在发酵过程中，在一定的发酵条件下，每种产物发酵的溶解氧浓度变化都有自身的规律。通常，溶解氧浓度变化分三个阶段。在对数生长期，DO值下降明显，从其下降的速率可大致估计菌的生长情况；至对数生长期末期，会出现溶解氧低谷；在发酵后期，由于菌体衰老，呼吸强度减弱，溶解氧浓度也会逐步上升，一旦菌体自溶，溶解氧浓度上升会更明显。

　　对红霉素和谷氨酸生产来说，在发酵前期，产生菌大量繁殖，需氧量不断增加，使溶解氧浓度迅速下降，出现低峰，而在这个时期，产生菌的摄氧率同时出现高峰，菌体浓度和黏度一般也在此时出现高峰；过了生长阶段，进入产物合成期，需氧量有所减少，这个阶段的溶解氧水平相对比较稳定。

　　随菌种的活力、接种量以及培养基的不同，DO值在培养初期开始明显下降的时间也不同。对谷氨酸发酵来说，大约在发酵的10～20h出现溶解氧的低峰；而抗生素的溶解氧低峰在10～70h。

　　发酵过程中，DO值低谷到来的迟早与低谷时的DO水平还会随工艺和设备条件（如发酵过程中补料、加消泡剂等操作工艺）的不同而异。在谷氨酸合成期补糖后，产物合成期发酵液的摄氧率就会增加，引起溶解氧浓度下降，经过一段时间后又逐步回升并接近原来的溶解氧浓度；如继续补糖，又会继续下降，甚至降至临界氧浓度以下，而成为生产的限制因素。出现二次生长时，DO值往往会从低谷处逐渐上升，到一定高度后又开始下降--这是微生物开始利用第二种基质（通常为迟效碳源）的表现。

　　在发酵过程中，有时会出现溶解氧浓度明显降低或明显升高的异常变化。其原因很多，但本质上都是由耗氧或供氧方面出现了变化所引起的氧的供需不平衡所致。

　　在发酵过程中溶解氧异常下降可能有下列原因：①污染好氧杂菌，大量的溶解氧被消耗掉，使溶解氧在较短时间内下降到零附近；②菌体代谢发生异常现象，需氧要求增加，使溶解氧下降；③影响供氧的设备或工艺控制发生故障或变化，也能引起溶解氧下降，如搅拌功率消耗变小或搅拌速率变慢，影响供氧能力，使溶解氧降低。引起溶解氧异常升高的原因主要是耗氧量的显著减少将导致溶解氧异常升高，如污染烈性噬菌体，使生产菌呼吸受到抑制，溶解氧上升，当菌体破裂后，完全失去呼吸能力，溶解氧直线上升。

　　发酵液中DO值的任何变化都是氧的供需不平衡的结果。也就是说，在发酵过程中当供氧量大于耗氧量时，溶解氧浓度就上升；反之就下降。因此，要控制好发酵液中的溶解氧浓度，需从供氧和耗氧这两个方面着手。

　　供氧方面，由氧的传递速率方程OTR=KLα（c*-cL）可知，凡是能使KLα和c*增加的因素都能使发酵供氧得到改善。因此，主要是设法提高氧传递的推动力和容积氧传递系数KLα。发酵液中氧的饱和浓度c*主要受温度、罐压及发酵液性质的影响。而这些参数在优化了的工艺条件下，已经很难改变。因此，在实际生产中通常从提高氧的容积氧传递系数KLα着手，提高设备的供氧能力。除增加通气量外，一般是改善搅拌条件。通过提高搅拌转速或通气流速、降低发酵液的黏度等来提高KLα值，从而提高供氧能力。改变搅拌器直径或转速可增加功率输出，从而提高α值。另外，改变挡板的数目和位置，使搅拌时发酵液流态发生变化，也能提高α值。近年来，通过加入传氧中间介质来提高生物应用的传氧系数的方法已引起了广泛关注。传氧中间介质有血红蛋白、石蜡等。

　　耗氧方面，发酵过程的耗氧量受菌体浓度、营养基质的种类与浓度、培养条件等因素影响，其中以菌体浓度的影响最为明显。通过营养基质浓度来控制菌的比生长速率，使其保持在比临界氧浓度略高一点的水平进行发酵，达到最适菌体浓度，这是控制最适溶解氧浓度的重要方法。如青霉素发酵，就是通过控制补加葡萄糖的速率来控制菌体浓度，从而控制溶解氧浓度。

　　DO值只是发酵参数之一，它对发酵过程的影响还必须与其他参数配合起来分析。国内外都有将DO值与尾气中的氧气、二氧化碳，ph以及补料一起控制进行青霉素发酵的成功例子。控制的原则是加糖速率应正好使培养物处在半饥饿状态，即仅能维持菌的正常生理代谢的状态，而把更多的糖用于产物的合成，并且其摄氧率不至于超过设备的供氧能力。

　　文章选自：不锈钢发酵罐