犯罪現(xiàn)場微量油脂物證酸敗老化特征分析

王 巖黃浩博

（1 中國刑事警察學(xué)院法化學(xué)系 遼寧 沈陽 110035；2 上海市公安局長寧分局 上海 200336）

犯罪現(xiàn)場微量油脂物證酸敗老化特征分析

王 巖1黃浩博2

（1 中國刑事警察學(xué)院法化學(xué)系 遼寧 沈陽 110035；2 上海市公安局長寧分局 上海 200336）

系統(tǒng)研究微量油脂物證在不同載體和不同老化因素下檢驗(yàn)的可行性和液相色譜圖的特征，得出不同老化因素對油脂識別的影響。采用高效液相色譜蒸發(fā)光檢測法更適合分析不同載體上老化后的微量油脂物證。動植物油脂老化特征峰的保留時間短，能夠與識別油脂種屬的主色譜峰區(qū)分，其氧化酸敗受溫度、濕度、光照條件、載體性質(zhì)等因素的協(xié)同作用，影響順序從強(qiáng)至弱依次為紫外燈照射、干燥條件下紅外加熱、戶外陽光直射、高濕度下紅外加熱。詳細(xì)分析不同老化因素下的老化峰的特征，為犯罪現(xiàn)場動植物油脂物證的正確提取、保存和識別檢驗(yàn)提供依據(jù)。

油脂 酸敗 高效液相色譜法 蒸發(fā)光檢測器

1 引言

對兇殺、盜竊、強(qiáng)奸等各類案件和交通肇事案件現(xiàn)場出現(xiàn)的微量油脂物證進(jìn)行種屬認(rèn)定，可以為判斷案件性質(zhì)、還原原始現(xiàn)場提供科學(xué)的依據(jù)，為縮小偵查范圍提供線索。近年來對于油脂的研究，主要集中在油脂的安全檢驗(yàn)方面，如油脂的保存、品質(zhì)的檢驗(yàn)、摻偽的鑒別等，研究也多由一些食品科學(xué)、油脂化學(xué)領(lǐng)域的專家進(jìn)行，他們多采用行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)和方法，并且檢材的量充足；在法庭科學(xué)領(lǐng)域，動植物油脂物證的研究主要集中在對油脂的種屬鑒定技術(shù)上[1-6]，但由于犯罪現(xiàn)場中油脂物證所處的載體及所經(jīng)歷的外部環(huán)境的多樣性，油脂量少且極易發(fā)生變化，這為動植物油脂的種屬認(rèn)定帶來了困擾，因此，有必要對微量動植物油脂物證的酸敗老化特征進(jìn)行系統(tǒng)研究。本文采用高效液相色譜蒸發(fā)光檢測法，系統(tǒng)分析了不同載體上老化后的微量油脂物證的特征，進(jìn)而對現(xiàn)場油脂物證進(jìn)行識別。

2 材料與方法

2.1 樣品

大豆油、花生油、葵花籽油、牛脂、羊脂、豬脂、雞脂、人體脂肪（男、女各1例）。

2.2 儀器及條件

高效液相色譜儀：Agilent 1100 Series。

甲基化-高效液相色譜法條件：檢測器為紫外檢測器，檢測波長210nm；甲基化試劑為甲醇-四甲基氫氧化銨溶液（2500:2 v/v）。

高效液相色譜-蒸發(fā)光散射法條件：蒸發(fā)光散射檢測器，色譜柱為C18Column，柱溫35℃。

2.3 樣品的制備

根據(jù)不同的老化條件，取上述9個油脂物證樣品后用丙酮溶解，提取液進(jìn)行HPLC-ELSD分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 檢驗(yàn)方法的確定

