犯罪现场微量油脂物证酸败老化特征分析

王 岩黄浩博

（1 中国刑事警察学院法化学系 辽宁 沈阳 110035；2 上海市公安局长宁分局 上海 200336）

犯罪现场微量油脂物证酸败老化特征分析

王 岩1黄浩博2

（1 中国刑事警察学院法化学系 辽宁 沈阳 110035；2 上海市公安局长宁分局 上海 200336）

系统研究微量油脂物证在不同载体和不同老化因素下检验的可行性和液相色谱图的特征，得出不同老化因素对油脂识别的影响。采用高效液相色谱蒸发光检测法更适合分析不同载体上老化后的微量油脂物证。动植物油脂老化特征峰的保留时间短，能够与识别油脂种属的主色谱峰区分，其氧化酸败受温度、湿度、光照条件、载体性质等因素的协同作用，影响顺序从强至弱依次为紫外灯照射、干燥条件下红外加热、户外阳光直射、高湿度下红外加热。详细分析不同老化因素下的老化峰的特征，为犯罪现场动植物油脂物证的正确提取、保存和识别检验提供依据。

油脂 酸败 高效液相色谱法 蒸发光检测器

1 引言

对凶杀、盗窃、强奸等各类案件和交通肇事案件现场出现的微量油脂物证进行种属认定，可以为判断案件性质、还原原始现场提供科学的依据，为缩小侦查范围提供线索。近年来对于油脂的研究，主要集中在油脂的安全检验方面，如油脂的保存、品质的检验、掺伪的鉴别等，研究也多由一些食品科学、油脂化学领域的专家进行，他们多采用行业内的标准和方法，并且检材的量充足；在法庭科学领域，动植物油脂物证的研究主要集中在对油脂的种属鉴定技术上[1-6]，但由于犯罪现场中油脂物证所处的载体及所经历的外部环境的多样性，油脂量少且极易发生变化，这为动植物油脂的种属认定带来了困扰，因此，有必要对微量动植物油脂物证的酸败老化特征进行系统研究。本文采用高效液相色谱蒸发光检测法，系统分析了不同载体上老化后的微量油脂物证的特征，进而对现场油脂物证进行识别。

2 材料与方法

2.1 样品

大豆油、花生油、葵花籽油、牛脂、羊脂、猪脂、鸡脂、人体脂肪（男、女各1例）。

2.2 仪器及条件

高效液相色谱仪：Agilent 1100 Series。

甲基化-高效液相色谱法条件：检测器为紫外检测器，检测波长210nm；甲基化试剂为甲醇-四甲基氢氧化铵溶液（2500:2 v/v）。

高效液相色谱-蒸发光散射法条件：蒸发光散射检测器，色谱柱为C18Column，柱温35℃。

2.3 样品的制备

根据不同的老化条件，取上述9个油脂物证样品后用丙酮溶解，提取液进行HPLC-ELSD分析。

3 结果与讨论

3.1 检验方法的确定

油脂的主要成分是高级脂肪酸甘油酯，其分子结构中只含有酯基，无其他发色团或助色团存在，而游离的高级脂肪酸、高级醇等分子结构中也只在分子链的末端含有一个羧基、羟基。因此，组成成分中缺乏适当的可用紫外检测器进行分析的发色团、助色团，无法直接利用液相色谱法测定。本文采用两种方法对动植物油脂进行检测：一是甲基化-高效液相色谱法，依据是利用高级脂肪酸甘油酯在碱性条件下水解生成高级脂肪酸和甘油，通过对脂肪酸进行甲基化处理，使其转化为相应的脂肪酸甲酯，再进行高效液相色谱测定；二是高效液相色谱-蒸发光检测法，利用蒸发光散射检测器可检测挥发性低于流动相的任何样品（不需要样品分子结构中含有发色基团、助色团）的特点，通过不同动植物油脂组成成分的差异可以对油脂进行种类鉴别。

将9个动植物油样品涂于棉布上后进行提取处理，分别使用甲基化-高效液相色谱检测法和高效液相色谱-蒸发光检测器法进行检验，实验结果（以大豆油和猪脂肪为例如图1所示）表明：前者图中特征色谱峰数减少，色谱峰响应值普遍减小，尤其是动物脂（特别是熔点较高的猪、牛脂）的甲基化-高效液相色谱图特征色谱峰的辨识度不高，难以确定油脂的种类。

