氨基酸是组成肽、蛋白质大分子的基本单位,堪称“生命之本”。与生命活动息息相关,在食品、医药、化妆品、动物饲料、科学研究等领域都扮演着不可或缺的角色。生物分子的活性功能主要在水生环境中才能得以实现,完成与水分子或者其他生物分子相互作用的生命活动。然而目前利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）对水性环境下生物分子的研究报道较少,其潜力尚未得到充分发展。主要是因为水对太赫兹波表现出的强烈吸收,无法获得水性液体状态下的生物样品的太赫兹“指纹光谱”,导致几乎不可能直接观测到生物分子的可靠特征信息,阻碍了水环境下活性生物分子的太赫兹检测研究进展。因此,水溶液材料参数的精确测量仍是基础研究的一个难点。对此,本课题中主要利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）的新技术对水环境下的20种氨基酸和同分异构的寡肽进行了研究,主要研究内容如下:（1）利用THz TD-ATR技术研究了具有重要医学及生物学意义的20种氨基酸,通过采用太赫兹光谱吸收特性与三分量德拜-洛伦兹（Debye-Lorentz）模型的介电响应特性相互结合的分析方法,研究了溶液中弛豫过程相对应的弛豫强度变化,发现了氨基酸溶液具有一种弛豫线性规律,即慢弛豫的强度（1）与时间（1）的比值随着氨基酸浓度（C）呈现线性规律变化。由于拟合线1∕1的斜率与所溶解氨基酸的生物分子的物理化学性质如分子量、构象、疏水性、偶极矩等有关。所以原则上它是具有物理意义,并且对于氨基酸来说是特殊的。因此可以通过有物理意义的特征值对水环境中的不同氨基酸进行可靠表征。此外,所展示的基于ATR的慢弛豫分析技术原则上也可用于研究其他类型的生物分子以及水环境中的生物分子相互作用。（2）利用THz TD-ATR技术对精氨酸溶液中溶质含量进行定量识别,分析发现太赫兹吸收系数随各溶液浓度的增加而减小,利用简单线性回归（SLR）模型确定了吸收系数与浓度的线性关系,同时建立了基于太赫兹吸收系数识别精氨酸溶液中溶质浓度的检测方法,探讨了在不同特征频率下模型的预测能力。在0.5 THz处的预测模型具有较好的预测效果,回归模型为Y=-0.14x+178.67,模型的决定系数（R~2）为0.99,均方根误差（RMSE）为1.65。（3）选取亮氨酸和异亮氨酸及其寡肽的同分异构体为研究对象,对其固体及水溶液状态分别使用THz-TDS进行太赫兹光谱分析,利用主成分分析（PCA）机器学习算法进行降维及光谱特征提取,并采用拉曼光谱检测手段予以验证。由于THz波可以检测到生物分子较低能级的跃迁,且对分子间的弱相互作用力以及生物分子的振动变化等极为敏感,所以利用THz-TDS技术可用于识别分子结构和构造差异微小的物质,对于生物分子的鉴别是一种重要且有效的补充手段。总之,在本课题开展过程中,作者基于THz-TDS检测技术和分析方法,分别对20种氨基酸及同分异构寡肽进行了研究,证实了THz-TDS技术在检测生物分子方面的可行性和潜力。本研究为氨基酸及寡肽生物分子的水溶液样品的检测提供了一种新思路,所呈现的研究成果填充了生物寡肽在太赫兹波段的学术空白,对于利用THz-TDS技术对其他肽分子、蛋白质和DNA等生物大分子的无损检测方面的探索,具有重要意义和应用前景。此外,本研究的成果不仅拓展延伸了远红外波段的应用领域,同时对生物分子光谱的理论分析研究具有理论意义。