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1、摘要目前对速溶绿茶品质的评判主要依赖化学分析和感官审评的方法，前者费时费力，后者缺乏客观性。为了实现速溶绿茶品质的快速评价，本研究利用台式傅里叶近红外光谱仪和便携式近红外光谱仪采集光谱信息，结合化学计量学分析方法，以速溶绿茶产品和掺杂速溶绿茶为研究对象，以速溶绿茶关键品质指标（咖啡碱和儿茶素）及麦芽糊精掺杂量为预测目标，建立速溶绿茶品质的近红外定量分析方法，并开发了便携式快速检测仪器，取得的主要结果如下：（1）基于台式傅里叶光谱仪探讨不同样品形态对速溶绿茶品质评价模型预测效果的影响。利用该仪器分别采集固体样品（速溶绿茶粉末）和液体样品（速溶绿茶茶汤）的光谱信息，建立了样品儿茶素和咖啡碱含量的偏
2、最小二乘（PLS）定量分析模型，比较了漫反射光谱（对应固体样品）和透射光谱（对应液体样品）模型性能。相较之下，基于粉末样品漫反射光谱建立的品质评价模型预测效果更好。咖啡碱、总儿茶素、EGC、EGCG、EC、ECG漫反射光谱模型预测集相关系数分别是0.993、0.958、0.883、0.955、0.966、0.936。（2）基于最优样品形态，探讨台式近红外光谱仪和便携式近红外光谱仪评价速溶绿茶品质的性能差异，建立速溶绿茶中儿茶素和咖啡碱含量的快速检测方法。试验中对便携式和台式光谱仪的儿茶素和咖啡碱PLS模型结果进行对比，Passing-Bablok回归分析显示，二者没有显著差异，即便携式光谱仪可
3、应用于速溶绿茶主要品质成分的快速检测。为降低模型的复杂性，试验中对样品儿茶素和咖啡碱的PLS模型的变量筛选方法进行了探讨，优选出遗传算法(GA)作为变量筛选方法，基于512个变量建立的PLS模型的咖啡碱、总儿茶素、EGC、EGCG、EC、ECG的RPD分别是4.422、3.761、1.504、3.136、3.139、2.433。（3）基于便携式近红外光谱仪的，速溶绿茶掺麦芽糊精快速检测方法研究。试验中以五种速溶绿茶为基底，掺入不同比例的麦芽糊精，制成掺杂速溶绿茶样品。通过标准正态变换预处理，单一基底的五个PLS模型的预测集相关系数分别为0.995、0.995、0.996、0.997、0.998
4、。为建立通用性更强的全局模型，试验对比了GA、连续投影算法(SPA)、迭代保留信息变量(IRIV)和区间随机蛙跳(IRF)四种变量筛选方法和PLS和支持向量回归(SVR)两种建模方法。得到SPA-PLS模型预测结果最佳，Rp为0.98,，RPD为6.084，能够实现速溶绿茶麦芽糊精掺杂的定量检测。关键词：速溶绿茶；近红外光谱分析技术；儿茶素；咖啡碱；掺杂AbstractAt present, the evaluation of the quality of instant green tea mainly relies on the methods of chemical analysis a
5、nd sensory evaluation. The former is time-consuming and labor-intensive, while the latter lacks objectivity. In order to achieve rapid evaluation of the quality of instant green tea, this study used a benchtop near infrared (NIR) spectrometer and a portable NIR spectrometer to collect spectral infor
6、mation. Then the spectral information combined with chemometric analysis methods, with instant green tea products and adulterated instant green tea as the research objects, with the key quality indicators of instant green tea (caffeine and catechins) and the amount of maltodextrin adulterated were t
