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本文综述了近红外光谱（NIRS）技术在茶叶研究中的应用。该技术凭借快速、无损、低成本等优势，在茶叶成分分析、品质评估、发酵监测等方面广泛应用，还探讨了其面临的挑战与未来发展，为茶叶行业提供了新的技术思路。
引言
茶叶作为中国传统饮品，有着超 3000 年的种植加工历史，深受全球消费者喜爱。如今，消费者对高品质茶叶的需求日益增长。茶叶品质受品种、产地、加工方式、储存条件和时长等多种因素影响，这些因素会改变茶叶的化学成分和感官特性。而且，茶叶中的某些生物活性化合物，像儿茶素，过量摄入可能带来健康风险，比如欧洲食品安全局报告，成人每日摄入 800mg 及以上的表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG），可能导致转氨酶水平升高，增加肝损伤风险。所以，精准测定茶叶关键化学成分，对评估其风味、品质和健康效应至关重要。
当前，茶叶品质评估方法主要有感官评价和化学分析两类。感官评价依赖专业评茶员的视觉、嗅觉、味觉和触觉进行综合判断，专业性要求高，难以满足茶叶生产和销售过程中在线、实时、快速的质量监测需求，且易受评茶员个人偏好、精神状态、身体状况以及天气等外部因素影响，评估结果的一致性和客观性存在问题 。为解决这些问题，基于计算机视觉、颜色测量、电子鼻和电子舌的客观评价技术被提出，但数据准确性仍不及化学分析。
化学分析可对茶叶中多种化学成分进行定性和定量测定，准确性和灵敏度高，常用方法有高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）和毛细管电泳等，能鉴别茶叶品种、分析主要成分。不过，这些技术存在样品制备复杂、操作时间长、成本高以及对操作人员技能依赖强等局限。
随着光学仪器进步、计算机科学和化学计量学发展，光谱技术在茶叶质量分析领域应用渐广。近红外光谱（NIRS）因快速、无损、重复性好，成为研究和应用热点。NIRS 基于物质在近红外区域（780 - 2500nm）的吸收特性分析成分，当近红外光照射样品时，C-H、O-H、N-H 等官能团的伸缩和弯曲振动会产生特征吸收，反映样品中化学键的类型和浓度分布 。虽然 NIRS 吸收峰比中红外光谱弱且重叠多，但它穿透能力强、分析速度快、对样品要求低，适合复杂生物材料或农产品的快速筛选和无损检测。此外，傅里叶变换近红外光谱（FT-NIR）通过引入干涉仪和傅里叶变换算法，简化了光学系统，显著提高了光谱分辨率和信噪比，波长准确性、抗干扰能力和测量稳定性更强，更适合复杂样品的实时质量控制。
化学计量学是化学分支，运用数学、统计学等方法设计或选择最优测量程序和实验，分析化学数据。在 NIRS 分析中，化学计量学用于预处理原始光谱数据、变量选择和多元校准（如偏最小二乘法回归（PLS）、支持向量机（SVM）等），实现对样品成分和浓度的快速准确预测，提高分析通量和检测效率。化学计量学算法分为无监督和有监督方法。无监督方法包括聚类分析和特征提取，常见聚类算法有层次聚类分析（HCA）和 k - 均值聚类（KMC），特征提取方法有主成分分析（PCA）、连续投影算法（SPA）、无信息变量消除法（UVE）以及深度学习中的自动编码器（AE）等 。有监督方法常用于分类和回归任务，常见分类算法有支持向量机（SVM）、线性判别分析（LDA）、随机森林（RF）、k - 近邻算法（KNN）和人工神经网络（ANN）等，常见回归方法有多元线性回归（MLR）、主成分回归（PCR）和多元自适应回归样条（MARS）等。近年来，NIRS 技术结合化学计量学在茶叶质量评估中的应用备受关注，随着便携式 NIR 设备和数据处理技术发展，其在茶叶研究中的新方法和新应用不断涌现，深度学习与光谱技术的融合也为茶叶质量评估注入新动力。
识别分类和质量评估
各类茶叶产品相似度高，在茶叶加工生产过程中还可能出现多种化学和物理缺陷。为提高茶叶识别和分类的准确性，越来越多的智能技术被应用。有效的识别和分类不仅有助于茶叶的质量控制，也是进行质量评估的重要途径。茶叶识别和分类涵盖多个方面。
化学成分分析
研究表明，多酚、生物碱和氨基酸是决定茶叶风味特征的主要化合物。其中，儿茶素和黄酮苷是茶叶涩味的主要来源，儿茶素、咖啡因和某些氨基酸则是苦味的关键物质，而茶氨酸是赋予茶叶鲜味的最重要化合物。分析茶叶的化学成分，对于了解茶叶的品质和风味形成机制至关重要。
发酵监测
发酵程度是茶叶加工的关键环节，直接影响茶叶产品的类型、品质和风味特征。目前，NIRS 已广泛用于茶叶发酵过程的实时监测，以确保关键化学反应顺利进行。一些研究将化学值评分（CVS）与 NIRS 相结合，分析渥堆发酵过程中化学成分的动态变化。
便携式 NIRS
目前，研究中使用的大多数光谱仪是基于实验室的台式仪器，这些设备体积庞大、价格昂贵且不便于携带，不适合复杂的户外实验环境。近年来，随着智能手机、互联网技术、光电子技术的快速发展，以及微机电系统（MEMS）技术的不断成熟，便携式和小型化 NIRS 仪器得以开发。
结论和展望
近年来，NIRS 成为茶叶质量控制分析的热门技术，在生化成分评估、感官特性评价、品种分类、掺假检测、等级评定、地理溯源和生产监测等方面都有广泛应用，这主要得益于其快速、无损、成本效益高的特点。不过，该技术在茶叶研究领域仍面临一些挑战，未来发展也有新的趋势和方向，有待进一步探索和研究。
