兩種紫檀屬木材氣味特征及其種間差異性分析

本文以刺猬紫檀與檀香紫檀兩種易混淆、經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的紫檀屬心材為研究對(duì)象，針對(duì)傳統(tǒng)依靠人工嗅覺鑒別木材氣味主觀性強(qiáng)、紫檀屬木材外觀特征相似度高難以區(qū)分的問題，采用Airsense電子鼻結(jié)合氣相色譜 - 離子遷移譜（GC-IMS）聯(lián)用技術(shù)，對(duì)兩種木材的揮發(fā)性氣味物質(zhì)開展檢測分析。

試驗(yàn)材料

經(jīng)風(fēng)干的檀香紫檀和刺猬紫檀木材的心材，砂紙打磨去除表層污染，粉碎篩分 40~60 目木粉備用。

實(shí)驗(yàn)儀器

采用 Airsense電子鼻，有10種傳感器，均為金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器，每種傳感器所對(duì)應(yīng)的主要敏感物質(zhì)有所不同。

GC-IMS 聯(lián)用儀：搭配 WAX 色譜柱，配套 LAV 定性分析軟件。

檢測方案

01、Airsense電子鼻檢測

0.5g 木粉密封富集 30min，頂空進(jìn)樣，采集 68~71s 平穩(wěn)數(shù)據(jù)，開展 PCA 主成分、載荷、雷達(dá)圖分析。

02、GC-IMS 檢測

2g 木粉 30℃孵育 20min 頂空進(jìn)樣，梯度氮?dú)廨d氣分離，結(jié)合 NIST、IMS 數(shù)據(jù)庫定性揮發(fā)性物質(zhì)，繪制二維譜圖、差異對(duì)比圖、氣味指紋圖譜。

Airsense電子鼻實(shí)驗(yàn)結(jié)果

01、傳感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線結(jié)果

1、刺猬紫檀、檀香紫檀兩組樣品 10 支傳感器響應(yīng)曲線走勢(shì)、峰值強(qiáng)度存在明顯區(qū)別；兩類木材傳感器響應(yīng)強(qiáng)度均在 5~20 s 達(dá)到峰值，隨后逐步下降，說明電子鼻對(duì)兩種紫檀揮發(fā)性氣味物質(zhì)均高度敏感。

2、相同傳感器在同一檢測時(shí)間下，對(duì)兩種木材的響應(yīng)值差異顯著，直觀體現(xiàn)二者揮發(fā)氣味組分不同。

02、PCA 主成分分析結(jié)果

1、方差貢獻(xiàn)率：第一主成分 PC1 方差貢獻(xiàn)率 98.32%，第二主成分 PC2 方差貢獻(xiàn)率 1.58%，PC1+PC2 累積方差貢獻(xiàn)率＞99%，數(shù)據(jù)集絕大部分差異信息被保留，分析結(jié)果可靠。

2、得分圖：刺猬紫檀與檀香紫檀樣品聚類區(qū)域分離，無重疊區(qū)域，依靠電子鼻傳感器響應(yīng)數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)兩種紫檀區(qū)分。

3、載荷圖：PC1 維度貢獻(xiàn)最高的傳感器為 W2W、W1W；PC2 維度貢獻(xiàn)最高傳感器為 W2W。兩支傳感器是區(qū)分兩種紫檀的核心特征傳感器。

03

雷達(dá)圖響應(yīng)強(qiáng)度對(duì)比結(jié)果

1、10 個(gè)傳感器對(duì)兩種木材的響應(yīng)強(qiáng)度整體差異明顯；

2、檀香紫檀在 W2W（芳烴、有機(jī)硫化合物敏感）、W1W（硫化合物敏感）傳感器上的響應(yīng)值顯著高于刺猬紫檀，證明檀香紫檀木材釋放的芳烴類、有機(jī)硫化物類揮發(fā)性物質(zhì)含量更高；

3、其余傳感器響應(yīng)值存在小幅差異，但區(qū)分效果遠(yuǎn)弱于 W2W、W1W。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

不同樹種木材在成分和氣味上具有顯著差異，基于Airsense電子鼻和GC-IMS 技術(shù)對(duì)兩種紫檀屬木材進(jìn)行樹種識(shí)別具有一定的可行性。Airsense電子鼻W2W和W1W傳感器數(shù)據(jù)對(duì)兩個(gè)樹種的分類貢獻(xiàn)率較高。

Airsense電子鼻早已實(shí)現(xiàn)了與GC-IMS聯(lián)用，兩者強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合通過氣味實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的定量和定性分析，輕松鎖定氣味。