7、he prediction targets to establish instant green tea quality NIR quantitative analysis method, and developed a portable rapid detection instrument, the main results obtained are as follows: (1) The effect of different sample forms on the prediction results of the instant green tea quality evaluation
8、 model was discussed based on the benchtop NIR spectrometer. The instrument was used to collect the spectral information of solid samples (instant green tea powder) and liquid samples (instant green tea soup) respectively. And partial least squares (PLS) quantitative analysis model for the content o
9、f catechins and caffeine in the samples was established. Then the diffuse reflection spectra (corresponding to the solid samples) and the transmission spectra (corresponding to the liquid sample) model performance were compared. In comparison, the quality evaluation model based on diffuse reflectanc
10、e spectroscopy of powder samples has better prediction effect. The caffeine, total catechins, EGC, EGCG, EC, ECG prediction set correlation coefficients of models for diffuse reflectance spectra are 0.993, 0.958, 0.883, 0.955, 0.966, 0.936. (2) Based on the optimal sample form, the performance diffe
11、rence between benchtop and portable NIR spectrometer to evaluate the quality of instant green tea was discussed, and a rapid detection method for the content of catechins and caffeine in instant green tea was established. In the test, the results of the PLS model of catechins and caffeine in portabl
12、e and benchtop NIR spectrometers were compared. Passing-Bablok regression analysis showed that there was no significant difference between the two devices. In other words, the portable spectrometer can be used for the rapid detection of the main quality components of instant green tea. To simplify t
