在微生物工程和生物技術領域，溶氧電極起著至關重要的作用，為優化生產工藝提供了多方面的支持。溶氧電極會影響藻類生長和產物含量，在管狀光生物反應器中培養螺旋藻時，高濃度的溶解氧會積累。通過光呼吸測定法定量溶解氧濃度對批量培養的螺旋藻生長動力學和藻藍蛋白含量的影響。結果表明，光照強度和細胞干重濃度是溶解氧對生物過程動力學產生影響的重要相互關聯的工藝參數。不利的工藝條件，如低生物量濃度或高光照強度，會產生明顯的生長抑制，并使螺旋藻的藻藍蛋白含量降低高達 35%。發酵用溶氧電極需耐受高溫滅菌（如 121℃濕熱滅菌），保持性能穩定。江蘇高精度溶解氧電極

溶解氧電極的工作原理及技術發展

溶解氧電極作為生物發酵過程中關鍵的在線監測設備，其工作原理主要基于電化學檢測方法。

目前市場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，包括工作電極（通常為金或鉑）、對電極和參比電極，在工作電極表面施加穩定的極化電壓（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生還原反應，產生的電流信號與溶解氧濃度成正比。

近年來，溶解氧傳感技術取得了進展。傳統電化學電極逐漸被基于熒光猝滅原理的光學傳感器所補充。光學傳感器利用特定熒光物質在氧分子作用下的熒光壽命變化來測定溶解氧濃度，具有無需極化、不受流速影響、維護簡單等優勢。

在發酵應用中，溶解氧電極面臨的主要技術挑戰包括：高溫滅菌（121℃、30分鐘）條件下的穩定性、長期運行的漂移控制、抗培養基污染能力等。現代電極采用特殊的膜材料（如PTFE復合膜）和固態電解質技術，使使用壽命延長至12-18個月。某大型氨基酸生產企業的對比數據顯示，采用新型電極后，校準周期從3天延長至2周，年維護成本降低40%。 江蘇高精度溶解氧電極在氨基酸發酵中，溶解氧電極幫助維持適宜的氧水平，提高目標產物得率。

采用先進的控制系統能夠提高溶氧電極的穩定性，1、模糊自適應 PID 控制器，發酵罐系統中的溶氧具有非線性、時變的特點，傳統的 PID 控制器通常不適用于這類系統。因此，可以采用一種新的模糊自適應 PID 控制器，在 Simulink 環境中構建 PID 控制系統，并使用 Matlab 中的模糊邏輯控制工具箱設計模糊控制器。這種模糊自適應 PID 控制器具有響應速度快、控制靈敏度高、適應性強等優點，可以提高溶氧電極在發酵罐廠應用中的穩定性。2、分階段供氧控制策略，在谷氨酸棒桿菌合成新型生物絮凝劑的分批發酵過程中，采用分階段供氧控制策略可以提高生物絮凝劑的產量和穩定性。該策略是在發酵過程 0～16 h 維持體積傳氧系數 kLa 為 100h-1，16 h 后降低 kLa 為 40h-1 至發酵結束，整個發酵過程通氣量保持在 1 L?L-1?min-1。采用這種分階段供氧控制策略，可以實現高細胞生長速率和高產物產率的統一，同時也可以提高溶氧電極在發酵罐廠應用中的穩定性。

溶氧電極（溶氧水平對生物發酵產酶效率影響）：在短梗霉發酵過程中，研究了溶氧對其發酵的影響。結果發現，溶氧降低導致菌體濃度及葡萄糖利用速率降低，從而造成短梗霉發酵產酸的產量降低。對于產酶過程，類似的情況也可能發生。低溶氧水平可能會影響細胞的代謝活動，降低酶的合成效率。另一方面，高溶氧水平雖然可能在一定程度上促進細胞代謝，但也可能帶來一些不利影響，如增加能耗、產生過多的活性氧等。因此，需要找到一個合適的溶氧水平范圍，既能滿足細胞代謝和酶合成的需求，又能避免過高的能耗和不利影響。溶氧水平對酶合成的影響可能與酶的種類有關。不同的酶在合成過程中可能具有不同的氧氣需求。例如，某些酶的合成可能需要較高的氧氣濃度，而另一些酶則可能在較低的氧氣濃度下就能高效合成。在生物發酵過程中，可能需要根據所生產的酶的種類，調整溶氧水平，以提高產酶效率。此外，不同酶的合成機制也可能不同，這也可能導致它們對溶氧水平的要求不同。例如，一些酶的合成可能受到氧氣的直接調控，而另一些酶的合成則可能通過其他途徑間接受到溶氧水平的影響。開源硬件平臺支持 DIY 溶氧電極開發，推動低成本監測方案普及。

溶氧電極在醫學研究中的細胞代謝研究方面發揮著重要作用。在體外細胞培養實驗中，不同類型的細胞對培養環境中的溶解氧濃度需求各異。例如，腫瘤細胞在低氧環境下可能具有更強的增殖和轉移能力，而正常細胞則需要相對穩定且適宜的氧濃度。溶氧電極能夠實時監測細胞培養體系中的溶解氧變化，科研人員據此調整培養條件，深入研究細胞在不同氧濃度下的代謝機制，為疾病的發病機制研究和藥物研發提供關鍵數據支持。微基智慧科技(江蘇)有限公司低溫環境下溶氧電極響應變慢，可通過加熱裝置維持恒溫測量。河南熒光法溶解氧電極

可降解膜材料研發推動溶氧電極向環保型升級，降低白色污染。江蘇高精度溶解氧電極

在發酵工業中，溶氧電極的應用可以提高產品質量和生產效率。通過實時監測溶氧水平，調整通風量和攪拌速度等參數，可以控制微生物的生長和代謝，使其在標準的溶氧條件下生產所需的代謝產物。例如，在雙丙氨磷生產中，發酵液中的氧含量對菌體生長和產物形成有著重要影響。溶氧電極可以準確測量溶氧水平，為調整發酵工藝提供依據，確保生產過程的穩定和高效。溶氧電極測值的溶氧水平還會影響微生物的酶活性。不同的溶氧條件下，微生物體內的酶活性會發生變化。例如，在谷氨酸發酵中，溶氧水平的變化會影響谷氨酸脫氫酶和乳酸脫氫酶的活性，進而影響產物谷氨酸和副產物乳酸的生成積累。通過溶氧電極監測溶氧水平，可以研究酶活性與溶氧水平之間的關系，為優化發酵工藝提供指導。江蘇高精度溶解氧電極