基于實時直接分析串聯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技術服務平臺，上海200063）

基于實時直接分析串聯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）及系統聚類法（HCA）對紅色印油印泥進行了分類，依據高分辨質譜信息及標準物對照實現印泥印油中顏料紅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分。結論 本研究建立的區分方法快速、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。

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，隨著經濟犯罪率的不斷升高，印章印文真偽及形成時間鑒定成為文書司法鑒定的熱點。傳統的印文鑒定通常采用宏觀或顯微分析法進行形態檢驗，對印文材料的關注相對較少。隨著現代儀器分析技術的發展，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，對于印文材料的區分與識別，有相當的局限性。

實時直接分析（DirectAnalysisinRealTime，DART）技術是由Cody Rober等[10]研究發明的一種大氣壓環境下的離子化技術，通過惰性氣體的激發，實現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、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）是一種有監督的建模數據分析方法，常用于聚類分析；系統聚類法（HCA）是一種經典的多元統計分析方法。利用這兩種方法對印泥印油樣品的檢測數據進行聚類分析，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聚類法，實現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，考察結果重現性。

1.3.5 數據處理

數據分析使用Xcalibur 3.0和Matlab軟件。

2 結果與討論

2.1 重現性

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份質譜數據經整合處理后，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，其產品標簽并未注明印油種類，根據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分率，但根據系統聚類結果，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。印臺的生產工藝一般是將印油涂抹于印臺載體上，不同廠家在生產不同印臺時具體灌注的印油種類不一，對于其進一步的區分與識別難度相對較大。

另外，傳統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，對得到的質譜數據應用偏最小二乘判別分析法及系統聚類法進行分析，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，發現顏料紅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，可根據質譜圖將其區分開。

本研究所建方法無需樣品前提取、無損快速，區分率較高，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-質譜聯用法與氣相色譜-質譜聯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

國家重點研發計劃（2016YFC0800705）；上海市司法鑒定專業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）