13、he model, the variable screening method of the PLS model of sample catechins and caffeine was discussed in the test. The genetic algorithm (GA) was selected as the variable screening method, the RPD of caffeine, total catechins, EGC, EGCG, EC, and ECG of prediction models were 4.422, 3.767, 1.504, 3
14、.136, 3.139, and 2.433, respectively.(3) Research on rapid detection method of instant green tea adulterated with maltodextrin based on portable NIR spectrometer. In the test, five kinds of instant green tea were used as substrates, and maltodextrins were adulterated with different proportions to pr
15、epare samples of adulterated instant green tea. Through standard normal transformation preprocessing, the correlation coefficients of the prediction sets of the five PLS models on a single substrate are 0.995, 0.995, 0.996, 0.997, and 0.998, respectively. In order to establish a global model, the te
16、st compared four variable screening methods including GA, successive projections algorithm (SPA), iteratively retaining informative variables (IRIV) and interval random frog (IRF), as well as two modeling methods of PLS and SVR. The SPA-PLS model had the best prediction result, Rp was 0.98, and RPD
17、was 6.084, which can realize the quantitative detection of the instant green tea maltodextrin adulterate.Keywords: instant green tea; near infrared spectroscopy; catechin; caffeine; adulterate311文献综述1.1速溶茶概述速溶茶是茶叶的可溶性固型物，以茶叶或茶鲜叶为主要原料，经水提取或采用茶鲜叶榨汁，可在生产过程中加入食品添加剂和食品加工助剂，经加工制成的粉末状、碎片状或颗粒状的固体产品，可作为食品、饮料
18、等原辅料1。加工速溶茶的原料来源非常广泛，可以是发酵叶、揉捻叶、杀青叶这样的半制品，也可以是碎末茶、毛茶或鲜叶。成品茶的优点是速溶茶的生产可不被采茶的季节所限制，且品质稳定，货源丰富。而半制品和鲜叶的优势是制成的速溶茶汤色明亮，茶味感新鲜，且提取难度小、提取率高和成本低。速溶茶中多酚物质、咖啡碱等营养成分和风味因原料产地、品种和质量而有所差异，因此需根据拼配要求选择合适的原料并对原料需进行理化成分分析。通茶，大叶种茶叶内含物质更丰富，例如儿茶素和咖啡碱等；夏季茶与春季茶相比，氨基酸、儿茶素含量更低，咖啡碱含量更高。因此速溶茶品质因生产原料而差异较大。通常，大叶种比中小叶种茶叶儿茶素和咖啡碱含量
