基于实时直接分析串联高分辨质谱的红色印泥油种类鉴别

王 悦，张清华，朱仲良，杨 旭

（1.同济大学，上海200092；2.司法鉴定科学研究院上海市司法鉴定专业技术服务平台，上海200063）

基于实时直接分析串联高分辨质谱的红色印泥油种类鉴别

王 悦1，2，张清华2，朱仲良1，杨 旭2

（1.同济大学，上海200092；2.司法鉴定科学研究院上海市司法鉴定专业技术服务平台，上海200063）

目的 建立红色印泥印油的快速无损分析方法，实现不同种类印泥印油的快速鉴别。方法 应用实时直接分析-高分辨质谱（DART-HRMS）技术，对67个不同品牌不同种类的红色印泥印油进行直接无损分析，获取质谱信息。 结果 采用偏最小二乘判别分析法（PLS-DA）及系统聚类法（HCA）对红色印油印泥进行了分类，依据高分辨质谱信息及标准物对照实现印泥印油中颜料红21、罗丹明B、聚丙烯醇和聚乙二醇类物质的快速定性分析，进一步完成了不同种类印泥印油的区分。结论 本研究建立的区分方法快速、无损、准确、无需样品前处理，为物证鉴定工作中印泥印油种类的鉴别提供了依据。

红色印油印泥；无损检测；实时直接分析-高分辨质谱；偏最小二乘判别分析

印章印文的使用在中国具有悠久的历史，广泛应用于各类契约、合同、借据等法律文书的签订，具有广泛的认可度和较高的法律效力[1-2]。近年来，随着经济犯罪率的不断升高，印章印文真伪及形成时间鉴定成为文书司法鉴定的热点。传统的印文鉴定通常采用宏观或显微分析法进行形态检验，对印文材料的关注相对较少。随着现代仪器分析技术的发展，仪器分析在印章印文材料分析中越来越受到重视。

印油印泥等盖印材料主要是由色料、溶剂及助剂组成的复杂混合物。高效液相色谱-质谱（HPLCMS）[3-5]、气相色谱-质谱（GC-MS）[6]及薄层色谱法[7-8]是印文材料分析中常用的方法，但这些方法对文件材料具有一定的破坏性，难以保证可能具有法律效应的文件的完整性。拉曼光谱[9]等光谱分析方法虽然能够进行无损检测，但获取的物质组成信息相对较少化学特异性不够，对于印文材料的区分与识别，有相当的局限性。

实时直接分析（DirectAnalysisinRealTime，DART）技术是由Cody Rober等[10]研究发明的一种大气压环境下的离子化技术，通过惰性气体的激发，实现待测样品表面分子的瞬间离子化。该技术离子化效率高，无需溶剂辅助，操作简便，可以直接对固、液、气等多种形态的样品进行分析，目前已被应用于食品检测[11-12]、药品控制[13-15]、毒品分析[16]等多个研究领域。鉴于该技术具有微区、无损的特点，在印文材料分析中具有潜在的应用价值。

偏最小二乘判别分析法（PLS-DA）是一种有监督的建模数据分析方法，常用于聚类分析；系统聚类法（HCA）是一种经典的多元统计分析方法。利用这两种方法对印泥印油样品的检测数据进行聚类分析，可以更加清晰的看出样品的分类情况，以此进行模式识别分类。

本文拟建立实时直接分析-高分辨质谱（DART-HRMS）方法对不同品牌、不同种类的红色印油印泥材料的分析方法，采用标准品对照，结合偏最小二乘判别分析法及系统聚类法，实现印章印文材料的快速无损分析与鉴别，为印章印文的鉴定提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器

实时直接分析离子源（Ion Sense公司），Q-Exactive Obitrap高分辨质谱仪（Thermo Scientific公司）。DART参数为：45°角吹扫模块，离子源解离气体为氦气、温度为250℃。质谱分析参数为：正离子模式，全扫描（Full Scan），扫描范围为m/z 70～1 000，分辨率为35 000。

1.2 印油印泥样品与标准品

67种红色印油印泥样品分别购买于上海市场和京东商城（表1）；纸张为80 g的A4复印纸（亿王纸业有限公司）；罗丹明B标准品和颜料红21标准品购于国药集团。

表1 印油印泥样品

续表1

1.3 方法

1.3.1 样品制备

采用洁净棉签蘸取适量印油印泥样品均匀涂抹于6 cm×2 cm规格的纸张上，静置2 h待测。

1.3.2 标准品制备

分别取少量罗丹明B标准品、颜料红21标准品溶解于甲醇中，配制成1 mg/mL溶液备用。

1.3.3 检测

（1）样品检测：检测时将制备好的样品固定在金属样品架上，置于DART离子源气流出口和质谱进样口之间，采集6 s质谱信号，取平均质谱图。

（2）标准品检测：用玻璃棒蘸取稀释后的标准品溶液，将玻璃棒固定于金属样品架上，采集6s质谱信号，取平均质谱图。

1.3.4 重现性考察

随机抽取S42样品，按照1.3.1项下平行制样6份进行检测，考察结果重现性。

1.3.5 数据处理

数据分析使用Xcalibur 3.0和Matlab软件。

2 结果与讨论

2.1 重现性

6份S42样品的检测图谱见图1。6份样品质谱图中m/z 149.02与279.16峰高比值的相对标准偏差（RSD）为3.4%，说明此方法重现性较好。

图1 6份S42样品的高分辨质谱图

2.1 PLS-DA及HCA分析

将采集获得的67份质谱数据经整合处理后，采用PLS-DA及HCA进行聚类分析，图2为主成分三维投影图，图3为其系统聚类图。

图2 印油印泥样品三维投影图

在主成分三维投影图及系统聚类图中，光敏印油（多为进口印油）与原子印油、印台在第二主成分方向上能够获得良好区分，说明两者的化学成分有明显差异。S54的印油为Artline牌金属印章专用印油，其产品标签并未注明印油种类，根据聚类结果结合质谱图可将其划为光敏印油一类。

