固相微萃取技术在司法鉴定中的应用

田博博+刘学凡+户稼祥+康明星+宋爱英

摘 要：样品预处理是分离科学中必不可少的一部分，尤其在生物样品的分离分析中，更占据着重要的地位。但是随着科学研究的需要，传统的样品前处理技术已经不能再满足当前的萃取要求。因为传统的样品前处理技术存在许多局限性，如传统的样品前处理技术需要使用毒性较强或者沸点低的溶剂，其安全性难以保障；其次，在提取过程中会出现乳化现象，提取率低，重现性差，操作过程复杂、耗时，不能同时进行批量样品的预处理，可供使用的固相提取吸附剂种类局限，应用范围狭窄等一系列问题。而固相微萃取（Solid-phase micro-extraction， SPME）技术却具有操作简便、快速、绿色友好、易于自动化GC、GC/MS、LC/MS/MS等仪器联用等诸多优点，成为近些年来发展起来的一种备受关注的新型样品处理技术，已被广泛应用于食品安全、药物分析、环境监测、法庭科学等领域。文章阐述了固相微萃取技术在法庭科学中的应用与发展。

关键词：法庭科学；固相微萃取；毒物毒品；炸药爆炸残留物

中图分类号：D918.9 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）24-0024-02

1 概述

在法庭科学领域内，由于案件侦查需要，经常需要对犯罪现场发现的毒物、毒品和微量物证（炸药残留物、助燃剂残留物、人体气味）、生物检材（血液、尿液、毛发、唾液、胃内容物等中的药物）检验分析[6-9]。在所有的现场都有可能存在着许多不同的干扰物质，因此好的分离方法是确保鉴定结果正确的必要条件之一。相比以前在刑事化验中应用的分离技术液液萃取法、固相萃取法等，这些方法存在费人、费时、费力、且需要大量溶剂，污染环境，对操作人员健康造成一定伤害，并且提取液体进行浓缩时，会经常造成目的物丢失，使鉴定结论的准确性受到严重的影响[2-9]。而SPME技術则能提高样品的分离效率、目标分析物的纯度、分析结果的准确度，从能为刑事案件的侦破提供正确的侦查方向。

2 SPME技术的发展

2.1 SPME技术的萃取模式

固相微萃取法是一种新型的无溶剂萃取法。在目前的研究进展中，它被分为直接SPME（Direct Extraction SPME）、顶空SPME（Headspace SPME）和膜保护萃取SPME（membrane-protected SPME）三种模式[6][7]。其以熔融石英玻璃或其他材料作为基体支持物对待测物进行提取、富集、解吸[3-9]。然后将富集了待测物的纤维直接转移到仪器（GC或HPLC）中，通过一定方式解吸附，然后进行分离。SPME的原理与固相萃取的不同之处在于，固相微萃取不是将部分待测物萃取出来，使待测物在固定相和水相之间建立平衡分配。

2.1.1 直接萃取模式

直接萃取模式（Direct immersion， DI-SPME），指被涂有萃取固定相的石英纤维被直接插入到样品基质中，使目标组分直接从样品基质中转移到萃取固定相中[7]。该模式适于分析难挥发的待测物和较洁净的样品基质。

2.1.2 顶空萃取模式

顶空萃取模式（Headspace，HS-SPME），首先要求被分析组分要从液相穿透到气相中，再将被分析组分从气相转移到萃取固定相中。具体HS-SPME将萃取纤维置于待测样品上方，利用待测物的易挥发性，在顶空瓶上方将其吸附，该模式可以消除杂质干扰和复杂基质影响，适于分析易挥发性待测物和复杂基质样品。

2.1.3 膜保护萃取

杨瑞琴等在公安部课题的支助下，自行研制了一系列新型固相微萃取[9]。固相微萃取膜是一种全新的分离方法，该技术是将固相微萃取技术的吸附性和膜分离的选择性，通过定向合成的方法有机地结合在一起，从而同时具备了这两种方法的优点[9-11]。该方法主要是针对分析对象的复杂性、多样性、微量性和未知性来进行分离的一种方法[9]。

2.2 萃取涂层的发展

目前商品萃取头的品种很少，很难满足需要，特别是对一些选择性要求比较高的萃取，常规萃取头则不能适用。目前，萃取头主要存在热稳定性和机械性能差、选择性不好、对急性机制中的极性化合物萃取效率低等一系列问题。目前主要有：分子印迹聚合物、离子液体、各类碳纳米材料、无机纳米材料、金属有机框架化合物等[12]。

2.3 SPME的联用技术

目前主要除了SPME与GC、HPLC联用，近些年来也有其他联用技术相继出现。主要有：In-tube-SPME-GC、SPME-分光光度法、SPME-红外光谱法（IR）SPME-电解分析、SPME-毛细管电泳（CE）、SPME-ICP-MS、SPME-微波辅助萃取（MAE）-GC等。

