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在微藻培养中，原位检测无机碳、氮源浓度困难。研究人员以杜氏盐藻（Dunaliella salina）为模型，用紫外共振拉曼光谱实时原位检测其浓度。该技术检测限低，还用于深海监测，为研究微藻生长及碳氮循环提供有力手段。
随着全球工业化进程加速，温室气体排放引发了一系列严峻的环境问题，其中全球变暖与海洋酸化尤为突出。在大自然的生态系统里，海洋微藻作为光合生物，在碳氮循环中发挥着至关重要的作用。微藻培养技术凭借其高固碳效率、良好的环境适应性，以及生产蛋白质、类胡萝卜素、脂质等增值化学产品的潜力，被视作实现碳中和的一项极具前景的技术。然而，当前微藻培养面临着诸多挑战，实际太阳能利用效率偏低，主要原因在于光照、碳源、无机营养物质等关键培养因素之间未能有效协同。要解决这些问题，精准调控碳源和营养物质的动态输入是关键一环，而这又依赖于对这些因素的准确检测，以便实现反馈调节甚至人工智能辅助调节。但现有的检测技术存在诸多不足，多数方法聚焦于微藻生物质本身，对原料关注较少，无法直接实时检测碳氮源浓度，难以满足实际需求。在这样的背景下，开发一种高效、精准的原位检测微藻培养中碳氮源浓度的技术显得尤为迫切。
为了解决这些问题，来自未知研究机构的研究人员开展了相关研究。他们以杜氏盐藻（Dunaliella salina）为模型，利用紫外共振拉曼光谱技术，直接对微藻培养系统中的碳氮源浓度进行实时原位检测。研究结果显示，该技术能有效检测微藻培养体系中碳氮源浓度变化，绘制出杜氏盐藻的碳氮消耗曲线，并且在深海实验中成功实现了对微藻培养时氮消耗曲线的原位检测。这一研究成果意义重大，它为深入理解微藻生长过程中碳氮代谢机制提供了有力的技术支持，有助于优化微藻培养条件，提高培养效率，推动微藻产业发展，同时也为全球碳氮循环研究开辟了新途径。该研究成果发表在《Algal Research》杂志上。
研究人员在开展研究时，主要运用了以下关键技术方法：一是利用紫外共振拉曼光谱技术（UV resonance Raman spectroscopy），凭借其能避免荧光干扰、对特定离子产生共振拉曼效应的特点，实现对 HCO3?、CO32?和 NO3?等无机成分的检测；二是通过配制 NaHCO3、Na2CO3和 NaNO3标准溶液，建立浓度与拉曼强度的校准曲线，从而对目标离子进行定量分析。
定量分析无机盐
研究人员配制了 NaHCO3、Na2CO3和 NaNO3标准溶液，旨在建立这些无机盐浓度与拉曼强度之间的关系，绘制校准曲线。在微藻培养体系中，HCO3?和 NO3?分别作为碳源和氮源，HCO3?被消耗后会产生 CO32?留在培养基中。通过对这些标准溶液进行拉曼光谱检测，分析不同浓度下的拉曼信号强度，从而建立起可用于定量分析的校准曲线，为后续准确测定微藻培养体系中碳氮源浓度奠定了基础。
结论
研究表明，UV - 拉曼光谱技术可用于实时定量测量微藻培养系统中的碳氮浓度。研究人员成功绘制了杜氏盐藻的碳氮消耗曲线，发现与不含 NaHCO3的对照组相比，在含 NaHCO3的培养基中，微藻生长速率更高，碳氮消耗速率也更快。此外，通过深海原位实验，证明了该技术在深海环境下监测微藻培养时氮消耗曲线的可行性，充分展示了紫外共振拉曼光谱技术在研究微藻生长碳氮源动态变化及全球碳氮循环中的巨大潜力。
这项研究成果为微藻培养及相关领域的研究提供了新的视角和有力工具。在微藻培养产业中，精准监测碳氮源浓度有助于优化培养条件，提高微藻生长效率和生物质产量，促进微藻在生物能源、食品、饲料等领域的应用。从全球生态角度来看，该技术为深入研究海洋微藻在碳氮循环中的作用提供了关键技术支撑，对理解全球气候变化、生态系统平衡等方面具有重要意义，有望推动相关领域研究取得新的突破。
