随着生物技术的发展，越来越多的产品通过生物发酵和大规模细胞培养的方式得到，这也是生物行业的一个发展趋势，抛弃原有需要大量人力的操作，采用统一标准，自动化的方式去生产，这样的变化具有减少操作的污染以及降本增效的好处，更好的是通过大规模培养得到产物的批次差异将会更小。

在使用发酵罐进行微生物发酵和细胞反应器进行细胞的悬浮培养时，我们需要测定，观察一些参数，从而得知反应器内微生物和细胞的生长的状态。

我们一般会测搅拌转速，溶氧，Ph，温度等等一些参数，在观察反应器是否正产平稳运行的时候，更直观的方式是观察各参数的曲线，今天我们讲一下溶氧曲线，一起来看看溶氧曲线能告诉我们什么。

溶氧曲线是根据设备采集配备好的溶氧电极的数据生成的，溶氧电极又称溶氧探头，分为极谱式溶氧电极和光学溶氧电极两种。

极谱式溶氧电极是由一个被选择性薄膜封闭的充满着电解液的腔室。里面是由金质的阴极和银质的阳极，在两电极中间充斥着氯化钾电解液。

测量时电极间被施加 0.6-0.8V 电压，这时进入腔室内的氧气在阴极上被电离，在此过程中释放出电子。这些电子在电解液中形成电流，而透过膜的氧量与水中溶解氧的量成正比，此时探头检测电流的强度。

根据法拉第定律：流过电极的电流和氧分压成正比，在温度不变的情况下电流和氧浓度之间呈线性关系。同时热敏电阻检测溶液温度对盐浓度进行温度补偿。由于整个过程中电解质参与反应，因此需要隔段时间更换电解液。

光学溶氧电极采用的是荧光淬灭氧气的原理来测量溶液中的氧含量。光学溶氧传感器的产品设计是通过一个发光二极管来监视传感器的蓝色LED，特定的发光体被蓝光激发后发生冷光现象（荧光），带有红光过滤器的发光二极管用来测量冷光产生的红光来判断和计算氧分子的数量

光学电极的性能更好，灵敏度更高，并且免维护，这样可以省却很多准备的时间，同时溶氧电极在使用时需要校准，校准采用两点校准的方法，楚怡生物反应器采用的是汉密尔顿的光学溶氧电极，零点在电极出厂前就已经固化，所以只需要校准百分之百溶氧的值即可。

在校准时，将电极接到设备主机上，放置于空气中，待数值稳定后，校准百分之百的点位即可，也可插入罐内连续通入十五分钟的空气，待数值稳定后，校准。

那么，这个溶氧曲线能告诉我们什么呢？

在平常的操作中，大家都会提到一个溶氧曲线稳定性的问题，稳定性就是曲线波动程度的大小，反应器设备的优劣便在于参数控制是否稳定，曲线越平稳，控制就越稳定，也就是说这台设备性能更加优良。现在设备的控制采用PID的方式来控制，PID需要根据实际的培养情况来调节各个数值的大小。

上面提到溶氧曲线的稳定性越好，反应了设备的性能，也反应了反应器中的培养环境的稳定程度，当曲线波动程度小（基于设定值）的时候，微生物和细胞的生长环境也越好。

溶氧曲线中另一个搭配的曲线是进气量或者供氧量曲线，溶氧曲线的每一次波动都伴随着进气和供氧，当曲线的波动次数越频繁，说明进气和供氧的次数就越多，这就反应了罐内的微生物或细胞正处于快速生长，大量增殖的状态。

溶氧曲线可以进行批次间对比，在生产的两个批次之后，可以在设备的主机上将两批的溶氧曲线调取出来进行比对，了解两个批次之间的差异，以便改进实验的数据和方向。