3 固相微萃取技术在近年来在司法鉴定中的应用

3.1 SPME技术在毒物、毒品、药物滥用分析鉴定中的应用

在国内外研究者的不断探索与研究中，SPME技术在刑事化验、司法鉴定域中毒化方面定性、定量检测等的应用取得了很大进展。目前，SPME已被广泛应用到生物检材中毒品成分的检验；尼古、大麻芬、杜冷丁和美沙酮等的药物滥用；以及农药分析的应用等方面，有很大的发展潜力，并且正在逐步走向成熟。

3.1.1 SPME技术在毒品分析中的应用

杨崇俊[16]采用顶空固相微萃取（HS-SPME），GC/MS分析方法，对生物样品苯丙胺类毒品进行定性定量分析。Sporkert[17]在检验毛发大麻成分时发现，在尿中检测药物采用顶空固相微萃取法（HS-SPME）与一般的顶空方法相比，灵敏度可提高20倍。

3.1.2 SPME技术在药物滥用中的应用

贺江南等[21]以固相微萃取（SPEM）——气相色谱法为提取检验盐酸氯胺酮提供了最优条件。国内许多学者对于该技术的发展方面做了许多总结，例如在对于国外SPME联用在毒品及其衍生物分析、药物滥用以及食品安全检测和农药滥用等方面的应用，充分展现了SPME技术在实际案例中的分析能力。endprint

3.2 SPME技术在微量物证分析鉴定中的应用

3.2.1 在火灾现场中对助燃剂的分析中应用

火场助燃剂是火灾现场中不可缺少的成分，主要包括汽油、柴油、煤油等，这些助燃剂大多是沸点低、易挥发的化合物。由于SPME技术尤其是顶空固相微萃取（HS-SPME）技术，能够消除静态水层对萃取的干扰、避免水蒸气的干扰，所以更适于气态、液态和固态样品中微量及痕量挥发性组分分析[26]，除此之外SPME不仅可与GC联用，而且还能与HPLC相联用分析水中炸药的组成。

在国内已有研究人员通过现场没有充分燃烧的残留物、炭灰等物质，通过运用SPME/GC-MC技术将火场中的助燃剂成分检出的成功案例。梁克伟等人利用SPME技术从受害人血液中提取出挥发性碳氢化合物，简化了样品的前处理步骤，取得了理想的结果。

3.2.2 在爆炸现场对于现场炸药成分检测的应用

爆炸现场主要存在的便是由于爆炸发生化学反应而产生的一种生成物，即炸药的分解产物。在实际爆炸现场中最容易收集到的爆炸分解物是现场的爆炸尘土。到目前为止，在国内外对于相关爆炸现场中爆炸物成分的检验中，均有运用SPME技术对现场爆炸尘土或者爆炸残留物成分检测，并且在该过程中取得了十分理想的实验结果。

3.3 SPME技术在人体气味鉴别中的应用

通过SPME技术对人体气味的测定，可以有效避免利用警犬在复杂现场中不能准确判定现场气味成分的弊端，而且通过该种测定能对警犬对人体气味的判断结果相互验证，提高信息的可靠性。现如今已有实践部门成功对现场气味进行测定，得出不同人体对于相同气体含量的差异和不同人体之间对于气体种类的差异。通过这些依据可以对人体进行个人识别。

考虑到案发现场气味的收集，会因气味的载体和气味的保存方法不同，产生不同的影响，所以选择合适的吸附材料和存储条件显得尤为重要。龙成生等[28]为了研究嗅源气味在不同介质上的存留特性，采用GC/MS分析技术，研究遗留在大理石、木制品、棉织品、土块等四种不同材质表面的气味浓度变化，该实验证明，在相同时间条件下，选择棉制品、木制品、土块等作为嗅源的提取物时，其嗅源气味的量要大于附着于大理石等硬质材料的量。

4 结束语

固相微萃取技术，其集采样、浓缩、萃取于一体，操作简单，速度快，并且不需要任何溶剂处理。在法庭科學中对微量物证的样品前处理工作有很大的改进，该技术明显缩短了萃取时间，提高了萃取效率，在法庭科学领域有着巨大的应用潜力。但该技术也存在一定的局限性，如萃取头寿命短不耐用、萃取涂层类型局限、选择性不高、热稳定性差、SPME自动化技术还不够完善等。

因此，在以后的科学研究方面应着力于以下几方面，来弥补和改进在固相微萃取上所存在的问题。（1）研制新型萃取

头，尽可能降低其成本或延长其使用寿命；（2）增加萃取上涂层类型的品种，使其能广泛的萃取各类检材样品，同时提高涂层的热稳定性和使用寿命；（3）探索与加强其与其他技术的联用，实现对目标物的高选择性，高灵敏度的分析；（4）设计新型实验仪器，改进与完善自动化技术，使其能更容易，更广泛的被应用于各个基层。

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