油脂的主要成分是高級脂肪酸甘油酯，其分子結(jié)構(gòu)中只含有酯基，無其他發(fā)色團(tuán)或助色團(tuán)存在，而游離的高級脂肪酸、高級醇等分子結(jié)構(gòu)中也只在分子鏈的末端含有一個羧基、羥基。因此，組成成分中缺乏適當(dāng)?shù)目捎米贤鈾z測器進(jìn)行分析的發(fā)色團(tuán)、助色團(tuán)，無法直接利用液相色譜法測定。本文采用兩種方法對動植物油脂進(jìn)行檢測：一是甲基化-高效液相色譜法，依據(jù)是利用高級脂肪酸甘油酯在堿性條件下水解生成高級脂肪酸和甘油，通過對脂肪酸進(jìn)行甲基化處理，使其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脂肪酸甲酯，再進(jìn)行高效液相色譜測定；二是高效液相色譜-蒸發(fā)光檢測法，利用蒸發(fā)光散射檢測器可檢測揮發(fā)性低于流動相的任何樣品（不需要樣品分子結(jié)構(gòu)中含有發(fā)色基團(tuán)、助色團(tuán)）的特點(diǎn)，通過不同動植物油脂組成成分的差異可以對油脂進(jìn)行種類鑒別。

將9個動植物油樣品涂于棉布上后進(jìn)行提取處理，分別使用甲基化-高效液相色譜檢測法和高效液相色譜-蒸發(fā)光檢測器法進(jìn)行檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（以大豆油和豬脂肪為例如圖1所示）表明：前者圖中特征色譜峰數(shù)減少，色譜峰響應(yīng)值普遍減小，尤其是動物脂（特別是熔點(diǎn)較高的豬、牛脂）的甲基化-高效液相色譜圖特征色譜峰的辨識度不高，難以確定油脂的種類。

圖1 棉布上的大豆油和豬脂使用兩種檢測方法所得譜圖比較

此外，考察了油脂所處不同載體（未經(jīng)染色處理的紗布條、紙張、木板上覆油漆涂層、橡膠、大理石、塑料、金屬刀刃）對提取效果的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)載體被溶解成分對油脂的檢測不產(chǎn)生影響。但在甲基化-高效液相色譜法中，當(dāng)載體為類似紙張、布料這類具有疏松多孔纖維結(jié)構(gòu)的物質(zhì)時，人體脂肪不易被檢出，動物脂肪基本檢不出。

因此，確定使用高效液相色譜-蒸發(fā)光檢測法進(jìn)行油脂老化研究。

3.2 動植物油脂不同條件下的老化研究

在犯罪現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的油脂物證，介于其所處的載體和所經(jīng)歷的外部環(huán)境變化多樣性，極容易導(dǎo)致油脂的酸敗老化。

3.2.1 不同載體上動植物油脂戶外陽光直射老化實(shí)驗(yàn)

將9個動植物油樣品分別置于表面皿中和不同的載體上（棉布、紙張、金屬刀刃），在戶外陽光直射1、3、5、7、10、20h，提取后進(jìn)行高效液相色譜-蒸發(fā)光檢測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：圖2是以人體脂肪和豆油為例的動植物油脂直接置于表面皿陽光直射后所得到的色譜圖，從圖中可以看出，隨著老化時間的延長，動植物油脂的主成分峰（tR介于6～18min）的色譜峰數(shù)、峰形、保留時間不變，生成的老化特征組分出現(xiàn)在譜圖中的位置靠前（tR<4min），因此，不影響動植物油脂種類的判別[1]。但不同種類的油脂其老化峰的特征有區(qū)別：相同老化時間其老化程度是植物油>人體油脂>動物脂，其主要原因是植物油的不飽和脂肪含量高易發(fā)生氧化，而動物脂中的飽和脂肪酸的量比較高，從而使動物脂性質(zhì)趨于穩(wěn)定。并且植物油脂隨著老化時間的增加，主色譜峰面積變小，動物油脂（包括人體脂肪）在戶外陽光直射前3h內(nèi)，其保留時間在4min前的色譜峰數(shù)和保留時間與未老化樣品的色譜圖中的峰數(shù)和保留時間基本相同，說明其組分未發(fā)生變化，日照5h后老化特征峰開始出現(xiàn)但增加緩慢，油脂的整個老化過程呈現(xiàn)出穩(wěn)定而緩慢的特征。

圖2 油脂經(jīng)不同日照老化時間后所得譜圖比較

將樣品涂于不同載體上經(jīng)戶外陽光直射的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：動植物油脂的主成分峰的色譜峰數(shù)、峰形、保留時間不變，生成的老化特征組分出現(xiàn)在譜圖中的位置靠前，不影響動植物油脂種類的判別，但處在載體上的油脂，在戶外陽光直射條件下更易發(fā)生老化，棉布、紙張對于植物油老化的促進(jìn)作用要大于金屬對其的影響；金屬刀刃對于促進(jìn)油脂老化的作用要大于棉布、紙張。