19、更高，夏季茶比春季茶咖啡碱含量更高，氨基酸、儿茶素含量更低，不同原料生产的速溶茶品质差异较大。通过合理地拼配，利用不同茶类的特点可获得不同特色的速溶茶产品。世界首次速溶茶的试制源于20世纪40年代的英国，这标志着速溶茶制造业的诞生。我国速溶茶 试制始于20世纪60年代的福州商品检验局2。自此，我国速溶茶的研究开始了不断发展，不断完善的过程。近年来，我国速溶茶研究取得了新的进步。（1）速溶茶得率的提高。提取是决定速溶茶品质和得率的关键步骤。农绍庄等3研究证明运用合理的微波萃取方法可提高速溶茶得率，且该方法用时短，更易于工业化生产。邵云飞等4研究表明超声波辅助浸提可显著提高茶多酚和咖啡碱提取率，并
20、且具有效率高、省时和节能的优点。（2）速溶茶香气的改善。速溶茶中改善香气的方式较多，Zhang等5对-葡萄糖苷酶和-木糖苷酶的协同作用对速溶绿茶香气的影响做了研究。崔继来等6研究表明膜浓缩可有效保留茶叶的香气，比蒸发浓缩效果好。蒸发浓缩过程的高温会影响速溶茶的风味物质。陈锦权等7为探究改善茶汤香气的方法，研究了高压脉冲电场和冷冻浓缩相结合的方法用于茶汤的提取和浓缩。（3）速溶茶风味和澄清度的提高。为提高速溶茶稳定性和冷溶性，需要减少茶汤中的茶乳酪。李梦迪8将单宁酶TahA应用于绿茶茶汤，其浊度降低26.71%。同时茶汤的明亮度和总抗氧化显著提高。张远志9为降低生产成本，通过易得原料（壳聚糖、离
21、子交换树脂和活性炭）为载体固化单宁酶。其中以壳聚糖为酶载体效果最佳，茶汤经处理后澄清度和风味大大提高。近年来，改进和改善速溶茶粉产品品质的研究主要集中于提取技术、赋香技术、浓缩技术、生物技术等技术领域10-12。近年来，因茶饮料和茶食品发展迅速，带动了我国速溶茶产业的发展。速溶茶作为食品天然添加剂用于生产茶叶糖、茶叶冰淇淋、茶叶口香糖等，并作为茶饮料等健康、绿色饮品的原料。此外，速溶茶用于抗氧化添加剂、药品及化妆品等生产研究也受到越来越多消费者的青睐13。随着茶叶深加工领域创新能力的加强，速溶茶市场空间将不断加大14。1.2影响速溶茶品质的因素1.2.1儿茶素和咖啡碱对速溶茶品质的影响速溶茶含
22、有茶叶能够进入茶汤的大部分营养成分和风味物质，如儿茶素、咖啡碱、氨基酸、糖类等。速溶绿茶中儿茶素主要包括表没食子儿茶素没食子酸酯(-)-epigallocatechin-3-gallate，EGCG、表没食子儿茶素(-)-epigallocatechin，EGC、表儿茶素没食子酸酯(-)-epicatechin-3-gallate，ECG和儿茶素(+)-catechin，+C和表儿茶素(-)-epicatechin，EC五种单体。Hodges等15研究表明儿茶素可以改善肠道屏障的完整性。Takahashi等16研究证明摄入富含儿茶素的绿茶可以降低餐后血糖浓度。Gartenmann等17系统论述
23、了儿茶素可以有效减少牙菌斑，并能预防牙龈炎。Thawonsuwan等18研究说明从绿茶中提取的EGCG是一种有效的抗氧化剂。Onishi等19研究发现绿茶儿茶素吸附在咽部粘膜上可抵抗甲型流感病毒的活性，减少流感的发病率。咖啡碱是茶叶中主要的生物碱之一，约占茶叶干重的2%-4%。Machado等20基于实验和神经化学方面的证据，证实了咖啡碱预防与记忆障碍相关的神经退行性变方面的功效，并认为咖啡碱可能成为预防或治疗抑郁症的有效的治疗方法。Zapata等21研究表明咖啡因通过调节脂肪基因表达，抑制脂质积累和体重增加。速溶茶是通过提取、浓缩、干燥等工序加工而成的，咖啡碱和儿茶素等有效成分在其原料基础上
24、进一步积累，所以速溶茶中营养物质的含量较原料大幅度提高。苦涩味是绿茶茶汤的主要滋味特征22，儿茶素和咖啡碱是其中重要呈味物质23。Yu等24的研究认为，EGCG具有苦味和涩味，咖啡碱具有苦味,二者是影响茶汤滋味的关键物质，CG和GC具有轻微的收敛性，强度弱于EGCG。Zhang 等25研究认为EGC和EC有助于绿茶的甜味回味。适当的EGCG/EGC和ECG/EC比例，可以在保持合理的EGCG或ECG生物活性的同时，产生极好的绿茶余味。1.2.2麦芽糊精对速溶茶品质的影响麦芽糊精是以淀粉或淀粉质为原料的不含游离淀粉的淀粉衍生物，其原料主要是淀粉或含淀粉质的原粮26。麦芽糖糊精具有作为壁材、助分散
