溶氧(DO)是需氧微生物生長所必需。在發酵過程中有多方面的限制因素，而溶氧往往是最易成為控制因素。

在28℃氧在發酵液中的100％的空氣飽和濃度只有0.25mmol.L-1左右，比糖的溶解度小7000倍。在對數生長期即使發酵液中的溶氧能達到100％空氣飽和度，若此時中止供氧，發酵液中溶氧可在幾分鐘之內便耗竭，使溶氧成為限制因素。第七章通氣與攪拌第一節工業發酵過程中對氧的需求一、描述微生物需氧的物理量1、比耗氧速度或呼吸強度（QO2）：單位時間內單位體積重量的細胞所消耗的氧氣，mmolO2·g菌-1·h-1

2、微生物攝氧率(r)：單位重量的干菌體每小時消耗的氧量。mmolO2·L-1·h-1

。r=QO2.XCCrQO2CLCCr（C臨界）:臨界溶氧濃度,指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度。臨界溶氧濃度牛頓型培養液：如細菌和酵母菌C臨界不受培養條件的的影響非牛頓型培養液C臨界受培養條件的的影響在次級代謝產物發酵過程中，C長臨和C合臨隨菌株的生理特性而變化情況的3種情況1、C長臨=C合臨2、C長臨＞C合臨3、C長臨＜C合臨定義：C*氧飽和度＝發酵液中氧的濃度/臨界溶氧溶度所以對于微生物生長，只要控制發酵過程中氧飽和度>1.二、氧在液體中的溶解特性影響氧飽和濃度的主要因素1、溫度2、溶液的性質3、氧分壓氧越純在溶液中的溶解度越大三、影響微生物需氧的因素r=QO2.X菌體濃度QO2遺傳因素菌齡營養的成分與濃度有害物質的積累培養條件（一）微生物種類和生長階段1、種類不同代謝中的需氧量不同2、同一種菌種不同生長階段需氧量也不同。如：對數期、延滯期、穩定期、衰亡期（二）培養基組成碳源濃度增高，需氧量增大補料時，攝氧率增大溶質濃度也會影響攝氧率（三）培養液中溶解濃度CL大于C長臨不影響CL小于C長臨影響（四）培養條件：溫度、PH

（五）二氧化碳：代謝過程中產生，需及時除去第二節氧在溶液中的傳遞Nv：體積傳氧速率kmol/m3.hKla:以(C*-C)為推動力的體積溶氧系數h-1一、發酵液中氧的傳遞方程氧的傳遞過程中，需克服供氧和需氧二個方面的阻力

供氧方面阻力：1/K1、1/K2、1/K3、1/K4

需氧方面阻力：1/K5、1/K6、1/K7、1/K8二、發酵液中氧的平衡發酵液中供氧和需氧始終處于一個動態的平衡中傳遞：消耗：r=QO2.X氧的平衡最終反映在發酵液中氧的濃度上面KLa(C*-C)=r=Qm.X平衡KLa(C*-C)＞r，CL隨時間延長增加，直至CL=C*

KLa(C*-C)＜r，CL隨時間延長下降，直至CL=0第三節發酵液的流變學一、微生物發酵的發酵液是由三個體系組成第一體系液相第二體系固相第三體系氣相二、液流類型（粘度不同，流動速度不同）按粘度大小分T剪應力：液體流動過程中兩層薄層流體之間滑動時，產生的剪切應力。牛頓型流體非牛頓型流體第四節、供氧的調節C有一定的工藝要求，所以可以通過Kla

和C*來調節其中C*＝P/HNvHPKla調節Kla是最常用的方法，kla反映了設備的供氧能力，一般來講大罐比小罐要好。

45升1噸10噸攪拌速度250rpm120120供氧速率7.610.720.1影響Kla的因素

Kla反映了設備的供氧能力，發酵常用的設備為搖瓶與發酵罐。一、影響搖瓶kla的因素為裝液量和搖瓶機的種類搖瓶機往復，頻率80-120分/次，振幅8cm旋轉，偏心距25、12,轉述250rpm裝液量，一般取1/10左右：

250ml15-25ml500ml30ml750ml80ml例：

500ml搖瓶中生產蛋白酶，考察裝液量對酶活的影響裝液量30ml60ml90ml120ml

酶活力71373425392二、影響發酵罐中Kla的因素1、理論上分析KLand通氣量提高攪拌，調節kla的效果顯著發酵罐內裝配攪拌器的作用例某一產品的發酵

dnp0/vc產量

4501801.6220%49784502802.1240%55645501802.6160%8455例黑曲霉生產糖化酶

n230230270

通氣比1:0.81:1.21:0.8

產量181224162846提高d、n顯著提高C,提高了產量2、空氣流速①、當空氣流速過大時，攪拌器就出現“氣泛”現象。氣泛指在特定條件下，通入發酵罐內的空氣流速達某一值時，使攪拌功率下降，當空氣流速再增加時，攪拌功率不再下降，此時的空氣流速稱為“氣泛點”。②、提高發酵罐的供氧能力:提高攪拌功率；降低空氣流速3、發酵液理化性質的影響4、泡沫的影響5、空氣分布器形式（多數采用多孔環形鼓泡器）6、發酵罐結構的影響（增加發酵罐的高度，提高氧的溶解度）第四節CL、r和Kla的測定一、CL的測定1、化學法2、溶氧電極極譜型(陰極)：O2+2H++2e→H2O2原電池型(陰極)：O2+2H2O+4e→4OH-極譜型電極由于其陰極面積很小，電流輸出也相應小，且需外加電壓，故需配套儀表，通常還配有溫度補償，整套儀器價格較高，但其最大優點莫過于它的輸出不受電極表面液流的影響。這點正是原電池型電極所不具備的。原電池型電極暴露在空氣中時其電流輸出約5～30μA(主要取決于陰極的表面積和測試溫度)，可以不用配套儀表，經一電位器接到電位差記錄議上便可直接使用。膜：耐溫、透氣、不通水測定：一般是得到相對值二、r的測定1、物料衡算

流量（進口空氣中氧的氧含量—出口空氣中的氧含量）r=————————————————————————

發酵液體積氧的濃度：氧分壓儀2、溶氧電極停止供氣：dCL——=-r

dt三、Kla的測定1、亞硫酸鹽法（冷膜）氧→亞硫酸鈉的氧化Kla.C*=亞硫酸濃度的降低Cu2+

2Na2SO3+O2→2N