王 悅，張清華，朱仲良，楊 旭

（1.同濟(jì)大學(xué)，上海200092；2.司法鑒定科學(xué)研究院上海市司法鑒定專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，上海200063）

基于實(shí)時(shí)直接分析串聯(lián)高分辨質(zhì)譜的紅色印泥油種類鑒別

王 悅1，2，張清華2，朱仲良1，楊 旭2

（1.同濟(jì)大學(xué)，上海200092；2.司法鑒定科學(xué)研究院上海市司法鑒定專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，上海200063）

目的 建立紅色印泥印油的快速無損分析方法，實(shí)現(xiàn)不同種類印泥印油的快速鑒別。方法 應(yīng)用實(shí)時(shí)直接分析-高分辨質(zhì)譜（DART-HRMS）技術(shù)，對(duì)67個(gè)不同品牌不同種類的紅色印泥印油進(jìn)行直接無損分析，獲取質(zhì)譜信息。 結(jié)果 采用偏最小二乘判別分析法（PLS-DA）及系統(tǒng)聚類法（HCA）對(duì)紅色印油印泥進(jìn)行了分類，依據(jù)高分辨質(zhì)譜信息及標(biāo)準(zhǔn)物對(duì)照實(shí)現(xiàn)印泥印油中顏料紅21、羅丹明B、聚丙烯醇和聚乙二醇類物質(zhì)的快速定性分析，進(jìn)一步完成了不同種類印泥印油的區(qū)分。結(jié)論 本研究建立的區(qū)分方法快速、無損、準(zhǔn)確、無需樣品前處理，為物證鑒定工作中印泥印油種類的鑒別提供了依據(jù)。

紅色印油印泥；無損檢測(cè)；實(shí)時(shí)直接分析-高分辨質(zhì)譜；偏最小二乘判別分析

印章印文的使用在中國(guó)具有悠久的歷史，廣泛應(yīng)用于各類契約、合同、借據(jù)等法律文書的簽訂，具有廣泛的認(rèn)可度和較高的法律效力[1-2]。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)犯罪率的不斷升高，印章印文真?zhèn)渭靶纬蓵r(shí)間鑒定成為文書司法鑒定的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的印文鑒定通常采用宏觀或顯微分析法進(jìn)行形態(tài)檢驗(yàn)，對(duì)印文材料的關(guān)注相對(duì)較少。隨著現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的發(fā)展，儀器分析在印章印文材料分析中越來越受到重視。

印油印泥等蓋印材料主要是由色料、溶劑及助劑組成的復(fù)雜混合物。高效液相色譜-質(zhì)譜（HPLCMS）[3-5]、氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）[6]及薄層色譜法[7-8]是印文材料分析中常用的方法，但這些方法對(duì)文件材料具有一定的破壞性，難以保證可能具有法律效應(yīng)的文件的完整性。拉曼光譜[9]等光譜分析方法雖然能夠進(jìn)行無損檢測(cè)，但獲取的物質(zhì)組成信息相對(duì)較少化學(xué)特異性不夠，對(duì)于印文材料的區(qū)分與識(shí)別，有相當(dāng)?shù)木窒扌浴?/p>

實(shí)時(shí)直接分析（DirectAnalysisinRealTime，DART）技術(shù)是由Cody Rober等[10]研究發(fā)明的一種大氣壓環(huán)境下的離子化技術(shù)，通過惰性氣體的激發(fā)，實(shí)現(xiàn)待測(cè)樣品表面分子的瞬間離子化。該技術(shù)離子化效率高，無需溶劑輔助，操作簡(jiǎn)便，可以直接對(duì)固、液、氣等多種形態(tài)的樣品進(jìn)行分析，目前已被應(yīng)用于食品檢測(cè)[11-12]、藥品控制[13-15]、毒品分析[16]等多個(gè)研究領(lǐng)域。鑒于該技術(shù)具有微區(qū)、無損的特點(diǎn)，在印文材料分析中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

偏最小二乘判別分析法（PLS-DA）是一種有監(jiān)督的建模數(shù)據(jù)分析方法，常用于聚類分析；系統(tǒng)聚類法（HCA）是一種經(jīng)典的多元統(tǒng)計(jì)分析方法。利用這兩種方法對(duì)印泥印油樣品的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，可以更加清晰的看出樣品的分類情況，以此進(jìn)行模式識(shí)別分類。

