發(fā)酵系統(tǒng)中溶解氧電極的選型與安裝規(guī)范
選擇合適的溶解氧電極需要考慮多個因素:發(fā)酵規(guī)模(實驗室、中試或生產(chǎn))、滅菌方式(在位滅菌或離位滅菌)、培養(yǎng)基特性(粘度、固體含量)等。對于大型發(fā)酵罐(>50m3),通常選用帶溫度補償?shù)墓I(yè)級電極,如梅特勒-托利多InPro6860i系列,其防護等級可達IP68,耐受壓力至6bar。
安裝位置對測量準(zhǔn)確性有重要影響。電極應(yīng)安裝在發(fā)酵罐的適當(dāng)高度(通常位于液面下1/3至1/2處),避開攪拌槳直接作用區(qū)域和氣泡聚集區(qū)。推薦安裝角度為15-30度傾斜,這有利于氣泡的及時排除。
在某疫苗生產(chǎn)企業(yè),通過優(yōu)化電極安裝位置,使溶解氧測量波動幅度從±5%降低到±1.5%。校準(zhǔn)程序必須嚴(yán)格執(zhí)行。兩點校準(zhǔn)法(零點用無氧亞硫酸鈉溶液,滿度用空氣飽和水)是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是,高溫校準(zhǔn)(與發(fā)酵溫度一致)可消除溫度差異帶來的誤差。某氨基酸生產(chǎn)廠的數(shù)據(jù)顯示,采用60℃校準(zhǔn)后,測量系統(tǒng)誤差從2.3%降至0.8%。 開源硬件平臺支持 DIY 溶氧電極開發(fā),推動低成本監(jiān)測方案普及。南京高壽命溶氧電極
溶氧電極與微生物燃料電池結(jié)合有助于研究微生物群落,1、利用電化學(xué)和微生物學(xué)工具(如 Illumina 測序、共聚焦顯微鏡和生物膜冷凍切片)結(jié)合溶氧電極,可以探索 MFC 中陽極和陰極生物膜的微生物群落。例如,在不同 DO 條件下的 MFC 中,陰極電極的優(yōu)勢菌屬會發(fā)生變化。在研究中發(fā)現(xiàn),陰極電極的優(yōu)勢菌屬從 Pirellula 變?yōu)?Thermomonas,直至變?yōu)?Azospira。2、在 A-MFC 的生物陰極中,存在硫還原細(xì)菌(Desulfuromonas)和紫色非硫細(xì)菌,這表明硫化合物的循環(huán)可以穿梭電子,維持氧氣作為終端電子受體的還原。在 P-MFC 的生物陰極中,光合培養(yǎng)物提供了高 DO 水平,維持了好氧微生物群落,Halomonas、Pseudomonas 和其他微需氧菌屬達到總 OTUs 的 50% 以上江蘇高溫滅菌溶解氧電極費用溶氧電極的電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究優(yōu)化陰極催化劑(如鉑納米顆粒)性能。
溶氧電極(溶氧水平對生物發(fā)酵產(chǎn)酶效率影響):在短梗霉發(fā)酵過程中,研究了溶氧對其發(fā)酵的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),溶氧降低導(dǎo)致菌體濃度及葡萄糖利用速率降低,從而造成短梗霉發(fā)酵產(chǎn)酸的產(chǎn)量降低。對于產(chǎn)酶過程,類似的情況也可能發(fā)生。低溶氧水平可能會影響細(xì)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(xì)胞代謝,但也可能帶來一些不利影響,如增加能耗、產(chǎn)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(xì)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(guān)。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(fā)酵過程中,可能需要根據(jù)所生產(chǎn)的酶的種類,調(diào)整溶氧水平,以提高產(chǎn)酶效率。此外,不同酶的合成機制也可能不同,這也可能導(dǎo)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(diào)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。
