在大规模生物发酵生产中,改善溶氧电极水平均匀性对于提高发酵效率和产品质量至关重要,以下是使用压力补偿式发射器、添加表面活性剂 2种方法的讲解说明。1、使用压力补偿式发射器,在灌溉水中注入微气泡进行滴灌和地下滴灌系统中,压力补偿式发射器记录的溶解氧浓度明显高于非压力补偿式发射器沿整个灌溉线的浓度。这表明在大规模生物发酵生产中,使用压力补偿式发射器可以改善溶氧水平的均匀性。2、添加表面活性剂,在灌溉水中添加表面活性剂,至多可达4ppm,与对照相比,空气和氧气注入灌溉均导致气体空隙率和溶解氧浓度增加。在非压力补偿滴灌带200m处,空气注入(165%)和氧气注入(438%)处理中,4ppm表面活性剂记录的氧饱和度达峰值。在大规模生物发酵生产中,适当添加表面活性剂可能有助于提高溶氧水平的均匀性。通过溶解氧电极的预警功能,可避免发酵过程中因溶氧突降导致的菌体凋亡。河南溶氧电极订购

溶氧电极——溶氧对生物发酵产类胡萝卜素调控,调控策略:1.物理调控法,(1)通气与搅拌:a.提高通气量(0.5-2.0vvm)和搅拌速率(200-800rpm)以增强氧传递速率(OTR)但需避免剪切力损伤细胞。b.分段控制:生长初期高DO(40-60%饱和度)促进生物量;产素期适当降低DO20-30%以诱导次级代谢。(2)压力调控:微正压(0.05-0.1MPa)可增加氧溶解度,但可能抑制某些菌株代谢。2.工艺优化,(1)补料策略:通过补加碳源(如葡萄糖)与DO耦合控制,避免Crabtree效应(过量糖抑制有氧代谢)。(2)发酵模式:采用两阶段发酵(先高DO促生长,后低氧促产物)或微氧发酵(如虾青素生产)。3.化学调控,氧载体添加:a.正十二烷、全氟化碳等可提高氧传递效率,但需考虑生物相容性和成本。b.过氧化氢酶(CAT)抑制剂可适度增加胞内ROS,刺激类胡萝卜素合成。4.菌种改造,(1)强化氧响应转录因子(如SREBP、Hap1)或引入血红蛋白基因(如VitreoscillaHb)以提升低氧耐受性。(2)改造MVA途径或异源表达类胡萝卜素合成基因簇(如crt基因)。广东生物发酵用溶氧电极荧光法溶氧电极的无需标定特点,简化了用户的使用流程,还提高了测量效率和准确性,用户带来了极大的便利。

如何结合先进的控制技术实现对溶氧电极水平的精确控制以提高产酶效率?在线生长神经网络控制JunfeiQiao等人在2022年提出了在线生长管道递归小波神经网络(OG-PRWNN)控制方法,以提高废水处理过程中溶解氧浓度的控制精度。该方法首先设计了在线生长机制,通过测量控制性能来调整控制器的模块数量,从而自动确定控制器的结构以满足不同的运行条件。其次,设计了结合自适应学习率的参数在线算法来训练OG-PRWNN,以满足控制要求。通过Lyapunov稳定性定理分析了OG-PRWNN控制器的稳定性,并通过废水处理过程的基准仿真模型验证了控制器的性能。这种先进的神经网络控制技术可以为产酶过程中溶氧水平的精确控制提供借鉴,通过不断调整控制参数,实现对溶氧的精确控制,提高产酶效率。综上所述,结合先进的控制技术如模型参考自适应控制、分阶段供氧控制策略、脉冲电场技术和在线生长神经网络控制等,可以实现对溶氧水平的精确控制,从而提高产酶效率。在实际应用中,可以根据不同的产酶系统和生产要求,选择合适的控制技术或组合多种技术,以达到优异的控制效果和产酶效率。
1、大肠杆菌对溶氧的需求,大肠杆菌是一种兼性厌氧菌,在有氧条件下可通过有氧呼吸高效代谢。在高密度发酵过程中,充足的氧气供应至关重要,通常需要将溶解氧(DO)水平维持在20%-30%。若DO低于此范围,菌体可能转向厌氧代谢,通过“Crabtree效应”积累乙酸,进而抑制蛋白质合成和菌体生长,影响发酵效率。2、DO-STAT控制策略,DO-STAT(溶氧关联补料控制)是一种基于实时溶氧反馈的智能补料技术,通过动态调节补料速率使耗氧与供氧达到平衡。该技术广泛应用于工业微生物发酵领域,尤其在大肠杆菌和酵母菌的高密度培养中表现优异,是重组蛋白、疫苗及酶制剂生产的关键工艺之一。溶氧水平的精细控制直接决定了菌体生长速率和产物合成效率。3、溶氧监测,目前发酵过程中的溶氧在线监测主要依赖两类传感器,极谱型溶氧电极:传统电化学传感器,响应快,需定期维护。光学溶氧传感器:基于荧光淬灭原理,稳定性高,维护需求低。4、溶氧分段控制根据发酵阶段动态调整DO水平,可大幅度提升产物产量,生长期:维持DO20%-30%,配合高搅拌速率(500-800rpm),促进菌体快速增殖。诱导期:降低DO至10%-20%,减少乙酸积累,同时促进外源蛋白表达(如IPTG诱导系统)。 溶氧电极存储时应保持湿润,避免电解液干涸损坏电极结构。

