Airsense电子鼻文献 | 两种紫檀属木材气味特征及其种间差异性分析

两种紫檀属木材气味特征及其种间差异性分析

本文以刺猬紫檀与檀香紫檀两种易混淆、经济价值较高的紫檀属心材为研究对象，针对传统依靠人工嗅觉鉴别木材气味主观性强、紫檀属木材外观特征相似度高难以区分的问题，采用Airsense电子鼻结合气相色谱 - 离子迁移谱（GC-IMS）联用技术，对两种木材的挥发性气味物质开展检测分析。

试验材料

经风干的檀香紫檀和刺猬紫檀木材的心材，砂纸打磨去除表层污染，粉碎筛分 40~60 目木粉备用。

实验仪器

采用 Airsense电子鼻，有10种传感器，均为金属氧化物半导体传感器，每种传感器所对应的主要敏感物质有所不同。

GC-IMS 联用仪：搭配 WAX 色谱柱，配套 LAV 定性分析软件。

检测方案

01、Airsense电子鼻检测

0.5g 木粉密封富集 30min，顶空进样，采集 68~71s 平稳数据，开展 PCA 主成分、载荷、雷达图分析。

02、GC-IMS 检测

2g 木粉 30℃孵育 20min 顶空进样，梯度氮气载气分离，结合 NIST、IMS 数据库定性挥发性物质，绘制二维谱图、差异对比图、气味指纹图谱。

Airsense电子鼻实验结果

01、传感器动态响应曲线结果

1、刺猬紫檀、檀香紫檀两组样品 10 支传感器响应曲线走势、峰值强度存在明显区别；两类木材传感器响应强度均在 5~20 s 达到峰值，随后逐步下降，说明电子鼻对两种紫檀挥发性气味物质均高度敏感。

2、相同传感器在同一检测时间下，对两种木材的响应值差异显著，直观体现二者挥发气味组分不同。

02、PCA 主成分分析结果

1、方差贡献率：第一主成分 PC1 方差贡献率 98.32%，第二主成分 PC2 方差贡献率 1.58%，PC1+PC2 累积方差贡献率＞99%，数据集绝大部分差异信息被保留，分析结果可靠。

2、得分图：刺猬紫檀与檀香紫檀样品聚类区域完全分离，无重叠区域，依靠电子鼻传感器响应数据可实现两种紫檀区分。

3、载荷图：PC1 维度贡献最高的传感器为 W2W、W1W；PC2 维度贡献最高传感器为 W2W。两支传感器是区分两种紫檀的核心特征传感器。

03、雷达图响应强度对比结果

1、10 个传感器对两种木材的响应强度整体差异明显；

2、檀香紫檀在 W2W（芳烃、有机硫化合物敏感）、W1W（硫化合物敏感）传感器上的响应值显著高于刺猬紫檀，证明檀香紫檀木材释放的芳烃类、有机硫化物类挥发性物质含量更高；

3、其余传感器响应值存在小幅差异，但区分效果远弱于 W2W、W1W。

实验结论

不同树种木材在成分和气味上具有显著差异，基于Airsense电子鼻和GC-IMS 技术对两种紫檀属木材进行树种识别具有一定的可行性。Airsense电子鼻W2W和W1W传感器数据对两个树种的分类贡献率较高。

Airsense电子鼻早已实现了与GC-IMS联用，两者强强联合通过气味实现物质的定量和定性分析，轻松锁定气味。