电子鼻在观赏海棠香型分析中的应用.doc

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1、 本科毕业设计（论文）电子鼻在观赏海棠香型分析中的应用学 院： 森林资源与环境学院 专 业： 林学 学 号： 学生姓名： 指导教师： 职 称： 副教授 电子鼻在观赏海棠香型分析中的应用摘要：观赏海棠花色艳丽、花形多姿，花香各异，被广泛应用于园林景观中。本论文以60个欧美观赏海棠品种为研究对象，利用电子鼻对所有品种的花朵香型进行测定，并对获得的数据进行主成分分析（PCA）。研究结果表明，根据盛开时香味的大小，可将海棠香型分为无香味、淡香和浓香三个等级；结合电子鼻对香型测定以及PCA分析可以区分差异较大的不同类别的观赏海棠品种，对挥发组分相似的品种难以分开。关键词：观赏海棠；香型；电子鼻；反应值；

2、分类The electronic nose in the ornamental crabapple flavor analysisAbstract：Ornamental crabapple brightly colored, flower-shaped scene, flowers of different, is widely used in the landscape. Ornamental crabapple varieties of this thesis use more than 60 in Europe and America for the study and determin

3、ation of the electronic nose to the scent of the flowers of all varieties, and data is obtained by principal component analysis (PCA). The results show that the Begonia flavor depending on the size of the fragrance in full bloom, no flavor, light fragrance and aroma three levels; combined with the e

4、lectronic nose can distinguish differences in the different types of ornamental flavor determination and PCA Begonia species and varieties of volatiles is difficult to separate.Key words：Ornamental crabapple; flavor; electronic nose; reaction values; Category目 录1 前言- 1 -1.1观赏海棠资源与应用- 1 - 1.1.1我国海棠栽培

5、的历史- 1 -1.1.2海棠的观赏价值- 1 -1.1.3海棠的园林应用- 2 -1.2花香研究现状- 3 -1.3电子鼻工作原理与应用- 4 - 1.3.1电子鼻组成及工作原理- 4 -1.3.2电子鼻的应用- 5 -1.4研究目的及意义- 6 -2.材料与方法- 7 -2.1实验地概况- 7 -2.2实验材料- 7 -2.3试验仪器- 8 -2.4试验方法- 8 - 2.4.1香气采集及处理方法- 8 - 2.4.2电子鼻测定方法- 8 - 2.4.3感官审评方法- 8 - 2.4.4数据分析- 8 -3结果分析- 9 -3.1不同品种海棠香型感官审评结果- 9 -3.2传感器对不同观赏

6、花香挥发物质反应值差异分析- 10 -3.3不同品种观赏海棠雷达图分析- 12 -3.4不同品种观赏海棠PCA分析- 12 -4结论与讨论- 14 -4.1结论- 14 -4.2 讨论- 14 -致 谢- 16 -参考文献：- 17 -1 前言1.1观赏海棠资源与应用1.1.1我国海棠栽培的历史 观赏海棠为蔷薇科苹果属（Malus）乔木或灌木，是我国传统名花，在我国传统园林中占很重要位置。我国的海棠有着悠久的栽培历史，在先秦时期的山海经中山经中已有海棠的存在和栽培记载，其中提及岷山“其木多海棠”1。海棠的栽培逐渐兴起是从魏晋南北朝开始的，晋代有西府海棠因栽植于安徽西府而得名。到唐朝时，宫廷之中

7、盛行栽植海棠，唐相贾耽的百花谱中称海棠为“花中神仙”2。赏心乐事中记载有“五色林擒”新品种3。到了宋代，海棠已达栽培的鼎盛时期，并且被评为“名花十友”，“名花十二师”。近代海棠在我国华北、华东地区栽植较为常见，其观赏价值正逐步体现。海棠于18世纪从中国传入欧洲和美洲，经过多年的杂交和选育，目前已育成近千个观赏品种，这些品种在继承了母本的抗逆性的基础上，叶色、花色、花型、株型、果实等都产生了丰富的变化，从总体来说，我国观赏海棠的选育和栽培利用与欧美相比相对落后。自改革开放以来，国民经济有了翻天覆地的变化，园艺水平也在不断提高，整理传统观赏苹果品种，引进及培育新品种的工作也逐渐重视起来。山东农业大

