大熊猫(
Ailuropoda melanoleuca)虽保留着肉食性动物的消化道结构,但其食性在漫长的适应性演化过程中逐渐变成植食,且已特化为主食竹子
[1]。为弥补消化道无法高效发酵纤维素的生理限制,大熊猫形成了高度特异的觅食策略,尤其依赖灵敏的嗅觉从竹类中筛选最易消化、营养价值最高的部位(如竹笋)来满足其能量与物质需求。在竹笋、竹秆和竹叶等主要食物中,竹笋因风味鲜香、质地嫩脆、营养相对丰富而成为非幼年大熊猫最为偏好的食物
[2-4]。这一感官偏好与竹笋相对较高的营养价值密切相关。在野外,大熊猫常随季节和海拔变化“撵笋”而食
[2];在圈养条件下,除当地出笋时节大量饲喂外,其余时节视具体情况限量供给。此外,竹笋还常用作非幼年大熊猫定向行动的诱导物、幼年大熊猫学习采食固态食物的训练品,以及年老、体弱或患病个体的优待品,可见竹笋对大熊猫而言有着特殊的吸引力与多方面的用途。
大熊猫依赖敏锐的嗅觉寻觅食物和选择性采食
[1,5-6]。圈养大熊猫接触竹笋时,往往先嗅闻气味,再决定是否采食;若气味得到认可,则继续采食
[4];反之则放弃采食
[1,5-6],这说明气味是驱动其采食决策的首要信号。已有研究进一步揭示了大熊猫对竹笋气味存在明确的选择性。例如,李小娟
[7]用自助餐法观测过4只圈养大熊猫(2

,2♀;3~25岁)对乌哺鸡竹(
Phyllostachys vivax)笋、桂竹(
Ph.reticulata)笋和茶竿竹(
Pseudosasa amabilis)笋的自由选择采食情况,发现受试个体不喜食茶竿竹笋,而喜食乌哺鸡竹笋和桂竹笋;陈亚等
[8]报道,7只受试圈养大熊猫(3

,4♀;5~25岁)对8种竹笋的采食反应不尽一致。所有受试个体均拒食斑苦竹(
Pleioblastus maculatus)笋、毛竹(
Phyllostachys edulis)笋和慈竹(
Bambusa emeiensis)笋,而对毛金竹(
Phyllostachys nigra var.
henonis)笋、桂竹笋、八月竹(
Chimonobambusa szechuanensis)笋、蓉城竹(
Phyllostachys bissetii)笋和水竹(
Ph.heteroclada)笋均表现为喜食,其中对八月竹笋的采食量最高。由此可见,大熊猫可能依据某种内在的“气味标准”来判断食物的可接受性,这种标准可能是其在长期的自然选择和生存斗争过程中积累并传承的摄食安全机制。拒食可能因为气味不具诱食性,不喜食可能因为气味虽具诱食性但适口性不佳,而喜食可能归因于风味(气味和滋味)的整体适宜性。相关对比饲喂试验也证实,适宜的气味在圈养大熊猫择食过程中具有诱导摄食的作用
[9-11]。杨楠等
[4]曾分析了圈养大熊猫所食早竹(
Ph.violascens)笋和桂竹笋的气味特征、挥发性有机物(VOCs)和香气成分,从二者共有的优势香气和韵调推测,竹笋中明显的青香、新鲜感、嫩感、多汁感和轻微的甜气与果香可能是诱导圈养大熊猫在多种竹类食物中优先选择这两种竹笋采食的主要气味特征。然而,激发大熊猫采食行为的究竟是气味的整体特征,还是某些特定的气味组分?目前尚不知晓,从整体气味谱的视角来探究大熊猫择食的气味机制还属空白。
另一方面,基于人类食用品质与风味偏好,已有研究对斑苦竹笋
[12]、毛竹笋
[13-14]、毛竹春笋
[15]和冬笋
[16-17]、方竹(
Chimonobambusa quadrangularis)笋
[18]、金佛山方竹(
Ch.utilis)笋
[19]、麻竹(
Dendrocalamus latiflorus)笋
[20-21]、绵竹(
