茶葉是我國具有代表性的特色經濟作物，兼具重要的經濟價值、生理保健價值與文化價值。目前，茶葉種質鑒定、分類溯源、元素組分分析及重金屬安全篩查等研究仍以傳統理化檢測、感官審評和大型儀器分析為主，普遍存在樣品預處理復雜、檢測周期長、操作繁瑣、難以原位實時檢測、無法滿足大批量快速篩查等問題，極大限制了茶樹種質資源高效評價、加工過程精準質控及快速檢測的應用需求。

激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術是一種新興的元素檢測和分析技術。當激光作用于樣品表面時，在極短的時間內誘導產生含有樣品物質信息的等離子體。通過對等離子體發出的光譜進行收集分析，建立光譜與元素一一對應的關系。由此可以檢測出元素周期表中的大部分元素，檢測限可達ppm級。通過標準物質定標后可以進一步得到元素的含量信息。

LIBS技術利用等離子體特征光譜，可快速獲取茶葉中礦質元素、特征功能組分的指紋信息，能夠高效完成茶葉品種區分、產地溯源、生長期判別、功能成分定量及重金屬污染快速篩查，為茶葉品質機理研究、種質資源精準評價與質量安全管控提供了全新、高效的技術路徑。本文以綜述形式介紹LIBS光譜技術在茶樹和茶葉研究中的應用。

1，茶葉分類鑒定研究

LIBS技術利用內置的分類模型和算法可以對茶葉樣品進行分類計算。這一功能可以為茶葉的以下研究提供有效和快速的幫助。1，產地溯源是保障茶葉品質和地理標志的重要環節，LIBS技術通過分析茶葉的元素指紋圖譜，結合化學計量學模型可實現產地的有效追溯。2，茶葉采收期鑒別，采收期直接影響其經濟價值和消費者接受度。通過分析不同采收期茶葉的LIBS特征光譜，實現了采收期的快速分類鑒別。3，摻假檢測與品質判別。例如，研究者利用LIBS光譜與燒蝕圖像融合的方法，對兩種等級抹茶與大麥苗粉混合的摻假進行了快速量化分析。

本研究采集了2022年江西兩種名優茶春季不同采收期LIBS光譜，采用基線校正方法對LIBS光譜背景信號進行修正，并優選出11組特征變量，引入LDA、SVM、EML、KNN算法構建訓練分類模型。結果表明，融合數據的分類結果優于單獨使用茶葉或茶水獲得的結果。

基于激光誘導擊穿光譜的茶葉品種快速分類

文中指出，在提取激光誘導擊穿光譜(LIBS)全部特征峰的基礎上，利用支持向量機建立了有效的茶葉分類模型。采集了15種茶葉樣品的有效LIBS光譜數據(190～720 nm)，運用窗口平移平滑和峰位漂移函數修正對光譜進行了預處理，再結合主成分分析降維，對綠茶、紅茶、白茶實現了98.3%的識別率，對同一種類中不同品種的茶葉也實現了較好的識別。研究結果表明，LIBS在茶葉品種快速識別應用中具有較好的前景。

2，茶葉微區 Mapping成像研究

采用逐點激光掃描采集茶葉葉片、莖、根區等部位LIBS光譜，提取特定元素特征譜線強度，構建二維元素分布熱圖，實現元素空間分布可視化 mapping，可以直觀觀察礦質元素、重金屬在茶葉不同部位的富集遷移規律。可應用于觀察重金屬污染物在茶葉葉片組織中的累積部位、葉面農藥殘留分布差異、營養元素在鮮葉中的分布模式，研究茶樹養分吸收轉運、污染物富集機理。區分表面附著污染物和茶葉本體內源元素分布，輔助判別外源污染和天然元素差異。

植物葉片病變處Ca、K元素的mapping分布分析

3，根區元素檢測及分布分析

根部是茶樹吸收水分和礦質元素的主要器官。通過分析根部的元素，可以了解茶樹如何從土壤中汲取“養分”或“有毒物質”。根部也是茶樹阻擋土壤中重金屬等有害物質的第一道屏障。通過分析根部元素的含量和形態，可以評估茶葉的安全風險。根部元素組成直接反映了茶樹的“營養狀況”和“健康狀態”，對于指導科學施肥和種植管理意義重大。

Oak Ridge 國家實驗室研究使用LIBS技術對多種植物根系（干燥、橫截面樣品）進行原位多元素檢測與 mapping 成像，可有效識別 K、Ca、Mg、Fe、Al、Si、Na 等常量、微量元素，實現根系剖面元素空間分布可視化，研究養分、重金屬在根尖、根皮層的累積規律，驗證了 LIBS 做植物根系原位元素快速檢測的可行性。

文中研究了重金屬脅迫下作物根部元素分布成像、養分元素快速篩查，配合二維位移平臺做微區 mapping分析、結合 PLS 等機器學習校正基體效應，提高分析的準確度。

不同重金屬脅迫下豌豆植株的鎳、銅、鉻、鉛等元素分布成像

基于深度學習的激光誘導擊穿光譜技術對超富集植物中重金屬轉運與積累的定量元素分布成像

元素分布成像（Mapping）是LIBS技術的一大優勢。本研究已能對超富集植物（如東南景天） 根、莖、葉中的鎘(Cd)、鋅(Zn) 進行定量Mapping，清晰揭示了重金屬從根部吸收到向地上部分轉運的過程。

文中部分實驗采用北京澳作生態儀器有限公司自主研發的EcoChem 激光光譜元素分析系統，該系統采用激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術。激光能量200mJ@1064nm，能量輸出0-100%可調；重現率20Hz；光斑大小50-300μm連續可調；三維全自動工作臺；樣品室可通入氦氣或氬氣。

通過本文，我們了解了利用LIBS技術針對茶葉進行的各項研究。同時對茶葉分類鑒定、根區元素檢測與成像分析等進行了綜合闡述。激光誘導擊穿光譜技術作為一種新興的、快速的、微損的微區化學分析技術，有著傳統儀器所不具備的更多功能。隨著這一技術的發展，它必將在元素分析領域發揮越來越重要的作用。