引言
咖啡是全球消费量最大的饮料之一，源自咖啡豆（Coffea 属植物）的烘焙（Farah, 2019）。巴西不仅是全球最大的咖啡生产国和出口国，其消费市场规模也位居世界第二，反映了该国与咖啡之间的深厚关系（ABIC. Associa??o Brasileira da Indústria de Café, 2026）。面对这一需求，巴西咖啡产业提供了多元化的产品范围，同时满足国内和国际市场。咖啡在全球经济和文化上的重要性推动了一条复杂的国际供应链，而质量、安全性和真实性是其中最基本的要素，需要可靠的分析方法进行验证（Candeias et al., 2025; Pires et al., 2021）。这些关切通过国际标准的框架（CODEX ALIMENTARIUS, 2024）和国内法规（ANVISA, 2002）得到解决，旨在保护消费者并确保咖啡品质。
速溶咖啡是通过脱水烘焙和研磨咖啡豆的水提物而获得的产物（ANVISA – MINISTéRIO DA SAúDE. Resolu??o - RDC n° 275, de 21 de outubro de, 2002）。近期的研究致力于通过替代提取方法（如冷萃工艺）来优化速溶咖啡的生产，这些方法会影响产品的最终咖啡因和酚类含量（Kyroglou et al., 2021; Vareltzis et al., 2020）。速溶咖啡是全球咖啡市场中重要且不断增长的细分领域，因其便利性和长保质期而受到重视。其质量、真实性和感官特征与关键生物活性成分——咖啡因（CAF）、葫芦巴碱（TRIG）和绿原酸（CGA）的浓度密切相关（Atlabachew et al., 2021）。CAF作为主要的生物碱和天然兴奋剂而突出；TRIG是一种生物碱，会在热降解过程中生成重要的挥发性香气和风味化合物；CGA则是由咖啡酸和奎尼酸形成的酯，有时被称为5-咖啡酰奎尼酸，它具有强抗氧化作用，是烘焙过程中风味形成的关键前体（Ribeiro et al., 2021）。
对速溶咖啡中CAF、TRIG和CGA的测定必须可靠，因为它可以作为烘焙工艺执行是否得当的指标，同时也能用于检测出于经济动机的掺假行为，从而确保产品具有潜在的感官接受度和生理益处，并符合国内和国际食品标准（Farah, 2019; Heo et al., 2020; Ribeiro et al., 2021）。目前已有健全的监管框架来管理速溶咖啡的生产和标签。在巴西，国家卫生监管机构建立了身份和质量标准。一项关键法规是RDC 716/2022（ANVISA – MINISTéRIO DA SAúDE RDC 716/2022, 2026），该法规规定了速溶咖啡的卫生要求。例如，1999年第130号SVS/MS指令规定普通速溶咖啡的CAF含量最低为2.0%，脱因产品的最高为0.3%。在国际层面，标准侧重于真实性和安全性。CODEX ALIMENTARIUS对速溶咖啡进行分类并设定食品添加剂的允许水平（CODEX ALIMENTARIUS, 2025），而国际标准化组织（ISO 24114/2011, n.d.）的ISO 24114:2011标准提供了检测掺假的技术监督标准。
对CAF、TRIG和CGA的测定通常通过高效液相色谱法（HPLC）进行，这是一种选择性、灵敏度高、精确度和准确度高的方法（Alves et al., 2006; Arai et al., 2015; Pokhrel et al., 2016; Alves et al., 2010; Fajara & Susanti, 2017）。然而，HPLC方法存在显著的操作性劣势，包括繁琐的样品前处理、较长的分析时间以及昂贵的设备购置和维护成本。此外，这些方法消耗大量有机溶剂，暴露于有毒蒸气会对人体健康造成危害，同时产生的废物也会对环境造成危害（El Deeb, 2024; Karageorgou et al., 2025）。
