溶解氧電極的工作原理及技術(shù)發(fā)展

溶解氧電極作為生物發(fā)酵過程中關(guān)鍵的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，其工作原理主要基于電化學(xué)檢測(cè)方法。

目前市場(chǎng)上主流的溶解氧電極可分為極譜式和原電池式兩種類型。極譜式電極采用三電極系統(tǒng)，包括工作電極（通常為金或鉑）、對(duì)電極和參比電極，在工作電極表面施加穩(wěn)定的極化電壓（通常為-0.6至-0.8V），溶解氧透過選擇性透氣膜后在電極表面發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生的電流信號(hào)與溶解氧濃度成正比。

近年來，溶解氧傳感技術(shù)取得了進(jìn)展。傳統(tǒng)電化學(xué)電極逐漸被基于熒光猝滅原理的光學(xué)傳感器所補(bǔ)充。光學(xué)傳感器利用特定熒光物質(zhì)在氧分子作用下的熒光壽命變化來測(cè)定溶解氧濃度，具有無需極化、不受流速影響、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。

在發(fā)酵應(yīng)用中，溶解氧電極面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)包括：高溫滅菌（121℃、30分鐘）條件下的穩(wěn)定性、長(zhǎng)期運(yùn)行的漂移控制、抗培養(yǎng)基污染能力等。現(xiàn)代電極采用特殊的膜材料（如PTFE復(fù)合膜）和固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)，使使用壽命延長(zhǎng)至12-18個(gè)月。某大型氨基酸生產(chǎn)企業(yè)的對(duì)比數(shù)據(jù)顯示，采用新型電極后，校準(zhǔn)周期從3天延長(zhǎng)至2周，年維護(hù)成本降低40%。 熒光法溶氧電極具有較快的響應(yīng)時(shí)間，能夠迅速反映水質(zhì)變化，滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的需求。四川高溫滅菌溶氧電極

在微生物工程和生物技術(shù)領(lǐng)域，溶氧電極起著至關(guān)重要的作用，為優(yōu)化生產(chǎn)工藝提供了多方面的支持。溶氧電極會(huì)影響藻類生長(zhǎng)和產(chǎn)物含量，在管狀光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)螺旋藻時(shí)，高濃度的溶解氧會(huì)積累。通過光呼吸測(cè)定法定量溶解氧濃度對(duì)批量培養(yǎng)的螺旋藻生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)和藻藍(lán)蛋白含量的影響。結(jié)果表明，光照強(qiáng)度和細(xì)胞干重濃度是溶解氧對(duì)生物過程動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生影響的重要相互關(guān)聯(lián)的工藝參數(shù)。不利的工藝條件，如低生物量濃度或高光照強(qiáng)度，會(huì)產(chǎn)生明顯的生長(zhǎng)抑制，并使螺旋藻的藻藍(lán)蛋白含量降低高達(dá) 35%。四川高溫滅菌溶氧電極電解液變質(zhì)會(huì)導(dǎo)致溶氧電極信號(hào)漂移，需按周期更換新鮮電解液。

溶氧電極（溶氧水平對(duì)生物發(fā)酵產(chǎn)酶效率影響）：溶氧水平的變化可能會(huì)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(huì)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(huì)發(fā)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(huì)啟動(dòng)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(huì)產(chǎn)生過多的活性氧，導(dǎo)致氧化應(yīng)激，從而影響細(xì)胞的正常代謝和酶的合成。在生物發(fā)酵產(chǎn)酶過程中，溶氧水平的控制需要綜合考慮多個(gè)因素。除了微生物的種類、酶的類型外，還需要考慮發(fā)酵設(shè)備的性能、發(fā)酵工藝的特點(diǎn)等因素。例如，不同的發(fā)酵設(shè)備可能具有不同的溶氧傳遞效率，這就需要根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)來調(diào)整溶氧水平的控制策略。此外，發(fā)酵工藝的不同也可能會(huì)影響溶氧水平對(duì)產(chǎn)酶效率的影響。例如，連續(xù)發(fā)酵和分批發(fā)酵過程中，溶氧水平的控制策略可能會(huì)有所不同。