8、学园艺科学与工程学院于1998年开始从美国、英国、比利时先后引进20多个观赏海棠新品种，并在品种选育、适应性栽培和品种特性等方面进行了研究4。北京农学院植物科学技术学院于2000年开始从美国俄亥俄州农业研究与开发中心引进了26份欧美观赏海棠品种5。这些引进品种在我国的北方表现了良好的适应性，是很有发展前途的观赏树木资源，对丰富园林景观以及生物多样性发挥重要的作用。1.1.2 海棠的观赏价值6(1)叶 观赏海棠的叶色也是比较丰富的，有嫩绿、深绿、墨绿、橙红和紫红。并且海棠的幼叶与成熟叶色也常有不同，很多海棠的幼叶呈紫红色，有的覆白色绒毛，成熟时叶色变绿，绒毛或存有或脱落。海棠叶形也有差异，有的近

9、圆形、卵圆形、椭圆形，也有的较狭长。观赏海棠具有较好的抗病性，整个夏天，更新的海棠几乎完全保持不感病，使健康的叶片不被腐烂病所侵害，展现其郁郁葱葱的旺盛之姿。(2)花 观赏海棠花色多样，艳丽非常。春季，海棠花竞相绽放，现出了深红色、玫红色、粉红色或白色的花蕾，随着花瓣的展开，花色有的逐渐变浅，有的始终不变。而同一花朵花瓣的颜色也有不同，有些粉色的花瓣镶嵌着深红的脉络，有些则是花瓣正反面颜色不一。观赏海棠花也有很多形态：单瓣，半重瓣和重瓣。一些半重瓣和重瓣花开后像维形的玫瑰，另一些则是穗状或杯状的花瓣；有些是一种色彩，其它则是两种或更多种颜色或色调的组合搭配。 (3)果作为观赏果树，一到秋季，树

10、枝上便挂满了一个个美丽的果实，有深红色的、紫红色的、橙红色的、金黄色的以及嫩绿色的等等。这些果实有大有小，形状不一，果梗有长有短，花萼有的宿存，有的脱落。有了这些形状各异、颜色不同的海棠果的点缀，海棠树犹如穿上了一件亮眼的新衣。 (4)树形 观赏海棠拥有能够适合于所有风景需要的各种各样的树形，主要有：圆形和开展形、柱形、瓶形和扇形、垂枝形、灌木性或灌木丛形。 (5)香味许多海棠花有着令人愉快的香味。许多北美种有着像苹果花那样令人惊奇的香味，还有类似肉桂或丁香的奇异的东方香味，可以给花园注入神秘气氛。 1.1.3海棠的园林应用观赏价值较高海棠抗性强，适应性广，在园林中普遍应用。山荆子、湖北海棠、

11、西府海棠、海棠花（M.spectabilis）、垂丝海棠、楸子（M.prunifolia）等是园林绿化种传统树种，垂丝海棠、西府海棠等还可以制作为盆景观赏，在观赏花卉中占有重要地位。北京中南海西花厅的海棠花和西府海棠久负盛名；云南昆明园通公园以垂丝海棠的兴旺得名；上海海棠公园，因栽植大量具有很高观赏价值的海棠种类得名。刘志强、汤庚国在调查海棠园林中造景应用的基础上，阐述了其色艳、神韵、花果共赏的园林美学价值，总结了海棠在古典园林中应用历史及规律，分析了在园林中的应用现状，提出了专类园、花径、盆景等10种现代园林应用形式7。海棠在现代园林中的主要的应用形式有8：（1）海棠主题公园或景区：海棠品种

12、丰富，建立海棠专类园更可以很好展示海棠的美丽，如南京莫愁湖公园是典型的海棠主题园，每年海棠盛开时举办海棠节，邀请画家、书法家吟诗作画，以多种形式展示了海棠的卓越风姿。还有北京元大都城垣遗址公园内的“海棠花溪”主题景区，海棠的种植以丛植片植以体现群体美，以砌坛孤植创造焦点，以海棠与柳相间行植创造“棠红柳绿”美景，主要景观海棠花溪台、海棠石碑配合古诗体现出浓浓的文化内涵9。主题园中海棠的配置形式应多样化，孤植、对植、丛植、群植，并注重与周围建筑和其他植物的搭配；还应注重花期的衔接，尽量延长观赏期。（2）街道和工矿企业绿化：海棠的某些种类如垂丝海棠生长旺盛、抗性较强，对二氧化硫等有较强的抗性，故适用

