在使用溶氧电极的过程中,可能会出现各种故障,如电极响应时间过长、测量结果不准确等。对于这些故障,需要进行及时的诊断和排除。故障诊断的方法包括检查电极的连接是否良好、电极是否损坏、电极膜是否过期等。根据故障诊断的结果,可以采取相应的措施进行排除,如重新连接电极、更换电极、更换电极膜等。以某发酵罐厂为例,该厂在生产过程中使用了溶氧电极对发酵过程进行实时监测。通过对溶氧电极数据的分析,发现发酵过程中的溶氧水平存在波动。经过进一步的调查和分析,发现是由于通气量不稳定导致的。该厂采取了相应的措施,如调整通气量控制系统、增加备用通气设备等,有效地解决了溶氧水平波动的问题,提高了发酵产物的产量和质量。溶解氧电极与质谱联用,可实现发酵尾气中氧气和二氧化碳的同步分析。浙江不锈钢溶解氧电极
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。 不锈钢溶氧电极供应商溶解氧电极的维护成本是发酵工厂选型时的重要考量因素,影响长期经济效益。
溶解氧电极在生物发酵过程中的关键作用溶解氧电极是生物发酵过程中不可或缺的在线监测工具,用于实时测量发酵液中的溶解氧浓度(DO)。在好氧发酵中,微生物的生长和代谢高度依赖氧气供应,如氨基酸和酶制剂的工业生产均需精确控制溶解氧水平。溶解氧电极通过电化学或光学原理检测氧分压,并将信号转换为可读数据,帮助操作人员优化通气、搅拌速率或补料策略。例如,在青霉素发酵中,溶解氧不足会导致菌体代谢转向乳酸积累,而过高则可能引起氧化应激,影响产物合成。因此,溶解氧电极的精细监测是确保发酵工艺稳定性和产物得率的关键。
溶氧电极与微生物燃料电池结合有助于研究微生物群落,1、利用电化学和微生物学工具(如 Illumina 测序、共聚焦显微镜和生物膜冷冻切片)结合溶氧电极,可以探索 MFC 中阳极和阴极生物膜的微生物群落。例如,在不同 DO 条件下的 MFC 中,阴极电极的优势菌属会发生变化。在研究中发现,阴极电极的优势菌属从 Pirellula 变为 Thermomonas,直至变为 Azospira。2、在 A-MFC 的生物阴极中,存在硫还原细菌(Desulfuromonas)和紫色非硫细菌,这表明硫化合物的循环可以穿梭电子,维持氧气作为终端电子受体的还原。在 P-MFC 的生物阴极中,光合培养物提供了高 DO 水平,维持了好氧微生物群落,Halomonas、Pseudomonas 和其他微需氧菌属达到总 OTUs 的 50% 以上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。
在发酵行业,溶氧电极用于监测发酵液中的溶氧值(DO)。发酵过程中,微生物的生长和代谢活动需要消耗氧气,不同阶段对溶氧浓度有不同要求。溶氧电极可实时反馈发酵液中的溶氧情况,发酵工程师根据这些数据,调整搅拌速度、通气量等参数,确保微生物在适宜的溶氧环境下进行发酵,提高发酵产物的产量和质量。例如在发酵中,精细控制溶氧浓度,可使的发酵单位大幅提高 。溶氧电极的使用寿命与维护保养息息相关。正确的使用和维护能够延长电极的使用寿命,降低使用成本。如按照规定的操作流程进行安装、校准和使用,避免电极受到碰撞、挤压等物理损伤。定期检查电极的膜是否有破损、污染,及时更换损坏或污染严重的膜。对于消耗性的阳极材料,在其损耗到一定程度时,及时进行更换。此外,将电极存放在适宜的环境中,如温度在 - 10…60 °C,干放储存并注意防潮,也有助于延长其使用寿命 。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。浙江不锈钢溶解氧电极
原位拉曼光谱结合溶氧电极,同步监测溶液成分与氧动态变化。浙江不锈钢溶解氧电极
在微生物工程和生物技术领域,溶氧电极能够辅助工艺参数调整,在微生物燃料电池(MFC)中,溶解氧是一个重要因素。不同初始阴极电解液溶解氧微环境下,MFC 的性能表现不同。例如,在以氮废水为底物的两室 MFC 中,分别在缺氧(1.5mg/L)、正常值(3.4mg/L)和富氧(4.4mg/L)三种不同初始阴极电解液溶解氧条件下进行研究。结果表明,MFC 性能取决于阴极的初始溶解氧浓度,在缺氧条件下功率密度优良。此外,高通量测序用于探索每个阶段的阴极生物膜和微生物群落悬浮液,结果显示阴极电极的优势属从 Pirellula 变为 Thermomonas,直至变为 Azospira。缺氧条件下,异养反硝化细菌活性受到抑制,硝化细菌比例增加。在微生物燃料电池中,阴极界面的溶解氧浓度是影响其性能的关键因素。通过运行三种不同溶解氧条件下的 MFC(空气呼吸型、水浸没型和由光合微生物辅助型)发现,在所有情况下,生物阴极都改善了与非生物条件相比的氧还原反应,其中空气呼吸型 MFC 性能优良。光合培养物在阴极室中提供高溶解氧水平,高达 16mgO?/L,维持了 P-MFC 生物阴极中的好氧微生物群落。Halomonas、Pseudomonas 和其他微需氧属达到总 OTUs 的 > 50%。浙江不锈钢溶解氧电极