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?脉冲电场技术刘振宇等人在2019年的研究中,采用响应面法设计脉冲电场工作参数(脉冲强度5-15kV/cm、脉冲持续时间10-100μs和脉冲数50-99)并对黑曲霉孢子悬液进行处理和培养。结果表明脉冲强度很大程度影响菌丝干质量和产糖化酶能力,当脉冲强度为12.975kV/cm、脉冲宽度为54μs和脉冲数为66时,黑曲霉的菌丝干质量和糖化酶活性分别为28.05mg和18.01U/mL,比对照提高了68.27%和14.71%。虽然该研究主要针对黑曲霉生长和糖化酶活性,但脉冲电场技术可能为其他产酶过程中溶氧水平的控制提供新的思路。例如,可以通过脉冲电场刺激微生物的代谢活动,从而提高对溶氧的利用效率,进而提高产酶效率。通过溶解氧电极的数据反馈,可以动态调整搅拌速率或通气量,确保发酵过程稳定。江苏荧光法溶氧电极厂家推荐
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。 江苏荧光法溶氧电极厂家推荐溶氧电极在土壤呼吸研究中测量微环境氧含量,评估生态系统碳循环。
溶氧电极在发酵罐厂的应用中,稳定性至关重要。提高溶氧电极的稳定性可以优化发酵罐的操作条件:1、控制搅拌转速和通气量,搅拌转速和通气量对发酵过程中的溶氧水平有重要影响。适当提高搅拌转速 可以增加发酵液与空气的接触面积,提高溶氧传递效率;增加通气量 可以提高发酵罐内的氧气含量,从而提高溶氧水平。例如,以双孢蘑菇为实验菌种的研究表明,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,菌体生物量至多达20.81g/L,胞外多糖产量多达3.75g/L。2、控制发酵温度和pH值,发酵温度和pH值对发酵过程中的微生物生长和代谢有重要影响,同时也会影响溶氧电极的稳定性。一般来说,发酵温度和pH值应控制在适合发酵菌种生长和代谢的范围内。过高或过低的发酵温度和pH值会影响微生物的活性和代谢产物的生成,从而影响溶氧水平的变化。同时,也会对溶氧电极的性能产生一定的影响,降低其稳定性。因此,需要根据发酵菌种的特性和发酵工艺的要求,优化发酵温度和pH值,以提高溶氧电极的稳定性。
溶氧电极的工作原理基于复杂而精妙的电化学过程。常见的极谱型溶氧电极,在工作时,需向其施加 0.6 - 0.8V 的极化电压。此时,阴极一般采用如白金等纯度极高(99.999% 以上)的材料,会释放电子;阳极通常为银等金属,负责接受电子。当溶液中的氧气透过覆盖在电极头部的透气膜,进入电解液后,便与阴极和阳极构成完整回路,进而产生电流。根据法拉第定律,此电流与氧分压呈正比关系,即 I = k・PO₂ 。凭借这一特性,溶氧电极能够将溶液中溶解氧的浓度转化为可测量的电信号 ,为后续的分析和监测提供基础。发酵用溶氧电极需耐受高温灭菌(如 121℃湿热灭菌),保持性能稳定。
在建筑施工的混凝土养护环节,溶氧电极可提供新的监测思路。混凝土在水化过程中会发生复杂的化学反应,溶氧参与其中并影响混凝土的强度和耐久性。将溶氧电极埋入混凝土内部,实时监测溶氧变化,施工人员可根据监测数据调整养护措施,如控制洒水频率、覆盖保温材料等,确保混凝土在比较好条件下硬化,提升建筑结构的质量和安全性。在皮革加工行业,溶氧电极助力提升产品质量。皮革鞣制过程中,某些化学反应对环境溶氧有严格要求。溶氧电极安装在鞣制槽内,实时监测溶氧。操作人员根据监测数据,调整鞣制工艺参数,如鞣剂添加量、反应时间等,确保鞣制反应顺利进行,减少次品率,提升皮革的柔软度、耐用性等品质,满足市场对皮革制品的需求。软件适配工具确保溶氧电极数据无缝接入用户现有监控系统。江苏荧光法溶氧电极厂家推荐
食品工业中,溶氧电极用于检测包装内残氧,确保产品保质期。江苏荧光法溶氧电极厂家推荐
溶氧电极——溶氧对生物发酵产类胡萝卜素调控,调控策略:1.物理调控法,(1)通气与搅拌:a.提高通气量(0.5-2.0vvm)和搅拌速率(200-800rpm)以增强氧传递速率(OTR)但需避免剪切力损伤细胞。b.分段控制:生长初期高DO(40-60%饱和度)促进生物量;产素期适当降低DO20-30%以诱导次级代谢。(2)压力调控:微正压(0.05-0.1MPa)可增加氧溶解度,但可能抑制某些菌株代谢。2.工艺优化,(1)补料策略:通过补加碳源(如葡萄糖)与DO耦合控制,避免Crabtree效应(过量糖抑制有氧代谢)。(2)发酵模式:采用两阶段发酵(先高DO促生长,后低氧促产物)或微氧发酵(如虾青素生产)。3.化学调控,氧载体添加:a.正十二烷、全氟化碳等可提高氧传递效率,但需考虑生物相容性和成本。b.过氧化氢酶(CAT)抑制剂可适度增加胞内ROS,刺激类胡萝卜素合成。4.菌种改造,(1)强化氧响应转录因子(如SREBP、Hap1)或引入血红蛋白基因(如VitreoscillaHb)以提升低氧耐受性。(2)改造MVA途径或异源表达类胡萝卜素合成基因簇(如crt基因)。江苏荧光法溶氧电极厂家推荐
溶氧电极在电力行业的冷却塔循环水监测中具有重要作用。冷却塔循环水在运行过程中,由于与空气接触,溶解氧含量会发生变化。若溶解氧过高,会加速金属设备的腐蚀,影响冷却塔的使用寿命和电力系统的安全运行。溶氧电极可实时监测冷却塔循环水中的溶解氧浓度,当浓度超出正常范围时,系统可自动采取措施,如调整补水方式、添加缓蚀剂等,降低循环水的溶解氧含量,保护金属设备,确保电力系统的稳定运行。微基智慧科技(江苏)有限公司溶液电导率过低会增加溶氧电极内阻,需确保电解液离子强度稳定。四川生物合成学用溶解氧电极在发酵行业,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...