利用AIRSENSE电子鼻分析圈养大熊猫选择6种竹秆采食的气味机理

 前几期研究人员利用AIRSENSE电子鼻对熊猫爱吃的竹子雷竹和班竹进行了研究，本期研究人员将扩大研究范围，对佛肚竹、毛竹、牛儿竹、硬头黄竹、清甜竹、孝顺竹 6 种竹秆作为研究对象，试图探究圈养大熊猫选择6种竹秆采食的气味机理。
01AIRSENSE 电子鼻技术原理
AIRSENSE 电子鼻是一款融合先进科技的精密仪器，其核心在于模拟生物嗅觉系统的运行机制。仪器内部配备了由多种金属氧化物（MOS）传感器组成的高灵敏度阵列。当竹子挥发的气体分子与传感器表面接触时，会引发一系列物理化学变化。例如，某些气体分子可能被吸附在传感器表面，改变其电导率。不同类型的气体分子对各个传感器的影响程度各异，由此产生一组的响应信号。该子系统运用主成分分析（PCA）、线性判别分析（LDA）、聚类分析等强大的算法，对信号进行深度解析，将复杂的气味信息转化为直观、可解读的 “气味指纹图谱”，精准呈现竹子气味的成分、浓度以及各成分间的相对比例等关键信息。

02六种竹秆的电子鼻测试

1材料和方法
供试竹种：6 种竹秆，分别为佛肚竹、毛竹、牛儿竹、硬头黄竹、清甜竹、孝顺竹，来源于青神县竹林湿地公园，2012-2013 年人工栽种，竹龄至少 3 年。试喂当日上午砍回，处理后投喂。
电子鼻测试：每种竹秆用样 2.0g，以稳定阶段响应值分析。
2响应值雷达图
气味样品经AIRSENSE电子鼻检测后，得到响应值雷达图见图2。在 R?、R?、R?、R?、R?、R?、R??传感器上差异小，在 R?、R?、R?上差异较大，R?传感器差异最大，响应值顺序为毛竹秆 > 硬头黄竹秆 > 佛肚竹秆 > 牛儿竹秆 > 清甜竹秆 > 孝顺竹秆。

3、PCA分析结果
第一主成分（PC?）贡献率 65.68%，第二主成分（PC?）贡献率 30.89%，累积贡献率达 96.57%，可完整反映竹秆整体气味信息。其中，佛肚竹秆、毛竹秆和硬头黄竹秆的样品区域距离较远，能被准确区分；孝顺竹秆、清甜竹秆和牛儿竹秆的样品区域相互靠近，仅在 PC?上有细微差异。

4、LDA 分析结果
LD1 贡献率 68.50%，LD2 贡献率 21.11%，累积贡献率 89.61%。除佛肚竹秆和孝顺竹秆的样品区域存在重叠外，其余 4 种竹秆（毛竹秆、牛儿竹秆、清甜竹秆、硬头黄竹秆）的样品区域彼此独立，能被有效区分，而在 PCA 分析中相近的清甜竹秆和牛儿竹秆却在LDA分析中得以较好的区分。

5、LA 分析结果
对 PC?影响最大的传感器为 R?，其次为 R?、R?、R?；对 PC?影响最大的传感器为 R?，其次为 R?、R?。R?、R?、R?、R?、R??这 5 个传感器对应的挥发性物质类别在 6 种竹秆间差异较小。结合传感器特性可知，6 种竹秆的气味差异可能与萜烯类、醇类、醛类、酮类、甲基类、氮氧化物和芳香类等挥发性物质有关。

03结论

AIRSENSE电子鼻测试结果表明6种供试竹秆的整体气味信息存在差异，与专业人员的嗅感品评结果大体相符，可通过PCA分析结合LDA分析较好地区分，且预示气味差异可能由萜烯类、醇类、醛类等挥发性物质的不同引起。
研究通过探究圈养大熊猫选择6种竹秆采食的气味机理，明确了青香、甜气和新鲜感是诱导其采食的主要气味韵调，且不同竹秆的气味差异与特定挥发性物质相关，这为大熊猫饲竹的科学选择、保鲜提供了依据，有助于优化圈养大熊猫的饲料管理，提升其饲养质量，同时为人工栽种大熊猫喜食竹种、建设饲竹基地等实践提供了科学支撑，对圈养大熊猫的保护具有重要的意义。