固相微萃取技術(shù)在法庭科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

吳清華，張振宇（中國刑事警察學(xué)院，沈陽 110035）

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固相微萃取技術(shù)在法庭科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

吳清華，張振宇
（中國刑事警察學(xué)院，沈陽 110035）

綜述國內(nèi)外固相微萃取技術(shù)在法庭科學(xué)領(lǐng)域中毒物、毒品和微量物證（炸藥殘留物、助燃劑殘留物、人體氣味）樣品前處理及分析中的應(yīng)用，以及在火場助燃劑殘留物及人體氣味鑒別方面的應(yīng)用；對固相微萃取技術(shù)在法庭科學(xué)領(lǐng)域中的發(fā)展方向進行了展望?？梢詫Ψㄍタ茖W(xué)領(lǐng)域毒物毒品、微量物的相關(guān)研究和偵查辦案提供參考。

固相微萃取；法庭科學(xué)；毒物；毒品；微量物證

固相微萃取技術(shù)（SPME）是Belardi和Pawliszyn在1989年首次提出，并于20世紀(jì)90年代普遍應(yīng)用的一種集采樣、萃取、濃縮、進樣、解析于一體的新型樣品前處理技術(shù)［1］。其萃取方式主要有直接浸入萃取式（不揮發(fā)組分）、頂空萃取式（易揮發(fā)組分）和膜保護萃取式（雜質(zhì)干擾多的組分）3種。SPME的工作原理：先利用萃取纖維頭表面的固定相對目標(biāo)組分的吸附作用使其從基質(zhì)中萃取出來，并逐漸富集，然后直接與氣相色譜（GC）、高效液相色譜（HPLC）及氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MC）聯(lián)用，以完成后續(xù)樣品的分析檢測［2］。與其它樣品前處理技術(shù)相比，SPME具有操作簡便、快速、易于實現(xiàn)自動化及可與GC，HPLC，GC-MC聯(lián)用等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域樣品的前處理及其分析過程［3］。

在法庭科學(xué)領(lǐng)域各刑事案件現(xiàn)場采集到的各種檢材量都比較少且大多被污染，因此快速有效的物證前處理技術(shù)在刑事物證分析中具有重要的作用。而SPME技術(shù)所特有的優(yōu)勢能直接提高樣品的分析速度、目標(biāo)組分的純度、鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確度從而為偵查人員提供正確的偵察方向以及法庭案件的審理提供有價值的證據(jù)，以加快案件的偵破。筆者通過總結(jié)文獻中固相微萃取技術(shù)在各類毒物、毒品及微量物證檢材中的應(yīng)用，探討其在法庭科學(xué)領(lǐng)域中的發(fā)展方向。

1　SPME技術(shù)在毒物、毒品分析鑒定中的應(yīng)用

SPME 技術(shù)在法庭科學(xué)領(lǐng)域中毒物、毒品定性、定量檢測等相關(guān)方面的應(yīng)用，國內(nèi)外工作者做了很多的研究工作。目前SPME已被廣泛應(yīng)用于毛發(fā)、血液、尿液、唾液以及胃內(nèi)容物中苯丙胺及其衍生物、可卡因及其衍生物、大麻酚、搖頭丸、尼古丁、毒鼠強、苯二氮卓類藥物、有機磷殺蟲劑等毒物、毒品的檢測。

李學(xué)博等［4］利用SPME技術(shù)，從尿液中萃取出甲基苯丙胺，在低、中、高（200，500，1 000 ng/ml）濃度的平均回收率為102.6%，98.5%，93.2%，在實際案例中使用此方法可以快速準(zhǔn)確地判斷相關(guān)人員是否吸食苯丙胺類毒品以及吸食的量是多少。劉兆等［5］采用SPME/GC-MS聯(lián)用技術(shù)分析苯丙胺類毒品，同時利用AOC-5000自動進樣器完成整個分析過程。此方法不僅可大批量連續(xù)進樣完成樣品的自動分析而且使操作更加簡便迅速，大大提高了檢測的靈敏度。