25、剂、风味载体和膨松剂等多种功能。它主要用于难以干燥的材料，如果汁、调味料和甜味剂，并减少粘性，从而提高产品的稳定性。在速溶茶加工中，麦芽糊精可以促进出粉率的提高，但是麦芽糊精如果过量会使速溶茶溶解性变差27。Nadeem等28研究表明在速溶茶喷雾干燥山中，多酚物质含量随着载体物质浓度的增加而降低。此外，麦芽糊精若加入量过多，糊精味严重，影响产品的风味，也降低了产品的营养物质含量。1.3茶叶品质快速检测技术研究1.3.1近红外光谱技术的发展近红外( Near Infrared，NIR)光是波长范围介于可见光与中红外区之间的电磁波,波长范围为7802526 nm29。近红外光谱根据其采集方法的不同
26、分成近红外反射光谱和近红外透射光谱两种。近红外反射光谱是根据反射与入射光强的比例关系来获得物质在近红外区的吸收光谱,近红外透射光谱是根据透射与入射光强的比例关系来获得物质在近红外区的吸收光谱。近红外光谱技术它的优点主要有：（1）分析速度快：光谱仪器可以在1分钟内采集样品光谱。（2）样品制备简单：固体样品制备通常需要研磨以提高样品的均匀性，许多分析(特别是对液体的分析)，包括近红外光谱的一些在线应用，基本不需要样品制备。（3）分析样品效率高：同一批样品采集光谱建立校正模型后，可实现样品的多性质或组分同时测定。（4）可实现在线检测：近红外光在光纤中具有良好的传输性，应用光纤可实现远距离采样，将检测
27、的光谱信息实时传送至仪器。因此，应用光纤可克服恶劣环境现场采集样品信息。（5）无损检测：光谱测量过程中不消耗样品。它的缺点主要有：（1）对含量较低的样品成分不敏感；（2）是一种基于经验的工具，需要大量有代表性的样品建立模型；（3）如果产品或光谱采集仪器改变，那么模型需要更新30。在应用中，近红外光谱技术的利大于弊。随着环境压力的增大，传统检测方法的环境不友好等特点，使近红外技术成为越来越多实验室和企业的最佳选择。目前，近红外光谱技术广泛用于农业和食品领域中31。2008年，王莉等32 研究应用近红外光谱技术预测果醋糖度的方法, 采用主成分分析（Principal component analy
28、sis，PCA）、支持向量机（Support vector machine, SVM）和偏最小二乘法(Partial least squares, PLS)建立了果醋糖度值预测模型。2017年，Yang等33 采用可见/近红外光谱技术，从参考品质性状中提取5个主成分对完整的鸡胸肉片进行快速分类。2018年，Genisheva等34探索了通过近红外光谱测定红酒中挥发性化合物的快速检测方法，共采集105份葡萄酒样品光谱，分析范围为1573nm1840 nm。2018年，zdem等35利用21个不同品种的73份初榨橄榄油，结合结合近红外光谱建立PLSR模型，首次实现了甾醇类化合物的快速定量分析。橄榄
29、油中总甾醇含量具有良好的预测能力Rp2 = 0.839, RMSEP = 192 mg/kg, RPD = 2.64。2020年，Guo等36利用近红外透射光谱，通过协同区间、连续投影算法（Successive projections algorithm，SPA）、遗传算法（Genetic algorithm, GA）和竞争自适应重加权抽样变量选择方法来识别特征变量，简化模型。通过与苹果生物活性成分密切相关的光谱变量建立偏最小二乘模型。在600-1000nm波长范围内建立了苹果可溶性固型物的预测模型， RMSEP和RPD值分别为0.327和4.845。1.3.2光谱数据分析中常用的化学计量学方
30、法化学计量学方法在光谱数据分析中的应用主要包括以下四个方面：（1）光谱预处理。近红外技术的一个实际应用问题是在信号采集过程中，光谱经常受到各种干扰，而且光的路径长度会受到样品厚度、测量几何形状(对于非散射样品)或样品的物理性质（颗粒、液滴、纤维尺寸）的影响。因此，预处理已成为近红外光谱建模的关键步骤。常用的预处理方法有，卷积（Savitzky-Golay，SG）平滑、一阶和二阶导数、标准正态变换（Standard normal variate, SNV）、多元散射校正（Multiplicative scatter correction，MSC)37、正交信号校正法38等。（2）波长筛选方法。变
