在微生物工程和生物技術(shù)領(lǐng)域，溶氧電極能夠提供準確的溶氧監(jiān)測數(shù)據(jù)，溶氧電極能夠?qū)崟r、準確地監(jiān)測發(fā)酵過程中的溶解氧濃度。在工業(yè)發(fā)酵過程中，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。例如，在青霉素發(fā)酵過程中，培養(yǎng)液中的溶解氧濃度對菌體的代謝過程及終端產(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)酵過程中的應用，為發(fā)酵過程提供了重要的指導意義。當培養(yǎng)液中的溶解氧濃度高于菌體生長所需的臨界值時，菌體的呼吸不受影響，青霉菌的各種代謝活動正常進行；而當溶解氧濃度低于臨界值時，菌體的多種生化代謝會受到影響，嚴重時會產(chǎn)生不可逆的抑制菌體生長和產(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)境下長期穩(wěn)定運行，為水質(zhì)監(jiān)測、污水處理、環(huán)境保護等。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，啟動快，最高電壓以及最大功率密度分別為 450mV 和 0.552W/m3，超過未負載生物質(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 的性能也會有所不同。如在空氣呼吸（A-MFC）、水淹沒（W-MFC）和光合微生物輔助（P-MFC）三種不同 DO 條件下運行的 MFC 中，A-MFC 表現(xiàn)出較好的性能，其最大電流達到 1.66±0.04mA。這表明通過控制陰極的 DO 濃度，可以優(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，因為許多微生物的代謝活性高度依賴氧氣供應。

溶氧電極在石油開采領(lǐng)域也有應用。在油藏開采過程中，向油層注入含有一定溶解氧的水，可促進油層中微生物的生長和代謝，這些微生物能夠分解原油中的一些復雜有機物，降低原油黏度，提高原油的流動性，從而提高原油采收率。溶氧電極可用于監(jiān)測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，提高石油開采效率，降低開采成本。新型智能溶氧電極具備自我診斷功能。它能夠?qū)崟r監(jiān)測自身的工作狀態(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，電極會自動發(fā)出警報，并通過內(nèi)置的算法對故障進行初步診斷，提示用戶可能出現(xiàn)問題的部位和原因。這種自我診斷功能**提高了電極的可靠性和維護效率，減少了因電極故障導致的監(jiān)測中斷和數(shù)據(jù)不準確的情況。

谷氨酸棒桿菌在生物發(fā)酵產(chǎn)酶過程中對溶氧電極水平的具體需求和差異說明。在 3L 發(fā)酵罐上系統(tǒng)研究溶氧水平對谷氨酸棒桿菌菌體生長及新型生物絮凝劑 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，整個發(fā)酵過程通氣量保持在 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)強度也比 kLa 恒定為 40h?1、100h?1 和 200h?1 的分批發(fā)酵過程分別提高了 81.2%、120% 和 420%，實現(xiàn)了高細胞生長速率和高產(chǎn)物產(chǎn)率的統(tǒng)一。綜上所述，不同種類的微生物在生物發(fā)酵產(chǎn)酶過程中對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對菌體生長和產(chǎn)物產(chǎn)量產(chǎn)生較大影響。因此，在生物發(fā)酵過程中，需要根據(jù)不同的微生物種類和發(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。極譜法通過施加在電極上的極化電壓促進氧分子在電極表面的氧化還原反應，從而測量溶解氧的濃度。

溶解氧電極在生物發(fā)酵過程中的關(guān)鍵作用溶解氧電極是生物發(fā)酵過程中不可或缺的在線監(jiān)測工具，用于實時測量發(fā)酵液中的溶解氧濃度（DO）。在好氧發(fā)酵中，微生物的生長和代謝高度依賴氧氣供應，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。溶解氧電極通過電化學或光學原理檢測氧分壓，并將信號轉(zhuǎn)換為可讀數(shù)據(jù)，幫助操作人員優(yōu)化通氣、攪拌速率或補料策略。例如，在青霉素發(fā)酵中，溶解氧不足會導致菌體代謝轉(zhuǎn)向乳酸積累，而過高則可能引起氧化應激，影響產(chǎn)物合成。因此，溶解氧電極的精細監(jiān)測是確保發(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量過程中，其主要工作原理是基于電化學極譜技術(shù)來測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有氧呼吸高效代謝。在高密度發(fā)酵過程中，充足的氧氣供應至關(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“Crabtree效應”積累乙酸，進而抑制蛋白質(zhì)合成和菌體生長，影響發(fā)酵效率。2、DO-STAT控制策略，DO-STAT（溶氧關(guān)聯(lián)補料控制）是一種基于實時溶氧反饋的智能補料技術(shù)，通過動態(tài)調(diào)節(jié)補料速率使耗氧與供氧達到平衡。該技術(shù)廣泛應用于工業(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。溶氧水平的精細控制直接決定了菌體生長速率和產(chǎn)物合成效率。3、溶氧監(jiān)測，目前發(fā)酵過程中的溶氧在線監(jiān)測主要依賴兩類傳感器，極譜型溶氧電極：傳統(tǒng)電化學傳感器，響應快，需定期維護。光學溶氧傳感器：基于熒光淬滅原理，穩(wěn)定性高，維護需求低。4、溶氧分段控制根據(jù)發(fā)酵階段動態(tài)調(diào)整DO水平，可大幅度提升產(chǎn)物產(chǎn)量，生長期：維持DO20%-30%，配合高攪拌速率（500-800rpm），促進菌體快速增殖。誘導期：降低DO至10%-20%，減少乙酸積累，同時促進外源蛋白表達（如IPTG誘導系統(tǒng)）。 武漢熒光淬滅溶氧電極