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、觀賞價值高。本研究以山櫻花為試材，開展基于電子鼻技術的不同櫻花的種質鑒定分析。
 

圖1是基于電子鼻技術對山櫻花16個處理的櫻花香氣組成成分響應值構建的雷達圖。從圖1可以看出，10個傳感器對櫻花香氣組分的響應存在顯著差異（P＜0.01），響應值‘G/G0值’分布于0.9～29之間。W1C、W5S、W1S、W1W、W2W和W3S傳感器對櫻花香氣組分響應值較大，響應值從高到低依次為W1W、W2W、W5S、W1S、W3S、W1C，其余傳感器對櫻花香氣組分響應值較小（G/G0值≈1）。因此，優選出W1C、W5S、W1S、W1W、W2W和W3S傳感器進行數據提取與分析。

 

圖1 不同處理山櫻花花香雷達圖

不同因素對電子鼻各傳感器（W1C、W5S、W1S、W1W、W2W和W3S傳感器）的影響見表1。從表3可知，不同因素對電子鼻測定櫻花花香的影響差異顯著，對電子鼻傳感器的響應影響從大到小依次是不同花期、樣量、采樣時間，在不同頂空平衡時間因素下電子鼻各傳感器響應極差均最小。從各因素的不同水平看，在不同頂空平衡時間因素中，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時的響應值高于其他水平，且與其他水平差異極顯著；采樣時間中各水平差異不顯著。說明電子鼻對盛開時期的櫻花花朵且樣品量為4g時響應較大。

表1 不同因素對電子鼻傳感器響應特性的影響†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據（W1C、W5S、W1S、W1W、W2W和W3S傳感器響應值G/G0）構建的主成分分析圖（PCA）。第一主成分PC1的貢獻率為71.7%，第二主成分PC2的貢獻率為20.8%，總貢獻率達到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號處理組合與其他處理組合的樣本點沒有重疊，由此可以區分出3、6、8和14號處理。結合圖1可知8號處理各傳感器的響應值顯著高于其他處理，且與其他處理差異極顯著。因此，8號處理，即A2B4C3D2處理組合（在12：00采集盛開時期的櫻花花朵4g，在頂空平衡30min后進行電子鼻測定）的表現最優，為電子鼻快速測定櫻花香氣的最優組合。

圖2 不同處理的櫻花花朵香氣的PCA分析基于電子鼻技術的櫻花種質區分

基于主成分分析和線性判別分析法的櫻花種質區分

采用PCA和LDA法對3種櫻花進行分析（圖3），從圖3可以看出，不同種櫻花的樣本點沒有重疊，每種櫻花樣本點均有特定的分布區域。PCA結果顯示第一主成分PC1的貢獻率為99.33%，第二主成分PC2的貢獻率為0.49%，這兩個主要成分解釋了總方差的99.82%（圖3A），不同種質區分度達到0.677～0.974。從LDA分析結果可以看出（圖3B），判別式LD1和判別式LD2的貢獻率分別為75.30%和23.95%，總貢獻率達到99.25%，稍低于PCA的總貢獻率（99.82%），但不同種質區分度為1高于PCA分析的區分度，并且從LDA分析圖中發現，每種櫻花樣本點相比于PCA樣本點更為集中。
 

圖3 不同櫻花電子鼻傳感器響應值的PCA分析和LDA分析

載荷分析
為了進一步確認電子鼻傳感器對櫻花花香揮發性成分響應值的貢獻大小，利用載荷分析(Loadings)分析傳感器在當前條件下的相對重要性。從圖4可以看出，第一主成分PC1的貢獻率為82.4%，第二主成分PC2的貢獻率為11.0%，總貢獻率為93.4%。傳感器W1W、W2W、W5S、W1S、W2S和W3S對第一主成分起正向貢獻作用，W6S對第二主成分起主要正向貢獻作用。W1C、W3C、W5C傳感器在第一主成分和第二主成分上均起負向貢獻作用。W1S和W3S主要是對烷烴類的物質有較強的敏感度，W5S、W1W和W2W主要是對氮氧化合物及硫化物有主要的貢獻力度。這表明烷烴類、氮氧化合物及硫化物類可能是區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值的Loading分析

基于電子鼻技術對不同櫻花揮發性成分進行檢測，大多數傳感器對高濃度的揮發性成分的反應值有明顯的線性對應關系。通過PCA分析和LDA分析發現基于最佳測定參數利用電子鼻技術進行櫻花種質區分是可行的，3種櫻花區分均顯著。通過Loadings分析發現，傳感器W1W、W2W、W5S、W1S、W2S和W3S對第一主成分起正向貢獻作用，W6S對第二主成分起主要正向貢獻作用，表明烷烴類、氮氧化合物及硫化物類可能是區分櫻花種質香型的主要成分。