利用AIRSENSE電子鼻分析圈養(yǎng)大熊貓選擇6種竹稈采食的氣味機理

 前幾期研究人員利用AIRSENSE電子鼻對熊貓愛吃的竹子雷竹和班竹進(jìn)行了研究，本期研究人員將擴(kuò)大研究范圍，對佛肚竹、毛竹、牛兒竹、硬頭黃竹、清甜竹、孝順竹 6 種竹稈作為研究對象，試圖探究圈養(yǎng)大熊貓選擇6種竹稈采食的氣味機理。
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。

02六種竹稈的電子鼻測試

1材料和方法
供試竹種：6 種竹稈，分別為佛肚竹、毛竹、牛兒竹、硬頭黃竹、清甜竹、孝順竹，來源于青神縣竹林濕地公園，2012-2013 年人工栽種，竹齡至少 3 年。試喂當(dāng)日上午砍回，處理后投喂。
電子鼻測試：每種竹稈用樣 2.0g，以穩(wěn)定階段響應(yīng)值分析。
2響應(yīng)值雷達(dá)圖
氣味樣品經(jīng)AIRSENSE電子鼻檢測后，得到響應(yīng)值雷達(dá)圖見圖2。在 R?、R?、R?、R?、R?、R?、R??傳感器上差異小，在 R?、R?、R?上差異較大，R?傳感器差異最大，響應(yīng)值順序為毛竹稈 > 硬頭黃竹稈 > 佛肚竹稈 > 牛兒竹稈 > 清甜竹稈 > 孝順竹稈。

3、PCA分析結(jié)果
第一主成分（PC?）貢獻(xiàn)率 65.68%，第二主成分（PC?）貢獻(xiàn)率 30.89%，累積貢獻(xiàn)率達(dá) 96.57%，可完整反映竹稈整體氣味信息。其中，佛肚竹稈、毛竹稈和硬頭黃竹稈的樣品區(qū)域距離較遠(yuǎn)，能被準(zhǔn)確區(qū)分；孝順竹稈、清甜竹稈和牛兒竹稈的樣品區(qū)域相互靠近，僅在 PC?上有細(xì)微差異。

4、LDA 分析結(jié)果
LD1 貢獻(xiàn)率 68.50%，LD2 貢獻(xiàn)率 21.11%，累積貢獻(xiàn)率 89.61%。除佛肚竹稈和孝順竹稈的樣品區(qū)域存在重疊外，其余 4 種竹稈（毛竹稈、牛兒竹稈、清甜竹稈、硬頭黃竹稈）的樣品區(qū)域彼此獨立，能被有效區(qū)分，而在 PCA 分析中相近的清甜竹稈和牛兒竹稈卻在LDA分析中得以較好的區(qū)分。

5、LA 分析結(jié)果
對 PC?影響最大的傳感器為 R?，其次為 R?、R?、R?；對 PC?影響最大的傳感器為 R?，其次為 R?、R?。R?、R?、R?、R?、R??這 5 個傳感器對應(yīng)的揮發(fā)性物質(zhì)類別在 6 種竹稈間差異較小。結(jié)合傳感器特性可知，6 種竹稈的氣味差異可能與萜烯類、醇類、醛類、酮類、甲基類、氮氧化物和芳香類等揮發(fā)性物質(zhì)有關(guān)。

03結(jié)論

AIRSENSE電子鼻測試結(jié)果表明6種供試竹稈的整體氣味信息存在差異，與專業(yè)人員的嗅感品評結(jié)果大體相符，可通過PCA分析結(jié)合LDA分析較好地區(qū)分，且預(yù)示氣味差異可能由萜烯類、醇類、醛類等揮發(fā)性物質(zhì)的不同引起。
研究通過探究圈養(yǎng)大熊貓選擇6種竹稈采食的氣味機理，明確了青香、甜氣和新鮮感是誘導(dǎo)其采食的主要氣味韻調(diào)，且不同竹稈的氣味差異與特定揮發(fā)性物質(zhì)相關(guān)，這為大熊貓飼竹的科學(xué)選擇、保鮮提供了依據(jù)，有助于優(yōu)化圈養(yǎng)大熊貓的飼料管理，提升其飼養(yǎng)質(zhì)量，同時為人工栽種大熊貓喜食竹種、建設(shè)飼竹基地等實踐提供了科學(xué)支撐，對圈養(yǎng)大熊貓的保護(hù)具有重要的意義。