孫英英等［6］綜述了國外學(xué)者采用SPME及其聯(lián)用技術(shù)檢測毛發(fā)中常見濫用藥物（如苯丙胺類及其衍生物、大麻、可卡因、利多卡因及其相應(yīng)的代謝產(chǎn)物等）的相關(guān)研究及應(yīng)用進展?？偨Y(jié)了Toledo，Gentili，Koide等國外專家利用SPME及其聯(lián)用技術(shù)通過改變所用溶劑（例如用酶溶解頭發(fā)檢材），改變萃取方法等方式提高了萃取效率、檢測靈敏度和回收率等，與傳統(tǒng)方法相比有很大的優(yōu)勢。

Fucci等［7］采用直接浸入式SPME/GC-MS技術(shù)在分析首次吸食大麻毒品的濫用者的唾液時，可以在13 h之內(nèi)檢出四氫大麻酚，15 h之內(nèi)檢出大麻，展現(xiàn)了SPME技術(shù)應(yīng)用于實際案例的分析能力。

SPME 及其聯(lián)用技術(shù)也可以對尿液和血液中微量的毒鼠強進行提取檢測，該方法檢出限低，靈敏度高，中毒者中毒后40天的尿樣和5個月的血樣中仍可以檢出毒鼠強成分［8］。劉霞［9］將SPME /GC-MS 聯(lián)用技術(shù)應(yīng)用于實際案例毒者血液中毒鼠強成分的檢測，進一步驗證了該方法的可行性。

Nagasawa等［10］于1995年 開 始 采 用HP-SPME/ GC-MS方法對尿樣和血樣中的安非它明及其代謝物甲基安非他明進行提取檢測，展現(xiàn)了SPME技術(shù)在毒物、毒品檢測中的運用前景。Hayashida等［11］利用SPME-HPLC技術(shù)對尿液中6種苯二氮卓類藥物和生物體液中的6種有機磷殺蟲劑進行了快速定性、定量分析，并取得了理想的實驗結(jié)果。

2　SPME技術(shù)在微量物證分析鑒定中的應(yīng)用

2.1在炸藥爆炸殘留物檢測中的應(yīng)用

爆炸殘留物是指爆炸現(xiàn)場未完全毀壞的炸藥殘留微粒及爆炸后的炸藥分解產(chǎn)物［12］。爆炸現(xiàn)場所采集的檢材主要有爆炸塵土、炸藥包裹物、死者衣物、植物殘體等。

早在1994年Horng［13］采用SPME/GC-FID技術(shù)分析水中的硝基苯和硝基甲苯，檢測限為9～15 ng/mL，之后隨著SPME技術(shù)的迅速應(yīng)用與發(fā)展，其檢測靈敏度不斷提高。在第二次世界大戰(zhàn)中采集的爆炸塵土樣品中，Kirkbride等［14］利用65 mm PDMS /DVB萃取纖維涂層，以頂空萃取方式提取30 min后再用GC-MS進行定性分析，實驗結(jié)果：14種炸藥成分被檢出，且檢出限可達10-9數(shù)量級，比當(dāng)時美國EPA發(fā)布的這14種炸藥的檢測限還要低。Guerra等［15］應(yīng)用SPME/HPLC -UV技術(shù)成功檢測出爆炸塵土中的特屈兒、HMX和RDX，該方法既發(fā)揮了SPME的預(yù)濃縮作用，提高了檢測的靈敏度，又發(fā)揮了HPLC的高分離能力，取得了滿意的結(jié)果。楊瑞勤［16］通過研究選擇性更高的新型固相微萃取膜來減少環(huán)境中雜質(zhì)成分的干擾，例如利用酰胺類化合物和氣相色譜固定液制備的新型固相微萃取膜經(jīng)GC -MS分析后，成功檢測爆炸土壤中的TNT。張麗敏等［17］應(yīng)用SPME技術(shù)以8種常見的硝基炸藥混合物作為標(biāo)準(zhǔn)，對炸藥殘留物進行檢測。實驗結(jié)果表明，SPME以水作溶劑在處理非土壤檢材方面與丙酮提取法相比有更好的選擇性、更強的分析能力和穩(wěn)定性，并可直接作為現(xiàn)場樣品提取的工具。

