在微生物工程和生物技術領域，溶氧電極能夠輔助工藝參數調整，在微生物燃料電池（MFC）中，溶解氧是一個重要因素。不同初始陰極電解液溶解氧微環境下，MFC 的性能表現不同。例如，在以氮廢水為底物的兩室 MFC 中，分別在缺氧（1.5mg/L）、正常值（3.4mg/L）和富氧（4.4mg/L）三種不同初始陰極電解液溶解氧條件下進行研究。結果表明，MFC 性能取決于陰極的初始溶解氧濃度，在缺氧條件下功率密度優良。此外，高通量測序用于探索每個階段的陰極生物膜和微生物群落懸浮液，結果顯示陰極電極的優勢屬從 Pirellula 變為 Thermomonas，直至變為 Azospira。缺氧條件下，異養反硝化細菌活性受到抑制，硝化細菌比例增加。在微生物燃料電池中，陰極界面的溶解氧濃度是影響其性能的關鍵因素。通過運行三種不同溶解氧條件下的 MFC（空氣呼吸型、水浸沒型和由光合微生物輔助型）發現，在所有情況下，生物陰極都改善了與非生物條件相比的氧還原反應，其中空氣呼吸型 MFC 性能優良。光合培養物在陰極室中提供高溶解氧水平，高達 16mgO?/L，維持了 P-MFC 生物陰極中的好氧微生物群落。Halomonas、Pseudomonas 和其他微需氧屬達到總 OTUs 的 > 50%。在固態發酵中，溶解氧電極需特殊設計以適應多孔介質中的氣體擴散特性。江蘇生物發酵用溶解氧電極廠家

溶氧電極（溶氧水平對生物發酵產酶效率影響）：溶氧水平的變化可能會影響微生物的代謝途徑。在適宜的溶氧水平下，微生物可能會選擇更有利于酶合成的代謝途徑。而在低溶氧或高溶氧水平下，微生物的代謝途徑可能會發生改變，從而影響酶的合成效率。例如，在低溶氧條件下，微生物可能會啟動一些厭氧代謝途徑，這些途徑可能不利于酶的合成。相反，在高溶氧條件下，微生物可能會產生過多的活性氧，導致氧化應激，從而影響細胞的正常代謝和酶的合成。在生物發酵產酶過程中，溶氧水平的控制需要綜合考慮多個因素。除了微生物的種類、酶的類型外，還需要考慮發酵設備的性能、發酵工藝的特點等因素。例如，不同的發酵設備可能具有不同的溶氧傳遞效率，這就需要根據設備的特點來調整溶氧水平的控制策略。此外，發酵工藝的不同也可能會影響溶氧水平對產酶效率的影響。例如，連續發酵和分批發酵過程中，溶氧水平的控制策略可能會有所不同。蘇州污水處理用溶氧電極現場服務工程師定期巡檢溶氧電極，提前發現潛在故障隱患。

對于一些特殊的微生物生態系統，如活性污泥中的微生物群落，溶氧電極的測值可以幫助了解溶氧水平對微動物的影響。研究發現，不同溶氧濃度下，活性污泥中的微動物種類和數量會發生變化。例如，在較低溶氧環境下，鞭毛蟲和變形蟲的細胞密度會增加，而纖毛蟲則在較寬的溶氧范圍內出現。此外，微生物的表面積與體積比也與溶氧水平有關，具有較高表面積與體積比的微生物如鞭毛蟲和變形蟲在低氧環境下傾向于增加細胞密度。溶氧電極在研究微生物生長和代謝的過程中，還可以與其他技術手段相結合，提高研究的準確性和深度。例如，可以結合基因測序技術，研究不同溶氧水平下微生物群落的變化，確定關鍵菌種及其在微生物生長和代謝中的作用。同時，還可以結合代謝組學技術，分析微生物在不同溶氧條件下的代謝產物變化，深入了解溶氧水平對微生物代謝途徑的影響。

在大規模生物發酵生產中，改善溶氧電極水平均勻性對于提高發酵效率和產品質量至關重要，以下是提高攪拌速度和控制溶解氧濃度這一方法的講解說明。在黃原膠發酵中，攪拌速度影響黃原膠發酵液的運動程度和氧傳遞速率。通過研究發現，在恒定的非限制性溶解氧濃度為空氣飽和度的20%下，比較500和1000rpm的攪拌速度的影響。結果表明，只要能確保發酵液的均勻性，培養物的生物性能與攪拌速度無關。隨著黃原膠濃度增加，流變復雜性增加，導致停滯區域出現。在1000rpm時，由于其更好的整體混合效果，使得發酵罐中更多的細胞處于代謝活躍狀態，從而提高了微生物的氧攝取率。在生產階段，臨界氧水平確定為6%至10%，低于此值，黃原膠的特定生產速率和特定氧攝取率均明顯下降。這表明在大規模生物發酵生產中，合理控制攪拌速度和溶解氧濃度可以改善溶氧水平的均勻性。綜上所述，在大規模生物發酵生產中，可以通過采用氣體擴散系統和生物降解活性劑、優化攪拌轉速和通氣量、使用壓力補償式發射器、添加表面活性劑以及提高攪拌速度和控制溶解氧濃度等先進發酵技術來改善溶氧水平的均勻性。這些技術手段可以根據不同的發酵需求進行選擇和組合，以提高發酵效率和產品質量。溶氧電極的極化電壓（極譜式）或自發電勢（原電池式）驅動電化學反應。

發酵系統中溶解氧電極的選型與安裝規范

選擇合適的溶解氧電極需要考慮多個因素：發酵規模（實驗室、中試或生產）、滅菌方式（在位滅菌或離位滅菌）、培養基特性（粘度、固體含量）等。對于大型發酵罐（>50m3），通常選用帶溫度補償的工業級電極，如梅特勒-托利多InPro6860i系列，其防護等級可達IP68，耐受壓力至6bar。

安裝位置對測量準確性有重要影響。電極應安裝在發酵罐的適當高度（通常位于液面下1/3至1/2處），避開攪拌槳直接作用區域和氣泡聚集區。推薦安裝角度為15-30度傾斜，這有利于氣泡的及時排除。

在某疫苗生產企業，通過優化電極安裝位置，使溶解氧測量波動幅度從±5%降低到±1.5%。校準程序必須嚴格執行。兩點校準法（零點用無氧亞硫酸鈉溶液，滿度用空氣飽和水）是行業標準。值得注意的是，高溫校準（與發酵溫度一致）可消除溫度差異帶來的誤差。某氨基酸生產廠的數據顯示，采用60℃校準后，測量系統誤差從2.3%降至0.8%。 溶氧電極的電解液干涸會增加內阻，影響信號穩定性。四川生物發酵用溶解氧電極

溶氧電極的電流輸出與氧氣濃度成正比，遵循法拉第電解定律。江蘇生物發酵用溶解氧電極廠家

不同類型的溶氧電極各有特點。原電池型溶氧電極無需外加電壓，其工作原理基于電極自身材料的氧化還原反應產生電流，從而反映溶解氧濃度。這種電極結構相對簡單，在一些對精度要求不是極高、電源獲取不便的場景中有一定應用。而極譜型溶氧電極需要外加 0.6 - 0.8V 的極化電壓，它具有更高的測量精度和靈敏度，能夠更地測量溶液中的溶解氧濃度，因此在實驗室研究、工業生產中對溶氧監測要求較高的環節應用更為廣 。微基智慧科技(江蘇)有限公司江蘇生物發酵用溶解氧電極廠家