13、于城市街道绿地和厂矿区绿化，木瓜海棠抗逆性也很强，可以作行道树10。（3）观光果园：选择果实有食用价值的海棠品种应用于观光果园，则既可观花，果期又可以组织游客观赏、采摘、品尝果实，可以增加纯朴的田园情趣，创造多样的体验形式。比如山东格林农业科技开发有限公司培育的西施海棠、昭君海棠不仅株型优美，花色艳丽，而且果实鲜美可口，值得推广11。（4）与建筑、园林小品等搭配：海棠与古建、仿古建筑、石相配，协调中更具美感。与石相配，石拙花俏，别有情趣；而古典建筑中的海棠图案很多，与海棠植株配合更易调和又相映成趣，拙政园海棠春坞，庭院铺地皆为美丽的海棠花图案，所以虽然只栽植了两株海棠，置身其中仍然感到满目海棠

14、，春意融融。（5）与其它植物配植：以常绿植物作背景，以海棠为主景点缀于前，三五花树闪烁绿波之中，更可体现海棠的风姿艳质。另外注重海棠与草本和地被的搭配，既可以丰富景观层次12，也有助于构建稳定的植物群落。（6）盆景：用海棠制作盆景的历史悠久。西府海棠、垂丝海棠及贴梗海棠都可做成盆景，尤其日本海棠的花为自然变异复色花，一株之上同时开出大红、银红、桃红、纯白，或白花中夹以红线、红边、红点，且老枝新枝都可着花，是作盆景的高档材料13。海棠在我国园林中的应用已有两千多年的历史，现代园林中常利用海棠作为主景、配景与其它树种合理搭配，形成相对稳定、层次分明、色彩丰富的复层植物群落，创造优美的园林植物景观。

15、在具体应用时应当遵循适地适树、美学、经济学、文化学几个原则。1.2花香研究现状香气是植物风味品质的重要指标，植物中香气物质在进入体内的过程中，通过人的味觉和嗅觉，对人体的生理机能和心理起平衡的作用，与人类健康、营养关系极其密切。随着国际市场对植物品质要求的提高，植物香气研究倍受关注。近年来，随着高精密测试仪器的出现，香气成分的研究得以深入。香气研究经历了组分分析、特征香气鉴定、香气合成代谢、基因调控等阶段。水果方面草莓、葡萄、苹果、杏及番茄等果实中各种香气物质鉴定与含量测定的报道已较常见，现在月季、梅花、玫瑰等植物的香气成分都已经确定，但不管是水果还是花朵，有关香气成分生物合成代谢及其分子调控

16、机理方面的研究报道甚少。因此，开展香气成分研究，获取最基本的香气成分的化学信息；探讨香气成分在花朵或植物体内的形成、积累和演变过程，明确香气成分的生物合成代谢机理与基因调控；探讨外界因素对花朵香气的影响、花朵香气对人体生理与心理健康的影响等，对鲜花品种的选育、鲜花的贮藏、加工以及对合理调控花朵香气物质，提高植物的内在品质均具有重要意义。 迄今为止，已从植物中检测出7000多种代谢物质14，香气物质是其中的重要组成部分，从不同植物中已鉴别出近2000种香气物质15。来自不同的生物合成途径的香气物质大体可分为4大类：萜类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物和含氮含硫化合物等。这些挥发性物质来自于植物