3.2.2 不同載體上動植物油脂高溫炙烤和加入助燃劑的老化實(shí)驗(yàn)

針對犯罪現(xiàn)場常被犯罪嫌疑人故意縱火破壞、焚燒被害人尸體等情況，本文將模擬這些情況下的油脂物證。將樣品涂于塑料、棉布、紙張等載體上，分別采用電爐高溫炙烤至載體炭化和對載體淋灑助燃劑后點(diǎn)燃的方式處理樣品，然后對樣品提取后進(jìn)行高效液相色譜-蒸發(fā)光檢測。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：圖3是對人體脂肪進(jìn)行火焰炙烤、添加酒精點(diǎn)燃、自然老化10d等方式處理樣品，得到液相色譜圖，從圖中可以看出：兩種老化環(huán)境所生成的老化產(chǎn)物并沒有干擾到人體脂肪特征峰的識別[2]，老化后人油脂在2～5min會出現(xiàn)一些老化峰，這與自然老化的人體油脂譜圖不同。進(jìn)一步考察在不同載體上老化情況，結(jié)果表明不同載體會影響人體脂肪的老化程度，如圖4所示，在高聚物上燃燒的人油脂，其老化的程度比較嚴(yán)重，4min前的老化特征峰也愈發(fā)無序難辨識，但不會影響到人油脂的特征峰檢測。

圖3 人體脂肪經(jīng)高溫炙烤后所得譜圖

圖4 不同載體上人體脂肪經(jīng)點(diǎn)燃后所得譜圖

除此之外，其他7種動植物油脂樣品結(jié)果表明動植物油脂經(jīng)過高溫炙烤后，仍可以從載體炭化部分檢出，載體及燃燒所生成物不會影響油脂的主要特征峰辨別。高溫炙烤會使動植物油脂的譜圖中老化生成組分的峰形不再明顯，已無法得到分離良好的色譜峰。

3.2.3 影響動物油脂老化各因素的考察實(shí)驗(yàn)

考慮到溫度、濕度、光照條件、載體性質(zhì)等因素的協(xié)同作用對于油脂氧化酸敗影響顯著，本文通過控制變量的方法，研究各因素對于油脂老化酸敗的影響。

3.2.3.1 濕度對動植物油脂老化影響的實(shí)驗(yàn)

模擬高溫干燥環(huán)境和悶熱潮濕的環(huán)境（裝置如圖5所示），用紅外加熱方式老化9種動植物樣品。

圖5 高溫下不同干濕度實(shí)驗(yàn)示意圖

結(jié)果表明：動物脂肪的主體色譜峰不變，不影響油脂的種類認(rèn)定，濕度對高溫下動物脂肪的老化具有降低其老化速率的作用，以雞脂肪為例，如圖6和圖7所示，在譜圖中可以看出1～6min老化特征峰響應(yīng)值的大小隨濕度變化。高濕度與低濕度的老化條件對動物脂肪影響差異不太明顯，低濕度環(huán)境中，前3h動物脂老化出現(xiàn)一個平臺期，5h之后，油脂老化才逐漸明顯，表現(xiàn)在老化特征峰的響應(yīng)值變大，1～6min的峰形更加雜亂。

圖6 低濕度下雞脂肪老化若干小時所得譜圖

圖7 雞脂肪在不同濕度下紅外照射3小時后所得譜圖

對于植物油（以葵花籽油為例，如圖8所示）在高溫環(huán)境中，濕度對于其老化進(jìn)程起著決定性作用。在水分的作用下，即使在高溫的環(huán)境，植物油在相當(dāng)長的時間內(nèi)仍能保持很高的穩(wěn)定性。但在干燥的條件下，隨著溫度的增加，干燥的環(huán)境大大促進(jìn)了葵花籽油的老化進(jìn)程，導(dǎo)致譜圖中葵花籽油特征組分的含量急劇下降，僅僅在第4h，特征組分就已經(jīng)基本消失，難以識別葵花籽油。同時還可看出，老化組分區(qū)的峰高在第2h到達(dá)一個峰值，之后老化組分區(qū)的特征峰的峰高開始降低，其主色譜峰辨識度降低，難以確定油脂的種類。可能是老化生成物中部分組分具有揮發(fā)性，在高溫下?lián)]發(fā)，降低了生成物濃度，更加劇了老化反應(yīng)的速率。