2.2在火場助燃劑殘留物分析中的應(yīng)用

火場助燃劑主要包括汽油、柴油、煤油、香蕉水（油漆稀釋劑）等，這些助燃劑大多是沸點低、易揮發(fā)的化合物［18］，而與傳統(tǒng)火場殘留助燃劑的提取方法相比，SPME技術(shù)尤其是頂空固相微萃?。℉S-SPME）技術(shù)，能夠消除靜態(tài)水層對萃取的干擾、避免將水蒸氣帶入色譜柱，更適于氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)樣品中微量及痕量揮發(fā)性組分分析，該技術(shù)在火場助燃劑殘留物提取中得到了廣泛應(yīng)用。

林瑾琿等［19］根據(jù)SPME技術(shù)的特點，利用SPME/ GC-MC聯(lián)用技術(shù)對火場各種殘留物中的微量甚至痕量助燃劑的成分（汽油、柴油、煤油和油漆稀釋劑）進行了分析研究，并將此方法應(yīng)用到了現(xiàn)實的案例上。對于火場無痕殘留物中助燃劑成分的提取檢測研究，李盈宇等［20］利用直接浸入式SPME技術(shù)，從火災(zāi)受傷人體血液中直接提取被分析物質(zhì)，然后通過GC/FID 定性、定量分析，為法醫(yī)判斷死亡原因提供了重要的參考依據(jù)。查正根等［21］運用SPME/GC-MC技術(shù)從模擬火場常見炭灰、未燃盡棉質(zhì)衣物、羊毛紡織物和皮革等殘留物中檢測出助燃劑成分，并快速地進行了定性分析，該方法在法庭科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用比較成熟。Almirall等人［22］利用HS-SPME技術(shù)對人體皮膚上殘留的汽油類助燃劑的檢測進行了實驗研究：首先在受試者手上套一個小塑料袋扎緊保持10 min后取下，然后立即用100 μm的PDMS為萃取涂層的固相微萃取針從塑料袋中萃取5 min（同時加熱），最后經(jīng)GC-FID定性檢測。試驗結(jié)果表明，在受試者手上成功檢測出汽油組分，但檢出的量取決于環(huán)境條件、手上最初的汽油量以及萃取時間等因素。

此外SPME技術(shù)提取分離易燃液體殘留物的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被引入美國火場殘留物的分析［23］，雖然我國的案件現(xiàn)實情況與美國有所不同，但仍可以作為參考，SPME技術(shù)在火場助燃劑殘留物分析中的重要地位。

3　SPME技術(shù)在人體氣味鑒別中的應(yīng)用

在歐洲和美國等一些國家，人體氣味已經(jīng)成為一種廣泛應(yīng)用的法庭證據(jù)。人體氣味是由人的新陳代謝活動產(chǎn)生并通過體表皮膚散發(fā)出的揮發(fā)性有機成分，具有獨特性和穩(wěn)定性［24］（這部分由基因所決定）。在刑事案件中，警犬就是通過識別不同人的人體氣味來追蹤、尋找犯罪嫌疑人的，但由于復(fù)雜環(huán)境和警犬自身狀況等因素使得警犬技術(shù)在實際應(yīng)用中存在不足［25］。因此人們期望能夠采用儀器分析法來對人體氣味進行鑒別，并與警犬所得結(jié)果相互印證，以增強人體氣味作為一種特殊法庭證據(jù)的可靠性。在人體氣味鑒定方面，國內(nèi)外工作者做了很多的研究工作，HS-SPME技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于人體呼氣、腋窩、手等其它部位的人體氣味鑒定。

