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行了研究,本期研究人員將擴大研究范圍,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,試圖探究圈養大熊貓選擇6種竹稈采食的氣味機理。
01AIRSENSE 電子鼻技術原理
AIRSENSE 電子鼻是一款融合科技的精密儀器,其核心在于模擬生物嗅覺系統的運行機制。儀器內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。當竹子揮發的氣體分子與傳感器表面接觸時,會引發一系列物理化學變化。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,由此產生一組的響應信號。該子系統運用主成分分析(PCA)、線性判別分析(LDA)、聚類分析等強大的算法,對信號進行深度解析,將復雜的氣味信息轉化為直觀、可解讀的 “氣味指紋圖譜",精準呈現竹子氣味的成分、濃度以及各成分間的相對比例等關鍵信息。
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,以穩定階段響應值分析。
2響應值雷達圖
氣味樣品經AIRSENSE電子鼻檢測后,得到響應值雷達圖見圖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?傳感器差異大,響應值順序為毛竹稈 > 硬頭黃竹稈 > 佛肚竹稈 > 牛兒竹稈 > 清甜竹稈 > 孝順竹稈。
3、PCA分析結果
第主成分(PC?)貢獻率 65.68%,第二主成分(PC?)貢獻率 30.89%,累積貢獻率達 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域距離較遠,能被準確區分;孝順竹稈、清甜竹稈和牛兒竹稈的樣品區域相互靠近,僅在 PC?上有細微差異。
4、LDA 分析結果
LD1 貢獻率 68.50%,LD2 貢獻率 21.11%,累積貢獻率 89.61%。除佛肚竹稈和孝順竹稈的樣品區域存在重疊外,其余 4 種竹稈(毛竹稈、牛兒竹稈、清甜竹稈、硬頭黃竹稈)的樣品區域彼此獨立,能被有效區分,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分。
5、LA 分析結果
對 PC?影響大的傳感器為 R?,其次為 R?、R?、R?;對 PC?影響大的傳感器為 R?,其次為 R?、R?。R?、R?、R?、R?、R??這 5 個傳感器對應的揮發性物質類別在 6 種竹稈間差異較小。結合傳感器特性可知,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性物質有關。
03結論
AIRSENSE電子鼻測試結果表明6種供試竹稈的整體氣味信息存在差異,與專業人員的嗅感品評結果大體相符,可通過PCA分析結合LDA分析較好地區分,且預示氣味差異可能由萜烯類、醇類、醛類等揮發性物質的不同引起。
研究通過探究圈養大熊貓選擇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其采食的主要氣味韻調,且不同竹稈的氣味差異與特定揮發性物質相關,這為大熊貓飼竹的科學選擇、保鮮提供了依據,有助于優化圈養大熊貓的飼料管理,提升其飼養質量,同時為人工栽種大熊貓喜食竹種、建設飼竹基地等實踐提供了科學支撐,對圈養大熊貓的保護具有重要的意義。
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