所以，高溫干燥（低濕度）環(huán)境不利于油脂檢材的保存，實(shí)際案件中，尤其是在夏季高溫的一些現(xiàn)場，在檢材的收集、保存、分析過程中都應(yīng)注意保持檢材穩(wěn)定，應(yīng)快提快檢，提高檢出率。

圖8 高溫干燥（低濕度）條件下葵花籽油老化若干小時譜圖

3.2.3.2 紫外線對動植物油脂老化影響的實(shí)驗(yàn)

將9個樣品放置于紫外燈下照射1、3、5h提取后進(jìn)行高效液相色譜-蒸發(fā)光檢測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：紫外線照射對動植物油脂的老化具有較強(qiáng)的促進(jìn)作用。如圖9和圖10所示，對于植物油，隨著照射時間的增加，其老化色譜峰高逐漸增高，照射5h，老化色譜峰高于主色譜峰，這是由于植物油脂含有的不飽和雙鍵，在紫外輻射作用下，雙鍵斷裂引起油脂氧化變性，導(dǎo)致老化特征峰的峰高增長速率很大；對于動物脂，相對老化速率增長不明顯。

3.2.3.3 影響動物油脂老化程度各因素比較

以葵花籽油和人體脂肪為對象研究相同老化時間下，不同老化因素對于油脂老化的速率影響。圖11是紫外燈照射5h、干燥條件下紅外加熱5h、戶外陽光直射5h、高濕度下紅外加熱5h所得葵花籽油液相色譜圖。圖12是紫外燈照射9.5h、干燥條件下紅外加熱9.5h、戶外陽光直射9.5h、高濕度下紅外加熱9.5h所得人體脂肪液相色譜圖。

圖9 紫外燈照射下豬脂老化若干小時譜圖

圖10 紫外燈照射下花生油老化若干小時譜圖

圖11 不同老化因素相同老化時間下葵花籽油脂老化譜圖

圖12 不同老化因素相同老化時間下人體脂肪老化譜圖

可以看出：動植物油脂各因素影響可以概括為紫外燈照射>干燥條件下紅外加熱>戶外陽光直射>高濕度下紅外加熱。人體油脂性質(zhì)比較穩(wěn)定，即使經(jīng)歷了高溫干燥近10h后，譜圖上用來鑒定人油脂的特征峰也可依稀區(qū)分。

3.2.4 動植物油脂自然老化時間初探

對于犯罪現(xiàn)場中發(fā)現(xiàn)的油脂物證，可以通過分析其譜圖上特征峰的變化趨勢，進(jìn)而推算出其大致的老化時間，得到油脂物證的出現(xiàn)時間。因此，本文選擇人體脂肪、葵花籽油、雞脂肪樣品進(jìn)行考察，在室內(nèi)自然環(huán)境下老化1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、40d，對老化油脂譜圖進(jìn)行初步探索。以葵花籽油為例，圖13是葵花籽油老化色譜圖，表1是葵花籽油10d老化色譜峰面積值，其中A峰為老化色譜峰，B和C峰為油脂組分色譜峰，圖14是老化曲線。結(jié)果表明隨著老化時間的增加，油脂組分峰（B/C值）在一定范圍內(nèi)波動，但老化峰面積（A/B值）增加并呈現(xiàn)出先緩后快的趨勢。

圖13 室溫下自然老化的葵花籽油色譜圖

表1 室溫下葵花籽油自然老化色譜峰面積及比值

圖14 葵花籽油自然老化時間曲線

實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，人體脂肪在夏季室內(nèi)放置40d，用來進(jìn)行種屬鑒定的特征峰基本消耗殆盡，如圖15所示。

