动物气味信号的采样和分析

对于支撑动物嗅觉信号^的化学变化知之甚少，也因为记录和量化气味²挥发性化学特征的方法学挑战。在与高度复杂的化学矩阵合作时，存在几个潜在的陷阱：其中包括在采样和分析气味样本^时3。

在伍尔弗汉普顿大学的罗莎琳德富兰克林科学中心，我们正在对气味和气味标记进行分析，以了解它们如何被动物使用。我们把半化学与行为生态学、内分泌学和细胞学结合起来，以增进我们对嗅觉信号在动物传播中所起的作用的理解。

我们开发了一种方法，然后分析了来自各种物种的气味和标记，包括一些非人类灵长类动物（即加冕狐猴、红斑狐猴、日本猴、橄榄大猩猩、黑猩猩）和其他哺乳动物（即猫、牛）。我们收集并分析了各种样本，包括尿液、粪便、头发和香气味分泌物。这些气味和气味标记由化合物的复杂混合物组成，因此用于分析的任何方法都需要包括某种形式的分离技术。如前所述，它们也发生在一系列矩阵中，需要使用技术来提取感兴趣的组件。

Vaglio等人^的 先前研究^{和其他作者5} 使用气相色谱-质谱仪（GC-MS）的动态头部空间提取（DHS），同时直接溶剂提取⁶ 和复杂溶剂提取⁷ 也被使用。特别是，动态头部空间采样涉及用已知的惰性气体清除头部空间，最终去除所有挥发性化合物，但那些对样品基质有强烈亲和力的化合物（例如，水样中的极性化合物）除外。

在目前的方法中，我们采用了头空间固体相微缩（HS-SPME）与GC-MS相结合的技术。特别是，我们已经开发和改进了Vaglio等人在以前的GC-MS实验室^8、9、10中已经使用的方法。

无溶剂萃取技术非常有效，用于分析小的、高挥发性的化合物（否则很容易从样品中丢失），因为这些方法使化合物在稳定、坚实的相位支撑下无法移动。HS-SPME 使用涂有溶剂聚合物的纤维捕获样品头部空间中的挥发性化合物，或通过浸入水性生物液¹¹提取溶解化合物。聚合物涂层不会对化合物有很强的结合，因此，通过在GC的注入端口加热，可以去除这些化合物。这种方法比溶剂提取技术更强大，也比DHS更有效。

在当前方法中，样品包含在玻璃瓶中。这些小瓶加热到40°C的温度，以模拟动物体温，以促进气味标记的挥发性成分占据小瓶的头部空间。一种SPME纤维，涂有65微米的多晶硅氧烷/二苯二苯（PDMS/DVB）吸收材料，暴露在头部空间环境中，样品中的挥发性成分被吸收到纤维上。在 GC-MS 的入口端口加热纤维时，挥发性部件从纤维中去除，然后由 GC 分离。使用 MS 获取每个组件的质量光谱碎片模式。通过将这些质谱与质量光谱数据库进行比较，可以初步确定气味标记的成分。通过使用自动取样器，我们能够以一致的方式分批分析多个样本。

鉴于每种SPME纤维与极地化学物质具有不同的亲和力，通常根据目标化合物的极性和/或分子量选择纤维。此外，GC 条件会根据 GC 列的类型和目标化合物的特性而改变。

该技术允许对气味标记的挥发性成分进行半定量分析，从而能够分离和初步识别样品中的成分，然后分析峰值区域比率，以寻找可能表示可能涉及信号的气味标记组件的趋势。

目前这种方法的主要优点是：

• 可分析的样本类型范围。
• 无需复杂的样品制备或提取。
• 分析挥发性组件的能力。
• 分离混合物成分的能力。
• 能够识别检测到的组件。
• 能够提供半定量和潜在定量的检测组件信息。