Bambusa intermedia)笋
[21]、佯黄竹(
B.changningensis)笋
[21]和鸡爪箭竹(
Fargesia ungulata)笋
[21]等鲜笋和加工笋的挥发性成分或风味物质进行了分析。但至今尚未见有刺黑竹(
Chimonobambusa purpurea)笋、合江方竹(
Ch.hejiangensis)笋、宁南方竹(
Ch.ningnanica)笋、红边竹(
Phyllostachys rubromarginata)笋和蓉城竹笋的相关VOCs研究报道。
气味谱是从多维度描述气味特征的专业概念,涵盖气味强度、气味品质、气味组成和气味成分等内容,含有整体属性。解析大熊猫所食竹笋的气味谱,有助于探知大熊猫喜好的气味类型、强度及其相应物质与浓度,从而阐明大熊猫择食的气味机制,指导圈养大熊猫的食物供应,并为开发适合圈养大熊猫的新型食物提供依据。为此,本研究于不同季节采用多种竹笋批量饲喂不同年龄段的圈养大熊猫,观察其在嗅闻竹笋后的采食行为反应,并随机采集竹笋样品,结合专业人员嗅感品评和顶空(HS)-固相微萃取(SPME)-气相色谱(GC)-质谱(MS)联用技术,分析大熊猫采食竹笋的气味谱感官特征和化学成分特征,旨在从宏观视角探明大熊猫采食竹笋的气味谱规律,为圈养大熊猫专用竹类食物诱食剂的研制提供参考。
1 材料与方法
1.1 受试动物
78只受试大熊猫圈养于中国大熊猫保护研究中心都江堰基地(以下简称“都江堰基地”)。个体年龄段参照文献[
22]划分:幼年段,0~18月龄;亚成体段,19~60月龄;成体段,61~240月龄;老年段, > 240月龄。饲养方式为每个圈舍一般饲养1只成年或老年个体、2只亚成体或1只育幼母兽及其1或2只幼崽(处于哺乳后期、正在学习采食固态食物的幼年大熊猫未纳入本次受试群体)。在日常饲养中,日粮包含竹笋、竹秆、竹叶、窝窝头、胡萝卜及苹果等,其中竹笋每日投喂不少于2次。大熊猫可自由采食、饮水并在圈舍内自由活动。所有饲养管理均严格遵循基地标准化工作流程和相关制度,确保不干扰大熊猫正常行为节律。本研究已通过中国大熊猫保护研究中心实验动物伦理审查委员会审批(批件号:CCRCGP2025006)。受试大熊猫的个体信息见附录1,群体年龄和性别结构见
表1。
1.2 供试竹笋
共7种,包括方竹笋、刺黑竹笋、合江方竹笋、宁南方竹笋、红边竹笋、蓉城竹笋和斑苦竹笋。除斑苦竹笋为人工栽培外,其他6种均为野生(
表2)。所有竹笋均为都江堰基地在不同时节批量投喂的常规饲用笋种。各竹种学名均依据《中国生物物种名录:2025年度版》
[23]确定。
1.3 实验设计与方法
基于7种供试竹笋均为都江堰基地近3年常规饲喂的竹种,本研究按其自然出笋季节(秋季、初冬、春末夏初)依次开展投喂测试,测试日程见
表2。各批次测试的受试大熊猫均包含亚成体、成体与老年3个年龄段的个体,其具体数量及性别结构见
表1。每次测试持续2 d,每日于固定时段(11:00和16:00)投喂2次。投喂前,清除竹笋表面泥土并检查有无霉变,剔除霉变竹笋。每次投喂量由饲养员根据大熊猫的数量、实时体况、食欲及健康状况灵活掌握。竹笋投放在外运动场或/和内舍中大熊猫惯常采食的位置。每次投喂后,记录大熊猫是否对竹笋进行嗅闻及嗅闻后30 min内是否取食,每日完成2轮观察。该行为反应为本研究的核心观测指标。至于实际采食量与采食速度可能受竹笋味道、质地等因素影响,不在本研究关注范围内。
1.4 竹笋样品的采集、制备与保存
