生物发酵工程作为现代生物化工与制药领域的核心环节，通过微生物代谢转化获取目标产物，其过程稳定性直接影响产品质量与产量。微生物生长需经历调整期、对数期、稳定期与衰亡期，稳定期的精准把控是产物高效积累的关键。传统监测方式多依赖离线取样检测，存在结果滞后、易污染发酵体系等问题，难以满足规模化生产的质控需求。在线拉曼光谱仪基于光谱分析原理，实现气液多组分实时监测，为生物发酵过程管控提供了全新技术路径。

一、生物发酵监测的核心需求与行业痛点

生物发酵过程涉及原料消耗、微生物生长、产物生成等多个动态环节，需同时把控营养成分、细胞密度、气体组分等多项指标。传统离线检测模式下，取样过程可能引入杂菌，导致发酵体系污染；检测结果滞后数小时，易错过补料调整的最佳时机，造成产物收率下降。此外，原辅料与包材的质量筛查依赖实验室检测，流程繁琐且效率低下，难以实现全批次管控。这些痛点成为制约发酵行业规模化发展的重要因素，亟需高效、精准的在线监测技术突破。

二、在线拉曼光谱仪在发酵液监测中的应用

 （一）监测特性与参数覆盖

在线拉曼光谱仪可实现发酵液原位、连续监测，无需取样或消耗菌液，避免了染菌风险。单次检测耗时不足1分钟，能同步获取葡萄糖、乳糖、乙醇等营养成分，细胞密度、OD值、产物效价等多项关键参数，实时反映发酵体系动态变化。其适配不同规格发酵罐，可耐受高温高压灭菌环境，满足实验室研发、中试及大规模生产等多场景需求。

（二）数据准确性与应用价值

通过建立定量模型，该技术对核心指标的监测偏差控制在合理范围：OD值预测偏差低于11%，产物预测偏差不超过6%，甘油等营养成分预测偏差小于10%。实时生成的多组分变化趋势图，为操作人员提供直观参考，可根据数据反馈及时调整补料策略，维持微生物处于稳定期生长状态，提升产物纯度与收率。在酵母虾青素发酵等场景中，可精准捕捉类胡萝卜素及其衍生物的生成规律，为工艺优化提供数据支撑。

三、在线拉曼光谱仪在气体监测中的核心价值

 （一）多组分同步监测能力

针对发酵过程中的原料气与尾气，在线拉曼光谱仪可实现多组分同时检测，覆盖碳氢化合物、大气组分、同位素气体等500余种气体类型。定量范围宽达1ppm-100%，能精准捕捉气体组分的细微变化，助力判断反应终点、分析原料气杂质含量、预警反应异常等。

（二）技术优势与应用场景

该技术无需前处理与载气，秒级响应速度可实时反馈气体组分动态，检测过程无耗材消耗，显著降低维护成本。在厌氧发酵等场景中，可同步监测N₂、CO₂、H₂、O₂等组分含量变化，数据通过标准通讯协议上传中控系统，实现发酵状态的集中管控。其耐受高压的特性，可直接接入发酵罐气路，适配原料气与尾气的切换检测需求。

四、原辅料快速鉴别助力质量前置管控

在线拉曼光谱仪的便携款设备可实现原辅料及包材的快速鉴别，无需取样，能穿透玻璃瓶、编织袋、塑料包装等直接检测，数秒内即可完成结果判定。检测范围覆盖化学原料药、药用辅料、生化类原料、包材等多类物料，满足仓库、备料间、生产车间等多场景现场检测需求。通过先进算法保障鉴别准确性，可实现全批次逐包检测，助力企业快速放行物料，规避不合格原料流入生产环节的风险。

五、技术适配性与应用保障

在线拉曼光谱仪具备灵活的定制化能力，可根据用户需求优化硬件配置与软件功能。软件支持数据平滑、寻峰、降噪等处理，可通过已知样品建立定量模型，也能基于实时数据自动建模。设备通信接口丰富，数据可导出为多种标准格式，便于与中控系统对接。其工作环境适应性强，在0-40℃温度、0-90%相对湿度范围内均可稳定运行，预热时间短，能快速投入使用。

结语

在线拉曼光谱仪以其实时、无损、多参数同步监测的核心特性，有效解决了生物发酵过程中的监测痛点，覆盖发酵液、气体、原辅料全链条质控需求。从实验室研发到规模化生产，该技术为行业提供了数据驱动的精准管控方案，助力提升生产效率与产品质量稳定性。随着光谱分析技术的持续发展，其在生物发酵领域的应用场景将进一步拓展，为行业高质量发展注入持续动力。