在發(fā)酵溶氧電的應(yīng)用中有幾個問題值得注意

發(fā)酵溶氧電，是表征水溶液中氧的濃度的參數(shù)。溶氧電是一種基于譜原理的測定溶解在液體中的氧的電流型電
1.發(fā)酵溶氧電的分類
測定DO的方法有多種：如化學(xué)Winkler法，電方法，質(zhì)譜儀等。這里主要介紹電方法。溶氧電zui早是由Clark（1956）發(fā)明的。它是由一透氣薄膜復(fù)蓋的電流型電。
DO電可分為兩類：原電池（Galvanic）型和譜（Polargrafic）型。
2.發(fā)酵溶氧電DO電測定原理
原電池型：一般由貴金屬，如白金、金或銀構(gòu)成陰；由鉛構(gòu)成陽。在電解質(zhì)如KCl或醋酸鉛存在下便形成PbCl2或Pb（AcO）2，原電池型電無需外加電壓。
譜（Polargrafic）型電需要外加0.6-0.8V的化電壓。一般由貴金屬，如白金或金構(gòu)成陰；由銀構(gòu)成陽。譜型電需外加一恒定的電壓，電解質(zhì)參與了反應(yīng)，因此，在一定的時間間隔必須補充電解質(zhì)。
譜型與原電池型的區(qū)別
譜型電一般壽命較長，但價格較貴。輸出電流相差數(shù)量級。電響應(yīng)時間一般為90S。用來測定Kla或過渡現(xiàn)象似乎較困難。有些電的響應(yīng)可以做到30S以下。譜型電的陰表面做得很小，一般其直徑在1-50μm的范圍，形成的還原電流在n*，因此，需要專門的電子放大裝置。一般陰材料的要求很高，如白金或銀純度在99.999%以上。
原電池型電的表面要求平面光滑，其面積大小與還原電流成正比。一般直徑采用5-10mm.。其還原電流在28℃時為5-25μA,因此，不用專門的電子放大器便可通過串聯(lián)一電位器直接接到全程5或10mV的自動電位差記錄儀上。原電池型的陽材料同樣要求很高，純度在99.999%以上。一般陽作成圓筒狀，其表面積需陰面積大數(shù)十倍，這對譜型電容易做到，故它可以做得較小。原電池型的陽就得大許多，才能滿足這種比例要求。
DO電結(jié)構(gòu)：一般由陰、陽、電解質(zhì)和塑料薄膜構(gòu)成。
電解質(zhì)：一般對電解質(zhì)的配方視為機密，商家不易公開。電解質(zhì)的配制很講究，需用無離子水，一些污染的離子會嚴(yán)重影響電的性能。所用藥品試劑要求至少用AR級的。電解質(zhì)有用，KOH;KCl,Pb（AcO）2等。
薄膜：一般采用聚四氟乙烯（F4）或聚四氟乙烯-聚六氟丙烯的共聚體，也曾用聚*，聚乙烯，聚丙烯等。其主要性能符合DO電的耐高溫（>200℃），透氣性能好的要求。其厚薄也很有講究，膜越薄，靈敏度越高，一般在0.01-0.05mm的范圍。膜性能對一個好的電響應(yīng)非常重要。需要膜對氧具有高度的透性和對CO2低的透性。
事實上，DO電測定的不是溶解氧濃度，而是氧活度或者是氧分壓。通常用空氣或不含氧的氮氣來標(biāo)定100%和零點。液體中真正的溶解氧濃度可以用化學(xué)法測定。
3.發(fā)酵溶氧電DO電的技術(shù)指標(biāo)
（1）穩(wěn)定性：這是說，當(dāng)被測DO不變，電流輸出應(yīng)長期不變，否則這種電就無法使用。但實際上電輸出的漂移是難免的，一般，其標(biāo)準(zhǔn)隨時間偏差在SD=0.1%/d是允許的。當(dāng)然SD越小越好。
（2）耐滅菌性能：要求能耐131℃1h高壓蒸汽滅菌。
（3）響應(yīng)時間：是指電輸出跟蹤溶氧濃度的變化的速度，是電靈敏度的衡量，以響應(yīng)95%或90%所需時間為指標(biāo)。一般在30s~2min。對以連機在線測定，要求靈敏度高一些好。對原電池型電，常時間發(fā)酵對象則90%響應(yīng)時間在3min以內(nèi)也是可行的。測量可將電反復(fù)置于無氧水與空氣中，在罐內(nèi)請水中反復(fù)通入純氮氣與空氣測量。
（4）電的工作壽命：這是指換一次電解質(zhì)能維持正常測定的時間，當(dāng)然越長越好，一般至少1個月以上，好的電可以達(dá)到半年以上。至于電的壽命應(yīng)不低于3-5年。
（5）殘余電流：是指液體中無或零氧狀態(tài)下的電輸出，當(dāng)然越小越好，一般允許在1%以下。這可置于無氧水中或通入氮氣測量。
（6）線性范圍：這是指與電輸出成正比的溶氧濃度范圍，當(dāng)然越寬越好，一般允許在0-50%純氧范圍。
4.在發(fā)酵溶氧電的應(yīng)用中有幾個問題值得注意
（1）DO濃度的單位：目前有3種表示DO濃度的單位
*種是氧分壓或張力（DissolvedOxygenTension,簡稱DOT），以大氣壓或mm汞柱表示，100％空氣飽和水中的DOT為0.2095×760=159（mmHg柱）。這種表示方法多在單位中使用。
第二種方法是濃度，以mgO2/L純水或ppm表示。這種方法主要在環(huán)保單位應(yīng)用較多。用Winkler氏化學(xué)法可測出水中溶氧的濃度，但用電法不行，除非是純水。
為此，發(fā)酵行業(yè)只用第三種方法，空氣飽和度（％）來表示。這是因為在含有溶質(zhì)，特別是鹽類的水溶液，其氧濃度比純水低，但用氧電測定時卻基本相同。用化學(xué)法測發(fā)酵液中的DO也不現(xiàn)實，因發(fā)酵液中的氧化還原性物質(zhì)對測定有干擾。因此，采用空氣飽和度％表示。這只能在相似的條件下，在同樣的溫度、罐壓、通氣攪拌下進(jìn)行比較。這種方法能反映菌的生理代謝變化和對產(chǎn)物合成的影響。因此，在應(yīng)用時，必需在接種前標(biāo)定電。方法是在一定的溫度、罐壓和通氣攪拌下以消后培養(yǎng)基被空氣百分之一百飽和為基準(zhǔn)。
（2）DO定位
一般在培養(yǎng)基滅菌后，發(fā)酵前DO電需標(biāo)定。起方法是在攪拌，通氣和培養(yǎng)溫度下將電流輸出調(diào)到100,待其穩(wěn)定后便接種，接種后邊不能再動，直到發(fā)酵結(jié)束。一般無法在發(fā)酵期間進(jìn)行在標(biāo)定。要考察DO電是否工作正常，從以下一些現(xiàn)象可以判斷。暫停攪拌或加糖，補料，加油，補水均回有反應(yīng)。
（3）漂移和膜堵塞是DO電在使用中面臨的主要問題。經(jīng)過消毒后，電輸出很難做重現(xiàn)。因此，電需要經(jīng)常校正。
（4）電解質(zhì)中有機溶劑的蒸發(fā)是常見的問題，會導(dǎo)致電性能的提早衰退。在電儲存過程中也會發(fā)生。