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茶叶的质量与安全不仅关系到经济效益而且直接影响到人们的身体健康。不同品种、产地的茶叶由于受到土壤中元素、肥料、光照、降水等客观环境条件和茶园管理水平的影响,各地成品茶叶的品质差异极大,一些不法商人为了获得高额利润,利用低档茶叶假冒名优茶叶产品,给消费者和生产企业带来损失。如何快速鉴别茶叶产地是茶行业迫切需要解决的问题。茶树生长和茶叶加工过程中,易重金属、农药等有害物质的污染,可导致消费者身体受损。因此,茶叶安全问题一直是本行业面临的难题。茶叶检测需求量大,特别需要高通量、现场、快速、便捷的检测方法。紫外可见、荧光、红外、拉曼等光谱已被广泛用于食品、医药、化工、能源等领域,具有信息量大、检测速度快、便捷的优点,越来越受到人们的重视。本文针对茶叶行业面临的品质（茶叶产地相关）与安全问题（重金属、农残、氟）,开展“基于光谱技术的茶叶产地/镉/氟/联苯菊酯检测方法的研究”,主要包括以下研究内容。1.基于X射线荧光（XRF）的镇江茶叶金属元素特征及产地识别方法研究镇江产茶叶具有优良的品质,深受人们的喜爱。然而,在产品质量和安全方面面临两个问题:（1）镇江茶叶时常出现重金属超标的问题。（2）市场上存在外地茶叶。为解决上述问题,收集46份镇江产茶叶（嫩叶与老叶各半）和25份非镇江产茶叶,同时实地收集对应的土壤48份,其中镇江与非镇江土壤分别为23和25份。建立基于XRF的高通量快速检测茶叶中金属元素的方法,用于快速检测茶叶中重金属含量;同时检测对应土壤中金属元素,探索茶叶中重金属增高的原因。基于茶叶中元素检测结果,构建基于线性和非线性的产地识别方法,以期达到快速识别镇江产茶叶的目的。研究结果表明:（1）镇江产茶叶中Be、Mg、Ni和Ti高于其他产区;镇江嫩叶茶中的Cu、Mn和Ni含量高于老叶茶。镇江地区土壤中Mg、Ni、Cu和Ti含量比其他地方高。（2）所有样品的Co和Cr元素合格率较高（>90%）。对于Cu元素,不合格的样品主要来源于镇江,其中嫩叶茶占多数。对于Ni元素,镇江产地茶叶的合格率低（63.04%）,尤其是嫩叶茶的合格率更低（43.48%）。（3）镇江地区土壤中Ni严重超标,是导致镇江地区茶叶Ni含量超标的主要原因之一。镇江产嫩叶茶叶中Cu含量偏高可能是由于土壤中Cu含量高。（4）采用Auto scaling方法预处理茶叶中元素数据,分别采用线性PLS-DA和非线性的SVM方法建立模型,SVM模型能较好的识别镇江茶叶,校正集、交叉验证集和验证集的预测正确率分别为95.74%、82.98%和87.50%。2.表面增强拉曼（SERS）技术快速检测茶叶中联苯菊酯的方法研究农药联苯菊酯经常污染茶叶,研究快速定量与半定量检测茶叶中联苯菊酯的方法具有重要意义。制备金纳米棒（Au NRs）,作为表面增强拉曼散射（SERS）基底,并表征性质。制备不同程度联苯菊酯污染的茶叶,采用SPE柱预处理茶叶样品,去除茶叶中非目标杂物,然后用纳米棒采集SERS信号。采用联合区间（synergy interval,Si）算法、蚁群优化算法（colony optimization,ACO）、竞争自适应加权抽样（competitive adaptive reweighted sampling,CARS）和遗传算法（genetic algorithm,GA）4种方法进行波长优选,运用PLS方法建立定量光谱预测模型。通过线性判别式分析（Linear Discriminant Analysis,LDA）、K最近邻（K-Nearest Neighbor,KNN）和支持向量机（Support Vector Machines,SVM）和反向传播神经网络（Back Propagation Neural Network,BPNN）等4种方法建立半定量模型,优选最佳的定量和半定量模型。结果显示,所制备的基底Au NRs的平均长度为27 nm,宽度为14 nm;采集的SERS光谱,经SNV预处理后,GA方法能够筛选到最高信息量的光谱波长变量,所建PLS模型的预测精度最高,稳健性最好。Rcv和Rp分别为0.9710和0.9664,相应的RMSECV和RMSEP分别为0.2237和0.2524,LOQmin和LOQmax分别为0.15mg/kg和0.71mg/kg。方法的稳定性好,RSD为5.16%,精确性高,相对误差3.55±1.35%,可作为茶叶中联苯菊酯的快速定量检测手段。对于半定量分析方法,在4种分类模型中,SVM和BPNN这两种非线性算法分类预测准确率最高,均达到99.12%。能够满足实际检测中对于茶叶样品的快速初筛和粗定量的需求。3.基于光纤局部表面等离子共振（LSPR）的茶叶中镉离子含量的检测方法研究基于金纳米粒子局部等离子体共振峰易受表面折射率变化而发生偏移的原理,构建了用于食品（包含茶叶）中镉离子检测的光纤LSPR传感器。首先将光纤端面偶联上-SH,通过Au-S键连接Au NPs,再通过Au-S键偶联上Cd2+核酸适配体,优化工艺,获得了最佳制备工艺参数为:MPTMS的浓度为2.0%,光纤端面连接Au NPs的时间为12.0 h,Cd2+核酸适配体的装配浓度为5.0μΜ,检测体系的最佳p H为7.5。在Cd2+浓度范围为0.1 ng/m L至1000 ng/m L内呈良好的线性关系,R~2为0.972。对于汞离子、铅离子、铁离子,该传感器对镉离子表现出了优良的选择性,对茶叶样品有很好的检测性能,含100 ng/m L、500 ng/m L Cd2+茶叶消解液的加标回收率100 ng/m L、500 ng/m L分别101%和104%,因此该传感器可用于实际样品中镉离子的检测。所构建的传感器具有体积小、成本低、检测灵敏度高等优点,为茶叶等食品中镉离子的检测提供了新的思路。4.基于量子点-内滤效应的茶叶中氟含量检测方法研究研究基于量子点的荧光内滤效应检测茶叶中氟含量的检测方法。将姜黄素与CdTe QDs两者在乙腈中混合构成检测体系,F-与姜黄素形成复合物,该物质能与CdTe QDs产生荧光内滤效应,致使量子点的荧光显著减弱,从而实现对F-的定量检测。结果显示,该方法定量检测浓度范围为2μmol/L～10 mmol/L,线性关系较好,R~2=0.982,LOD为0.122μmol/L。对常见的磷酸氢二钾、亚硫酸钠、草酸钠等9种物质有很强的抗干扰能力。对墅山白茶样品中的F-进行了加标回收测试,回收率在91.9%～97.3%。对白茶进行实际测定,与国标准方法对比,相对误差为4.51%。本方法操作简便、快速、选择性与抗干扰能力强,对仪器设备要求低,可广泛用于实际茶叶样品中F-含量的检测。综上,本研究探索建立了一套针对不同检测成分的既具有共性,又具有个性的集成检测方法。