竹笋样品按测试日程分批采集,其中方竹笋、刺黑竹笋和合江方竹笋样品于2024年10月27日采集,宁南方竹笋样品于2024年12月4日采集,红边竹笋、蓉城竹笋和斑苦竹笋样品于2025年6月9日采集。采样时,从暂存于都江堰基地熊猫厨房冷藏室的各批次竹笋中,每袋随机抽取1根作为样品,共抽取3~7袋(视竹笋的粗细和长短而定)。竹笋采样后尽快制样。剪取每根竹笋的中段,剥弃笋壳,切成小颗粒,混合,随机分成2份,分别用于专业人员嗅感品评和HS-SPME-GC-MS联用分析。样品制备全过程在防气味污染条件下进行,所有接触样品的器具均经充分清洗,确保无味。制备完成的样品密封后于-18 ℃的冰箱中保存,择日待用。所有样品在内置冰袋的保温箱(桶)中运输,尽快到达品评和分析地点。气味品评和成分分析用的竹笋样品均为剥弃笋壳后的小颗粒状笋肉。
1.5 竹笋气味谱的感官品评方法
竹笋样品制备好后尽早组织专业人员进行气味品鉴和评价。邀请8或9名长期从事饲料或食品调味剂研发的专业人员(含女性3名)组成评价小组,在品评专用室依据既定标准对每个竹笋样品的气味进行独立量化评价。感官评价指标分为3类:(1)整体气味指标,包括气味强度、愉悦度和扩散性等;(2)主要香气指标,包括青香、甜气和木质气等;(3)主要韵调指标,包括新鲜感、多汁感和嫩感等。各指标采用10点标度法计分,其中0分为不存在,1~2分为很弱,3~4分为轻微,5~6分为明显,7~8分为显著,9~10分为非常显著,具体方法参照文献[
9,
24]。嗅感品评用样5.0 g。
1.6 竹笋气味谱的成分分析方法
1.6.1 HS-SPME方法
称取5.0 g竹笋样品置于20 mL顶空瓶(Agilent,USA)中,迅速密封。先将250 ℃老化过的75 μm CAR/PDMS型SPME纤维头(Supelco,USA)插入顶空瓶,推出纤维头至距离样品顶部约1 cm处;再将顶空瓶连同纤维头放于电热恒温水浴锅内固定,在70 ℃的条件下顶空萃取1 h。萃取完成后,缩回纤维头并取出顶空瓶,迅速将纤维头转移至GC进样口,解吸3 min
[25-27]。
1.6.2 GC-MS方法
挥发物分析在Agilent 7890B-5977B型GC-MS联用仪上进行,配置HP-INNOWax石英毛细管色谱柱(30 m × 0.25 mm,0.25 μm)。①GC条件:进样口温度为250 ℃,载气为高纯氦气,柱流量为0.80 mL/min,进样分流比为5∶1。色谱柱升温程序,起始温度45 ℃保持3 min,以5 ℃/min速率升至180 ℃,再以8 ℃/min速率升至260 ℃,保持10 min。②MS条件:电子轰击离子源(70 eV),离子源温度230 ℃,四极杆温度150 ℃,传输线接口温度250 ℃,质量扫描范围20~450。③定性和定量方法:将采集到的质谱图经GC-MS配套的计算机自动检索,初步鉴定成分物质;再与Wiley第11版图谱库和NIST 2014/NIST 2017 Library中的标准谱图进行人工检索匹配,结合保留时间及质谱裂解规律进行物质鉴定,匹配度均要求 ≥ 80%。各组分相对含量按峰面积归一化法计算
[25-27]。仪器由中国科学院成都分院分析测试中心专业技术人员操作。
1.6.3 典型香气成分的界定依据
本文的典型香气成分是指GB 2760—2024《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》表B.3所列的食品用合成香料单体。通过GC-MS方法鉴定出的VOCs,经与该标准中的化合物进行名称与结构比对,二者匹配一致的成分方被确认为典型香气成分。因此,并非所有检出的VOCs或气味物质均归入此类
[24,28]。
1.7 数据处理与统计分析
