基于實時直接分析串聯(lián)高分辨質譜的紅色印泥油種類鑒別

王 悅，張清華，朱仲良，楊 旭

（1.同濟大學，上海200092；2.司法鑒定科學研究院上海市司法鑒定專業(yè)技術服務平臺，上海200063）

基于實時直接分析串聯(lián)高分辨質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.同濟大學，上海200092；2.司法鑒定科學研究院上海市司法鑒定專業(yè)技術服務平臺，上海200063）

目的 建立紅色印泥印油的快速無損分析方法，實現(xiàn)不同種類印泥印油的快速鑒別。方法 應用實時直接分析-高分辨質譜（DART-HRMS）技術，對67個不同品牌不同種類的紅色印泥印油進行直接無損分析，獲取質譜信息。 結果 采用偏最小二乘判別分析法（PLS-DA）及系統(tǒng)聚類法（HCA）對紅色印油印泥進行了分類，依據(jù)高分辨質譜信息及標準物對照實現(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的快速定性分析，進一步完成了不同種類印泥印油的區(qū)分。結論 本研究建立的區(qū)分方法快速、無損、準確、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；實時直接分析-高分辨質譜；偏最小二乘判別分析

印章印文的使用在中國具有悠久的歷史，廣泛應用于各類契約、合同、借據(jù)等法律文書的簽訂，具有廣泛的認可度和較高的法律效力[1-2]。近年來，隨著經(jīng)濟犯罪率的不斷升高，印章印文真?zhèn)渭靶纬蓵r間鑒定成為文書司法鑒定的熱點。傳統(tǒng)的印文鑒定通常采用宏觀或顯微分析法進行形態(tài)檢驗，對印文材料的關注相對較少。隨著現(xiàn)代儀器分析技術的發(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雜混合物。高效液相色譜-質譜（HPLCMS）[3-5]、氣相色譜-質譜（GC-MS）[6]及薄層色譜法[7-8]是印文材料分析中常用的方法，但這些方法對文件材料具有一定的破壞性，難以保證可能具有法律效應的文件的完整性。拉曼光譜[9]等光譜分析方法雖然能夠進行無損檢測，但獲取的物質組成信息相對較少化學特異性不夠，對于印文材料的區(qū)分與識別，有相當?shù)木窒扌浴?/p>

實時直接分析（DirectAnalysisinRealTime，DART）技術是由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，通過惰性氣體的激發(fā)，實現(xiàn)待測樣品表面分子的瞬間離子化。該技術離子化效率高，無需溶劑輔助，操作簡便，可以直接對固、液、氣等多種形態(tài)的樣品進行分析，目前已被應用于食品檢測[11-12]、藥品控制[13-15]、毒品分析[16]等多個研究領域。鑒于該技術具有微區(qū)、無損的特點，在印文材料分析中具有潛在的應用價值。

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)計分析方法。利用這兩種方法對印泥印油樣品的檢測數(shù)據(jù)進行聚類分析，可以更加清晰的看出樣品的分類情況，以此進行模式識別分類。

本文擬建立實時直接分析-高分辨質譜（DART-HRMS）方法對不同品牌、不同種類的紅色印油印泥材料的分析方法，采用標準品對照，結合偏最小二乘判別分析法及系統(tǒng)聚類法，實現(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

實時直接分析離子源（Ion Sense公司），Q-Exactive Obitrap高分辨質譜儀（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 印油印泥樣品與標準品

67種紅色印油印泥樣品分別購買于上海市場和京東商城（表1）；紙張為80 g的A4復印紙（億王紙業(yè)有限公司）；羅丹明B標準品和顏料紅21標準品購于國藥集團。

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。

1.3.2 標準品制備

分別取少量羅丹明B標準品、顏料紅21標準品溶解于甲醇中，配制成1 mg/mL溶液備用。

1.3.3 檢測

（1）樣品檢測：檢測時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譜進樣口之間，采集6 s質譜信號，取平均質譜圖。

（2）標準品檢測：用玻璃棒蘸取稀釋后的標準品溶液，將玻璃棒固定于金屬樣品架上，采集6s質譜信號，取平均質譜圖。

1.3.4 重現(xiàn)性考察

隨機抽取S42樣品，按照1.3.1項下平行制樣6份進行檢測，考察結果重現(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 結果與討論

2.1 重現(xiàn)性

6份S42樣品的檢測圖譜見圖1。6份樣品質譜圖中m/z 149.02與279.16峰高比值的相對標準偏差（RSD）為3.4%，說明此方法重現(xiàn)性較好。

圖1 6份S42樣品的高分辨質譜圖

2.1 PLS-DA及HCA分析

將采集獲得的67份質譜數(shù)據(jù)經(jīng)整合處理后，采用PLS-DA及HCA進行聚類分析，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（多為進口印油）與原子印油、印臺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)品標簽并未注明印油種類，根據(jù)聚類結果結合質譜圖可將其劃為光敏印油一類。