17、的花朵、果实、叶片、根茎等16。等17对柑橘属花香挥发物进行了主成分分析，结果表明，前个主成分的累积贡献率达，而且芳樟醇、柠檬烯和月桂烯在第主成分上具有最高的荷载值。香石竹花瓣中的石竹烯含量约为；桂花花香挥发物的主要成分中有芳樟醇、-紫罗酮、-紫罗酮等；矮牵牛花中含有苯甲酸甲酯、异丁子香酚、苯甲酸苯甲酯、苯甲醛、苯甲醇、苯乙醇及苯乙醛等，其中苯甲酸甲酯的含量最高。苯乙醇是月季花香挥发物的特征成分之一，其含量超过月季总花香挥发物总组分的。许多观赏植物花香挥发物中也含有苯乙醇，如万带兰、牡丹、芍药、玫瑰等。等18在香石竹花瓣中检测出种花香挥发物，其中含有正己醛、（）己烯醛、己醇、己醇、己烯醇和壬醛

18、等种脂肪族化合物，其中（）己烯醛是对香石竹的花香贡献较大的成分之一19。 1.3 电子鼻的工作原理与应用1.3.1电子鼻的组成及工作原理 目前，常用的嗅觉模拟技术为气相色谱法(GC)和气相色谱/质谱联用技术(GC/MS)20，这2种方法虽然有着较高的可靠性,但处理程序复杂，且不具有实时性。而电子鼻正好克服了其缺点。目前，在很多领域对电子鼻系统进行了研究和实验。电子鼻作为20世纪90年代发展起来的一种快速分析气味的仪器,与气相色谱等传统检测仪器不同,电子鼻得到的不是样品的某种或某几种成分的定性或定量结果,而是样品中挥发性成分的整体信息。得到整体信息后,根据不同气味测定信号,将其与数据库中已建立的

19、数据进行比较,进而进行判别分析21。 电子鼻是模仿生物鼻一种电子系统,主要根据气味来识别物质的类和成分。1994年Gardner等发表关于电子鼻的综述性文章,正式提出“电子鼻”的概念22。电子鼻一般包括一组交叉敏感的电化学传感器阵列、适当的模式识别方法，来自动检测和辨别简单的、或复杂的气味23。在电子鼻系统中有三个主要组成部分：采样系统、检测系统及数据处理系统。 电子鼻的工作原理是由气体传感器阵列对气体进行吸附、解吸附,并将其转化为电信号,再由信号处理单元对气体传感器阵列产生的信号进行放大、滤波、A/D转换、传输,最后由计算机模识别24。常用的气体传感器阵列可以分为金氧化物型半导体传感器及其阵

20、列(MOS)、导电聚合物传感器及其阵列(CP)和质量传感器及其阵列三大类,对于水果气味的吸附大多数采用MOS,并且不同的MOS类型对不同水果气味的吸附效果不一样25。同样,不同的计算机模式别技术对气体传感器产生信号的识别效果也有大的影响。一般来说模式识别的过程分为两个阶段:一是监督学习阶段,在该阶段需要用被测试的体来训练电子鼻,让它知道需要感应的气体是么;第二是应用阶段,经过训练的电子鼻有了一的测试能力,这时它就会使用模式识别技术对测气体进行辨识。常用的模式识别技术有主成分分析(PCA)、线性判别法(LDA)、人工神经网络(ANN)、支持向量机(SVM)和负荷加载分析法(Loadings)等2

21、6。PCA分析是将传感器所提取的多指标信息进行数据转换和降维处理,并对降维后的特征向量进行线性分类,最后在PCA分析的散点图上显示主要的两维散点图;LDA分析是研究样品所属类型的一种统计方法,分析时,其利用了传感器所有的信号以提高分类的准确性27。1.3.2电子鼻的应用电子鼻的主要应用是酒类、茶叶、鱼和肉等食品挥发气味的识别和分类，进行质量分级和新鲜度判别。分别用不同的气体传感器阵列，运用不同的分析方法，对气味进行了鉴别和判断。另外电子鼻的其他应用还有环保监测、临床诊断、香水香型的判别等等。具体应用实例KyuchungLe等用金属氧化物气体传感器阵列，用主成分分析法和神经网络模式识别分析法，识