有效评分指每个气味指标评分中剔除一个最高分和一个最低分后所保留的评分。气味指标品评得分以均值表示,计算公式为:气味指标品评得分均值 = 有效评分之和/有效品评人数。
采用GraphPad Prism 8.0.2软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA),显著水平α = 0.05。
2 结果
2.1 大熊猫对供试竹笋的采食行为观察
根据现场观察,受试大熊猫对7种供试竹笋均表现出“先嗅闻,后取食”的采食行为流程,与杨楠等
[4]报道一致。在全年不同季节的测试中,亚成体、成体及老年大熊猫嗅闻各种供试竹笋后均采食,说明所有供试竹笋散发出的气味均能被不同年龄段个体识别并接受,能够有效激发其采食欲望,继发后续的采食行为。因此,从行为反应来看,每种供试竹笋的整体气味对于各年龄段(幼年除外)的圈养大熊猫均表现出强诱食性。
2.2 竹笋的气味感官评价结果
每位专业人员分别对7种供试竹笋的整体气味、主要香气和主要韵调3类指标的嗅感品评打分后,经有效评分处理与统计,各项指标品评得分见
图1~
图3。
2.2.1 整体气味特征
7种竹笋的整体气味指标差异显著(
图1)。气味强度以斑苦竹笋的品评得分最高(8.33),刺黑竹笋次之(7.71),红边竹笋的品评得分最低(6.50),组间差异极显著(
P < 0.01)。气味愉悦度在供试竹笋种间波动较小,以刺黑竹笋的品评得分最高(7.50),宁南方竹笋和红边竹笋次之(均为6.67),合江方竹笋和蓉城竹笋的品评得分最低(均为6.00),但7种供试竹笋间差异不显著(
P > 0.05)。气味扩散性组间呈现极显著差异(
P < 0.01),斑苦竹笋的品评得分最高(7.75),其次是宁南方竹笋(7.17),红边竹笋的品评得分最低(5.67)。
2.2.2 主要香气特征
不同竹笋的香气特征各有侧重(
图2)。青香以刺黑竹笋的品评得分最高(6.93),其次是斑苦竹笋(6.67),方竹笋的品评得分最低(5.71),但组间差异不显著(
P > 0.05)。在甜气方面,宁南方竹笋的品评得分最高(6.17),其次是红边竹笋(4.67),斑苦竹笋的品评得分最低(3.17),且组间差异极显著(
P < 0.01)。木质气以蓉城竹笋最突出(4.17),斑苦竹笋次之(3.50),合江方竹笋最弱(1.79),组间差异不显著(
P > 0.05)。
2.2.3 主要韵调特征
各种竹笋在韵调感知上也存在差异(
图3)。新鲜感以刺黑竹笋的品评得分最高(7.07),其次是斑苦竹笋(6.83),宁南方竹笋的品评得分最低(5.00),但组间差异不显著(
P > 0.05)。多汁感组间同样无显著差异(
P > 0.05),以宁南方竹笋的品评得分最高(7.17),其次是刺黑竹笋(6.43),方竹笋的品评得分最低(5.00)。嫩感以斑苦竹笋的品评得分最高(6.67),其次是刺黑竹笋(6.57),方竹笋的品评得分最低(5.14),差异也未达显著水平(
P > 0.05)。
综上所述,7种供试竹笋均呈现复合型气味特征,其整体气味、主要香气与韵调指标在感官评价中存在不同程度的波动,反映了不同竹笋气味谱的多样性与复杂性。
2.3 竹笋的典型香气成分鉴定与组成分析
采用HS-SPME-GC-MS技术对7种竹笋样品进行分析,并将检测到的挥发性成分与GB 2760—2024《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》中允许使用的食品级单体呈香物质比对,鉴定得到典型香气成分及其相对含量(共鉴定出10类124种成分,详见附录2),分析表明,不同竹笋的香气成分在种类和含量上均存在显著差异。