图1 棉布上的大豆油和猪脂使用两种检测方法所得谱图比较

此外，考察了油脂所处不同载体（未经染色处理的纱布条、纸张、木板上覆油漆涂层、橡胶、大理石、塑料、金属刀刃）对提取效果的影响，结果发现载体被溶解成分对油脂的检测不产生影响。但在甲基化-高效液相色谱法中，当载体为类似纸张、布料这类具有疏松多孔纤维结构的物质时，人体脂肪不易被检出，动物脂肪基本检不出。

因此，确定使用高效液相色谱-蒸发光检测法进行油脂老化研究。

3.2 动植物油脂不同条件下的老化研究

在犯罪现场发现的油脂物证，介于其所处的载体和所经历的外部环境变化多样性，极容易导致油脂的酸败老化。

3.2.1 不同载体上动植物油脂户外阳光直射老化实验

将9个动植物油样品分别置于表面皿中和不同的载体上（棉布、纸张、金属刀刃），在户外阳光直射1、3、5、7、10、20h，提取后进行高效液相色谱-蒸发光检测。实验结果：图2是以人体脂肪和豆油为例的动植物油脂直接置于表面皿阳光直射后所得到的色谱图，从图中可以看出，随着老化时间的延长，动植物油脂的主成分峰（tR介于6～18min）的色谱峰数、峰形、保留时间不变，生成的老化特征组分出现在谱图中的位置靠前（tR<4min），因此，不影响动植物油脂种类的判别[1]。但不同种类的油脂其老化峰的特征有区别：相同老化时间其老化程度是植物油>人体油脂>动物脂，其主要原因是植物油的不饱和脂肪含量高易发生氧化，而动物脂中的饱和脂肪酸的量比较高，从而使动物脂性质趋于稳定。并且植物油脂随着老化时间的增加，主色谱峰面积变小，动物油脂（包括人体脂肪）在户外阳光直射前3h内，其保留时间在4min前的色谱峰数和保留时间与未老化样品的色谱图中的峰数和保留时间基本相同，说明其组分未发生变化，日照5h后老化特征峰开始出现但增加缓慢，油脂的整个老化过程呈现出稳定而缓慢的特征。

图2 油脂经不同日照老化时间后所得谱图比较

将样品涂于不同载体上经户外阳光直射的实验结果表明：动植物油脂的主成分峰的色谱峰数、峰形、保留时间不变，生成的老化特征组分出现在谱图中的位置靠前，不影响动植物油脂种类的判别，但处在载体上的油脂，在户外阳光直射条件下更易发生老化，棉布、纸张对于植物油老化的促进作用要大于金属对其的影响；金属刀刃对于促进油脂老化的作用要大于棉布、纸张。

3.2.2 不同载体上动植物油脂高温炙烤和加入助燃剂的老化实验

针对犯罪现场常被犯罪嫌疑人故意纵火破坏、焚烧被害人尸体等情况，本文将模拟这些情况下的油脂物证。将样品涂于塑料、棉布、纸张等载体上，分别采用电炉高温炙烤至载体炭化和对载体淋洒助燃剂后点燃的方式处理样品，然后对样品提取后进行高效液相色谱-蒸发光检测。

实验结果：图3是对人体脂肪进行火焰炙烤、添加酒精点燃、自然老化10d等方式处理样品，得到液相色谱图，从图中可以看出：两种老化环境所生成的老化产物并没有干扰到人体脂肪特征峰的识别[2]，老化后人油脂在2～5min会出现一些老化峰，这与自然老化的人体油脂谱图不同。进一步考察在不同载体上老化情况，结果表明不同载体会影响人体脂肪的老化程度，如图4所示，在高聚物上燃烧的人油脂，其老化的程度比较严重，4min前的老化特征峰也愈发无序难辨识，但不会影响到人油脂的特征峰检测。

图3 人体脂肪经高温炙烤后所得谱图

图4 不同载体上人体脂肪经点燃后所得谱图

除此之外，其他7种动植物油脂样品结果表明动植物油脂经过高温炙烤后，仍可以从载体炭化部分检出，载体及燃烧所生成物不会影响油脂的主要特征峰辨别。高温炙烤会使动植物油脂的谱图中老化生成组分的峰形不再明显，已无法得到分离良好的色谱峰。