22、别了12种气体样品(浓度为0.1一100PPm的CH3SH，(CH3)3N，C2H5OH和CO气体)和6种气味样品(胡萝卜，洋葱，女士香水，男士香水，25%的韩国soju溶液和40%威士忌溶液)，对12种气体识别率为100%，而对6种样品识别率达93%。Hidehito Nanto用石英振荡传感器阵列，用主成分分析和神经网络分析方法，对三种酒(红酒、白酒和玫瑰酒)进行分类，神经网络的识别率达到100%。Martin Holmberg等解决气体传感器阵列中传感器零点漂移现象，从而识别那些传统识别技术所识别不了的气体，如牛奶变质产生的气味。D.Kh等利用多种类型气体传感器组合形成高分辨率的复合传感

23、器阵列，以鉴别特殊食品气味，并介绍了如何选择传感器以达到监督食品生产的效果。国内对电子鼻的研究才刚刚起步，但应用越来越广泛，研究愈加深入。高大启应用金属氧化物传感器阵列和主成分分析法区别丙酮、乙醇、甲醇三种化学成分，对8种不同浓度的甲醇溶液进行了分类，用神经网络方法对以上成分进行聚类分析和识别。扬燕明应用声表面波传感器阵列组成电子鼻系统，在识别气体气味方面作了一定的尝试。殷勇应用8个金属氧化物传感器和神经网络技术对5种不同品牌的卷烟进行了识别。赵杰文教授、邹小波应用13个金属氧化物传感器阵列，利用神经网络技术和遗传算法的“遗传特征参数法”对镇江香醋和山西陈醋进行了识别28。胡桂仙等通过PEN2

24、型电子鼻系统动态采集柑橘芳香成分并得到电子鼻的响应值,再利用PCA、LDA等模式识别方法进行数据分析,结果表明不合适用PCA方法检测不同储藏时间内的柑橘,但LDA方法能很好区分不同储藏时间内的柑橘。罗剑毅等选用EPN2型电子鼻系统对不同成熟度的雪青梨的贮藏期进行检测研究,采用LDA对测得的数据进行识别分析,结果表明:电子鼻可以较好地区分不同贮藏期的雪青梨29。1.4研究目的及意义海棠品种繁多，形态特征及生长习性各不相同，树型、姿态各异，叶、花、果具有不同的观赏价值，而花的观赏价值尤为重要。目前有关观赏海棠品种的生物学特性及观赏评价等研究主要集中在少数几个品种上， 限制了对其的研究和充分应用。电

25、子鼻是模仿生物鼻一种电子系统,可以根据气味来识别物质的类和成分。随着电子鼻标准化测定技术的广泛推广，开展观赏海棠香型分析研究意义重大，建立观赏海棠香型分析的基础数据库，从而为观赏海棠香型分类提供数据化平台。2.材料与方法2.1试验地概况试验地位于江都市仙女镇，地理位置是（东经119。55,北纬32。42)，属副热带湿润气候，年平均气温14.9，降水量978.7毫米，四季分明，无霜期较长，地势平坦，河湖交织，土壤质地为粘土，土层深厚肥沃，地势平坦，灌排水条件良好。试验地共栽植国内外海棠品种一百余种，以1m1m的间隔栽植，每个品种均有10-30株，树龄为4-6年，均已开花。2.2试验材料选择试验地

26、中60个观赏海棠品种（见表1），均引自欧洲和北美，在试验地中长势良好。表1 试验材料列表编号品种名称编号品种名称1KingArthur31Floribunda2MaysDelight32ProfessorSprenger3SpringSensantion33PerfectPurple4FairtailGold34Candymint5WeepingMadonna35皇家6RogersSelection36丰盛7Larcelot37宝贝8SuperSugertyme38珊瑚礁9LouisaContort39春雪10Makamizk40爱丽11Butterball41冬金12Eleyi42罗宾逊13

27、Gorgeous43绚丽14Cardinal44草莓果冻15Cinderrella45红巴伦16Tina46豪帕17Firebird47金黄蜂18Brandywine48鲁道夫19David49奈微利考伯曼20Lollipop50珠穆朗玛21HarvestGold51约翰东22WhiteCascade52希尔23Zumicalocarpa53凡赛尔廷24SpringGlory54森林苹果25Profussion55卫兵26GoldenRaindrop56丽莎27PinkPrincess57冬红28MaryPotter58露易莎29Centurion59垂丝海棠30RoyalRaindrop60