2.3.1 VOCs类别组成
由
表3可知,从7种供试竹笋中共测出10个VOCs类别。不同竹笋检出的VOCs类别数为8或9类,其中蓉城竹笋检出9类,其余6种均检出8类。所有竹笋均共同含有烯烃类、醇类、醛类、酮类、酯类和杂环类6类成分;酚类、醚类、羧酸类和有机硫化物类则仅存在部分竹笋中。
从VOCs类别的成分种类数量来看,各种竹笋的优势类别组合各异。方竹笋、刺黑竹笋和合江方竹笋以醇类、醛类和酮类为主,且醇类或醛类种类数量最多。宁南方竹笋、红边竹笋、蓉城竹笋和斑苦竹笋则以醇类、醛类和酯类为主,其中斑苦竹笋的酯类种类数量最为丰富(18种),宁南方竹笋、红边竹笋和蓉城竹笋以醛类最多,分别是24、18、18种(
表3)。
从相对含量来看,各竹笋VOCs类别的相对含量与其种类数量并非完全的对应关系,二者分别反映了气味的“贡献强度”与“组成广度”(
表3,
表4)。例如:在方竹笋、刺黑竹笋、合江方竹笋和斑苦竹笋中,杂环类成分种类较少(2或3种),但其相对含量(0.70%~6.17%)均进入了前3位,成为关键的气味贡献者。同时,方竹笋、刺黑竹笋和合江方竹笋中种类数量最多的类别(醇类或醛类),其相对含量也最高。红边竹笋、蓉城竹笋和斑苦竹笋则呈现出另一种模式,即酯类尽管种类数量并非都最高,但其相对含量占据绝对优势(分别为67.65%、89.87%和90.52%),可能是决定其整体气味特征的核心物质类别。宁南方竹笋则较为特殊,相对含量前三为醇类(41.68%)、醛类(24.13%)和烯烃类(4.27%)(
表4)。
2.3.2 典型香气成分的组成特征
从7种供试竹笋中共鉴定出124种典型香气成分,其种类数量存在一定差异(55~64种),其中宁南方竹笋种类最多(64种),蓉城竹笋与斑苦竹笋最少(55种);所有竹笋中共有22种成分,包括如
d-苧烯、1-辛烯-3-醇、己醛、反式-2-庚烯醛、香叶基丙酮、水杨酸甲酯、2-乙基呋喃等(附录2),构成了其共性香气的基础。与此同时,不同竹笋间香气成分既重叠又分化,两两之间共有成分为27~50种,互异成分为20~61种(
表5),且每种竹笋均含有2~8种独有成分,例如宁南方竹笋的
α-蒎烯、红边竹笋的香芹酚及斑苦竹笋的水杨酸异丁酯等,这些成分可能是形成其特有气味的重要物质。
在主要香气贡献方面,不同竹笋的优势成分差异显著(
表3)。方竹笋、刺黑竹笋、合江方竹笋和宁南方竹笋的优势成分为醛类和醇类,如己醛、壬醛、1-己醇、芳樟醇等,其前5种成分合计相对含量为44.57%~71.63%。红边竹笋、蓉城竹笋和斑苦竹笋则以酯类为主,尤其是水杨酸甲酯在这3种笋中均为最主要成分(相对含量63.90%~89.64%),其前5种成分合计占比高达76.37%~93.54%。这些关键成分及其含量差异与感官评价中不同竹笋的气味特征(
图1~
图3)相互印证。
综上,7种供试竹笋的典型香气成分在类别组成、共有与独有成分、关键成分及其相对含量上均呈现明显的多样性与特异性,体现了不同竹笋气味谱的复杂性与个性化特征。
3 讨论
3.1 圈养大熊猫采食竹笋的气味谱感官特征
竹笋散发出的气味在整体上可称为竹笋香,由多种香气和韵调组成,属复合型气味。在嗅感品评的整体指标中,气味强度越高越利于大熊猫觅食时识别;气味愉悦度体现气味品质,大熊猫喜欢采食气味愉悦度高的食物
