杭州生物合成学用溶解氧电极

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？1、采用模型参考自适应控制（MRAC）MohamedBahita等人在2022年的研究中，基于递归二乘识别方法，提出了一种模型参考自适应控制（MRAC）应用于非线性系统中溶解氧浓度的控制，该系统为活性污泥生物反应器，大量用于废水处理和净化操作。通过与经典的PI控制方法进行比较，验证了该方法在MATLAB环境中的有效性。这种自适应控制技术能够根据系统的实际运行情况不断调整控制参数，以实现对溶氧水平的精确控制，从而为提高产酶效率创造有利条件。2、分阶段供氧控制策略何宁等人在2004年的研究中，在3L发酵罐上系统研究了溶氧水平对谷氨酸棒杆菌菌体生长及新型生物絮凝剂REA-11合成的影响，提出了生物絮凝剂REA-11合成的分阶段供氧控制策略。具体为发酵过程0-16h维持体积传氧系数kLa为100h⁻¹，16h后降低kLa为40h⁻¹至发酵结束，整个发酵过程通气量保持在1L・L⁻¹・min⁻¹。采用该分阶段供氧控制策略，生物絮凝剂产量达到900mg・L⁻¹，发酵周期缩短，实现了高细胞生长速率和高产物产率的统一。这种控制策略可以根据不同发酵阶段的需求，精确调整溶氧水平，为提高产酶效率提供了一种有效的方法。用户反馈平台收集溶氧电极使用痛点，驱动产品迭代升级。杭州生物合成学用溶解氧电极

采用先进的控制系统能够提高溶氧电极的稳定性，1、模糊自适应 PID 控制器，发酵罐系统中的溶氧具有非线性、时变的特点，传统的 PID 控制器通常不适用于这类系统。因此，可以采用一种新的模糊自适应 PID 控制器，在 Simulink 环境中构建 PID 控制系统，并使用 Matlab 中的模糊逻辑控制工具箱设计模糊控制器。这种模糊自适应 PID 控制器具有响应速度快、控制灵敏度高、适应性强等优点，可以提高溶氧电极在发酵罐厂应用中的稳定性。2、分阶段供氧控制策略，在谷氨酸棒杆菌合成新型生物絮凝剂的分批发酵过程中，采用分阶段供氧控制策略可以提高生物絮凝剂的产量和稳定性。该策略是在发酵过程 0～16 h 维持体积传氧系数 kLa 为 100h-1，16 h 后降低 kLa 为 40h-1 至发酵结束，整个发酵过程通气量保持在 1 L・L-1・min-1。采用这种分阶段供氧控制策略，可以实现高细胞生长速率和高产物产率的统一，同时也可以提高溶氧电极在发酵罐厂应用中的稳定性。耐高温溶解氧电极厂家推荐溶氧电极的搅拌速度需恒定，避免流速变化引入测量误差。

    溶氧电极——溶氧对生物发酵产类胡萝卜素的影响及调控，溶解氧（DissolvedOxygen,DO）是生物发酵过程中影响类胡萝卜素合成的关键因素之一，其浓度和调控直接影响微生物的代谢途径、细胞生长及次级代谢产物的积累。以下是溶解氧对类胡萝卜素发酵的影响及调控策略的详细分析：溶解氧对类胡萝卜素合成的影响，1.直接代谢调控：（1）好氧需求：类胡萝卜素合成菌（如红酵母、黏红酵母、三孢布拉霉等）多为好氧微生物，其合成途径依赖氧分子作为底物（如β-胡萝卜素合成需氧依赖的环化酶）。（2）氧化应激响应：适度氧胁迫可促进抗氧化防御机制，促进类胡萝卜素（如β-胡萝卜素、虾青素）积累，因其具有qingli活性氧（ROS）的功能。但过量ROS会抑制细胞生长。2.能量与还原力平衡：（1）高DO促进TCA循环和氧化磷酸化，生成更多ATP和NADPH,为类胡萝卜素合成提供能量和还原力（如NADPH是类胡萝卜素合成关键辅因子）（2）但过高的DO可能导致碳源过度消耗于菌体生长，而非产物合成。3、关键酶活性，（1）限氧条件下，MVA途径（甲羟戊酸途径）关键酶（如HMG-CoA还原酶）活性可能受抑制，减少类胡萝卜素前体（IPP/DMAPP）供应。（2）如三孢布拉霉中，DO>30%饱和度时胡萝卜素合成酶基因。

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。电解液变质会导致溶氧电极信号漂移，需按周期更换新鲜电解液。

虽然溶氧电极的价格相对较高，但是它在发酵罐厂中的应用可以带来大量的成本效益。通过实时监测溶氧水平，优化发酵条件，可以提高发酵产物的产量和质量，降低生产成本。此外，溶氧电极还可以减少能源消耗、降低维护成本等，进一步提高了成本效益。随着发酵技术的不断发展，溶氧电极在发酵罐厂中的应用前景将越来越广阔。未来，溶氧电极将更加智能化、高精度、高稳定性，为发酵过程的优化提供更加精确的数据支持。同时，溶氧电极还将与其他传感器和自动化控制系统相结合，实现对发酵过程的多方面监测和自动控制，提高生产效率和产品质量。溶解氧电极的耐灭菌性能至关重要，需能承受高温高压或化学消毒剂的反复处理。耐高温溶解氧电极厂家推荐

溶氧电极的响应时间（T90）一般小于 60 秒，快速型可缩短至 20 秒内。杭州生物合成学用溶解氧电极

在微生物燃料电池技术中，溶氧电极的作用不仅在于监测溶氧水平，还可以为研究微生物代谢功能提供重要信息。例如，通过溶氧电极测值可以了解阴极氧还原反应的速率和效率，从而研究微生物在不同溶氧条件下的代谢功能。同时，结合物理化学表征手段，可以进一步研究生物质炭等阴极催化剂在不同溶氧水平下的性能，为提高微生物燃料电池的产电能力提供依据。溶氧电极测值的溶氧水平对微生物的生长速度也有明显影响。在适宜的溶氧条件下，微生物的生长速度会加快，而在低氧或高氧环境下，生长速度可能会受到抑制。例如，在研究草鱼幼鱼的快速启动能力时，发现非低氧驯化的实验鱼随着测定环境溶氧水平的下降，其反应率降低，速度、加速度和反应时滞均发生变化。这表明溶氧水平不仅影响鱼类的生长和代谢，也对其生存能力产生重要影响。杭州生物合成学用溶解氧电极