印台与原子印油在投影结果中虽然具有一定的区分率，但根据系统聚类结果，两者的分布距离较近，说明印台与原子印油的化学成分具有一定的相似性，同时亦存在不同之处。

在印台样品中，S4、S20、S21、S22、S26 与其他印台样品在距离分布相对较远，说明两者在化学成分上具有一定的差异。印台的生产工艺一般是将印油涂抹于印台载体上，不同厂家在生产不同印台时具体灌注的印油种类不一，对于其进一步的区分与识别难度相对较大。

另外，传统工艺的印泥成分较为复杂，通过聚类分析方法难以将其与印台、印油进行区分。

2.3 质谱定性鉴别分析

颜料红 21（C23H16ClN3O2）的分子量为 401.85，离子化过程中脱去Cl-加H+得到m/z 368.14，脱去氯苯基偶氮基团加H+得到m/z 264.10的碎片离子；罗丹明 B（C28H31ClN2O3）的分子量为 478.01，离子化过程中脱去 Cl-得到 m/z 443.23（图4）。

投影聚类及系统聚分析法能够对印泥、印油及印台样品进行初步分类识别，但很难获得进一步的细化分类结果，采用高分辨质谱信息结合标准品可对这67种红色印油印泥成分进行定性分析，进而细化分类。根据样品的全扫描质谱图，可将67个样品细分为12类（见表2）。

第一类检测到m/z 264.10、368.14、391.28、433.21和450.23等主要离子峰，均含颜料红21；第二类中检测出m/z 443.23的离子峰，含罗丹明B（图5）。

第三类检测出m/z 251.18、309.23、367.27、425.31、483.35和541.39等主要离子峰（图5），相邻两离子之间的质量差是58，为聚丙烯醇（结构单元为C3H6O）类化合物；第五类检测出 m/z151.10、195.12、239.15、283.17和327.20等主要离子峰（图6），相邻两离子之间的质量差为44，为聚乙二醇（结构单元为C2H4O）；第十二类也检测出聚丙烯醇类化合物，但与第三类相比，只有m/z 251.18、309.23、367.27三种主要离子峰（图7）。

表2 67种印油印泥样品分类

图3 印油印泥样品系统聚类图

图4 颜料红21、罗丹明B的高分辨质谱图

图5 第一类至第四类印油印泥的高分辨质谱图

图6 第五类至第八类印油印泥的高分辨质谱图

图7 第九类至第十二类印油印泥的高分辨质谱图

3 结论

本研究采用DART-HRMS对67个不同品牌不同种类的红色印油印泥样品进行分析检验，对得到的质谱数据应用偏最小二乘判别分析法及系统聚类法进行分析，对印油印泥，样品进行初步分类，通过标准品对照及质谱图分析，发现颜料红21和罗丹明B染料成分，及聚丙烯醇类和聚乙二醇类物质是部分红色印泥印油的特有成分。不同类别的印油印泥测得的质谱图不同，可根据质谱图将其区分开。

本研究所建方法无需样品前提取、无损快速，区分率较高，丰富了印油印泥的检测手段，为文书鉴定探索了新的方法。

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Discrimination of Red Seal Inks by DART-MS

WANG Yue1，2， ZHANG Qing-hua2， ZHU Zhong-liang1， YANG Xu2
（1.Tongji University， Shanghai 200092， China;2.Academy of Forence Science， Shanghai 200063， China）

ObjectveTo establish a fast and non-destructive method for the analysis of red seal ink.Method 67 different brands and types of red seal ink were analyzed by direct analysis in real time and Q-Exactive high resolution mass spectrometry（DART-QE）.Results A preliminary classification of red seal ink can be carried out acroding to the method of partial least squares discrimination analysis （PLS-DA） and hierarchical Cluster Analysis （HCA）， and pigment red 21，rhodamine B，polypropylene glycol and polyethylene glycol can be detected by DART-QE which helps to further distinguish seal ink samples.Conclusion The established method is fast， non-destructive,accurate， and reguries no pre-sample processing.It can be applied in forensic practice for the discrimination of red seal ink.

red seal ink；non-destructive testing；DART-QE；PLS-DA

DF794.2

A

10.3969/j.issn.1671-2072.2017.06.012

1671-2072-（2017）06-0075-06

2017-02-23

国家重点研发计划（2016YFC0800705）；上海市司法鉴定专业技术服务平台资助项目（16DZ2290900）；科研院所公益项目（GY2015G-5）

王悦（1992—），女，硕士研究生，主要从事分析化学研究。 E-mail：wangy503@126.com。

张清华（1984—），男，高级工程师，主要从事微量物证及文检司法鉴定研究工作。E-mail：zhangqh@ssfjd.cn。

（本文编辑：孙其然）