31、量选择是进一步优化光谱数据建模的关键步骤。有效的变量选择方法可以客观地识别变量，从而选出提供有用信息的变量，并消除包含严重噪音的变量。常用的变量选择方法有SPA39、区间偏最小二乘法（Interval partial least square, iPLS）、联合区间偏最小二乘法（Synergy interval partial least squares，siPLS)40, 后向区间偏最小偏最小二乘法 (Backward interval partial least squares， Bi-PLS)、GA、无信息变量消除法41等。（3）定量分析模型的多元校正方法。定量分析是一种间接分析42。常
32、用的方法有多元线性回归(Multiple linear regression, MLR)43、主成分回归(Principle component regression, PCR)44、PLS45、局部权重线性回归和人工神经网络(Artificial neural network,ANN)46等。（4）模式识别定性分析方法。定性识别是指通过数据处理及分析表征物质的多类型信息，从而对物质进行描述、辨别及分类的过程。常用的定性分析方法有SVM47、偏最小二乘判别分析法（Partial least squares discrimination analysis，PLS-DA）和线性判别分析法（Line
33、ar discriminant analysis，LDA）48、簇类独立软模式(Soft Independent modeling of class analogy，SIMCA)49、K-最邻近法(K-nearest neighbour method，KNN)50、PCA51。1.3.3近红外光谱技术在茶叶品质检测中的应用传统上我们一般使用高效液相色谱检测茶叶中儿茶素、咖啡碱52和氨基酸的含量，使用气相色谱检测茶叶中的农药残留物质。尽管这些方法非常准确，但是耗时、费力且对操作人员要求高53-55。自上世纪70年代，日本开始研究近红外光谱技术在茶叶品质方面的应用，并取得较为理想的效果。近年来，国
34、内关于近红外光谱技术在茶叶方面的研究发展迅速。随着计算机技术和化学计量学的发展，光谱的研究已不再局限于运用特定波长确定某一成分的多元回归方程，逐步向弱信号和多组分多元信息处理等方面发展。随着傅里叶变换在光谱仪中的应用，使光谱仪增加了光通量，提高了信噪比和样品快速分析的精度。近红外技术在茶叶中的应用主要包括以下几个方面：（1）茶叶地理溯源及识别。Ren等56基于傅里叶近红外光谱，以云南、印度等七个不同地区的红茶为试验样品，通过PLS对游离氨基酸、水提物、咖啡碱和多酚的分析，不同产地红茶识别准确率达94.3%。Meng等57采集福建安溪三个镇共90个铁观音样品，近红外光谱结合质子核磁共振技术，通过
35、PLS-DA模型对数据进行分析，模型对三个镇的样品平均识别率可达到90.2%。He等58运用近红外光谱分析技术结合PLS和欧式距离法，对西湖龙井、越州龙井、钱塘龙井及平地茶进行分类，预测集正确率可达到96.84%。（2）茶叶种类和茶树品种鉴别。程权等59 利用近红外光谱技术建立了乌龙茶品种的快速鉴别方法。在11001300 nm,16402498 nm波长范围内，以本山、梅占、铁观音、毛蟹和黄金桂为试验样品建立了定性分析模型，预测集识别率达90%。Chen等60采用PCA方法，以铁观音等四个茶类为材料，成功地将近红外光谱技术与SIMCA模式识别方法应用于茶类的快速识别中。杨天鸣等61利用近红外
36、光谱结合马氏距离法，对宜昌绿茶等七个品种的红茶和绿茶进行分类建模，其判别率可达100%。Huang等62基于可见-近红外光谱，LDA和PCA建模方法结合不同茶树品种鲜叶中生化物质的指示，建立茶树品种鉴别模型，其正确率为98.15%。（3）茶叶等级判别。王曼等63为无损、快速判别黄山毛峰鲜叶等级，基于近红外光谱，结合PLS建立黄山毛峰含水率、全氮量和粗纤维含量的定量模型，通过分析鲜叶内含成分与等级之间的关系，建立了鲜叶的等级判别模型，最佳模型的黄山毛峰鲜叶等级判别率为93.10%。Fu等64基于傅里叶近红外光谱，结合PLS-DA对三个等级共2745份样品进行等级判别分析,模型特异性分别为0.97
37、9、0.952、0.996。韦玲冬65基于近红外光谱，以7个等级的140份红茶为样品，建立了等级判别模型。模型对未知样品的判别率可达78.5%。Ren等66通过近红外技术结合变量筛选方法，对7个等级的700个祁红样品建立判别模型，对比GA、竞争性自适应重加权抽样、混合蛙跳算法和SPA四种变量筛选方法，其中竞争性自适应重加权抽样-最小二乘支持向量机模型等级判别率最佳为99.01%。（4）茶叶加工过程监测。Daiki等67利用傅里叶变换近红外光谱和PLSR建立了新鲜绿茶叶片代谢指纹图谱的预测模型。该技术能够客观地优化绿茶蒸青工艺，适合于绿茶生产的实际应用，有利于提高绿茶的品质和产量。宁井铭等68