3.2.3 影响动物油脂老化各因素的考察实验

考虑到温度、湿度、光照条件、载体性质等因素的协同作用对于油脂氧化酸败影响显著，本文通过控制变量的方法，研究各因素对于油脂老化酸败的影响。

3.2.3.1 湿度对动植物油脂老化影响的实验

模拟高温干燥环境和闷热潮湿的环境（装置如图5所示），用红外加热方式老化9种动植物样品。

图5 高温下不同干湿度实验示意图

结果表明：动物脂肪的主体色谱峰不变，不影响油脂的种类认定，湿度对高温下动物脂肪的老化具有降低其老化速率的作用，以鸡脂肪为例，如图6和图7所示，在谱图中可以看出1～6min老化特征峰响应值的大小随湿度变化。高湿度与低湿度的老化条件对动物脂肪影响差异不太明显，低湿度环境中，前3h动物脂老化出现一个平台期，5h之后，油脂老化才逐渐明显，表现在老化特征峰的响应值变大，1～6min的峰形更加杂乱。

图6 低湿度下鸡脂肪老化若干小时所得谱图

图7 鸡脂肪在不同湿度下红外照射3小时后所得谱图

对于植物油（以葵花籽油为例，如图8所示）在高温环境中，湿度对于其老化进程起着决定性作用。在水分的作用下，即使在高温的环境，植物油在相当长的时间内仍能保持很高的稳定性。但在干燥的条件下，随着温度的增加，干燥的环境大大促进了葵花籽油的老化进程，导致谱图中葵花籽油特征组分的含量急剧下降，仅仅在第4h，特征组分就已经基本消失，难以识别葵花籽油。同时还可看出，老化组分区的峰高在第2h到达一个峰值，之后老化组分区的特征峰的峰高开始降低，其主色谱峰辨识度降低，难以确定油脂的种类。可能是老化生成物中部分组分具有挥发性，在高温下挥发，降低了生成物浓度，更加剧了老化反应的速率。

所以，高温干燥（低湿度）环境不利于油脂检材的保存，实际案件中，尤其是在夏季高温的一些现场，在检材的收集、保存、分析过程中都应注意保持检材稳定，应快提快检，提高检出率。

图8 高温干燥（低湿度）条件下葵花籽油老化若干小时谱图

3.2.3.2 紫外线对动植物油脂老化影响的实验

将9个样品放置于紫外灯下照射1、3、5h提取后进行高效液相色谱-蒸发光检测。实验结果：紫外线照射对动植物油脂的老化具有较强的促进作用。如图9和图10所示，对于植物油，随着照射时间的增加，其老化色谱峰高逐渐增高，照射5h，老化色谱峰高于主色谱峰，这是由于植物油脂含有的不饱和双键，在紫外辐射作用下，双键断裂引起油脂氧化变性，导致老化特征峰的峰高增长速率很大；对于动物脂，相对老化速率增长不明显。

3.2.3.3 影响动物油脂老化程度各因素比较

以葵花籽油和人体脂肪为对象研究相同老化时间下，不同老化因素对于油脂老化的速率影响。图11是紫外灯照射5h、干燥条件下红外加热5h、户外阳光直射5h、高湿度下红外加热5h所得葵花籽油液相色谱图。图12是紫外灯照射9.5h、干燥条件下红外加热9.5h、户外阳光直射9.5h、高湿度下红外加热9.5h所得人体脂肪液相色谱图。

图9 紫外灯照射下猪脂老化若干小时谱图

图10 紫外灯照射下花生油老化若干小时谱图

图11 不同老化因素相同老化时间下葵花籽油脂老化谱图

图12 不同老化因素相同老化时间下人体脂肪老化谱图

可以看出：动植物油脂各因素影响可以概括为紫外灯照射>干燥条件下红外加热>户外阳光直射>高湿度下红外加热。人体油脂性质比较稳定，即使经历了高温干燥近10h后，谱图上用来鉴定人油脂的特征峰也可依稀区分。

3.2.4 动植物油脂自然老化时间初探

对于犯罪现场中发现的油脂物证，可以通过分析其谱图上特征峰的变化趋势，进而推算出其大致的老化时间，得到油脂物证的出现时间。因此，本文选择人体脂肪、葵花籽油、鸡脂肪样品进行考察，在室内自然环境下老化1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、40d，对老化油脂谱图进行初步探索。以葵花籽油为例，图13是葵花籽油老化色谱图，表1是葵花籽油10d老化色谱峰面积值，其中A峰为老化色谱峰，B和C峰为油脂组分色谱峰，图14是老化曲线。结果表明随着老化时间的增加，油脂组分峰（B/C值）在一定范围内波动，但老化峰面积（A/B值）增加并呈现出先缓后快的趋势。

