南京荧光淬灭溶解氧电极

发酵系统中溶解氧电极的选型与安装规范

选择合适的溶解氧电极需要考虑多个因素：发酵规模（实验室、中试或生产）、灭菌方式（在位灭菌或离位灭菌）、培养基特性（粘度、固体含量）等。对于大型发酵罐（>50m³），通常选用带温度补偿的工业级电极，如梅特勒-托利多InPro6860i系列，其防护等级可达IP68，耐受压力至6bar。

安装位置对测量准确性有重要影响。电极应安装在发酵罐的适当高度（通常位于液面下1/3至1/2处），避开搅拌桨直接作用区域和气泡聚集区。推荐安装角度为15-30度倾斜，这有利于气泡的及时排除。

在某疫苗生产企业，通过优化电极安装位置，使溶解氧测量波动幅度从±5%降低到±1.5%。校准程序必须严格执行。两点校准法（零点用无氧亚硫酸钠溶液，满度用空气饱和水）是行业标准。值得注意的是，高温校准（与发酵温度一致）可消除温度差异带来的误差。某氨基酸生产厂的数据显示，采用60℃校准后，测量系统误差从2.3%降至0.8%。 高校实验室采购溶氧电极用于电化学原理教学和科研实验。南京荧光淬灭溶解氧电极

    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）。 安徽生物合成学用溶氧电极生物反应器依赖溶氧电极精确调控氧浓度，保障细胞培养和产物合成。

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，以下是提高搅拌速度和控制溶解氧浓度这一方法的讲解说明。在黄原胶发酵中，搅拌速度影响黄原胶发酵液的运动程度和氧传递速率。通过研究发现，在恒定的非限制性溶解氧浓度为空气饱和度的20%下，比较500和1000rpm的搅拌速度的影响。结果表明，只要能确保发酵液的均匀性，培养物的生物性能与搅拌速度无关。随着黄原胶浓度增加，流变复杂性增加，导致停滞区域出现。在1000rpm时，由于其更好的整体混合效果，使得发酵罐中更多的细胞处于代谢活跃状态，从而提高了微生物的氧摄取率。在生产阶段，临界氧水平确定为6%至10%，低于此值，黄原胶的特定生产速率和特定氧摄取率均明显下降。这表明在大规模生物发酵生产中，合理控制搅拌速度和溶解氧浓度可以改善溶氧水平的均匀性。综上所述，在大规模生物发酵生产中，可以通过采用气体扩散系统和生物降解活性剂、优化搅拌转速和通气量、使用压力补偿式发射器、添加表面活性剂以及提高搅拌速度和控制溶解氧浓度等先进发酵技术来改善溶氧水平的均匀性。这些技术手段可以根据不同的发酵需求进行选择和组合，以提高发酵效率和产品质量。

溶氧电极的准确性对于研究溶氧水平对微生物生长和代谢的影响至关重要。通过精确测量溶氧水平，可以更好地了解微生物在不同溶氧条件下的生长规律和代谢变化。例如，在研究微生物阴极催化氧还原反应时，准确的溶氧电极测值可以帮助确定要求的溶氧条件，提高微生物阴极的催化性能。同时，溶氧电极还可以实时监测发酵过程中的溶氧变化，为优化发酵工艺提供依据。在污水处理领域，溶氧电极也发挥着重要作用。不同类型的微生物对溶氧水平的要求各异，通过溶氧电极监测可以调整污水处理系统中的溶氧水平，以满足不同微生物的生长需求。例如，在含有高铵盐的废水中，利用溶氧电极监测可以开发出具有电活性生物膜的氧生物阴极。当溶氧电极测值显示适宜的溶氧水平时，这些生物阴极能够同时进行硝化反应和催化分子氧的还原，从而实现废水的高效处理。耗材包（膜、电解液、校准液）定期配送服务，降低用户维护成本。

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？脉冲电场技术刘振宇等人在2019年的研究中，采用响应面法设计脉冲电场工作参数（脉冲强度5-15kV/cm、脉冲持续时间10-100μs和脉冲数50-99）并对黑曲霉孢子悬液进行处理和培养。结果表明脉冲强度很大程度影响菌丝干质量和产糖化酶能力，当脉冲强度为12.975kV/cm、脉冲宽度为54μs和脉冲数为66时，黑曲霉的菌丝干质量和糖化酶活性分别为28.05mg和18.01U/mL，比对照提高了68.27%和14.71%。虽然该研究主要针对黑曲霉生长和糖化酶活性，但脉冲电场技术可能为其他产酶过程中溶氧水平的控制提供新的思路。例如，可以通过脉冲电场刺激微生物的代谢活动，从而提高对溶氧的利用效率，进而提高产酶效率。未来溶解氧电极的发展将更注重微型化、无线化和人工智能数据分析功能。广州溶氧电极订购

溶氧电极产业链涵盖传感器芯片、膜材料、电解液及终端设备制造。南京荧光淬灭溶解氧电极

不同类型的溶氧电极各有特点。原电池型溶氧电极无需外加电压，其工作原理基于电极自身材料的氧化还原反应产生电流，从而反映溶解氧浓度。这种电极结构相对简单，在一些对精度要求不是极高、电源获取不便的场景中有一定应用。而极谱型溶氧电极需要外加 0.6 - 0.8V 的极化电压，它具有更高的测量精度和灵敏度，能够更地测量溶液中的溶解氧浓度，因此在实验室研究、工业生产中对溶氧监测要求较高的环节应用更为广 。微基智慧科技(江苏)有限公司南京荧光淬灭溶解氧电极