土壤中的溶解氧對(duì)植物根系的呼吸作用和土壤微生物的活動(dòng)影響深遠(yuǎn)，溶氧電極在土壤研究中也有用武之地。科研人員將特制的溶氧電極插入土壤不同深度，能夠測(cè)量土壤中溶解氧的垂直分布情況。這些數(shù)據(jù)有助于了解土壤的通氣性，判斷土壤是否處于健康狀態(tài)。微基智慧科技(江蘇)有限公司 例如，在濕地土壤研究中，通過監(jiān)測(cè)溶解氧，可分析濕地生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的規(guī)律，為濕地保護(hù)和修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。微基智慧科技(江蘇)有限公司。溶氧電極廠商提供 24 小時(shí)技術(shù)支持，遠(yuǎn)程指導(dǎo)用戶解決校準(zhǔn)問題。

溶氧電極能夠準(zhǔn)確地測(cè)量發(fā)酵液中的溶氧水平。在微生物發(fā)酵過程中，適宜的溶氧水平是菌體生長(zhǎng)和代謝的重要保障。當(dāng)溶氧電極測(cè)值顯示溶氧水平較高時(shí)，對(duì)于好氧微生物而言，充足的氧氣能夠促進(jìn)其呼吸作用，加速代謝過程。例如，在谷氨酸發(fā)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(jìn)谷氨酸的生成積累。同時(shí)，高溶氧水平也有助于微生物合成更多的能量物質(zhì)，如 ATP，為細(xì)胞的生長(zhǎng)和繁殖提供動(dòng)力。然而，過高的溶氧水平也可能對(duì)某些微生物產(chǎn)生氧化損傷，影響其正常生長(zhǎng)和代謝。當(dāng)溶氧電極監(jiān)測(cè)到較低的溶氧水平時(shí)，微生物的生長(zhǎng)和代謝會(huì)發(fā)生明顯變化。對(duì)于厭氧微生物或兼性厭氧微生物來說，低溶氧環(huán)境可能是其適宜的生長(zhǎng)條件。但對(duì)于好氧微生物，低溶氧會(huì)限制其呼吸作用，導(dǎo)致能量供應(yīng)不足。例如，在微生物燃料電池中，陰極的溶氧水平會(huì)影響其產(chǎn)電性能。當(dāng)溶氧電極測(cè)值較低時(shí)，陰極的氧還原反應(yīng)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(chǎn)生一些特殊的代謝產(chǎn)物以適應(yīng)環(huán)境。可降解膜材料研發(fā)推動(dòng)溶氧電極向環(huán)保型升級(jí)，降低白色污染。江蘇生物合成學(xué)用溶解氧電極批發(fā)

溶解氧電極的測(cè)量結(jié)果可能受到發(fā)酵液粘度、氣泡或固體顆粒的影響，需注意校正。四川高溫滅菌溶氧電極

溶氧電極的工作原理及重要性溶氧電極是一種用于測(cè)量發(fā)酵液中溶解氧濃度的傳感器。它通過電化學(xué)原理，將溶解氧的濃度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溶氧水平的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在發(fā)酵罐廠中，溶氧電極的重要性不言而喻。合適的溶氧水平對(duì)于微生物的生長(zhǎng)和代謝至關(guān)重要。如果溶氧不足，微生物的生長(zhǎng)和代謝會(huì)受到抑制，從而影響發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量；反之，如果溶氧過高，可能會(huì)導(dǎo)致微生物的過度氧化，同樣會(huì)對(duì)發(fā)酵過程產(chǎn)生不利影響。因此，通過溶氧電極實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溶氧水平，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整發(fā)酵條件，對(duì)于提高發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量具有重要意義。四川高溫滅菌溶氧電極