圖15 人體油脂自然老化40d的色譜圖

3.3 方法重現(xiàn)性考察

選取葵花籽油為檢測對象，平行測量五次，考察方法的重現(xiàn)性。5次測定的色譜圖中，色譜峰的峰數(shù)、保留時間、峰形相同，選取圖16中的兩個色譜峰的保留時間和面積值計算，結(jié)果見表2～3。

結(jié)果表明：特征峰出峰時間的平均相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.18%，出峰面積的平均相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.98%，方法的重現(xiàn)性良好。

圖16 葵花籽油的HPLC-ELSD色譜圖

表2 HPLC-ELSD測得的特征色譜峰的保留時間

表3 HPLC-ELSD測得的特征色譜峰的峰面積

4 結(jié)論

（1）采用高效液相色譜蒸發(fā)光檢測法更適合分析不同載體上老化后的油脂。

（2）高效液相色譜圖中油脂老化特征峰的保留時間短，能夠與識別油脂種屬的主色譜峰區(qū)分開。

（3）油脂不同老化因素對油脂的檢驗(yàn)影響大小如下：紫外燈照射>干燥條件下紅外加熱>戶外陽光直射>高濕度下紅外加熱。載體對油脂的老化存在一定的催化作用，金屬的作用尤為明顯。

（4）隨著油脂老化的進(jìn)行，油脂的主成分色譜峰逐漸消耗直至無法辨識，與此同時，老化色譜峰逐漸變高，但隨著主成分消耗殆盡之后，老化組分也出現(xiàn)損耗直至消失。劇烈的老化條件會導(dǎo)致老化色譜峰更為靠攏融合，最終形成一個大寬峰。

綜上，本研究成果可為公安實(shí)踐中，犯罪現(xiàn)場動植物油脂物證的正確提取、保存和識別檢驗(yàn)提供依據(jù)。

[1]喬杰,等.高效液相色譜－蒸發(fā)光散射法分析油脂物證種屬特征[J].刑事技術(shù),2015(5):400-403.

[2]史曉凡,等.高效液相色譜－蒸發(fā)光散射法分析人和動物油脂種屬[J].中國法醫(yī)學(xué)雜志,2013(2):116-118.

[3]王巖,秦向銘.紅外光譜法識別動物油脂及人體脂肪[J].中國刑警學(xué)院學(xué)報,2013(4):59-60.

[4]丁軍凱,等.同時裂解甲基化氣相色譜法快速鑒別人體脂肪及動植物油脂[J].中國法醫(yī)學(xué)雜志,1998(4):227-230.

[5]張建華,等.同步掃描熒光法鑒別人體脂肪和常見動物油脂[J].中國刑警學(xué)院學(xué)報,1994(4):40-41.

[6]王磊,史曉凡,等.人體脂肪的高效液相色譜-蒸發(fā)光散射分析[J].中國司法鑒定,2013(3):29-32.

（責(zé)任編輯：孟凡騫）

Analysis of Oxidative Rancidity Characteristics of the Trace Oil in Crime Scene

WANG Yan1HUANG Hao-bo2

(1 Forensic Chemistry Department of Criminal Investigation Police University of China Liaoning Shenyang 110035; 2 Changning Branch of Shanghai Public Security Bureau Shanghai 200336)

The feasibility and the characteristics of the liquid chromatogram of trace oil and fat evidence in different carriers and different aging factors were studied systematically, and the infuence of different aging factors on the trace oil was found. The HPLC evaporative light detection method is more suitable for the analysis of aging oil trace evidence on different carriers. The retention time of animal and vegetable oils and fats is short, and it can be distinguished from the main chromatographic peaks of identifying oil species, the oxidative rancidity was infuenced synergistically by the oxidation temperature, humidity, illumination conditions, and nature of the carrier. The order of infuence from strong to weak is ultraviolet light, the infrared heating under drying, outdoor sunlight, infrared heating under high humidity. The characteristics of the aging peak under different aging factors are analyzed in detail, which provides the basis for the correct extraction, preservation and identifcation of the evidence of animal and vegetable oils in crime scene.

Oils and fats Rancidity HPLC ELSD

D918.93

A

2095-7939（2017）04-0078-06

10.14060/j.issn.2095-7939.2017.04.015

2017-02-27

王巖（1964-），女，吉林樺甸人，中國刑事警察學(xué)院法化學(xué)系教授，主要從事微量物證分析研究。