溶氧電極與工業(yè)發(fā)酵過程結(jié)合的益處:1、優(yōu)化發(fā)酵過程在工業(yè)發(fā)酵過程中,光學(xué)溶氧電極相對于傳統(tǒng)極譜氧電極具有精度高、漂移小、響應(yīng)快等優(yōu)點,同時配套的軟件具有數(shù)字化管理功能。結(jié)合溶氧電極可以監(jiān)測發(fā)酵液中的氧含量,對菌體生長和產(chǎn)物形成進行優(yōu)化。例如,在青霉素發(fā)酵過程中,培養(yǎng)液中的溶解氧濃度 CL 高于菌體的 C 長臨時,菌體的呼吸不受影響,青霉菌的各種代謝活動不受干擾;如果培養(yǎng)液中的 CL 低于菌體的 C 長臨時,菌體的多種生化代謝就要受到影響,嚴(yán)重時會產(chǎn)生不可逆的抑制菌體生長和產(chǎn)物合成異?,F(xiàn)象。2、監(jiān)測發(fā)酵過程,微基智慧科技的 VD-2021i-A系列、VD-1021i-A系列 溶氧電極在青霉素 G 發(fā)酵過程中的應(yīng)用對青霉素發(fā)酵過程起著重要的指導(dǎo)意義。通過溶氧電極可以實時監(jiān)測發(fā)酵過程中的溶解氧濃度,從而調(diào)整發(fā)酵條件,提高發(fā)酵效率和產(chǎn)品質(zhì)量。綜上所述,溶氧電極與其他技術(shù)手段結(jié)合在微生物研究中具有重要作用,可以提高產(chǎn)電性能、研究微生物群落、優(yōu)化發(fā)酵過程和監(jiān)測發(fā)酵過程等。這些作用為微生物研究提供了更深入的認(rèn)識和更有效的方法。在微藻培養(yǎng)中,溶解氧電極不僅監(jiān)測呼吸耗氧,還反映光合作用的產(chǎn)氧動態(tài)。
溶氧電極(溶氧水平對生物發(fā)酵產(chǎn)酶效率影響):溶氧水平對生物發(fā)酵產(chǎn)酶效率的影響可能還與發(fā)酵液的流變性質(zhì)有關(guān)。發(fā)酵液的流變性質(zhì)會影響氧氣的傳遞和微生物的生長。例如,高粘度的發(fā)酵液可能會阻礙氧氣的傳遞,導(dǎo)致溶氧水平降低,從而影響產(chǎn)酶效率。因此,在生物發(fā)酵過程中,需要考慮發(fā)酵液的流變性質(zhì),選擇合適的攪拌方式和通氣策略,以提高溶氧水平和產(chǎn)酶效率。在大規(guī)模生物發(fā)酵生產(chǎn)中,溶氧水平的控制更加復(fù)雜。由于發(fā)酵罐的體積較大,氧氣的傳遞和分布可能不均勻,這可能會導(dǎo)致局部溶氧水平過低或過高,影響產(chǎn)酶效率。為了解決這個問題,可以采用一些先進的發(fā)酵技術(shù),如氣升式發(fā)酵罐、膜生物反應(yīng)器等,這些技術(shù)可以提高氧氣的傳遞效率,改善溶氧水平的均勻性。運輸溶氧電極需防震防潮,防止膜破損或電解液泄漏。深圳高溫滅菌溶氧電極
更換膜時需確保邊緣密封良好,防止溶液滲入電極內(nèi)部。南京高壽命溶氧電極
溶氧電極的工作原理:溶氧電極作為測定液體中溶解氧濃度的關(guān)鍵裝置,其工作原理基于氧分子在金屬表面的氧化還原反應(yīng)。當(dāng)下常見的覆膜氧電極,陰極多采用銀、鉑等貴金屬,陽極則是錫、鉛等活潑金屬,以醋酸緩沖液作為電解質(zhì)。測量時,液體中的氧透過半透膜抵達陰極,促使兩極間產(chǎn)生電子流動,進而形成電流。氧濃度與電流強度呈正相關(guān),如此一來,溶氧濃度便轉(zhuǎn)化為電訊號,經(jīng)放大處理后,可在顯示儀或記錄儀上直觀呈現(xiàn)。這種將化學(xué)過程轉(zhuǎn)化為電信號測量的方式,為準(zhǔn)確掌握液體溶氧情況提供了有效途徑。南京高壽命溶氧電極