本文擬建立實(shí)時(shí)直接分析-高分辨質(zhì)譜（DART-HRMS）方法對(duì)不同品牌、不同種類的紅色印油印泥材料的分析方法，采用標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)照，結(jié)合偏最小二乘判別分析法及系統(tǒng)聚類法，實(shí)現(xiàn)印章印文材料的快速無損分析與鑒別，為印章印文的鑒定提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器

實(shí)時(shí)直接分析離子源（Ion Sense公司），Q-Exactive Obitrap高分辨質(zhì)譜儀（Thermo Scientific公司）。DART參數(shù)為：45°角吹掃模塊，離子源解離氣體為氦氣、溫度為250℃。質(zhì)譜分析參數(shù)為：正離子模式，全掃描（Full Scan），掃描范圍為m/z 70～1 000，分辨率為35 000。

1.2 印油印泥樣品與標(biāo)準(zhǔn)品

67種紅色印油印泥樣品分別購(gòu)買于上海市場(chǎng)和京東商城（表1）；紙張為80 g的A4復(fù)印紙（億王紙業(yè)有限公司）；羅丹明B標(biāo)準(zhǔn)品和顏料紅21標(biāo)準(zhǔn)品購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)。

表1 印油印泥樣品

續(xù)表1

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

采用潔凈棉簽蘸取適量印油印泥樣品均勻涂抹于6 cm×2 cm規(guī)格的紙張上，靜置2 h待測(cè)。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)品制備

分別取少量羅丹明B標(biāo)準(zhǔn)品、顏料紅21標(biāo)準(zhǔn)品溶解于甲醇中，配制成1 mg/mL溶液備用。

1.3.3 檢測(cè)

（1）樣品檢測(cè)：檢測(cè)時(shí)將制備好的樣品固定在金屬樣品架上，置于DART離子源氣流出口和質(zhì)譜進(jìn)樣口之間，采集6 s質(zhì)譜信號(hào)，取平均質(zhì)譜圖。

（2）標(biāo)準(zhǔn)品檢測(cè)：用玻璃棒蘸取稀釋后的標(biāo)準(zhǔn)品溶液，將玻璃棒固定于金屬樣品架上，采集6s質(zhì)譜信號(hào)，取平均質(zhì)譜圖。

1.3.4 重現(xiàn)性考察

隨機(jī)抽取S42樣品，按照1.3.1項(xiàng)下平行制樣6份進(jìn)行檢測(cè)，考察結(jié)果重現(xiàn)性。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析使用Xcalibur 3.0和Matlab軟件。

2 結(jié)果與討論

2.1 重現(xiàn)性

6份S42樣品的檢測(cè)圖譜見圖1。6份樣品質(zhì)譜圖中m/z 149.02與279.16峰高比值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為3.4%，說明此方法重現(xiàn)性較好。

圖1 6份S42樣品的高分辨質(zhì)譜圖

2.1 PLS-DA及HCA分析

將采集獲得的67份質(zhì)譜數(shù)據(jù)經(jīng)整合處理后，采用PLS-DA及HCA進(jìn)行聚類分析，圖2為主成分三維投影圖，圖3為其系統(tǒng)聚類圖。

圖2 印油印泥樣品三維投影圖

在主成分三維投影圖及系統(tǒng)聚類圖中，光敏印油（多為進(jìn)口印油）與原子印油、印臺(tái)在第二主成分方向上能夠獲得良好區(qū)分，說明兩者的化學(xué)成分有明顯差異。S54的印油為Artline牌金屬印章專用印油，其產(chǎn)品標(biāo)簽并未注明印油種類，根據(jù)聚類結(jié)果結(jié)合質(zhì)譜圖可將其劃為光敏印油一類。

印臺(tái)與原子印油在投影結(jié)果中雖然具有一定的區(qū)分率，但根據(jù)系統(tǒng)聚類結(jié)果，兩者的分布距離較近，說明印臺(tái)與原子印油的化學(xué)成分具有一定的相似性，同時(shí)亦存在不同之處。

