大熊貓憨態(tài)可掬的模樣深受人民喜愛。在它的飲食結構中,,竹子占據(jù)了主導地位,。大熊貓對竹子的選擇并非隨機,,竹子散發(fā)的氣味在其中扮演著關鍵角色,。為深入探究這一現(xiàn)象,,科研人員引入了 AIRSENSE 電子鼻技術,試圖解鎖大熊貓飲食偏好背后的氣味密碼,。
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(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(chǎn)生一組的響應信號,。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,,對信號進行深度解析,將復雜的氣味信息轉(zhuǎn)化為直觀,、可解讀的 “氣味指紋圖譜",,精準呈現(xiàn)竹子氣味的成分、濃度以及各成分間的相對比例等關鍵信息,。
02針對不同竹種氣味的檢測分析
1樣品準備
竹子種類選擇:優(yōu)先分析熊貓主食竹種雷竹,、斑竹,將砍回的大小相近的供飼竹筍隨機分成 2 份,, 一份用于飼喂大熊貓,,另一份用作樣品。剝離樣品竹筍的籜殼,,隨機從多個部位切取筍片,,混合,再隨機抽取一部分筍片制成約 3cm 長,、火柴棍粗細的樣品用于 VOCs 分析,,另一部分筍片制成黃豆粒大小的樣品用于電子鼻測試和專業(yè)人員的嗅感品評。采樣和制樣過程中用具和用品洗凈無味,,并防止其他氣味混入樣品,。樣品在內(nèi)置冰袋的保溫箱(桶)中運輸,制好的樣品密封保存于 - 20℃的冰箱中,。
2實驗過程與結論
AIRSENSE電子鼻測試能客觀地反映被測樣品之間在整體氣味信息上的異同,。雷竹筍和斑竹筍的樣品均以測試穩(wěn)定階段的電子鼻響應值進行如下信息數(shù)據(jù)分析,。主成分分析(PCA)結果見圖 1,線性判別分析(LDA)結果見圖 2,。 從圖 1 和圖 2 可知,,PCA 分析和 LDA 分析的結果均顯示雷竹筍和斑竹筍的信息數(shù)據(jù)所在區(qū)域相隔都有一定距離,說明這 2 種竹筍的整體氣味信息相互之間存在一定差異,,預示雷竹筍和斑竹筍散發(fā)出的氣味韻調(diào)及其強度可能有所不同,,與專業(yè)品評人員的嗅感結果大體相符,同時表明可用AIRSENSE電子鼻的 PCA 分析或 LDA 分析能將雷竹筍和斑竹筍散發(fā)出的氣味信息予以準確區(qū)分,。
傳感器載荷分析(LA)結果見圖 3,。從圖 3 可知,對主成分(PC1)貢獻較大的傳感器為 R6 ,,其他依次為 R8 和 R2 ,;對第二主成分(PC2 )貢獻較大的傳感器為 R7 ,其他依次為 R2 和 R5 ,。根據(jù)AIRSENSE電子鼻的傳感器對揮發(fā)性物質(zhì)類別的特殊靈敏性可知:雷竹筍和斑竹筍之間的氣味差異可能由于甲基類,、萜烯類、醇類,、醛類,、酮類、氮氧化物,、短鏈烷烴和芳香型化合物的不同而引起,。
AIRSENSE電子鼻測試的結果證明了這 2 種竹筍間氣味韻調(diào)的差異性,可通過 PCA 分析或 LDA 分析予以準確區(qū)分,。經(jīng) HS - SPME - GC - MS 聯(lián)用法測定,,醛類和醇類香氣成分是這2 種竹筍中香氣韻調(diào)及其強度的主要貢獻物質(zhì)類別,證實了這 2 種竹筍中多種氣味韻調(diào)形成的物質(zhì)基礎,。竹筍中明顯的青香,、新鮮感、嫩感,、水潤多汁感,、輕微的甜氣和果香等可能是誘導圈養(yǎng)大熊貓優(yōu)先選擇雷竹筍或斑竹筍采食的主要氣味韻調(diào)。
03研究成果對大熊貓保護與飼養(yǎng)的意義
這項借助 AIRSENSE 電子鼻開展的竹子氣味研究,,成果豐碩,對大熊貓保護與飼養(yǎng)工作意義非凡,。在棲息地保護方面,,明確大熊貓偏好竹子的氣味特征后,可為生態(tài)修復與竹林管理提供科學指導,。通過人工干預,,種植和培育富含大熊貓喜愛氣味成分的竹種,,優(yōu)化棲息地竹子群落結構,提升棲息地質(zhì)量,,滿足大熊貓對食物的氣味偏好需求,,促進其野外種群生存繁衍。
在圈養(yǎng)環(huán)境下,,有助于改善飼養(yǎng)管理策略,。依據(jù)電子鼻分析結果,飼養(yǎng)員能夠精準篩選出氣味更受大熊貓歡迎的竹子作為日常食材,,提高大熊貓食欲與進食量,,保障其營養(yǎng)攝入。
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