脐橙营养丰富,味道可口,深受消费者喜爱。我国是脐橙种植大国,其中江西省赣州市脐橙种植面积世界第一、年产量世界第三,是全国最大的脐橙产区。“赣南脐橙”作为江西赣州百姓脱贫致富的支柱型产业,在江西果蔬产业中占有重要地位。值得说明的是,江西省矿产资源丰富,是我国有色金属和稀有矿藏最集中的省份之一,有13种矿藏储量全国第一,拥有亚洲最大的铜矿和全国最大的铜冶炼基地。铜矿开采区农产品中存在重金属超标风险,从农产品绿色生态发展的远景来看,发展农产品重金属残留的绿色、快速检测是一大趋势。果蔬重金属残留的传统检测方法存在检测元素种类选择性小、化学前处理复杂、检测覆盖面窄等问题,无法满足果蔬快速流通的需求,并且检测过程中产生的废弃物会对环境造成二次污染。激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术,具有快速、原位、绿色等优点,符合在线、实时检测需求。结合课题组前期研究,提出了一种赣南脐橙LIBS在线检测装备,对“赣南脐橙”中铜(Cu)元素安全进行在线、快速检测,提高“赣南脐橙”的安全性和附加值。主要研究内容如下:(1)以LIBS检测技术为基础搭建了赣南脐橙LIBS在线检测实验平台。实验平台主要包括激光器、光谱仪、长焦深激光聚焦光路、45°反射收光光路、时序控制器和光学平台等。(2)优化了搭建的在线检测实验平台实验参数。研究了透镜到样品间距离、采集延迟、积分时间等参数对LIBS光谱质量的影响。结果表明,实现脐橙样品最佳采集距离为698 mm,样品位置可波动范围为6 mm,最佳采集延迟为4.7μs,最佳积分时间为2.1 ms,确定了光谱采集位置为脐橙横径表皮。(3)改进LIBS在线检测实验平台为在线检测装备的检测核心,并开发对应的上位机软件,实现“赣南脐橙”Cu元素的在线自动检测与筛选。使用实验室浸泡的重金属铜脐橙对LIBS在线检测装备进行动态实验,选取波段范围320～460 nm的光谱进行分析,结果表明动态光谱具有良好的稳定性。并以Cu I 324.75 nm与Ca II396.85 nm谱线的比值作为指标,使用多元散射校正(MSC)和二阶导数(SD)两种预处理方法处理后增加了Cu元素谱线相对强度,提高了分析灵敏度,有利于脐橙Cu元素安全在线筛选。(4)对市售L品级“赣南脐橙”进行LIBS在线筛选实验。分别使用Cu谱线强度信息和粒子群优化的主成分分析—支持向量机(PCA-SVM)模型进行筛选,其中PCA-SVM模型的筛选准确率较高,训练集的筛选准确率达到100%,测试集的筛选准确率达到98.85%,所建立模型满足脐橙Cu元素安全筛选的要求。