图13 室温下自然老化的葵花籽油色谱图

表1 室温下葵花籽油自然老化色谱峰面积及比值

图14 葵花籽油自然老化时间曲线

实验中还发现，人体脂肪在夏季室内放置40d，用来进行种属鉴定的特征峰基本消耗殆尽，如图15所示。

图15 人体油脂自然老化40d的色谱图

3.3 方法重现性考察

选取葵花籽油为检测对象，平行测量五次，考察方法的重现性。5次测定的色谱图中，色谱峰的峰数、保留时间、峰形相同，选取图16中的两个色谱峰的保留时间和面积值计算，结果见表2～3。

结果表明：特征峰出峰时间的平均相对标准偏差为0.18%，出峰面积的平均相对标准偏差为1.98%，方法的重现性良好。

图16 葵花籽油的HPLC-ELSD色谱图

表2 HPLC-ELSD测得的特征色谱峰的保留时间

表3 HPLC-ELSD测得的特征色谱峰的峰面积

4 结论

（1）采用高效液相色谱蒸发光检测法更适合分析不同载体上老化后的油脂。

（2）高效液相色谱图中油脂老化特征峰的保留时间短，能够与识别油脂种属的主色谱峰区分开。

（3）油脂不同老化因素对油脂的检验影响大小如下：紫外灯照射>干燥条件下红外加热>户外阳光直射>高湿度下红外加热。载体对油脂的老化存在一定的催化作用，金属的作用尤为明显。

（4）随着油脂老化的进行，油脂的主成分色谱峰逐渐消耗直至无法辨识，与此同时，老化色谱峰逐渐变高，但随着主成分消耗殆尽之后，老化组分也出现损耗直至消失。剧烈的老化条件会导致老化色谱峰更为靠拢融合，最终形成一个大宽峰。

综上，本研究成果可为公安实践中，犯罪现场动植物油脂物证的正确提取、保存和识别检验提供依据。

[1]乔杰,等.高效液相色谱－蒸发光散射法分析油脂物证种属特征[J].刑事技术,2015(5):400-403.

[2]史晓凡,等.高效液相色谱－蒸发光散射法分析人和动物油脂种属[J].中国法医学杂志,2013(2):116-118.

[3]王岩,秦向铭.红外光谱法识别动物油脂及人体脂肪[J].中国刑警学院学报,2013(4):59-60.

[4]丁军凯,等.同时裂解甲基化气相色谱法快速鉴别人体脂肪及动植物油脂[J].中国法医学杂志,1998(4):227-230.

[5]张建华,等.同步扫描荧光法鉴别人体脂肪和常见动物油脂[J].中国刑警学院学报,1994(4):40-41.

[6]王磊,史晓凡,等.人体脂肪的高效液相色谱-蒸发光散射分析[J].中国司法鉴定,2013(3):29-32.

（责任编辑：孟凡骞）

Analysis of Oxidative Rancidity Characteristics of the Trace Oil in Crime Scene

WANG Yan1HUANG Hao-bo2

(1 Forensic Chemistry Department of Criminal Investigation Police University of China Liaoning Shenyang 110035; 2 Changning Branch of Shanghai Public Security Bureau Shanghai 200336)

The feasibility and the characteristics of the liquid chromatogram of trace oil and fat evidence in different carriers and different aging factors were studied systematically, and the infuence of different aging factors on the trace oil was found. The HPLC evaporative light detection method is more suitable for the analysis of aging oil trace evidence on different carriers. The retention time of animal and vegetable oils and fats is short, and it can be distinguished from the main chromatographic peaks of identifying oil species, the oxidative rancidity was infuenced synergistically by the oxidation temperature, humidity, illumination conditions, and nature of the carrier. The order of infuence from strong to weak is ultraviolet light, the infrared heating under drying, outdoor sunlight, infrared heating under high humidity. The characteristics of the aging peak under different aging factors are analyzed in detail, which provides the basis for the correct extraction, preservation and identifcation of the evidence of animal and vegetable oils in crime scene.

Oils and fats Rancidity HPLC ELSD

D918.93

A

2095-7939（2017）04-0078-06

10.14060/j.issn.2095-7939.2017.04.015

2017-02-27

王岩（1964-），女，吉林桦甸人，中国刑事警察学院法化学系教授，主要从事微量物证分析研究。