生物发酵用溶解氧电极

在微生物工程和生物技术领域，溶氧电极起着至关重要的作用，为优化生产工艺提供了多方面的支持。溶氧电极会影响藻类生长和产物含量，在管状光生物反应器中培养螺旋藻时，高浓度的溶解氧会积累。通过光呼吸测定法定量溶解氧浓度对批量培养的螺旋藻生长动力学和藻蓝蛋白含量的影响。结果表明，光照强度和细胞干重浓度是溶解氧对生物过程动力学产生影响的重要相互关联的工艺参数。不利的工艺条件，如低生物量浓度或高光照强度，会产生明显的生长抑制，并使螺旋藻的藻蓝蛋白含量降低高达 35%。溶解氧电极的测量延迟需纳入控制算法，以避免发酵参数的过度调节振荡。生物发酵用溶解氧电极

溶氧电极与微生物燃料电池结合有助于研究微生物群落，1、利用电化学和微生物学工具（如 Illumina 测序、共聚焦显微镜和生物膜冷冻切片）结合溶氧电极，可以探索 MFC 中阳极和阴极生物膜的微生物群落。例如，在不同 DO 条件下的 MFC 中，阴极电极的优势菌属会发生变化。在研究中发现，阴极电极的优势菌属从 Pirellula 变为 Thermomonas，直至变为 Azospira。2、在 A-MFC 的生物阴极中，存在硫还原细菌（Desulfuromonas）和紫色非硫细菌，这表明硫化合物的循环可以穿梭电子，维持氧气作为终端电子受体的还原。在 P-MFC 的生物阴极中，光合培养物提供了高 DO 水平，维持了好氧微生物群落，Halomonas、Pseudomonas 和其他微需氧菌属达到总 OTUs 的 50% 以上江苏溶解氧电极厂家水产养殖中，溶氧电极帮助养殖户及时调节增氧设备，防止鱼类缺氧。

溶氧电极的工作原理基于复杂而精妙的电化学过程。常见的极谱型溶氧电极，在工作时，需向其施加 0.6 - 0.8V 的极化电压。此时，阴极一般采用如白金等纯度极高（99.999% 以上）的材料，会释放电子；阳极通常为银等金属，负责接受电子。当溶液中的氧气透过覆盖在电极头部的透气膜，进入电解液后，便与阴极和阳极构成完整回路，进而产生电流。根据法拉第定律，此电流与氧分压呈正比关系，即 I = k・PO₂ 。凭借这一特性，溶氧电极能够将溶液中溶解氧的浓度转化为可测量的电信号 ，为后续的分析和监测提供基础。

溶氧电极测值的变化还会影响微生物的群落结构。在不同的溶氧水平下，微生物群落会发生适应性变化。例如，在高盐环境的微生物燃料电池中，当溶氧电极测值显示特定的溶氧水平时，阴极生物膜中的微生物群落会发生改变，一些特定的菌种如 Desulfuromonas sp. 和 Gammaproteobacteria 会成为关键物种，影响微生物燃料电池的性能。因此，通过溶氧电极监测溶氧水平的变化，可以研究微生物群落结构与溶氧水平之间的关系。对于一些对氧气敏感的微生物，溶氧电极的测值尤为重要。例如，微需氧微生物在低氧环境下生长，但对氧气的浓度要求非常严格。溶氧电极可以精确地测量这种低氧水平，帮助研究人员确定微需氧微生物的较好生长条件。同时，对于一些在低氧环境下具有特殊代谢功能的微生物，如在微氧条件下能够有效降解生物毒性污染物的微生物，溶氧电极可以监测到适宜的溶氧水平，促进其代谢过程。现代智能溶解氧电极支持远程数据传输，便于在计算机系统中实现自动化控制。

不同菌种发酵过程中的应用差异：1、以双孢蘑菇为实验菌种，采用5L自控式发酵罐培养研究，溶氧控制条件对双孢菇发酵过程的影响。在此过程中，考察了发酵过程中菌体生物量、胞外多糖产量、相对溶氧、葡萄糖含量的变化。这表明在双孢蘑菇发酵过程中，溶氧电极可以用于监测这些关键参数的变化，从而优化溶氧控制条件，提高菌体生物量和胞外多糖产量。2、对于淀粉液化芽孢杆菌BS5582在IOL-全自动发酵罐规模生产β-葡聚糖酶的过程中，通过控制通气量、罐压和搅拌转速进行溶氧优化。优化后β-葡聚糖酶酶活在44h达到511U/mL，比优化前提高了122.76%6。这说明在淀粉液化芽孢杆菌发酵过程中，溶氧电极可用于指导溶氧优化，提高酶的产量。3、在短梗霉发酵过程中，将短梗霉菌株经2.7L发酵罐发酵，研究溶氧对其发酵的影响。结果发现，在70%溶氧条件下，不同短梗霉菌株的聚苹果酸和苹果酸产量有明显差异，而在10%溶氧条件下，产量降低明显。这表明在短梗霉发酵过程中，溶氧电极可用于监测溶氧对发酵产酸的影响，为优化发酵条件提供依据。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。溶氧电极

零点校准通过无氧溶液（如亚硫酸钠）消除电极背景电流。生物发酵用溶解氧电极

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，以下是优化搅拌转速和通气量这一方法的讲解说明。1、以双孢蘑菇为实验菌种，采用 5L 自控式发酵罐培养研究溶氧控制条件（搅拌转速和通气量）对双孢菇发酵过程的影响。结果表明，搅拌转速和通气量对双孢菇的菌体生长和胞外多糖分泌具有显明显影响。得出较佳的培养条件为：温度 25℃、搅拌转速 160r/min、通气量 0.9vvm，此条件下，培养 5d，菌体生物量多达 20.81g/L，胞外多糖产量多达 3.75g/L。2、在大规模生物发酵生产中，可以根据不同的发酵菌种和生产要求，优化搅拌转速和通气量，以提高溶氧水平的均匀性。生物发酵用溶解氧电极