武漢熒光淬滅溶氧電極

在微生物工程和生物技術(shù)領(lǐng)域，溶氧電極能夠提供準(zhǔn)確的溶氧監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，溶氧電極能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)發(fā)酵過(guò)程中的溶解氧濃度。在工業(yè)發(fā)酵過(guò)程中，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)。例如，在青霉素發(fā)酵過(guò)程中，培養(yǎng)液中的溶解氧濃度對(duì)菌體的代謝過(guò)程及終端產(chǎn)物的生物合成起著決定性的作用。微基智慧科技的 VD-2021i-A系列 溶氧電極在青霉素 G 發(fā)酵過(guò)程中的應(yīng)用，為發(fā)酵過(guò)程提供了重要的指導(dǎo)意義。當(dāng)培養(yǎng)液中的溶解氧濃度高于菌體生長(zhǎng)所需的臨界值時(shí)，菌體的呼吸不受影響，青霉菌的各種代謝活動(dòng)正常進(jìn)行；而當(dāng)溶解氧濃度低于臨界值時(shí)，菌體的多種生化代謝會(huì)受到影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生不可逆的抑制菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成異常現(xiàn)象熒光法溶氧電極在耐腐蝕性方面表現(xiàn)出色，在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，為水質(zhì)監(jiān)測(cè)、污水處理、環(huán)境保護(hù)等。武漢熒光淬滅溶氧電極

溶氧電極與微生物燃料電池結(jié)合能夠提高產(chǎn)電性能，1、在微生物燃料電池（MFC）中，陰極的溶解氧（DO）濃度是影響其性能的關(guān)鍵因素之一。例如，在一些研究中，通過(guò)選擇不同的生物質(zhì)原料制備生物質(zhì)炭材料作為陰極催化劑，并結(jié)合溶氧電極監(jiān)測(cè)陰極的氧濃度，可以提高 MFC 的產(chǎn)電性能。其中，以馬尾藻生物質(zhì)炭（SAC-600）為陰極催化劑構(gòu)建的溶氧陰極 MFC，啟動(dòng)快，最高電壓以及最大功率密度分別為 450mV 和 0.552W/m3，超過(guò)未負(fù)載生物質(zhì)炭溶氧陰極 MFC 的最高電壓及最大功率密度 58mV 和 0.128W/m3。2、不同的陰極 DO 條件下，MFC 的性能也會(huì)有所不同。如在空氣呼吸（A-MFC）、水淹沒(méi)（W-MFC）和光合微生物輔助（P-MFC）三種不同 DO 條件下運(yùn)行的 MFC 中，A-MFC 表現(xiàn)出較好的性能，其最大電流達(dá)到 1.66±0.04mA。這表明通過(guò)控制陰極的 DO 濃度，可以?xún)?yōu)化 MFC 的產(chǎn)電性能。河南高壽命溶氧電極溶解氧電極在好氧發(fā)酵中尤為重要，因?yàn)樵S多微生物的代謝活性高度依賴(lài)氧氣供應(yīng)。

溶氧電極在石油開(kāi)采領(lǐng)域也有應(yīng)用。在油藏開(kāi)采過(guò)程中，向油層注入含有一定溶解氧的水，可促進(jìn)油層中微生物的生長(zhǎng)和代謝，這些微生物能夠分解原油中的一些復(fù)雜有機(jī)物，降低原油黏度，提高原油的流動(dòng)性，從而提高原油采收率。溶氧電極可用于監(jiān)測(cè)注入水中的溶解氧濃度，以及油層中溶解氧的分布情況，幫助工程師優(yōu)化注水方案，提高石油開(kāi)采效率，降低開(kāi)采成本。新型智能溶氧電極具備自我診斷功能。它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)自身的工作狀態(tài)，如電極的極化電壓是否正常、透氣膜是否有破損、電解液是否充足等。一旦發(fā)現(xiàn)異常，電極會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，并通過(guò)內(nèi)置的算法對(duì)故障進(jìn)行初步診斷，提示用戶(hù)可能出現(xiàn)問(wèn)題的部位和原因。這種自我診斷功能**提高了電極的可靠性和維護(hù)效率，減少了因電極故障導(dǎo)致的監(jiān)測(cè)中斷和數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的情況。

