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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

更新时间:2025-07-10      点击次数:57

 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。

微信图片_20250508110824.png

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 R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₉、R₁₀传感器上差异小,在 R₆、R₇、R₈上差异较大,R₇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。

雷达图.jpg

3、PCA分析结果
第一主成分(PC₁)贡献率 65.68%,第二主成分(PC₂)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 PC₁上有细微差异。

PCA.png

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。

LDA.png

5、LA 分析结果
对 PC₁影响最大的传感器为 R₇,其次为 R₆、R₈、R₂;对 PC₂影响最大的传感器为 R₈,其次为 R₆、R₁。R₃、R₄、R₅、R₉、R₁₀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。

LA.png

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。

 

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