38、基于傅里叶光谱仪，对轻度、适度和过度发酵三种发酵程度的普洱茶建立判别模型，SNV预处理结合ANN，建立普洱茶发酵程度的判别模型，预测识别率为97.8%。（5）茶叶关键品质成分定量测定。Zareef等69 基于傅里叶近红外光谱结合化学计量学方法，对红茶中各种成分的质量进行了快速分析。建立了 PLS、si-PLS、GA-PLS和 Bi-PLS四种PLS模型，作为氨基酸、咖啡碱、茶黄素和水浸提物定量预测的校正模型。氨基酸和水浸提物的GA-PLS模型、咖啡碱和茶黄素的Bi-PLS模型的模型结果最佳，RPD分别为2.80、2.11、2.08、2.68。Luypaert等70提出了利用近红外光谱与PLS相
39、结合的方法快速预测绿茶总抗氧化能力。近红外技术首次应用于茶叶抗氧化能力的研究。绿茶总抗氧化能力全叶模型的Rp为0.90，叶片粉末状模型Rp 为 0.86。Huang等62基于可见-近红外光谱结合PLS和MLR建模方法，建立了茶树不同叶位的鲜叶儿茶素和咖啡碱的定量模型，EGCG、ECG、EGC、EC和咖啡碱的预测集决定系数分别为0.949、0.893、0.968、0.931和0.917，具有较好的测定效果。（6）其他。李露青71通过近红外分析技术对不同贮藏期（人工陈化）的黄山毛峰和炒青绿茶进行分析。光谱特征值建立的黄山毛峰和炒青绿茶的预测模型的判别率分别为97.83%和100%。高玉萍等72基于
40、近红外光谱结合结合主成分分析和Fisher判别分析，对固体速溶红茶、绿茶和乌龙茶的种类进行判别分析，交叉验证判别率为69.1%。原料的成熟度对白茶品质影响较大，Li等73利用近红外光谱结合BPNN和SVM，通过对芽、幼叶和成熟叶、嫩枝两类白茶中所含的儿茶素、生物碱、氨基酸和黄酮类苷类化合物进行分析建立了白茶的分类模型，最佳识别率为98.92%。王胜鹏等74以不同生产时间（2010-2014年）的恩施玉露为样品，结合近红外光谱建立了保存年份的PCA和最小二乘支持向量机预测模型，初步实现不同年份绿茶的快速鉴别。1.3.4便携式光谱仪的发展及应用由于工业生产中需要高效无损的质量控制分析系统，使近红外
41、光谱技术快速发展且趋于便携、低价方向。与台式光谱仪相比，便携式光谱仪的优点是体积小、成本低、鲁棒性强、分析简单，而且其实现了样品在线或现场分析。随着微光机电系统技术和微机电系统的发展，近红外光谱仪将传统的机、光、电元件集装在芯片内部，使其具有智能化、集成度高、微小和廉价等特点。便携式光谱仪由检测器、取样器、光源、分光器和软件系统组成。光源发出的光束经过漫反射或透射后经分光系统处理得到单色光，光电信号被检测器接受后，得到近红外光谱信息，经信息系统处理后显示于显示器上。便携式光谱仪与传统光谱仪的工作原理是相同的，在检测、性能和体积等方面发生了变化。近年来，由于消费者对高质量和便利性的需求和期望不断
42、增长，农业、食品部门在便携式近红外设备方向研究较多。Malegori等75 使用便携式光谱仪预测针叶樱桃中维生素C的含量。Marques等76 利用手持超紧凑近红外光谱仪基于线性变量滤波技术分析芒果。采用PLSR方法建立多元校正模型，测定可溶性固形物、干物质和可滴定酸度。Giovenzana等77 使用手持式近红外设备，通过分析光谱数据与可溶性固体、酚类物质之间的相关性，检测葡萄成熟程度。Beghi等78 利用手持式设备结合传统的分析方法(pH值、水分和总酚含量)来监测淡水缬草叶片的货架期。Blakey79基于便携式光谱仪结合PLS，在波长940-1798nm波长范围内，对2011-2013不
43、同成熟季节的鳄梨建立了成熟度快速检测模型。Parastar等80通过手持式光谱仪结合PLS-DA、ANN、SVM和随机子空间判别集成分类方法，在9081676nm波长范围内，对鸡肉的鲜肉和冷冻肉进行分类，最佳模型精度大于95%。目前，利用便携式光谱仪设备在茶叶方面的应用十分有限。Dong等81基于近红外技术，在1000-1800nm波长范围内，评价工夫红茶发酵程度和品质特征的重要参数（茶黄素-茶红素比值）。Wang等82 使用便携式光谱耦合系统，在光谱区间900-1700nm范围内预测抹茶中茶多酚和氨基酸的含量，并作为抹茶的品质指数。Huang等83采用手持式光谱仪结合化学计量学方法对8个等级