在印臺(tái)樣品中，S4、S20、S21、S22、S26 與其他印臺(tái)樣品在距離分布相對(duì)較遠(yuǎn)，說明兩者在化學(xué)成分上具有一定的差異。印臺(tái)的生產(chǎn)工藝一般是將印油涂抹于印臺(tái)載體上，不同廠家在生產(chǎn)不同印臺(tái)時(shí)具體灌注的印油種類不一，對(duì)于其進(jìn)一步的區(qū)分與識(shí)別難度相對(duì)較大。

另外，傳統(tǒng)工藝的印泥成分較為復(fù)雜，通過聚類分析方法難以將其與印臺(tái)、印油進(jìn)行區(qū)分。

2.3 質(zhì)譜定性鑒別分析

顏料紅 21（C23H16ClN3O2）的分子量為 401.85，離子化過程中脫去Cl-加H+得到m/z 368.14，脫去氯苯基偶氮基團(tuán)加H+得到m/z 264.10的碎片離子；羅丹明 B（C28H31ClN2O3）的分子量為 478.01，離子化過程中脫去 Cl-得到 m/z 443.23（圖4）。

投影聚類及系統(tǒng)聚分析法能夠?qū)τ∧唷⒂∮图坝∨_(tái)樣品進(jìn)行初步分類識(shí)別，但很難獲得進(jìn)一步的細(xì)化分類結(jié)果，采用高分辨質(zhì)譜信息結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)品可對(duì)這67種紅色印油印泥成分進(jìn)行定性分析，進(jìn)而細(xì)化分類。根據(jù)樣品的全掃描質(zhì)譜圖，可將67個(gè)樣品細(xì)分為12類（見表2）。

第一類檢測(cè)到m/z 264.10、368.14、391.28、433.21和450.23等主要離子峰，均含顏料紅21；第二類中檢測(cè)出m/z 443.23的離子峰，含羅丹明B（圖5）。

第三類檢測(cè)出m/z 251.18、309.23、367.27、425.31、483.35和541.39等主要離子峰（圖5），相鄰兩離子之間的質(zhì)量差是58，為聚丙烯醇（結(jié)構(gòu)單元為C3H6O）類化合物；第五類檢測(cè)出 m/z151.10、195.12、239.15、283.17和327.20等主要離子峰（圖6），相鄰兩離子之間的質(zhì)量差為44，為聚乙二醇（結(jié)構(gòu)單元為C2H4O）；第十二類也檢測(cè)出聚丙烯醇類化合物，但與第三類相比，只有m/z 251.18、309.23、367.27三種主要離子峰（圖7）。

表2 67種印油印泥樣品分類

圖3 印油印泥樣品系統(tǒng)聚類圖

圖4 顏料紅21、羅丹明B的高分辨質(zhì)譜圖

圖5 第一類至第四類印油印泥的高分辨質(zhì)譜圖

圖6 第五類至第八類印油印泥的高分辨質(zhì)譜圖

圖7 第九類至第十二類印油印泥的高分辨質(zhì)譜圖

3 結(jié)論

本研究采用DART-HRMS對(duì)67個(gè)不同品牌不同種類的紅色印油印泥樣品進(jìn)行分析檢驗(yàn)，對(duì)得到的質(zhì)譜數(shù)據(jù)應(yīng)用偏最小二乘判別分析法及系統(tǒng)聚類法進(jìn)行分析，對(duì)印油印泥，樣品進(jìn)行初步分類，通過標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)照及質(zhì)譜圖分析，發(fā)現(xiàn)顏料紅21和羅丹明B染料成分，及聚丙烯醇類和聚乙二醇類物質(zhì)是部分紅色印泥印油的特有成分。不同類別的印油印泥測(cè)得的質(zhì)譜圖不同，可根據(jù)質(zhì)譜圖將其區(qū)分開。

本研究所建方法無需樣品前提取、無損快速，區(qū)分率較高，豐富了印油印泥的檢測(cè)手段，為文書鑒定探索了新的方法。

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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

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFC0800705）；上海市司法鑒定專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺(tái)資助項(xiàng)目（16DZ2290900）；科研院所公益項(xiàng)目（GY2015G-5）

王悅（1992—），女，碩士研究生，主要從事分析化學(xué)研究。 E-mail：wangy503@126.com。

張清華（1984—），男，高級(jí)工程師，主要從事微量物證及文檢司法鑒定研究工作。E-mail：zhangqh@ssfjd.cn。

（本文編輯：孫其然）