谷氨酸棒桿菌在生物發(fā)酵產(chǎn)酶過(guò)程中對(duì)溶氧電極水平的具體需求和差異說(shuō)明。在 3L 發(fā)酵罐上系統(tǒng)研究溶氧水平對(duì)谷氨酸棒桿菌菌體生長(zhǎng)及新型生物絮凝劑 REA-11 合成的影響，提出生物絮凝劑 REA-11 合成的分階段供氧控制策略：發(fā)酵過(guò)程 0～16h 維持體積傳氧系數(shù) kLa 為 100h?1，16h 后降低 kLa 為 40h?1 至發(fā)酵結(jié)束，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程通氣量保持在 1L?L?1?min?1。采用該分階段供氧控制策略，生物絮凝劑產(chǎn)量達(dá)到 900mg?L?1，發(fā)酵周期縮短到 30h，比恒定 kLa 為 40h?1 條件下的 REA-11 產(chǎn)量（549mg?L?1）提高了 64%，產(chǎn)率提高了 45%，生產(chǎn)強(qiáng)度也比 kLa 恒定為 40h?1、100h?1 和 200h?1 的分批發(fā)酵過(guò)程分別提高了 81.2%、120% 和 420%，實(shí)現(xiàn)了高細(xì)胞生長(zhǎng)速率和高產(chǎn)物產(chǎn)率的統(tǒng)一。綜上所述，不同種類(lèi)的微生物在生物發(fā)酵產(chǎn)酶過(guò)程中對(duì)溶氧水平的需求差異較大。這些差異主要體現(xiàn)在不同的微生物對(duì)攪拌轉(zhuǎn)速、通氣量、溫度、pH 等因素的要求不同，且溶氧水平的變化會(huì)對(duì)菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物產(chǎn)量產(chǎn)生較大影響。因此，在生物發(fā)酵過(guò)程中，需要根據(jù)不同的微生物種類(lèi)和發(fā)酵目的，優(yōu)化溶氧控制條件，以提高發(fā)酵效率和產(chǎn)物產(chǎn)量。極譜法通過(guò)施加在電極上的極化電壓促進(jìn)氧分子在電極表面的氧化還原反應(yīng)，從而測(cè)量溶解氧的濃度。

溶解氧電極在生物發(fā)酵過(guò)程中的關(guān)鍵作用溶解氧電極是生物發(fā)酵過(guò)程中不可或缺的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)工具，用于實(shí)時(shí)測(cè)量發(fā)酵液中的溶解氧濃度（DO）。在好氧發(fā)酵中，微生物的生長(zhǎng)和代謝高度依賴(lài)氧氣供應(yīng)，如氨基酸和酶制劑的工業(yè)生產(chǎn)均需精確控制溶解氧水平。溶解氧電極通過(guò)電化學(xué)或光學(xué)原理檢測(cè)氧分壓，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換為可讀數(shù)據(jù)，幫助操作人員優(yōu)化通氣、攪拌速率或補(bǔ)料策略。例如，在青霉素發(fā)酵中，溶解氧不足會(huì)導(dǎo)致菌體代謝轉(zhuǎn)向乳酸積累，而過(guò)高則可能引起氧化應(yīng)激，影響產(chǎn)物合成。因此，溶解氧電極的精細(xì)監(jiān)測(cè)是確保發(fā)酵工藝穩(wěn)定性和產(chǎn)物得率的關(guān)鍵。

高密度發(fā)酵中，溶解氧電極的數(shù)據(jù)是判斷是否需補(bǔ)料或提高通氣量的重要依據(jù)。浙江污水處理用溶解氧電極

極譜法溶氧電極在測(cè)量過(guò)程中，其主要工作原理是基于電化學(xué)極譜技術(shù)來(lái)測(cè)定水中溶解氧的含量。武漢熒光淬滅溶氧電極

    1、大腸桿菌對(duì)溶氧的需求，大腸桿菌是一種兼性厭氧菌，在有氧條件下可通過(guò)有氧呼吸高效代謝。在高密度發(fā)酵過(guò)程中，充足的氧氣供應(yīng)至關(guān)重要，通常需要將溶解氧（DO）水平維持在20%-30%。若DO低于此范圍，菌體可能轉(zhuǎn)向厭氧代謝，通過(guò)“Crabtree效應(yīng)”積累乙酸，進(jìn)而抑制蛋白質(zhì)合成和菌體生長(zhǎng)，影響發(fā)酵效率。2、DO-STAT控制策略，DO-STAT（溶氧關(guān)聯(lián)補(bǔ)料控制）是一種基于實(shí)時(shí)溶氧反饋的智能補(bǔ)料技術(shù)，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)補(bǔ)料速率使耗氧與供氧達(dá)到平衡。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)微生物發(fā)酵領(lǐng)域，尤其在大腸桿菌和酵母菌的高密度培養(yǎng)中表現(xiàn)優(yōu)異，是重組蛋白、疫苗及酶制劑生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝之一。溶氧水平的精細(xì)控制直接決定了菌體生長(zhǎng)速率和產(chǎn)物合成效率。3、溶氧監(jiān)測(cè)，目前發(fā)酵過(guò)程中的溶氧在線(xiàn)監(jiān)測(cè)主要依賴(lài)兩類(lèi)傳感器，極譜型溶氧電極：傳統(tǒng)電化學(xué)傳感器，響應(yīng)快，需定期維護(hù)。光學(xué)溶氧傳感器：基于熒光淬滅原理，穩(wěn)定性高，維護(hù)需求低。4、溶氧分段控制根據(jù)發(fā)酵階段動(dòng)態(tài)調(diào)整DO水平，可大幅度提升產(chǎn)物產(chǎn)量，生長(zhǎng)期：維持DO20%-30%，配合高攪拌速率（500-800rpm），促進(jìn)菌體快速增殖。誘導(dǎo)期：降低DO至10%-20%，減少乙酸積累，同時(shí)促進(jìn)外源蛋白表達(dá)（如IPTG誘導(dǎo)系統(tǒng)）。 武漢熒光淬滅溶氧電極