微生物發(fā)酵作為生物制造領(lǐng)域的核心工藝，廣泛應(yīng)用于制藥、食品加工、生物能源及化工等行業(yè)。該過程涉及復(fù)雜的生化反應(yīng)與代謝調(diào)控，其優(yōu)化高度依賴于對關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確監(jiān)測。其中，發(fā)酵尾氣中的氧氣含量是反映微生物代謝活性、細(xì)胞生長狀態(tài)及工藝穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。近年來，基于可調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)的高精度激光氧分析儀，以其卓越的性能優(yōu)勢，逐漸成為發(fā)酵尾氣在線監(jiān)測的理想方案。

激光氧分析儀采用可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)，通過發(fā)射特定波長的激光束穿透待測氣體，精確探測氧氣分子在近紅外波段的選擇性吸收，并依據(jù)比爾-朗伯定律計(jì)算出氧氣的體積濃度。該技術(shù)的核心特點(diǎn)包括：

高選擇性與抗干擾能力

激光波長可精準(zhǔn)調(diào)諧至氧氣分子的特征吸收譜線，有效避免發(fā)酵尾氣中常見組分（如CO?、水蒸氣、氮?dú)饧皳]發(fā)性代謝產(chǎn)物）的交叉干擾，保證測量結(jié)果的高度特異性。

高精度與快速響應(yīng)

儀器具備很高的檢測靈敏度與分辨率，可快速實(shí)現(xiàn)氧濃度測量，響應(yīng)時(shí)間短，能夠?qū)崟r(shí)捕捉發(fā)酵過程中氧含量的動態(tài)變化，滿足高通量、高頻率的工藝監(jiān)測需求。

非接觸式與低維護(hù)設(shè)計(jì)

采用光學(xué)測量原理，無消耗性電解液，避免了傳統(tǒng)電化學(xué)傳感器因污染、電極老化或介質(zhì)蒸發(fā)導(dǎo)致的性能衰減。該特性使其特別適用于高溫、高濕、含懸浮菌體或培養(yǎng)基顆粒的復(fù)雜尾氣環(huán)境，顯著降低了維護(hù)成本與停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

在微生物發(fā)酵過程中，氧氣是影響菌體生長代謝的關(guān)鍵因素之一。通過持續(xù)監(jiān)測尾氣氧含量并結(jié)合進(jìn)氣氧濃度、流量等數(shù)據(jù)，可實(shí)時(shí)計(jì)算出微生物的耗氧速率，進(jìn)而反映其代謝活力。這一信息對工藝控制具有多方面的指導(dǎo)意義：

過程階段識別與代謝評估

通過分析OUR變化曲線，可準(zhǔn)確判斷發(fā)酵的延滯期、對數(shù)生長期、穩(wěn)定期與衰亡期，輔助研究者掌握菌種的發(fā)酵特性，優(yōu)化工藝時(shí)序控制。

工藝參數(shù)優(yōu)化

基于實(shí)時(shí)氧平衡數(shù)據(jù)，可精準(zhǔn)調(diào)節(jié)通風(fēng)量、攪拌轉(zhuǎn)速或罐壓，實(shí)現(xiàn)供氧能力的動態(tài)匹配，提高底物轉(zhuǎn)化率與目標(biāo)產(chǎn)物合成效率。

染菌與異常預(yù)警

發(fā)酵過程中一旦發(fā)生染菌或代謝異常，微生物耗氧模式通常會發(fā)生特征性改變。在線氧監(jiān)測系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)此類偏差，為異常診斷與干預(yù)提供關(guān)鍵依據(jù)。

菌種篩選與生理研究

在菌株開發(fā)與培養(yǎng)基優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中，通過比較不同條件下的OUR值，可快速評估菌種的代謝強(qiáng)度與生產(chǎn)效率，加速高產(chǎn)菌株的選育進(jìn)程。

高精度激光氧分析儀為微生物發(fā)酵過程提供了穩(wěn)定、可靠且高效的氧監(jiān)測解決方案。其不僅提升了過程控制的精細(xì)化與自動化水平，也為工藝開發(fā)、放大與故障排查提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。隨著生物制造行業(yè)向數(shù)字化、智能化方向持續(xù)演進(jìn)，激光氧分析技術(shù)將在推動發(fā)酵工藝優(yōu)化、賦能綠色高效生產(chǎn)方面發(fā)揮日益重要的作用。