遠(yuǎn)，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(cè)量土壤中溶解氧的垂直分布情況。這些數(shù)據(jù)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(guò)監(jiān)測(cè)溶解氧，可分析濕地生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的規(guī)律，為濕地保護(hù)和修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。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(shù)賦能可穿戴溶氧電極，用于人體組織氧含量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

溶氧電極與微生物燃料電池結(jié)合有助于研究微生物群落，1、利用電化學(xué)和微生物學(xué)工具（如 Illumina 測(cè)序、共聚焦顯微鏡和生物膜冷凍切片）結(jié)合溶氧電極，可以探索 MFC 中陽(yáng)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(shì)菌屬會(huì)發(fā)生變化。在研究中發(fā)現(xiàn)，陰極電極的優(yōu)勢(shì)菌屬?gòu)?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(xì)菌（Desulfuromonas）和紫色非硫細(xì)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(dá)到總 OTUs 的 50% 以上

溶氧電極在生物修復(fù)受污染水體的過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在利用微生物修復(fù)受污染水體時(shí)，微生物的生長(zhǎng)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(fù)效果。溶氧電極可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)修復(fù)區(qū)域水體中的溶解氧含量，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整曝氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，或添加適量的增氧劑，為微生物提供充足的氧氣，促進(jìn)污染物的分解和轉(zhuǎn)化，加速水體的修復(fù)進(jìn)程，改善水環(huán)境質(zhì)量。溶氧電極的測(cè)量范圍也是一個(gè)重要參數(shù)。不同類(lèi)型的溶氧電極具有不同的測(cè)量范圍，例如，一些用于實(shí)驗(yàn)室研究的高精度溶氧電極，其測(cè)量范圍可能較窄，適用于對(duì)溶解氧濃度變化敏感且濃度范圍較小的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景；而一些用于工業(yè)生產(chǎn)或環(huán)境監(jiān)測(cè)的溶氧電極，測(cè)量范圍則相對(duì)較寬，能夠滿(mǎn)足不同環(huán)境下溶解氧濃度變化較大的測(cè)量需求。在實(shí)際應(yīng)用中，需根據(jù)具體測(cè)量要求選擇合適測(cè)量范圍的溶氧電極，以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)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(yīng)用中，穩(wěn)定性至關(guān)重要。提高溶氧電極的穩(wěn)定性可以從多個(gè)方面入手。一、選擇合適的溶氧電極類(lèi)型，目前市場(chǎng)上主要有傳統(tǒng)極譜氧電極和光學(xué)溶氧電極兩種類(lèi)型。光學(xué)溶氧電極相對(duì)于傳統(tǒng)極譜氧電極具有精度高，漂移小，響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。在發(fā)酵過(guò)程中，光學(xué)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(yīng)用中，可以?xún)?yōu)先選擇光學(xué)溶氧電極，以提高穩(wěn)定性。二、正確安裝和維護(hù)，1、溶氧電極安裝位置的選擇，溶氧電極應(yīng)安裝在發(fā)酵罐內(nèi)能夠準(zhǔn)確反映發(fā)酵液中溶氧水平的位置。一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)避免安裝在攪拌器附近、進(jìn)氣口或出氣口等容易產(chǎn)生湍流或氣泡的地方，以免影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。安裝時(shí)應(yīng)確保電極與發(fā)酵液充分接觸，同時(shí)要注意電極的密封性，防止發(fā)酵液泄漏或外部氣體進(jìn)入影響測(cè)量結(jié)果。2、定期維護(hù)和校準(zhǔn)，定期對(duì)溶氧電極進(jìn)行維護(hù)和校準(zhǔn)是保證其穩(wěn)定性的重要措施。維護(hù)包括清洗電極表面、檢查電極的密封性和電纜連接等。校準(zhǔn)可以采用兩點(diǎn)校準(zhǔn)法或三點(diǎn)校準(zhǔn)法，根據(jù)發(fā)酵液的實(shí)際情況選擇合適的校準(zhǔn)液進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)的頻率應(yīng)根據(jù)發(fā)酵罐的使用情況和電極的性能來(lái)確定，一般建議每周或每月進(jìn)行一次校準(zhǔn)。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(yīng)）。深圳耐用溶氧電極

溶氧電極測(cè)量時(shí)需攪拌溶液，減少液膜阻力對(duì)氧傳質(zhì)的影響。湖北溶氧電極批發(fā)

不同發(fā)酵罐規(guī)模下的應(yīng)用差異，在中試規(guī)模（20和250升）及生產(chǎn)規(guī)模（15000升）的novobiocin發(fā)酵中，對(duì)溶氧的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，在中試罐中，當(dāng)渦輪攪拌器的直徑與罐直徑之比（D/T）為0.40時(shí)，整體混合不完全，而當(dāng)D/T=0.69時(shí)，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(shè)計(jì)會(huì)影響溶氧的分布和測(cè)量。在生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)酵罐中，對(duì)三種不同尺寸的攪拌器（D/T分別為0.28、0.33和0.43）進(jìn)行測(cè)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(xì)胞之間存在阻力。這說(shuō)明在不同規(guī)模的發(fā)酵罐中，溶氧電極的應(yīng)用需要考慮攪拌器的設(shè)計(jì)以及液體與細(xì)胞之間的阻力差異，以確保準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)溶氧水平并優(yōu)化發(fā)酵過(guò)程。湖北溶氧電極批發(fā)