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

在印臺樣品中，S4、S20、S21、S22、S26 與其他印臺樣品在距離分布相對較遠，說明兩者在化學成分上具有一定的差異。印臺的生產(chǎn)工藝一般是將印油涂抹于印臺載體上，不同廠家在生產(chǎn)不同印臺時具體灌注的印油種類不一，對于其進一步的區(qū)分與識別難度相對較大。

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

2.3 質譜定性鑒別分析

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)聚分析法能夠對印泥、印油及印臺樣品進行初步分類識別，但很難獲得進一步的細化分類結果，采用高分辨質譜信息結合標準品可對這67種紅色印油印泥成分進行定性分析，進而細化分類。根據(jù)樣品的全掃描質譜圖，可將67個樣品細分為12類（見表2）。

第一類檢測到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；第二類中檢測出m/z 443.23的離子峰，含羅丹明B（圖5）。

第三類檢測出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量差是58，為聚丙烯醇（結構單元為C3H6O）類化合物；第五類檢測出 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量差為44，為聚乙二醇（結構單元為C2H4O）；第十二類也檢測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的高分辨質譜圖

圖5 第一類至第四類印油印泥的高分辨質譜圖

圖6 第五類至第八類印油印泥的高分辨質譜圖

圖7 第九類至第十二類印油印泥的高分辨質譜圖

3 結論

本研究采用DART-HRMS對67個不同品牌不同種類的紅色印油印泥樣品進行分析檢驗，對得到的質譜數(shù)據(jù)應用偏最小二乘判別分析法及系統(tǒng)聚類法進行分析，對印油印泥，樣品進行初步分類，通過標準品對照及質譜圖分析，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是部分紅色印泥印油的特有成分。不同類別的印油印泥測得的質譜圖不同，可根據(jù)質譜圖將其區(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手段，為文書鑒定探索了新的方法。

[1]楊旭，施少培，徐徹，等.印章印文蓋印時間鑒定的實踐研究[J].中國司法鑒定，2011，（4）：26-31.

[2]施少培，楊旭，錢煌貴，等.印文鑒定相關問題探討——高仿真印文鑒定[J].中國司法鑒定，2008，（3）：20-23.

[3]王淳浩，王彥吉，張振宇，等.高效液相色譜法鑒別紅色原子印油的種類及主要成分的確認[J].中國人民公安大學學報（自然科學版），2006，（1）：1-4.

[4]章晴，鄒積鑫，石高軍，等.超高效液相色譜-質譜聯(lián)用法與氣相色譜-質譜聯(lián)用法分析水性印油印記的主要成分[J].色譜，2010，（12）：1132-1136.

[5]常川.液質聯(lián)用技術在色痕分析中的應用[D].湖北：華中師范大學，2012.

[6]謝朋，馮超，李彪，等.氣相色譜法測定自含墨印章印文的蓋印時間[J].中國人民公安大學學報（自然科學版），2013，（02）：19-23.

[7]張凌燕，潘自勤，祁堃，等.薄層色譜法鑒定原子印油印文蓋印形成時間[J].分析儀器，2012，（1）：58-62.

[8]張玉省，黃建同，韓偉.薄層色譜掃描法分析印油印跡成分中印跡濃度的影響[J].湖北警官學院學報，2015，（3）：139-141.

[9]韓偉，黃建同，蘇樂，等.基于激光顯微拉曼技術鑒別印章蓋印時間[J].光散射學報，2015，（4）：359-363.

[10]Cody Robert B， Laramée James A， Durst H Dupont.Versatile New ion Source for the Analysis of Materials in Open air Under Ambient Conditions[J].Analytical Chemistry，2005，77（8）：.

[11]程顯隆，李文杰，李衛(wèi)健，等.DART-MS/MS法直接實時檢測保健食品中非法添加的6個PDE5抑制劑的應用研究[J].藥物分析雜志，2011，（3）：438-442.

[12]李文杰，程顯隆，李衛(wèi)健，等.DART-MS/MS法快速直接分析減肥保健品中非法添加的鹽酸西布曲明[J].中國藥事，2012，（2）：147-149.

[13]張偉，王雪，秦建平，等.DART-Q-TOF-MS快速鑒別桂枝茯苓膠囊中6種化學成分[J].中國中藥雜志，2014，（21）：4118-4122.

[14]曾珊珊.實時直接分析質譜在中藥質量控制中的應用基礎研究[D].浙江：浙江大學，2013.

[15]王鐵松，張喆，趙明，等.直接實時分析質譜超速分析在藥品監(jiān)管中的應用[J].中國藥學雜志，2011，（9）：699-703.

[16]張瑛，張文芳，張煒，等.DART-MS在毒物毒品分析中的應用[J].分析試驗室，2017，（4）：493-496.

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

國家重點研發(fā)計劃（2016YFC0800705）；上海市司法鑒定專業(yè)技術服務平臺資助項目（16DZ2290900）；科研院所公益項目（GY2015G-5）

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

張清華（1984—），男，高級工程師，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）