櫻花作為聞名世界的觀賞植物，種類豐富、分布廣泛、花期集中、觀賞價(jià)值高。本研究以山櫻花為試材，開展基于電子鼻技術(shù)的不同櫻花的種質(zhì)鑒定分析。
 

圖1是基于電子鼻技術(shù)對(duì)山櫻花16個(gè)處理的櫻花香氣組成成分響應(yīng)值構(gòu)建的雷達(dá)圖。從圖1可以看出，10個(gè)傳感器對(duì)櫻花香氣組分的響應(yīng)存在顯著差異（P＜0.01），響應(yīng)值‘G/G0值’分布于0.9～29之間。W1C、W5S、W1S、W1W、W2W和W3S傳感器對(duì)櫻花香氣組分響應(yīng)值較大，響應(yīng)值從高到低依次為W1W、W2W、W5S、W1S、W3S、W1C，其余傳感器對(duì)櫻花香氣組分響應(yīng)值較小（G/G0值≈1）。因此，優(yōu)選出W1C、W5S、W1S、W1W、W2W和W3S傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)提取與分析。

 

圖1 不同處理山櫻花花香雷達(dá)圖

不同因素對(duì)電子鼻各傳感器（W1C、W5S、W1S、W1W、W2W和W3S傳感器）的影響見表1。從表3可知，不同因素對(duì)電子鼻測(cè)定櫻花花香的影響差異顯著，對(duì)電子鼻傳感器的響應(yīng)影響從大到小依次是不同花期、樣量、采樣時(shí)間，在不同頂空平衡時(shí)間因素下電子鼻各傳感器響應(yīng)極差均最小。從各因素的不同水平看，在不同頂空平衡時(shí)間因素中，水平1、4高于水平2、3；樣品量中水平4的電子鼻各傳感器響應(yīng)值顯著高于其他水平，水平1、2、3差異不顯著；在不同花期因素下，除了W1S傳感器之外，其余傳感器在水平3時(shí)的響應(yīng)值高于其他水平，且與其他水平差異極顯著；采樣時(shí)間中各水平差異不顯著。說明電子鼻對(duì)盛開時(shí)期的櫻花花朵且樣品量為4g時(shí)響應(yīng)較大。

表1 不同因素對(duì)電子鼻傳感器響應(yīng)特性的影響†不同處理櫻花花香主成分分析

圖2是基于山櫻花香氣的電子鼻數(shù)據(jù)（W1C、W5S、W1S、W1W、W2W和W3S傳感器響應(yīng)值G/G0）構(gòu)建的主成分分析圖（PCA）。第一主成分PC1的貢獻(xiàn)率為71.7%，第二主成分PC2的貢獻(xiàn)率為20.8%，總貢獻(xiàn)率達(dá)到92.5%，說明第一、第二主成分能很好地反映供試樣品的整體信息。從圖2可以看出，3、6、8和14號(hào)處理組合與其他處理組合的樣本點(diǎn)沒有重疊，由此可以區(qū)分出3、6、8和14號(hào)處理。結(jié)合圖1可知8號(hào)處理各傳感器的響應(yīng)值顯著高于其他處理，且與其他處理差異極顯著。因此，8號(hào)處理，即A2B4C3D2處理組合（在12：00采集盛開時(shí)期的櫻花花朵4g，在頂空平衡30min后進(jìn)行電子鼻測(cè)定）的表現(xiàn)最優(yōu)，為電子鼻快速測(cè)定櫻花香氣的最優(yōu)組合。

圖2 不同處理的櫻花花朵香氣的PCA分析基于電子鼻技術(shù)的櫻花種質(zhì)區(qū)分

基于主成分分析和線性判別分析法的櫻花種質(zhì)區(qū)分

采用PCA和LDA法對(duì)3種櫻花進(jìn)行分析（圖3），從圖3可以看出，不同種櫻花的樣本點(diǎn)沒有重疊，每種櫻花樣本點(diǎn)均有特定的分布區(qū)域。PCA結(jié)果顯示第一主成分PC1的貢獻(xiàn)率為99.33%，第二主成分PC2的貢獻(xiàn)率為0.49%，這兩個(gè)主要成分解釋了總方差的99.82%（圖3A），不同種質(zhì)區(qū)分度達(dá)到0.677～0.974。從LDA分析結(jié)果可以看出（圖3B），判別式LD1和判別式LD2的貢獻(xiàn)率分別為75.30%和23.95%，總貢獻(xiàn)率達(dá)到99.25%，稍低于PCA的總貢獻(xiàn)率（99.82%），但不同種質(zhì)區(qū)分度為1高于PCA分析的區(qū)分度，并且從LDA分析圖中發(fā)現(xiàn)，每種櫻花樣本點(diǎn)相比于PCA樣本點(diǎn)更為集中。
 

圖3 不同櫻花電子鼻傳感器響應(yīng)值的PCA分析和LDA分析

載荷分析
為了進(jìn)一步確認(rèn)電子鼻傳感器對(duì)櫻花花香揮發(fā)性成分響應(yīng)值的貢獻(xiàn)大小，利用載荷分析(Loadings)分析傳感器在當(dāng)前條件下的相對(duì)重要性。從圖4可以看出，第一主成分PC1的貢獻(xiàn)率為82.4%，第二主成分PC2的貢獻(xiàn)率為11.0%，總貢獻(xiàn)率為93.4%。傳感器W1W、W2W、W5S、W1S、W2S和W3S對(duì)第一主成分起正向貢獻(xiàn)作用，W6S對(duì)第二主成分起主要正向貢獻(xiàn)作用。W1C、W3C、W5C傳感器在第一主成分和第二主成分上均起負(fù)向貢獻(xiàn)作用。W1S和W3S主要是對(duì)烷烴類的物質(zhì)有較強(qiáng)的敏感度，W5S、W1W和W2W主要是對(duì)氮氧化合物及硫化物有主要的貢獻(xiàn)力度。這表明烷烴類、氮氧化合物及硫化物類可能是區(qū)分櫻花種與品種香型的主要成分。

圖4 不同櫻花電子鼻傳感器響應(yīng)值的Loading分析

基于電子鼻技術(shù)對(duì)不同櫻花揮發(fā)性成分進(jìn)行檢測(cè)，大多數(shù)傳感器對(duì)高濃度的揮發(fā)性成分的反應(yīng)值有明顯的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過PCA分析和LDA分析發(fā)現(xiàn)基于最佳測(cè)定參數(shù)利用電子鼻技術(shù)進(jìn)行櫻花種質(zhì)區(qū)分是可行的，3種櫻花區(qū)分均顯著。通過Loadings分析發(fā)現(xiàn)，傳感器W1W、W2W、W5S、W1S、W2S和W3S對(duì)第一主成分起正向貢獻(xiàn)作用，W6S對(duì)第二主成分起主要正向貢獻(xiàn)作用，表明烷烴類、氮氧化合物及硫化物類可能是區(qū)分櫻花種質(zhì)香型的主要成分。