在發(fā)酵過程中，有時會出現(xiàn)溶解氧濃度明顯降低或明顯升高的異常變化。其原因很多，但本質(zhì)上都是由耗氧或供氧方面出現(xiàn)了變化所引起的氧的供需不平衡所致。在發(fā)酵過程中溶解氧異常下降可能有下列原因：
①污染好氧雜菌，大量的溶解氧被消耗掉，使溶解氧在較短時間內(nèi)下降到零附近；
②菌體代謝發(fā)生異常現(xiàn)象，需氧要求增加，使溶解氧下降；
③影響供氧的設(shè)備或工藝控制發(fā)生故障或變化，也能引起溶解氧下降，如攪拌功率消耗變小或攪拌速率變慢，影響供氧能力，使溶解氧降低。
水中的溶解氧含量用意大利哈納，HANNA HI98194檢測水中的溶解氧含量

引起溶解氧異常升高的原因主要是耗氧量的顯著減少將導(dǎo)致溶解氧異常升高，如污染烈性噬菌體，使生產(chǎn)菌呼吸受到抑制，溶解氧上升，當(dāng)菌體破裂后，完全失去呼吸能力，溶解氧直線上升。發(fā)酵液中DO值的任何變化都是氧的供需不平衡的結(jié)果。也就是說，在發(fā)酵過程中當(dāng)供氧量大于耗氧量時，溶解氧濃度就上升；反之就下降。因此，要控制好發(fā)酵液中的溶解氧濃度，需從供氧和耗氧這兩個方面著手。供氧方面，由氧的傳遞速率方程OTR=KLα可知，凡是能使KLα和c*增加的因素都能使發(fā)酵供氧得到改善。因此，主要是設(shè)法提高氧傳遞的推動力和容積氧傳遞系數(shù)KLα。發(fā)酵液中氧的飽和濃度c*主要受溫度、罐壓及發(fā)酵液性質(zhì)的影響。而這些參數(shù)在優(yōu)化了的工藝條件下，已經(jīng)很難改變。因此，在實際生產(chǎn)中通常從提高氧的容積氧傳遞系數(shù)KLα著手，提高設(shè)備的供氧能力。除增加通氣量外，一般是改善攪拌條件。通過提高攪拌轉(zhuǎn)速或通氣流速、降低發(fā)酵液的黏度等來提高KLα值，從而提高供氧能力。改變攪拌器直徑或轉(zhuǎn)速可增加功率輸出，從而提高α值。另外，改變擋板的數(shù)目和位置，使攪拌時發(fā)酵液流態(tài)發(fā)生變化，也能提高α值。近年來，通過加入傳氧中間介質(zhì)來提高生物應(yīng)用的傳氧系數(shù)的方法已引起了廣泛關(guān)注。傳氧中間介質(zhì)有血紅蛋白、石蠟等。耗氧方面，發(fā)酵過程的耗氧量受菌體濃度、營養(yǎng)基質(zhì)的種類與濃度、培養(yǎng)條件等因素影響，其中以菌體濃度的影響最為明顯。通過營養(yǎng)基質(zhì)濃度來控制菌的比生長速率，使其保持在比臨界氧濃度略高一點的水平進行發(fā)酵，達到最適菌體濃度，這是控制最適溶解氧濃度的重要方法。如青霉素發(fā)酵，就是通過控制補加葡萄糖的速率來控制菌體濃度，從而控制溶解氧濃度。DO值只是發(fā)酵參數(shù)之一，它對發(fā)酵過程的影響還必須與其他參數(shù)配合起來分析。國內(nèi)外都有將DO值與尾氣中的氧氣、二氧化碳，ph以及補料一起控制進行青霉素發(fā)酵的成功例子。控制的原則是加糖速率應(yīng)正好使培養(yǎng)物處在半饑餓狀態(tài)，即僅能維持菌的正常生理代謝的狀態(tài)，而把更多的糖用于產(chǎn)物的合成，并且其攝氧率不至于超過設(shè)備的供氧能力。