溶解氧参数在发酵过程控制中的关键作用
在好氧发酵过程中,溶解氧浓度是反映微生物代谢活性的重要指标。溶解氧水平直接影响细胞的生长速率和产物合成效率。以典型的青霉素发酵为例,当溶解氧浓度低于5%饱和度时,菌体代谢会从有氧呼吸转向无氧发酵,导致乳酸积累和菌丝形态改变,终使产量下降30-50%。
研究表明,不同发酵阶段对溶解氧的需求存在差异。在菌体生长对数期,维持30-50%的溶解氧饱和度有利于生物量快速积累;而在次级代谢产物合成期,适当降低溶解氧至10-20%可能促进目标产物的合成。某制药企业通过实施阶段式溶解氧控制策略,使红霉素发酵效价提高15%,同时降低能耗18%。
溶解氧监测还能反映发酵过程的异常情况。溶解氧突然升高可能指示染菌或菌体自溶,而持续下降则可能反映通气系统故障或菌体过度生长。在工业化生产中,将溶解氧与OUR(氧摄取率)、CER(二氧化碳释放率)等参数结合分析,可以实现更精细的过程监控和故障诊断。 分子模拟技术用于设计高选择性透气膜,提升溶氧电极抗干扰能力。深圳溶氧电极批发

以双孢蘑菇为实验菌种的研究发现,搅拌转速和通气量对菌体生长和胞外多糖分泌具有重要影响。在适宜的溶氧控制条件下,菌体生物量和胞外多糖产量提高。类似地,对于生物发酵产酶过程,溶氧水平也会影响酶的产量,当溶氧水平适宜时,细胞能够正常进行代谢活动,为酶的合成提供所需的物质和能量。例如,在某些酶的合成过程中,需要特定的代谢途径参与,而这些代谢途径可能对氧气有一定的需求。如果溶氧水平不足,可能会导致这些代谢途径受阻,从而影响酶的合成。另一方面,过高的溶氧水平也可能对细胞产生不利影响,如产生氧化应激等,进而影响酶的合成效率。此时,我们就需要能够很好测量溶氧值的工具——溶氧电极,微基智慧科技有着荧光法、极谱法溶氧电极可供选择,适应多种环境、能满足多种现场选择需求。生物发酵用溶氧电极供应商推荐溶氧电极的材料安全性需符合食品接触级标准(如 FDA 认证)。

如何结合先进的控制技术实现对溶氧电极水平的精确控制以提高产酶效率?脉冲电场技术刘振宇等人在2019年的研究中,采用响应面法设计脉冲电场工作参数(脉冲强度5-15kV/cm、脉冲持续时间10-100μs和脉冲数50-99)并对黑曲霉孢子悬液进行处理和培养。结果表明脉冲强度很大程度影响菌丝干质量和产糖化酶能力,当脉冲强度为12.975kV/cm、脉冲宽度为54μs和脉冲数为66时,黑曲霉的菌丝干质量和糖化酶活性分别为28.05mg和18.01U/mL,比对照提高了68.27%和14.71%。虽然该研究主要针对黑曲霉生长和糖化酶活性,但脉冲电场技术可能为其他产酶过程中溶氧水平的控制提供新的思路。例如,可以通过脉冲电场刺激微生物的代谢活动,从而提高对溶氧的利用效率,进而提高产酶效率。
一、放线菌发酵过程中溶氧电极的选型与优化研究,放线菌发酵的特点放线菌(Actinomycetes)是一类具有分枝菌丝和分生孢子的原核生物,因其菌落呈放射状而得名。1.其结构特征如下:(1)营养菌丝(基内菌丝):负责吸收营养物质,部分可产生色素,是菌种鉴定的重要依据。(2)气生菌丝:生长于营养菌丝之上,进一步发育为孢子丝,形成繁殖孢子。2.放线菌发酵具有以下特点:(1)生长缓慢:发酵周期较长。(2)次级代谢产物为主:目标产物多在中后期大量合成。(3)高粘度:发酵液粘度大,易发生挂壁现象。(4)剪切敏感:菌丝对机械剪切力较为敏感,易受损。二、溶氧控制的难点,在放线菌发酵过程中,溶氧控制面临以下挑战:1.氧传递效率低:中后期菌丝体粘度高,导致氧传递效率下降,混合效果差。2.剪切力限制:因菌丝不耐剪切,无法通过提高搅拌速度改善溶氧。3.溶解氧电极可靠性问题:菌丝堵塞问题,发酵中后期,菌丝易堵塞传感器测量头,导致数据失真。溶氧电极的防护等级(如 IP68)确保在潮湿或水下环境稳定工作。

除了测量溶氧水平外,溶氧电极还可以与其他传感器相结合,实现对发酵过程的多参数监测。例如,可以将溶氧电极与 pH 电极、温度传感器、压力传感器等相结合,实现对发酵过程中的多个参数的同时监测。通过多参数监测,可以更加完整的了解发酵过程的运行情况,为优化发酵条件提供更加丰富的数据支持。在发酵罐厂中,溶氧电极可以作为质量控制的重要手段之一。通过对溶氧电极测量得到的数据进行分析,可以判断发酵过程是否正常,发酵产物的质量是否符合要求。如果发现异常情况,可以及时采取相应的措施进行调整,确保发酵产物的质量稳定。在发酵罐厂中,溶氧电极还可以用于环保监测。例如,可以通过监测发酵过程中的溶氧水平,判断发酵过程是否对环境造成污染。如果发现溶氧水平过低,可能意味着发酵过程中产生了过多的有机物,对环境造成了污染。此时,可以采取相应的措施进行处理,如增加通气量、提高搅拌速度等,以降低有机物的含量,减少对环境的污染。环境监测站部署溶氧电极,评估河流、湖泊等水体的自净能力。湖北极谱法溶解氧电极
溶氧电极在发酵工程中监控菌体生长,优化通气量和搅拌速率。深圳溶氧电极批发
渔业和水产养殖离不开溶氧电极的精细监测。对于鱼类和其他水生生物而言,溶解氧是生存的必要条件。溶氧电极能够实时反馈水体中的溶解氧浓度,养殖人员依据这一数据,可及时调整养殖环境。比如,当溶氧浓度过低时,可通过增加增氧设备的运行功率或开启新的增氧装置,来提高水体溶氧水平;若溶氧浓度过高,可能会对水生生物造成气栓等危害,此时可适当减少增氧操作。通过溶氧电极的辅助,能够保障水生生物健康生长,提高养殖效益 。微基生物深圳溶氧电极批发
在微生物工程和生物技术领域,溶氧电极有益于提实现数字化管理。光学溶氧电极配套的软件具有数字化管理功能,在发酵过程中具有代替传统极谱氧电极的巨大潜力。通过数字化管理,可以实时记录和分析溶氧数据,为生产工艺的优化提供数据支持。同时,数字化管理还可以实现远程监控和控制,提高生产效率和质量。综上所述,溶氧电极在微生物工程和生物技术领域为优化生产工艺提供了多方面的支持,包括提供准确的溶氧监测数据、辅助工艺参数调整和实现数字化管理等。这些支持有助于提高生产效率、产品质量和降低生产成本,推动微生物工程和生物技术领域的发展。污水处理厂使用溶氧电极控制曝气池工况,提升活性污泥处理效率。湖北极谱法溶氧电极在微生物...