1、DO概述

发酵液中溶解氧浓度（Dissolved Oxygen,简称DO）对微生物细胞的生长和代谢有着重要的影响。一个标准大气压，25℃,氧气在水中的溶解度大约只有0.267mmol/L.一般情况下，发酵过程中供给适量的空气（霉性厌氧微生物除外）菌体才能生长繁殖和积累代谢产物。

2、微生物对氧的需求

根据微生物对氧的需求，可分为专性好氧微生物、兼性好氧微生物，厌氧微生物和专性厌氧微生物。

（1）专性好氧微生物把氧作为电子受体，通过有氧呼吸获取能量，如枯草芽孢杆菌；进行此类微生物发酵时一般应尽可能地提高溶解氧（DO）以促进微生物生长，增大菌体量，而好氧微生物在发酵中有广泛应用。

（2）兼性好氧微生物能在有氧和无氧的条件下适应生长和代谢的微生物。一般以有氧生长为主，有氧时靠呼吸产能；兼具厌氧生长能力，无氧时通过发酵或无氧呼吸产能。如酵母菌，其含有两种呼吸酶系统，一种是有氧呼吸系统，在有氧条件下进行好氧呼吸，繁殖旺盛，但产生酒精少；另一种是无氧呼吸系统，在无氧条件下进行厌氧呼吸，繁殖较弱，但产生酒精较多。

（3）厌氧微生物生长并不需要氧，但能耐受环境中的氧，此类微生物在发酵生产中应用较少。

（4）专性厌氧微生物，氧可对其有毒害作用，如产甲烷菌、丁酸梭菌，发酵过程需将溶氧控制在较低的水平。

3、影响DO的因素

影响发酵体系DO的参数有：通气量、搅拌速度、培养温度、罐压力、培养基组成等。

（1）通气量，目前通入空气是发酵体系供氧的主要途径。

（2）搅拌，主要2个作用，以打散气泡，增大有效气液传递面积来增加发酵液中的溶氧浓度。而使发酵液形成湍流，增加气液接触时间。此外搅拌还可以促进电极信号的响应，获得比较准的数据。

（3）温度，发酵过程中需要控制培养温度，有文献报道当发酵温度在30℃附近时，温度变化引起的溶氧电极测量值偏差大约为3%/℃.目前大部分溶氧电极自带温度补偿，弥补了DO监测过程中数据的有效性。

（4）压力，在微生物发酵过程中，只有溶解在发酵液中的氧才能被微生物所摄取。发酵液中的气泡压力的改变会影响溶氧张力，进而影响发酵液中的溶解氧。

（5）培养基组成成分和浓度会影响氧的溶解度。当培养基中含有大量的有机和无机物时，氧的溶解度就会降低。培养氧的理化性质（如粘度）会影响氧的传递效率。

4、DO的监测

目前用于发酵过程DO检测的溶氧电极主要分为2种：极谱型溶氧电极和光学式溶氧电极，适用行业和技术参数，分别如下图。

溶氧实时监测，可以调控微生物发酵过程中的多个参数如通气、搅拌、罐压、补料等。

5、总结

菌体的需氧量取决于菌种的种类及其所处的发酵阶段，发酵液的溶氧不仅影响微生物生长、代谢途径及目标物的产量，还会影响氧的传质速率，研究溶氧对发酵的影响及控制对提高生产效率，改善星空真人 质量等都有重要意义。

溶氧的控制研究离不开溶氧的检测，发酵工业中从 DO 的测量到分析控制都正逐步走向自动控制一体化模式，发酵过程中 DO 的控制是一个动态的过程，要根据实际的发酵情况，通过干预以使发酵液中的 DO 处于合适水平，这些都需基于一个稳定的溶氧检测传感器。