[9-11];气味扩散性与小分子VOCs及含量密切相关,扩散性越强可使大熊猫越早感知;香气和韵调代表气味不同层次的结构,青香、甜气和木质气等是竹笋香气的主要组成单元,新鲜感、多汁感和嫩感等是竹笋韵调的主要组成单元。由此可见,这些多维度量化品评的嗅感指标可表征竹笋气味谱的感官特征。本研究结果表明,7种供试竹笋在整体气味指标、主要香气指标和主要韵调指标的相对强度上大多存在一定范围的差异,但所有受试大熊猫(亚成体、成体和老年)在嗅闻后均继发取食行为,说明圈养大熊猫采食竹笋时对气味谱的感官指标均有一定范围的包容性(如气味强度6.50~8.33,甜气3.17~6.17,新鲜感5.00~7.07等)。这种包容性扩展了大熊猫对气味谱感官指标的认可宽度,有利于大熊猫在不同时间和空间采食多种竹笋或延长对某种竹笋的采食期,以获得更多的营养物质,符合营养假设的觅食策略
[3]。它使得大熊猫在野外能够应对不同季节与海拔下竹笋VOCs组成与含量的自然变化
[29],从而成功追踪并利用随物候变化的竹笋资源(即“撵笋”)
[2];在圈养条件下,则意味着其对基地按季节供给的多种竹笋具有广泛的接受度。这一发现从感官层面支持了“营养最大化”的觅食假说,并为理解大熊猫广谱性食物选择提供了行为学依据。
3.2 圈养大熊猫采食竹笋的气味谱成分特征
从宏观视角看,7种竹笋的气味谱在化学成分上呈现出相似性与多样性并存的特征。从7种供试竹笋均含有烯烃、醇、醛、酮、酯和杂环类VOCs,且有22种相同的典型香气成分(如d-苧烯、己醛、1-辛烯-3-醇等),这构成了“竹笋香”共性的物质基础,可能作为大熊猫识别“可食竹笋”的基础化学信号。但在VOCs类别水平上,不同竹笋的优势类别各异。方竹笋、刺黑竹笋和合江方竹笋以醛、醇、酮类为主,且其种类最多的类别(醛类或醇类)通常也是相对含量最高的类别;而红边竹笋、蓉城竹笋和斑苦竹笋则以酯类为主(相对含量67.65%~90.52%),其关键成分水杨酸甲酯的含量与感官评价中此类竹笋气味的强烈特征高度关联。其次,在成分水平上,两两竹笋间共有成分数为27~50种,不同成分为20~61种,且每种竹笋独有成分为2~8种,形成了既重叠又分化的复杂图谱。这种化学多样性源于竹种、产地、季节等多重因素,直接导致了感官指标评分的波动,并可能赋予不同竹笋独特的香气细节。
3.3 气味感官特征与化学成分的关联
本研究首次尝试将多维度感官评价结果与GC-MS化学成分数据进行关联分析,结果表明特定感官属性可能由多类化学成分共同决定
[30]。例如,青香与1-己醇、1-辛烯-3-醇、反式-2-壬烯-1-醇、己醛、反式-2-戊烯醛等多种醛醇类成分相关;甜气主要与
d-苧烯、苯甲醇、反式,反式-2,4-己二烯醛、癸醛、苯乙醛等物质有关;木质气主要与芳樟醇、己醛、反式-
β-紫罗兰酮等有关;而红边竹笋等样品中极高的酯类(尤其是水杨酸甲酯)含量,则与其强烈的、特征性的整体气味强度与扩散性感知相符。可见,竹笋的整体气味是其不同VOCs类别的多种典型香气成分共同呈现,而非单一或少数几个关键气味因子决定。这支持了从气味谱整体属性入手探究大熊猫择食机制的合理性。
4 结论
本研究首次从宏观角度探究了圈养大熊猫采食竹笋的气味谱感官特征和化学成分特征,揭示了圈养大熊猫采食竹笋时对气味谱的感官指标具有一定范围的包容性,为其广谱性采食行为提供了新解释;阐明了不同竹笋气味谱化学组成的相似性基础和多样性表现,深化了对“竹笋香”化学本质的理解;相较于文献[
4]从早竹笋和桂竹笋中鉴定出的62种典型香气成分,本研究新增鉴定出74种典型香气成分,为圈养大熊猫专用竹类食物诱食剂的研制提供了更多参考。未来研究可结合电子鼻(E-nose)、气相色谱-嗅闻(GC-O)等技术,进一步锁定对大熊猫具有关键吸引作用的活性气味组分,并探究个体差异、生理状态对气味偏好的影响,从而更精准地服务于大熊猫的饲养管理与福利提升。