28、紫宝石2.3试验仪器 采用法国Alpha Mos Fox3000型电子鼻，其具有12个金属氧化物传感器,传感器分别位于2个传感器室内,LY2/LG,LY2/G,LY2/AA,LY2/GH,LY2/gCTL和LY2/gCT位于传感CL内；T30/1, P10/1, P10/2, P40/1, T70/2, PA/2位于传感室A内。各传感器对不同物质的反应是不同的,当进行样品分析时,电阻率会表现出急剧上升,随后下降,最后趋于平稳的变化过程。传感器最初电阻为G0,最高点电阻为Gi,反应值为Gi-G0/G0。2.4试验方法2.4.1香气采集及处理方法在不同品种海棠各自的盛花期阶段，晴天上午9-10时采

29、集5朵盛开程度、大小一致的花朵，去除花柄后迅速放入20ml的顶空瓶并密封，室温静置半小时后于-70条件下保存，样品采集完毕后于室内统一进行香型测定。测定时将样品从超低温冰箱取出，放置于25条件下平衡30min后用电子鼻进行测定。2.4.2 电子鼻测定方法用手动进样器抽取顶空瓶中顶空样2 mL进行测定，每个样品重复3次。FOX3000型电子鼻系统的检测程序参数设置为：采集时间120 s,采集延时150 s,载气为合成干燥空气,载气流速为150 mLmin-1,进样量为2 mL。2.4.3感官审评方法根据海棠盛开时香味大小不同，将其划分为不同香味等级。2.4.4数据分析采用电子鼻自带AlphaSo

30、ft软件，采用PCA方法对不同品种海棠香型进行模式识别分析，结合感官审评结果判断不同品种海棠香型。3结果分析3.1不同品种海棠香型感官审评结果根据盛开时香味的大小，将海棠香型分为三个等级，“0”表示无香型，“1”表示淡香型，“2”表示浓香型，不同品种海棠香型感官审评结果如表2所示。这些品种间的香气特征有所差异， King Arthur、Rogers Selection等13个品种没有明显香味； MaysDelight、 SpringSensantion等35个品种具有淡淡的香味； Makamizk、凡赛尔廷等12个品种具有浓浓的香味。由此可见，多数海棠品种香味较淡或没有香味，仅有少数品种具有较

31、浓的香味。表2 不同品种海棠香型感官审评结果编号品种名称花香等级编号品种名称花香等级1KingArthur031Floribunda02MaysDelight132ProfessorSprenger13SpringSensantion133PerfectPurple04FairtailGold134Candymint15WeepingMadonna235皇家06RogersSelection036丰盛27Larcelot037宝贝18SuperSugertyme238珊瑚礁19LouisaContort139春雪110Makamizk240爱丽211Butterball241冬金112Eley

32、i142罗宾逊113Gorgeous043绚丽214Cardinal144草莓果冻115Cinderrella045红巴伦216Tina146豪帕017Firebird047金黄蜂018Brandywine148鲁道夫119David249奈微利考伯曼120Lollipop250珠穆朗玛121HarvestGold151约翰东122WhiteCascade252希尔123Zumicalocarpa153凡赛尔廷224SpringGlory154森林苹果125Profussion155卫兵026GoldenRaindrop156丽莎127PinkPrincess157冬红128MaryPotte

33、r058露易莎129Centurion159垂丝海棠130RoyalRaindrop160紫宝石13.2传感器对不同观赏海棠花香挥发物质反应值差异分析 电子鼻系统各传感器对不同物质的反应值是不同的。图1、图2为垂丝海棠和ProfessorSprenger海棠挥发性物质的响应曲线。图中每一条曲线代表着一个传感器，曲线上的点代表着挥发性成分通过传感器通道时，相对电阻率(Delta R/R0)随时间的变化情况。不同相对电阻率的变化趋势均为先增大后减小，之后趋于零，这是由于挥发性气体浓度逐渐变低最后为载气所致。图1 垂丝海棠传感器响应图图2 ProfessorSprenger传感器响应图图3 垂丝海棠