44、的滇红进行了评价。利用GA和SPA这两种变量选择方法来获取每个样本光谱的特征变量。采用PLS-DA和SVM算法建立了分级判别模型。基于手持传感器的GA-SVM模型在训练集和预测集的正确识别率分别为98.75%和100%，具有最佳的预测性能。因此，利用低价、便携的光谱设备对茶叶品质进行快速无损评价，具有较大的应用前景。1.3.5近红外光谱技术在掺杂中的应用食品掺杂问题一直是消费者最关注的问题之一。尽管使用气相色谱-质谱联用仪、液相色谱质谱联用、毛细管电泳-质谱和核磁共振谱等最新分析方法可以提供更全面的分析。然而，这些技术通常操作和分析复杂，因此他们不是应用高频的分析工具。近红外光谱技术已经成功地
45、应用于牛奶、肉类和酒等样品的品质检测。这种成功的关键是能够有效地测量样品中的水、脂肪、碳水化合物和蛋白质含量，以及光谱学和化学计量学的结合所产生的非凡协同作用。在Balabin等84的研究工作中，对一组奶粉和液态奶样本进行了分析，通过使用多元PLSR，他们获得了低于1.5 ppm的三聚氰胺含量的预测误差。通过使用非线性多元方法，能够进一步使预测误差低于0.5 ppm。Chen等85以120个白酒样品进行了SVM分析，提出了一种利用近红外光谱和化学计量学方法对白酒掺假进行分类和验证的新方法。Grassi等86利用线性判别分析和多元统计分析软件建立模型，区分大西洋鳕鱼和黑线鳕，并且评估了手持式设备
46、在此方面的应用。Li等87研究了近红外光谱技术在蜂蜜掺假中的应用，通过PLS-DA对蜂蜜中掺糖浆进行了分析，总预测精度可达90.2%。Yuan等88 利用近红外光谱识别纯亚麻籽油和掺假亚麻籽油。通过单类偏最小二乘算法建立的亚麻籽油掺假识别模型效果良好，预测集准确率高达95.8%。该方法可以识别五种（棉籽油、大豆油、菜籽油、玉米油、葵花籽油)不同掺假物的掺假行为。可可粉应用范围广泛，现市场上出现可可粉掺入角豆粉等低成本原料以次充好。Quelal-Vsconez等89在1100-2500nm范围内，通过近红外技术结合PCA和PLS-DA对纯可可粉和掺杂角豆粉样品进行判别分析，准确度达100%。近年
47、来，近红外技术在茶产品掺杂中的应用逐渐增多。李露青等90采用近红外光谱技术结合多元校正技术，通过PLS模型和定性模型，对炒青绿茶掺糖和掺糖浆样品进行分析，校准和预测的均方根误差分别为0.31%和0.43%，0.41%和0.30%。这些掺假样品的鉴别正确率分别达到96%和100%。赵开飞91基于近红外光谱信息建立了纯抹茶和掺伪（麦芽糊精、大麦苗粉、白砂糖和桑叶粉）抹茶的识别模型，预测集识别率可达87%以上。大吉岭红茶是闻名的茶叶品种，是“地理标志保护”产品，Firmani等92基于近红外光谱结合PLS-DA和SIMCA，鉴别类大吉岭红茶（掺杂锡兰红茶和英式早餐红茶）和纯大吉岭红茶。其中，PLS-
48、DA判别效果最好，纯大吉岭红茶和类大吉岭红茶判别正确率分别为100%和98.10%。2引言2.1研究目的和意义速溶绿茶属于茶叶深加工产品，其原料来源广泛，包括成品茶、半成品茶、茶叶副产品或鲜叶，可以有效提高茶叶利用率和提升茶产业效益。速溶茶饮用方便，适合大众快节奏的生活方式，加之其保健功效，现受到越来越多消费者的喜爱。目前，我国速溶茶的年产量已达2万吨，在我国茶饮料、奶茶制品及茶食品规模快速拓展中发挥着日益重要的作用，且出口规模在不断扩大。在我国，速溶绿茶的产量仅次于速溶红茶。儿茶素和咖啡碱不仅是茶叶中重要的功能性成分，对健康有着潜在的促进作用，同时也是速溶茶中重要的品质指标。根据国标（GB/T 31740.1-2015）中的规定，速溶绿茶中儿茶素和咖啡碱含量分别10%和15%。但是对于企业而言，使用化学方法检测产品中儿茶素和咖啡碱的方法十分繁琐，无法实现实时监测；对于消费者，缺乏简单快速的方式检测产品品质成分含量。本研究以近红外光谱为基础，结合化学计量学方法，基于便携式光谱仪，实现速溶绿茶儿茶素和咖啡碱的实时检测。麦芽糊精是速溶茶的添加剂，也是食品中常用的食品添加剂，但是在速溶茶国标中，没有明确的添加量标准。部分生产厂家为谋求高额利润，在速溶茶中添加过量麦芽糊精，降低产品品质和风味，严重损害了消费者的利益。所以本研究进