1、大腸桿菌對(duì)溶氧的需求，大腸桿菌是一種兼性厭氧菌，在有氧條件下可通過(guò)有氧呼吸高效代謝。在高密度發(fā)酵過(guò)程中，充足的氧氣供應(yīng)至關(guān)重要，通常需要將溶解氧（DO）水平維持在20%-30%。若DO低于此范圍，菌體可能轉(zhuǎn)向厭氧代謝，通過(guò)“Crabtree效應(yīng)”積累乙酸，進(jìn)而抑制蛋白質(zhì)合成和菌體生長(zhǎng)，影響發(fā)酵效率。2、DO-STAT控制策略，DO-STAT（溶氧關(guān)聯(lián)補(bǔ)料控制）是一種基于實(shí)時(shí)溶氧反饋的智能補(bǔ)料技術(shù)，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)補(bǔ)料速率使耗氧與供氧達(dá)到平衡。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)微生物發(fā)酵領(lǐng)域，尤其在大腸桿菌和酵母菌的高密度培養(yǎng)中表現(xiàn)優(yōu)異，是重組蛋白、疫苗及酶制劑生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝之一。溶氧水平的精細(xì)控制直接決定了菌體生長(zhǎng)速率和產(chǎn)物合成效率。3、溶氧監(jiān)測(cè)，目前發(fā)酵過(guò)程中的溶氧在線(xiàn)監(jiān)測(cè)主要依賴(lài)兩類(lèi)傳感器，極譜型溶氧電極：傳統(tǒng)電化學(xué)傳感器，響應(yīng)快，需定期維護(hù)。光學(xué)溶氧傳感器：基于熒光淬滅原理，穩(wěn)定性高，維護(hù)需求低。4、溶氧分段控制根據(jù)發(fā)酵階段動(dòng)態(tài)調(diào)整DO水平，可大幅度提升產(chǎn)物產(chǎn)量，生長(zhǎng)期：維持DO20%-30%，配合高攪拌速率（500-800rpm），促進(jìn)菌體快速增殖。誘導(dǎo)期：降低DO至10%-20%，減少乙酸積累，同時(shí)促進(jìn)外源蛋白表達(dá)（如IPTG誘導(dǎo)系統(tǒng)）。 固態(tài)電解質(zhì)溶氧電極無(wú)需頻繁更換電解液，提升野外使用便利性。生物發(fā)酵用溶解氧電極供應(yīng)商推薦

市政污水處理過(guò)程離不開(kāi)溶氧電極的協(xié)助。在活性污泥法處理污水時(shí)，曝氣池中溶解氧的濃度直接影響微生物的活性和污水處理效果。溶氧電極可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)曝氣池中溶解氧含量，污水處理廠(chǎng)工作人員根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，調(diào)整曝氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，如曝氣時(shí)間、曝氣量等，確保微生物在比較好溶氧環(huán)境下分解污水中的有機(jī)物，提高污水處理效率，降低處理成本，終實(shí)現(xiàn)污水的達(dá)標(biāo)排放 ，保護(hù)城市水環(huán)境。河流湖泊等自然水體的生態(tài)平衡與溶解氧密切相關(guān)，溶氧電極可用于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)其溶解氧狀況。通過(guò)在河流、湖泊中設(shè)置多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，安裝溶氧電極，能夠收集不同區(qū)域、不同時(shí)間的溶解氧數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)有助于研究人員了解水體的生態(tài)健康狀況，分析水體受污染程度以及自?xún)裟芰Φ淖兓＠纾?dāng)某一區(qū)域的溶解氧濃度持續(xù)下降，可能意味著該區(qū)域存在污染源，需進(jìn)一步排查整治，以維護(hù)河流湖泊的生態(tài)穩(wěn)定 。江蘇不銹鋼溶解氧電極廠(chǎng)家直銷(xiāo)虛擬仿真軟件模擬溶氧電極工作過(guò)程，輔助學(xué)生理解電化學(xué)反應(yīng)機(jī)制。

采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)能夠提高溶氧電極的穩(wěn)定性，1、模糊自適應(yīng) PID 控制器，發(fā)酵罐系統(tǒng)中的溶氧具有非線(xiàn)性、時(shí)變的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的 PID 控制器通常不適用于這類(lèi)系統(tǒng)。因此，可以采用一種新的模糊自適應(yīng) PID 控制器，在 Simulink 環(huán)境中構(gòu)建 PID 控制系統(tǒng)，并使用 Matlab 中的模糊邏輯控制工具箱設(shè)計(jì)模糊控制器。這種模糊自適應(yīng) PID 控制器具有響應(yīng)速度快、控制靈敏度高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以提高溶氧電極在發(fā)酵罐廠(chǎng)應(yīng)用中的穩(wěn)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(fā)酵過(guò)程中，采用分階段供氧控制策略可以提高生物絮凝劑的產(chǎn)量和穩(wěn)定性。該策略是在發(fā)酵過(guò)程 0～16 h 維持體積傳氧系數(shù) kLa 為 100h-1，16 h 后降低 kLa 為 40h-1 至發(fā)酵結(jié)束，整個(gè)發(fā)酵過(guò)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(shí)現(xiàn)高細(xì)胞生長(zhǎng)速率和高產(chǎn)物產(chǎn)率的統(tǒng)一，同時(shí)也可以提高溶氧電極在發(fā)酵罐廠(chǎng)應(yīng)用中的穩(wěn)定性。

