所属行业：氨基酸发酵 / 食品与调味品

应用产品：RS2100在线拉曼分析仪 + PR212生物浸入式探头（CIP/SIP原位灭菌）

发酵过程的“过程之眼”，让糖耗、菌浓与产量实时可见

▍行业背景

谷氨酸（L-谷氨酸）是产量最大、应用最广的氨基酸，其钠盐即味精，广泛用于食品调味、医药、饲料等领域，我国是全球最大的谷氨酸生产国。其工业生产以谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）为生产菌株，采用深层液体发酵工艺，是氨基酸发酵的经典代表。

谷氨酸属于初级代谢产物，随菌体生长同步合成并分泌到发酵液外，发酵周期相对较短、糖耗快。发酵过程中，葡萄糖作为核心碳源被快速消耗，OD反映菌体生长状态，谷氨酸浓度则直接决定最终产率——三者相互耦合，共同决定发酵的产率与成本。

与抗生素、类胡萝卜素等次级代谢产物不同，谷氨酸的合成与菌体生长高度同步，补糖策略直接决定菌体生长与产酸速率。传统离线检测严重滞后，难以跟上谷氨酸发酵快速变化的节奏，实时掌控糖耗、菌浓与产量，正是提升谷氨酸产率的关键。

葡萄糖、菌体（OD）、谷氨酸均有特征的拉曼分子指纹，可在拉曼光谱中获得良好响应，为在线无损监测提供了天然优势。

▍客户痛点

谷氨酸发酵周期短、糖耗快，传统方式依赖人工定时取样、离线化验，用化学法测葡萄糖、用分光光度法测OD、用酶法或HPLC测谷氨酸，数据滞后、频次低，无法实时反映罐内真实状态。

补糖决策依赖“经验+滞后数据”，极易出现补糖过多或过少的偏差——糖多浪费、成本上升，糖少则菌体饥饿、产酸速率下降。据行业报告，发酵过程因控制不精准导致的效率损失高达15%~30%。

谷氨酸浓度无法实时掌握，发酵终点判断与放罐时机全凭经验，错过最佳放罐点导致产率损失；反复取样破坏无菌屏障，染菌风险高；批次间产量波动大、质量一致性难以保障。

▍鉴知解决方案

鉴知技术采用RS2100在线拉曼分析仪（1064nm激发波长、抗荧光设计），搭配PR210浸入式探头（SIP原位灭菌），直接插入发酵罐内，实现葡萄糖、OD、谷氨酸三参数的在线实时分析。

图1. RS2100在线拉曼分析仪 720m3发酵罐现场测试图

图2. 在线拉曼可对OD（a）、葡萄糖（b）、谷氨酸（c）浓度进行实时监测，

检测趋势和准确度与离线检测值一致

·       原位免取样：浸入式探头直接接触发酵液，无需取样、无需穿破无菌屏障，从源头消除染菌风险

·       三参数同步：一根探头同时监测葡萄糖、OD、谷氨酸，全面还原糖耗、菌体生长与产酸进程

·       抗荧光设计：1064nm激发波长有效抑制发酵液荧光背景干扰，信号稳定、基线平稳

·       实时互联：数据秒级回传中控系统（Modbus协议），24小时连续监测，支撑闭环补糖控制

·       智能建模：自学习建模与一键自动建模，快速构建定量分析模型，适配不同菌株与培养基配方

▍应用价值

·       数据量：从每天数条离线数据提升至千条级实时数据

·       响应速度：从数小时缩短至秒级

·       建模精度：葡萄糖、OD、谷氨酸三指标建模预测误差均<10%，实测误差葡萄糖<0.34g/L、谷氨酸<0.86g/L、OD<0.08

·       产率提升：精准控糖与放罐时机，谷氨酸产率显著提升

·       质量保障：批次间一致性与稳定性显著提升

·       安全性：彻底消除取样染菌风险

·       经济效益：避免糖耗浪费与产率损失，ROI回收期约1~2年

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