借助 AIRSENSE 電子鼻解析大熊貓偏愛的竹子氣味特征

大熊貓憨態(tài)可掬的模樣深受全球人民喜愛。在它的飲食結(jié)構(gòu)中，竹子占據(jù)了主導(dǎo)地位。大熊貓對竹子的選擇并非隨機(jī)，竹子散發(fā)的氣味在其中扮演著關(guān)鍵角色。為深入探究這一現(xiàn)象，科研人員引入了 AIRSENSE 電子鼻技術(shù)，試圖解鎖大熊貓飲食偏好背后的氣味密碼。

01AIRSENSE 電子鼻技術(shù)原理

AIRSENSE 電子鼻是一款融合先進(jìn)科技的精密儀器，其核心在于模擬生物嗅覺系統(tǒng)的運行機(jī)制。儀器內(nèi)部配備了由多種金屬氧化物（MOS）傳感器組成的高靈敏度陣列。當(dāng)竹子揮發(fā)的氣體分子與傳感器表面接觸時，會引發(fā)一系列物理化學(xué)變化。例如，某些氣體分子可能被吸附在傳感器表面，改變其電導(dǎo)率。不同類型的氣體分子對各個傳感器的影響程度各異，由此產(chǎn)生一組的響應(yīng)信號。該子系統(tǒng)運用主成分分析（PCA）、線性判別分析（LDA）、聚類分析等強(qiáng)大的算法，對信號進(jìn)行深度解析，將復(fù)雜的氣味信息轉(zhuǎn)化為直觀、可解讀的 “氣味指紋圖譜"，精準(zhǔn)呈現(xiàn)竹子氣味的成分、濃度以及各成分間的相對比例等關(guān)鍵信息。

02針對不同竹種氣味的檢測分析

1樣品準(zhǔn)備
竹子種類選擇：優(yōu)先分析熊貓主食竹種雷竹、斑竹，將砍回的大小相近的供飼竹筍隨機(jī)分成 ２ 份， 一份用于飼喂大熊貓，另一份用作樣品。剝離樣品竹筍的籜殼，隨機(jī)從多個部位切取筍片，混合，再隨機(jī)抽取一部分筍片制成約 ３ｃｍ 長、火柴棍粗細(xì)的樣品用于 ＶＯＣｓ 分析，另一部分筍片制成黃豆粒大小的樣品用于電子鼻測試和專業(yè)人員的嗅感品評。采樣和制樣過程中用具和用品洗凈無味，并防止其他氣味混入樣品。樣品在內(nèi)置冰袋的保溫箱（桶）中運輸，制好的樣品密封保存于 － ２０℃的冰箱中。
2實驗過程與結(jié)論
AIRSENSE電子鼻測試能客觀地反映被測樣品之間在整體氣味信息上的異同。雷竹筍和斑竹筍的樣品均以測試穩(wěn)定階段的電子鼻響應(yīng)值進(jìn)行如下信息數(shù)據(jù)分析。主成分分析（ＰＣＡ）結(jié)果見圖 １，線性判別分析（ＬＤＡ）結(jié)果見圖 ２。 從圖 １ 和圖 ２ 可知，ＰＣＡ 分析和 ＬＤＡ 分析的結(jié)果均顯示雷竹筍和斑竹筍的信息數(shù)據(jù)所在區(qū)域相隔都有一定距離，說明這 ２ 種竹筍的整體氣味信息相互之間存在一定差異，預(yù)示雷竹筍和斑竹筍散發(fā)出的氣味韻調(diào)及其強(qiáng)度可能有所不同，與專業(yè)品評人員的嗅感結(jié)果大體相符，同時表明可用AIRSENSE電子鼻的 ＰＣＡ 分析或 ＬＤＡ 分析能將雷竹筍和斑竹筍散發(fā)出的氣味信息予以準(zhǔn)確區(qū)分。

傳感器載荷分析（ＬＡ）結(jié)果見圖 ３。從圖 ３ 可知，對第一主成分（ＰＣ１）貢獻(xiàn)較大的傳感器為 Ｒ６ ，其他依次為 Ｒ８ 和 Ｒ２ ；對第二主成分（ＰＣ２ ）貢獻(xiàn)較大的傳感器為 Ｒ７ ，其他依次為 Ｒ２ 和 Ｒ５ 。根據(jù)AIRSENSE電子鼻的傳感器對揮發(fā)性物質(zhì)類別的特殊靈敏性可知：雷竹筍和斑竹筍之間的氣味差異可能由于甲基類、萜烯類、醇類、醛類、酮類、氮氧化物、短鏈烷烴和芳香型化合物的不同而引起。

AIRSENSE電子鼻測試的結(jié)果證明了這 ２ 種竹筍間氣味韻調(diào)的差異性，可通過 ＰＣＡ 分析或 ＬＤＡ 分析予以準(zhǔn)確區(qū)分。經(jīng) ＨＳ － ＳＰＭＥ － ＧＣ － ＭＳ 聯(lián)用法測定，醛類和醇類香氣成分是這２ 種竹筍中香氣韻調(diào)及其強(qiáng)度的主要貢獻(xiàn)物質(zhì)類別，證實了這 ２ 種竹筍中多種氣味韻調(diào)形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。竹筍中明顯的青香、新鮮感、嫩感、水潤多汁感、輕微的甜氣和果香等可能是誘導(dǎo)圈養(yǎng)大熊貓優(yōu)先選擇雷竹筍或斑竹筍采食的主要氣味韻調(diào)。
03研究成果對大熊貓保護(hù)與飼養(yǎng)的意義

這項借助 AIRSENSE 電子鼻開展的竹子氣味研究，成果豐碩，對大熊貓保護(hù)與飼養(yǎng)工作意義非凡。在棲息地保護(hù)方面，明確大熊貓偏好竹子的氣味特征后，可為生態(tài)修復(fù)與竹林管理提供科學(xué)指導(dǎo)。通過人工干預(yù)，種植和培育富含大熊貓喜愛氣味成分的竹種，優(yōu)化棲息地竹子群落結(jié)構(gòu)，提升棲息地質(zhì)量，滿足大熊貓對食物的氣味偏好需求，促進(jìn)其野外種群生存繁衍。
在圈養(yǎng)環(huán)境下，有助于改善飼養(yǎng)管理策略。依據(jù)電子鼻分析結(jié)果，飼養(yǎng)員能夠精準(zhǔn)篩選出氣味更受大熊貓歡迎的竹子作為日常食材，提高大熊貓食欲與進(jìn)食量，保障其營養(yǎng)攝入。