鉴于此，需要开发快速、低成本且环保的分析方法来同时测定速溶咖啡中的CAF、TRIG和CGA。将紫外-可见（UV–Vis）光谱法与化学计量学工具相结合是食品质量控制中一个非常有前途且已被广泛认可的替代方案（Farag et al., 2022; Kharbach et al., 2023; Nascimento et al., 2010; Santos et al., 2010）。UV–Vis具有多方面的操作优势，包括仪器更简单坚固、操作简便、样品前处理最少、化学废物产生量少，以及设备购置和维护成本大幅降低。这些特性使其在研究和常规分析实验室中的采用更为便捷（Farag et al., 2022）。然而，这些分析方法的成功开发受到高度复杂多元数据产生的阻碍。样品的UV–Vis光谱包含大量变量（波长），每个目标分析物的特定信息内在地上叠加并掩盖了复杂速溶咖啡基质中其他成分的贡献。因此，化学计量学多元校正方法在利用多元校正模型定量分析物方面已成为不可或缺的工具。
在各种多元校正算法中，偏最小二乘回归（PLS）因其能够处理高度共线的光谱数据并利用全谱建立预测模型而被广泛使用（Araújo et al., 2020; Dias et al., 2023; Flores-Valdez et al., 2020; Kharbach et al., 2023; Pires et al., 2021; Ribeiro et al., 2021; Zhu et al., 2021）。区间SPA-PLS（PLS区间选择的连续投影算法）选取信息量最大的光谱区间，在降低模型复杂度的同时保持预测性能（Gomes et al., 2013; Krepper et al., 2018; Mariani et al., 2015; Paz et al., 2025）；SPA-MLR（通过连续投影算法选择变量的多重线性回归）则识别低共线性的单个波长，从而构建更简约且可解释性更强的模型（Araújo et al., 2001; Gomes et al., 2022; Souza et al., 2025）。这些方法已被广泛应用并取得了显著成功。全谱PLS、区间SPA-PLS和SPA-MLR算法将仪器数据（X：UV-Vis光谱）与参考数据（Y：通过色谱法获得的浓度）相关联，以构建多元校正模型，用于预测样品中目标分析物的浓度。因此，开发并验证利用UV–Vis光谱测量结合全谱PLS、区间SPA-PLS或SPA-MLR的快速分析方法，可能为色谱法提供一种可行的替代方案，而后者存在设备购置和维护成本高、样品前处理繁琐、分析时间长以及有机溶剂消耗量大和废物产生量高的问题，对人体健康和环境构成危害（El Deeb, 2024; Karageorgou et al., 2025）。
本研究提出了利用UV–Vis光谱法结合全谱PLS、区间SPA-PLS或SPA-MLR建模来同时测定速溶咖啡中CAF、TRIG和CGA的新方法。据我们所知，作者未能在文献中找到报道使用UV–Vis光谱和多元校正来同时测定速溶咖啡中CAF、TRIG和CGA的文章。在多元校正算法中，全谱PLS建模被用于处理高度多重共线的光谱数据并利用全谱建立预测模型。然而，选择信息量最大光谱区间的区间SPA-PLS建模和选择低多重共线性单个波长的SPA-MLR建模也被用于探究这些多元校正算法是否能在保持满意预测性能的同时降低模型复杂度，并构建更简约且可解释性更强的模型。每个样品仅需一张UV–Vis光谱，使用廉价的UV–Vis仪器仅需一秒即可记录，通过应用本研究开发和验证的多元校正（全谱PLS、区间SPA-PLS或SPA-MLR）模型，即可同时测定每个速溶咖啡样品中的CAF、TRIG和CGA。因此，UV–Vis光谱法与化学计量学技术的结合可能为速溶咖啡行业的补充筛选或常规分析提供一种创新性的、绿色的、快速的、低成本的高效液相色谱（HPLC）替代方案。这种现代分析严谨性与食品质量控制的要求直接相关，其最终目的是确保速溶咖啡的安全性和合规性，从而增强其在全球市场的竞争地位。（Boqué & Giussani, 2021）。
Diana S.M. Oliveira|Rossana O. Nóbrega|Luciano B. Ramo|Jo?o V.M. Mariz|Jo?o L.B. Almeida|Lucas I. Alves|Sofacles F.C. Soares|Edvan C. Silva|Mario C.U. Araujo
