一、生物发酵工程的核心难题：稳定期维持与传统控制的局限

生物发酵工程作为现代生物制药工程的重要组成，通过微生物生长获取生物化工产品，而微生物生长的四个阶段 —— 调整期、对数期、稳定期、衰亡期里，稳定期是代谢产物大量累积的关键阶段，也是多数场景下收获产物的核心时期。一旦微生物生长越过稳定期进入衰亡期，菌体活性会显著下降，产物纯度也会受极大影响，直接关乎最终产品质量。

然而，生物反应体系复杂，发酵过程重复性较差，质量控制难度较高。在从实验室小试到中试、再从中试到大规模生产的工艺放大过程中，极易出现反应异常，如何让发酵反应长期稳定维持在稳定期，成为行业关注的核心问题。

传统发酵过程控制多采用离线取样结合实验室检测的方式，这种方式存在明显局限。一方面，检测流程需耗费一定时间，结果存在滞后性，往往会错过最佳补料干预时机，导致发酵体系偏离稳定期；另一方面，取样过程中，外界环境中的杂菌可能进入发酵体系，造成污染，破坏原有发酵环境，进一步加剧发酵过程的不稳定性，给生产带来损失。

二、在线拉曼光谱仪的技术逻辑：实时监测与补料反馈的应用路径

为保障发酵过程中菌种始终处于旺盛的稳定期生长状态，维持原料含量、OD 值（菌体浓度）、产物含量的稳定至关重要。在线拉曼光谱仪凭借实时监测特性，成为适配生物发酵过程控制的重要技术选择，其应用路径围绕 “实时监测 - 指标判断 - 补料调整” 展开。

在实际应用中，工作人员可在发酵罐侧面插入浸入式光学探头，该探头能直接与发酵液接触，实时获取发酵液的光谱信号。通过对这些信号的分析处理，可同步实现对原料含量、OD 值、产物含量的监测。其中，原料含量反映发酵所需营养是否充足，OD 值体现菌体生长状态，产物含量则直接关联生产目标，三者共同构成判断菌种状态与补料需求的核心指标。

当监测数据显示某一指标出现异常，如原料含量过低时，可及时启动补料操作；若 OD 值波动异常，能快速排查菌种生长问题并调整环境参数。通过这种 “实时监测 - 即时反馈 - 精准调整” 的闭环机制，可有效避免发酵体系偏离稳定期，为菌种生长提供持续适宜的环境。

三、在线拉曼光谱仪推荐：适配生物发酵的多维度保障

鉴知技术RS2000系列在线拉曼分析仪               

发酵液/培养液原位、连续在线监测，实时补料反馈，实现精准过程控制。

其一，响应速度快。在线拉曼光谱仪能在几秒内完成数据采集与分析，相比传统实验室检测的数小时周期，大幅缩短了数据滞后时间。工作人员可依据实时数据快速判断发酵状态，及时介入调整，避免因滞后导致的稳定期偏离。

其二，实现原位监测。无需对发酵液进行取样，光学探头直接在发酵罐内获取信号，既不消耗菌液，也避免了取样过程中杂菌污染的风险，最大程度保障了发酵体系的完整性与纯度，减少因污染引发的生产异常。

其三，适配性强。配备多规格检测配件，可根据不同容积、不同类型的发酵罐灵活调整安装方式，且能耐受发酵过程中常见的高温高压灭菌流程，无需频繁拆卸，适配从小试到大规模生产的多种场景。

其四，数据呈现直观。设备可实时显示原料、产物等多组分的变化趋势曲线，工作人员无需复杂数据解读，就能直观掌握发酵体系的动态变化，降低了对操作经验的依赖，减少判断误差。

其五，具备智能化建模能力。支持自优化离线建模与全自动在线建模，可根据不同菌种、不同发酵产物的特性，调整模型参数，提升监测数据的准确性。随着使用时间推移，模型还能自主优化，适配发酵过程中的细微变化。

其六，支持数字化互联。监测数据可通过 Modbus 协议上传至中控系统，实现发酵状态的集中监控与远程管理，工作人员在中控室就能实时掌握多个发酵罐的运行情况，为规模化生产的统一调度与控制提供便利，推动发酵过程的数字化管理。

四、在线拉曼光谱仪的应用价值：为生物发酵工程提质增效

在线拉曼光谱仪的应用，为生物发酵工程解决了稳定期维持的核心难题，带来了质量与效率的双重提升。

在工艺放大环节，该设备能有效减少反应异常。从实验室小试到中试，再到大规模生产，发酵体系的容积、环境参数会发生较大变化，传统控制方式难以捕捉细微波动，易出现稳定期失衡。而在线拉曼光谱仪的实时监测，能及时发现原料消耗速度、产物生成速率的细微变化，通过补料调整维持稳定期，避免因体系波动导致的菌体活性下降与产物纯度降低，提高工艺放大的成功率。

从长期生产来看，该设备能提升产品质量稳定性与生产效率。一方面，实时补料反馈确保发酵始终在稳定期进行，产物纯度与产量更稳定，降低不合格产品率；另一方面，减少因异常导致的生产中断，缩短生产周期，同时避免因原料浪费、菌液污染带来的成本损失，间接降低生产成本。

此外，其数字化与智能化特性，也为生物发酵工程向智能制造转型提供了支撑。通过与中控系统的联动，可实现发酵过程的自动化控制，减少人工干预，符合行业向高效、智能生产发展的趋势，为生物发酵企业的长期发展奠定技术基础。

结语

生物发酵工程的高质量发展，离不开对发酵过程的精准控制，而稳定期的持续维持是核心关键。在线拉曼光谱仪通过实时监测、即时补料反馈，突破了传统控制方式的局限，为解决发酵过程的稳定性难题提供了有效方案。

随着生物制药及相关领域对产品质量与生产效率要求的不断提升，在线拉曼光谱仪在生物发酵工程中的应用场景将进一步拓展。未来，随着技术的持续优化，其在监测精度、场景适配性上还将不断提升，持续推动生物发酵工程向更稳定、更高效、更智能的方向发展，为行业进步注入新动力。