溶氧電極在實(shí)際應(yīng)用中，需根據(jù)不同的場(chǎng)景和需求選擇合適的類(lèi)型和規(guī)格。在實(shí)驗(yàn)室研究中，可能更注重電極的測(cè)量精度和靈敏度，可選擇高精度的極譜型溶氧電極，并搭配專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)采集和分析設(shè)備。在大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)中，除了考慮精度，還需關(guān)注電極的穩(wěn)定性、耐用性以及維護(hù)的便捷性，以滿(mǎn)足長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的需求。在野外環(huán)境監(jiān)測(cè)中，則要選擇適應(yīng)惡劣環(huán)境條件，如抗腐蝕、耐高低溫的溶氧電極，并配備可靠的電源和數(shù)據(jù)傳輸裝置 。微基智慧科技(江蘇)有限公司高精度的溶解氧電極能夠檢測(cè)發(fā)酵液中微小的氧含量波動(dòng)，避免因缺氧導(dǎo)致菌體死亡。

溶氧電極在發(fā)酵罐廠(chǎng)的應(yīng)用中，穩(wěn)定性至關(guān)重要。提高溶氧電極的穩(wěn)定性可以?xún)?yōu)化發(fā)酵罐的操作條件：1、控制攪拌轉(zhuǎn)速和通氣量，攪拌轉(zhuǎn)速和通氣量對(duì)發(fā)酵過(guò)程中的溶氧水平有重要影響。適當(dāng)提高攪拌轉(zhuǎn)速 可以增加發(fā)酵液與空氣的接觸面積，提高溶氧傳遞效率；增加通氣量 可以提高發(fā)酵罐內(nèi)的氧氣含量，從而提高溶氧水平。例如，以雙孢蘑菇為實(shí)驗(yàn)菌種的研究表明，較佳的培養(yǎng)條件為溫度25℃、攪拌轉(zhuǎn)速160r/min、通氣量0.9vvm，此條件下，菌體生物量至多達(dá)20.81g/L，胞外多糖產(chǎn)量多達(dá)3.75g/L。2、控制發(fā)酵溫度和pH值，發(fā)酵溫度和pH值對(duì)發(fā)酵過(guò)程中的微生物生長(zhǎng)和代謝有重要影響，同時(shí)也會(huì)影響溶氧電極的穩(wěn)定性。一般來(lái)說(shuō)，發(fā)酵溫度和pH值應(yīng)控制在適合發(fā)酵菌種生長(zhǎng)和代謝的范圍內(nèi)。過(guò)高或過(guò)低的發(fā)酵溫度和pH值會(huì)影響微生物的活性和代謝產(chǎn)物的生成，從而影響溶氧水平的變化。同時(shí)，也會(huì)對(duì)溶氧電極的性能產(chǎn)生一定的影響，降低其穩(wěn)定性。因此，需要根據(jù)發(fā)酵菌種的特性和發(fā)酵工藝的要求，優(yōu)化發(fā)酵溫度和pH值，以提高溶氧電極的穩(wěn)定性。溶氧電極的響應(yīng)速度受膜厚度、電解液擴(kuò)散速率和攪拌強(qiáng)度影響。杭州耐消殺溶氧電極

溶氧電極在土壤呼吸研究中測(cè)量微環(huán)境氧含量，評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)。生物發(fā)酵用溶解氧電極供應(yīng)商推薦

如何結(jié)合先進(jìn)的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)溶氧電極水平的精確控制以提高產(chǎn)酶效率？在線(xiàn)生長(zhǎng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制JunfeiQiao等人在2022年提出了在線(xiàn)生長(zhǎng)管道遞歸小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（OG-PRWNN）控制方法，以提高廢水處理過(guò)程中溶解氧濃度的控制精度。該方法首先設(shè)計(jì)了在線(xiàn)生長(zhǎng)機(jī)制，通過(guò)測(cè)量控制性能來(lái)調(diào)整控制器的模塊數(shù)量，從而自動(dòng)確定控制器的結(jié)構(gòu)以滿(mǎn)足不同的運(yùn)行條件。其次，設(shè)計(jì)了結(jié)合自適應(yīng)學(xué)習(xí)率的參數(shù)在線(xiàn)算法來(lái)訓(xùn)練OG-PRWNN，以滿(mǎn)足控制要求。通過(guò)Lyapunov穩(wěn)定性定理分析了OG-PRWNN控制器的穩(wěn)定性，并通過(guò)廢水處理過(guò)程的基準(zhǔn)仿真模型驗(yàn)證了控制器的性能。這種先進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)可以為產(chǎn)酶過(guò)程中溶氧水平的精確控制提供借鑒，通過(guò)不斷調(diào)整控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溶氧的精確控制，提高產(chǎn)酶效率。綜上所述，結(jié)合先進(jìn)的控制技術(shù)如模型參考自適應(yīng)控制、分階段供氧控制策略、脈沖電場(chǎng)技術(shù)和在線(xiàn)生長(zhǎng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溶氧水平的精確控制，從而提高產(chǎn)酶效率。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)不同的產(chǎn)酶系統(tǒng)和生產(chǎn)要求，選擇合適的控制技術(shù)或組合多種技術(shù)，以達(dá)到優(yōu)異的控制效果和產(chǎn)酶效率。生物發(fā)酵用溶解氧電極供應(yīng)商推薦