本發(fā)明提供了用于監(jiān)測和控制生物反應器細胞培養(yǎng)物中的一個或多個過程變量以便提高產品質量和一致性的原位拉曼光譜方法和系統(tǒng)。所述方法和系統(tǒng)將用于細胞培養(yǎng)物的實時評定的原位拉曼光譜和化學計量建模技術與信號處理技術聯(lián)合使用來實現(xiàn)對細胞培養(yǎng)過程變量的精確的連續(xù)反饋和模型預測控制。通過使用來自拉曼光譜的實時數(shù)據(jù)，可以連續(xù)或間歇地監(jiān)測所述細胞培養(yǎng)物內的所述過程變量，并且自動反饋控制器將所述過程變量維持在預先確定的設定點或者維持特定的補料方案，所述特定的補料方案將變化量的劑遞送至生物反應器以最大化生物產品質量。