溶氧电极的校准工作至关重要,直接关系到测量结果的准确性。以光学溶氧电极校准为例,首先需在仪表室给电极通电,稳定 10 分钟,使其达到工作状态。接着通过手操器或者电脑 ArcAir 软件平台连接电极(需配备无线发射头和无线 USB 转接头等设备)。然后用软件修改补偿压力值为 1013mbar,等待电极在空气中的测量值基本稳定。之后选择校准功能,对电极实施校准,校准值设为 100% Sat.。由于空气是稳定介质,正常情况下校准过程应顺利通过。若未通过,则需检查电极状态和报警信息,进行相应处理 ,确保电极测量精细。溶解氧电极的耐腐蚀性能影响其在酸性或碱性发酵液中的长期可靠性。广州耐消杀溶氧电极
溶氧电极在碳中和监测中评估水体碳汇能力,支持生态补偿政策。河南溶氧电极订购
溶氧电极(溶氧水平对生物发酵产酶效率影响):溶氧水平对生物发酵产酶效率的影响可能还与温度、pH 值等其他环境因素有关。这些因素之间可能存在相互作用,共同影响微生物的生长和酶的合成。例如,在一定的温度和 pH 值范围内,适宜的溶氧水平可能会提高产酶效率;而超出这个范围,溶氧水平的影响可能会减弱或发生变化。因此,在生物发酵过程中,需要综合考虑这些因素,以找到比较好的发酵条件。在实际生产中,可以通过实验设计和优化方法来确定比较好的溶氧水平。例如,可以采用响应面法、正交实验设计等方法,研究不同溶氧水平对产酶效率的影响,并确定比较好的溶氧水平范围。同时,还可以结合数学模型和计算机模拟等手段,对生物发酵过程进行优化,以提高产酶效率和生产效益。溶氧水平对生物发酵产酶效率的影响可能还与微生物的遗传特性有关。不同的微生物菌株可能具有不同的溶氧耐受性和产酶能力。通过基因工程等手段,可以对微生物进行改造,提高它们的溶氧耐受性和产酶效率。例如,可以将一些与氧气代谢相关的基因导入微生物中,增强它们对溶氧的利用能力。河南溶氧电极订购
淀粉液化芽孢杆菌、出芽短梗霉和短梗霉,在生物发酵产酶过程中对溶氧电极水平的具体需求和差异说明。1、淀粉液化芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)BS5582 在 IOL - 全自动发酵罐规模生产 β- 葡聚糖酶时,通过控制通气量、罐压和搅拌转速进行溶氧优化。在装液量 6L,接种量 6.67%,发酵温度 37℃的条件下,优化后通气量 9L/min,搅拌转速 600r/min,罐压 0.6MPa,β- 葡聚糖酶酶活在 44h 达到 511U/mL,比优化前提高了 122.76%。2、从自然界中分离筛选出的短梗霉菌株 ipe-3 和 ipe-5,经 2.7L 发酵罐发酵。研...