34、和ProfessorSprenger海棠传感器雷达图图4 垂丝海棠和ProfessorSprenger海棠传感器直方图图3、图4为垂丝海棠和ProfessorSprenger海棠挥发性物质雷达图、直方图的差异显示。结合图1和图2可以看出，各传感器对不同品种挥发性物质间的敏感度差异较大,垂丝海棠在传感器P40/1上的反应值最大，即表现最为敏感，反应值为0.1900,而其在其他传感器上的反应值均较低；ProfessorSprenger海棠在传感器PA/2上的反应值最大，即表现最为敏感，反应值为0.3315。不同的传感器对不同品种观赏海棠花香的挥发性物质间的反应值差异较大，最不敏感的为LY2/gCT

35、传感器。由此可见,不同的传感器对同一品种及同一传感器对不同品种的反应值是不同的。3.3不同品种观赏海棠雷达图分析图5 不同品种观赏海棠雷达图12个传感器对60个品种样品的信号差异不是很大,仅表现在少数的传感器信号有差别。60个不同品种样品的雷达图见图5。由图5可知,各样品在气味轮廓上并没有很大差别,说明各样品在气味组成上表现一致。其中Brandywine与其他样品的差距比较大，有显著差异。直接用雷达图对不同海棠进行区分的准确性较差,需要用统计方法进行处理。使用PCA统计方法对电子鼻采集数据进行处理。3.4不同品种观赏海棠PCA分析FOX3000电子鼻系统具有12个不同的金属传感器,其提供的整体

36、信息会发生重叠,使得在高维空间中研究样本的规律性变得复杂。主成分分析是在样品特性未知的前提下通过降维,将多个变量间的变化转为为较少的几个变量来寻找样品间差异的一种算法。该算法不丢失任何样品信息,仅通过改变坐标轴来达到区分样品的目的。这样在保证原来所有变量信息完整的情况下使得分析变得简单。图6 不同观赏海棠品种PCA分析不同品种观赏海棠花香挥发性组分检测的PCA分析见图6。在PCA分析中,第一主成分PC1和第二主成分PC2的贡献率分别为86.385 %和10.176 %,总贡献率达到96.561 %。从图中可以看出,主成分分析虽不能将各品种很好的区分开来,但可将所测的60个品种分成三大类。其中第

37、一大类位于图的右方,为春雪、WhiteCascade、草莓果冻和PinkPrincess,表现为各传感器对挥发性物质的反应值较大；第二类位于图的左方,仅有 Brandywine，其传感器的反应值也很大，但挥发物质不同；其余54个品种则聚为一类，表现为各传感器对挥发性物质反应值一般。因此,通过PCA分析可以将观赏海棠品种中挥发性组分间差异较大的品种很好地区分开,但对于整体挥发性组分相似的品种的区分还存在着局限。4结论与讨论4.1结论（1）根据盛开时香味的大小，将海棠香型分为无香味、淡香和浓香三个等级。其中King Arthur、Rogers Selection等13个品种没有明显香味； Mays

38、Delight、 SpringSensantion等35个品种具有淡淡的香味； Makamizk、凡赛尔廷等12个品种具有较浓的香味。（2）利用Alpha FOX3000电子鼻对60个观赏海棠品种进行分析,结果表明,电子鼻的12个不同类型传感器对各品种花香挥发性物质产生不同的反应值,结合PCA分析可以区分差异较大的不同类别的观赏海棠品种，对挥发组分相似的品种难以分开。4.2 讨论 自然界有很多植物的花朵能释放出芳香气味，并形成自己的显著特征。花香研究在农业、生物学、医药和香水化妆品工业等方面有着重要的价值。花香在观赏植物和切花上有着重要的审美价值，海棠花亦是如此。目前对花香的检测主要是顶空气体

39、样本气相色谱法(GC)和气相色谱/质谱联用技术(GC/MS)，进而分析出挥发性物质。等30在香石竹花瓣中检测出种花香挥发物，其中含有正己醛、（）己烯醛、己醇、己醇、己烯醇和壬醛等种脂肪族化合物。曹慧等31分别从金桂中鉴定出种，银桂中鉴定出种，丹桂中鉴定出种香气成分。气相色谱法虽然可以区分和测量气体混合物中的单分子级别,但很难全面快速检测气味的整体信息。电子鼻作为20世纪90年代发展起来的一种快速分析气味的仪器,与气相色谱等传统检测仪器不同,电子鼻得到的不是样品的某种或某几种成分的定性或定量结果,而是样品中挥发性成分的整体信息。得到整体信息后,根据不同气味测定信号,将其与数据库中已建立的数据进行

