溶氧電極的工作原理及重要性溶氧電極是一種用于測量發酵液中溶解氧濃度的傳感器。它通過電化學原理，將溶解氧的濃度轉化為電信號，從而實現對溶氧水平的實時監測。在發酵罐廠中，溶氧電極的重要性不言而喻。合適的溶氧水平對于微生物的生長和代謝至關重要。如果溶氧不足，微生物的生長和代謝會受到抑制，從而影響發酵產物的產量和質量；反之，如果溶氧過高，可能會導致微生物的過度氧化，同樣會對發酵過程產生不利影響。因此，通過溶氧電極實時監測溶氧水平，并根據監測結果及時調整發酵條件，對于提高發酵產物的產量和質量具有重要意義。無線溶氧電極通過藍牙 / Wi-Fi 傳輸數據，實現遠程實時監控。深圳高精度溶氧電極

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。溶解氧電極跨領域創新推動溶氧電極突破傳統應用邊界，在新興場景中發揮更大價值。

雖然溶氧電極的價格相對較高，但是它在發酵罐廠中的應用可以帶來大量的成本效益。通過實時監測溶氧水平，優化發酵條件，可以提高發酵產物的產量和質量，降低生產成本。此外，溶氧電極還可以減少能源消耗、降低維護成本等，進一步提高了成本效益。隨著發酵技術的不斷發展，溶氧電極在發酵罐廠中的應用前景將越來越廣闊。未來，溶氧電極將更加智能化、高精度、高穩定性，為發酵過程的優化提供更加精確的數據支持。同時，溶氧電極還將與其他傳感器和自動化控制系統相結合，實現對發酵過程的多方面監測和自動控制，提高生產效率和產品質量。

    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。在高密度發酵過程中，充足的氧氣供應至關重要，通常需要將溶解氧（DO）水平維持在20%-30%。若DO低于此范圍，菌體可能轉向厭氧代謝，通過“Crabtree效應”積累乙酸，進而抑制蛋白質合成和菌體生長，影響發酵效率。2、DO-STAT控制策略，DO-STAT（溶氧關聯補料控制）是一種基于實時溶氧反饋的智能補料技術，通過動態調節補料速率使耗氧與供氧達到平衡。該技術廣泛應用于工業微生物發酵領域，尤其在大腸桿菌和酵母菌的高密度培養中表現優異，是重組蛋白、疫苗及酶制劑生產的關鍵工藝之一。溶氧水平的精細控制直接決定了菌體生長速率和產物合成效率。3、溶氧監測，目前發酵過程中的溶氧在線監測主要依賴兩類傳感器，極譜型溶氧電極：傳統電化學傳感器，響應快，需定期維護。光學溶氧傳感器：基于熒光淬滅原理，穩定性高，維護需求低。4、溶氧分段控制根據發酵階段動態調整DO水平，可大幅度提升產物產量，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）。 碳中和目標下，溶氧電極在碳捕集與封存（CCUS）領域的應用亟待拓展。

溶氧電極能夠準確地測量發酵液中的溶氧水平。在微生物發酵過程中，適宜的溶氧水平是菌體生長和代謝的重要保障。當溶氧電極測值顯示溶氧水平較高時，對于好氧微生物而言，充足的氧氣能夠促進其呼吸作用，加速代謝過程。例如，在谷氨酸發酵中，較高的溶氧條件有利于谷氨酸脫氫酶的活性提高，從而促進谷氨酸的生成積累。同時，高溶氧水平也有助于微生物合成更多的能量物質，如 ATP，為細胞的生長和繁殖提供動力。然而，過高的溶氧水平也可能對某些微生物產生氧化損傷，影響其正常生長和代謝。當溶氧電極監測到較低的溶氧水平時，微生物的生長和代謝會發生明顯變化。對于厭氧微生物或兼性厭氧微生物來說，低溶氧環境可能是其適宜的生長條件。但對于好氧微生物，低溶氧會限制其呼吸作用，導致能量供應不足。例如，在微生物燃料電池中，陰極的溶氧水平會影響其產電性能。當溶氧電極測值較低時，陰極的氧還原反應受到抑制，從而降低了微生物燃料電池的輸出功率。此外，低溶氧水平還可能影響微生物的代謝途徑，促使其產生一些特殊的代謝產物以適應環境。溶氧電極的膜污染會阻礙氧擴散，導致測量值偏低或響應變慢。深圳高精度溶氧電極

國際比對實驗驗證溶氧電極的跨區域測量一致性，減少數據偏差。深圳高精度溶氧電極

溶解氧參數在發酵過程控制中的關鍵作用

在好氧發酵過程中，溶解氧濃度是反映微生物代謝活性的重要指標。溶解氧水平直接影響細胞的生長速率和產物合成效率。以典型的青霉素發酵為例，當溶解氧濃度低于5%飽和度時，菌體代謝會從有氧呼吸轉向無氧發酵，導致乳酸積累和菌絲形態改變，終使產量下降30-50%。

研究表明，不同發酵階段對溶解氧的需求存在差異。在菌體生長對數期，維持30-50%的溶解氧飽和度有利于生物量快速積累；而在次級代謝產物合成期，適當降低溶解氧至10-20%可能促進目標產物的合成。某制藥企業通過實施階段式溶解氧控制策略，使紅霉素發酵效價提高15%，同時降低能耗18%。

溶解氧監測還能反映發酵過程的異常情況。溶解氧突然升高可能指示染菌或菌體自溶，而持續下降則可能反映通氣系統故障或菌體過度生長。在工業化生產中，將溶解氧與OUR（氧攝取率）、CER（二氧化碳釋放率）等參數結合分析，可以實現更精細的過程監控和故障診斷。 深圳高精度溶氧電極