代勇等［26］以棉紗布為吸附介質(zhì)，利用HS-SPME/ GC-MS方法對不同受試者手部和前臂的人體氣味進行了分析，分析結(jié)果：受試者手部和前臂人體氣味中主要含有醇、酚、醛、酮、酸、酯等6 類易揮發(fā)性物質(zhì)，且醇、醛、酮、酯4類物質(zhì)均可作為鑒別不同人體氣味的特征性成分。王淳浩等［27］采用HS-SPME/GC-MS方法對5名受試者腋窩部分的人體氣味進行了測定，得出可以通過比較不同個體腋窩部位人體氣味中共有組分相對含量的差異和非共有組分的不同來鑒別人體氣味的結(jié)論，且該試驗方法具有良好的重現(xiàn)性。Curran等［28］采用同樣的方法在采集的63名志愿者手部的人體氣味樣品中檢測出酸、醇、醛、烴、酯、酮和含氮化合物7類共63種有機揮發(fā)性化合物（VOCs），并且個體間存在著顯著差異。

由于在案件現(xiàn)場收集到的人體氣味比較少，因此合適的吸附材料和儲存條件同樣十分重要，Hudson-Holness等［29］采用HS-SPME/GC-MS方法對純棉、混棉、紗布、人造絲、羊毛和聚酯纖維等不同種類吸附材料對人體氣味的吸附和保存能力進行了研究。結(jié)果表明，混棉類比純棉等其它類吸附材料對人體氣味中極性揮發(fā)性化合物的吸附和保存效果更好，同時也進一步表明，吸附和釋放人體氣味的材料成分比材料表面的形態(tài)更重要，這也進步說明，SPME技術(shù)在人體氣味鑒別中具有可行性。

4　結(jié)論與展望

SMPE技術(shù)因其分析速度快、操作簡便、無需溶劑、易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)勢已迅速成為法庭科學(xué)領(lǐng)域樣品前處理及其分析過程中的一種重要手段。但同時也存在萃取頭不耐用、萃取涂層選擇性不高、不適于現(xiàn)場分析等缺點。因此加強萃取頭、萃取涂層的改進，使其滿足熱穩(wěn)定性好，機械強度高，適用范圍廣，提取效率高，價格低廉，耐用等要求，以及改進完善SPME自動化和遠程控制技術(shù)，使其適應(yīng)刑事案件的現(xiàn)場勘察和自動萃取的需要，是今后SPME技術(shù)應(yīng)用于法庭科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展方向。

SPME技術(shù)目前主要應(yīng)用于環(huán)境、食品、農(nóng)藥領(lǐng)域，而在法庭科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用并不廣泛。因此要加大SPME技術(shù)在法庭科學(xué)領(lǐng)域的研究力度。探索出符合法庭科學(xué)領(lǐng)域中各種毒物、毒品及微量物證檢測的技術(shù)條件，包括各類檢材的專用涂層、萃取條件、聯(lián)用儀器及儀器參數(shù)設(shè)置等從而形成一種常態(tài)檢驗標(biāo)準(zhǔn)，使SMPE技術(shù)在法庭科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用發(fā)揮出其獨特的優(yōu)勢，滿足基層辦案的需要。

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Application of Solid-phase Microextraction Technology in the Forensic Science Field

Wu Qinghua， Zhang Zhenyu
（National Police University of China， Shenyang 110035， China）

The application of solid-phase microextraction technology in pre-treatment and analysis of toxic drugs and trace evidences（explosive residues， ignitable liquid residues， human odor） that come from the forensic science field at home and aboard were summarized，as well as its application in identifying the ignitable liquid residues and human odor. The developing trend of this method in forensic science field was discussesd. This can provide some help for forensic science drug analysis， trace evidence and handling criminal cases.

solid-phase microextraction； forensic science； toxic； drug； trace evidence

O652.6

A

1008-6145（2016）04-0111-04

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.04.030

聯(lián)系人：吳清華；E-mail: 1761681378@qq.com

2016-06-05