40、比较,进而进行判别分析32。目前已在食品33、环境质量监测34、诊断疾病35等领域广泛应用。本研究对不同观赏海棠品种的挥发性物质运用电子鼻进行分析,结果显示电子鼻分析结合不同的数学分析方法能较好地将差异较大的观赏海棠品种进行区分,但对挥发组分相似的还难以区分，应结合其他方法加以区分。为了能更好地对电子鼻应用技术提供科学依据,在以后的研究中需增加包括不同阶段、栽培条件等处理以其获得更为丰富的信息。感官审评结果与电子鼻PCA分析结果存在显著区别，这可能是由于感官评审是基于浓度进行的，而电子鼻则是根据不同的传感器对挥发物质的响应来区分的。此外，感官评审依赖于长期实践积累,难以标准化、数字化也是其中造

41、成差别的原因。在试验过程中发现一些有待于进一步研究的问题，一部分品种在开花过程中花香浓度变化十分明显，虽然该试验均采集各个品种盛花期的样本进行测定，但是对于花香在园林方面的应用指导作用还未达到最优。另外，某些样本处于超低温保存状态下，但花香浓度还是有一定的变化，这种误差在以后的研究进程中有待改善。最后，不同品种观赏海棠不同开花阶段的花香浓度变化相关的研究有待于进一步深入。致谢本论文是在张往祥教授的精心指导下完成的。张教授严谨的治学作风、务实创新的科研精神、废寝忘食的工作态度、诲人不倦的与人风格使我获益匪浅，终生受益。这种精神将时时指导我今后的学习和工作。在此，向张教授表示我最诚挚的谢意！同时要

42、特别感谢江志华硕士在试验设计、试验操作、试验数据分析和论文撰写等方面给予的无私奉献和倾心帮助！感谢我亲爱的同学们在整个试验过程中和生活上对我无微不至的关怀和帮助！最后，借此机会深深地感谢我的家人，他们的理解和支持是我坚强的后盾，他们的关心和鼓励是我前进的动力！ 作者：孔渊博参考文献：1郭 璞. 四库笔记小说丛书山海经M. 上海: 上海古籍出版社, 1991.2舒迎斓. 古代花卉M. 北京: 农业出版社, 1993.3程兆熊. 中华园艺史M. 台湾: 台湾商务印书馆, 1985.4沈向,毛志泉.观赏果树的兴起与发展J.落叶果树, 2005, (2): 58-59.5张宁,沈红香,姚允聪等.苹果属

43、部分观赏品种与中国野生种间亲缘关系的研究J.园艺学报,2007,34(5):1227-1234.6李欣.观赏海棠(Malus sp.)新品种选育及数字化描述D.泰安:山东农业大学,2011.7刘志强,汤庚国.海棠在园林中的应用研究J.苏州科技学院学报（工程技术版）,2004,17（3）：75-808林娜,姜卫兵等.海棠树种资源的园林特性及其开发利用J. 中国农学通报,2006,22(10):242-2479张文娟.海棠花溪植物景观初探J.北京园林,2005,21(72):131510郭帅.观赏木瓜种质资源的调查收集分类及评价:学位论文.山东:山东农业大学硕士学位论文,2003.4111苏伟.发

44、展观赏果树产业正当其时J.科技信息,2003,(10):2812刘志强,汤庚国.海棠在园林中的应用研究J.苏州科技学院学报(工程技术版),2004,17(3):758013金翁.盆景好素材-日本海棠J.山西老年,2002,(7):42 14Goff SA,Klee H J.Plantvolatile compounds:sensory cues for health and nutritional valueJ.Science,2006,311:815-819. 15Dudareva N,Negre F,Nagegowda D A,eta.l Plant volatiles:recent advances and future perspectivesJ.CRC Critter Plant,2006,25:417-440.16CHEN F,ROK,PETRI J.Characterization of a root-specific Arabidopsis terrene syntheses responsible for the formation of the volatilemonot