色谱及色谱-质谱联用技术在国内外毒品检验中的应用进展

刘 艳,王 霄,曹艳萍，韩瑞芳

(西北政法大学 公安学院，陕西 西安 710122)

毒品是具有致人成瘾潜力药理作用的化学品，如苯丙胺类(MDMA、甲基苯丙胺、MDA)、阿片类(海洛因、吗啡)、大麻类、氯胺酮这四类及国家管制的其他能使人形成瘾癖的麻醉药和兴奋剂，毒品具有依赖性、耐受性、危害性及违法性的特点。毒品犯罪是指制毒、贩毒、吸毒和栽种有毒植物的一种非法行为。当前我国吸毒案件数量持续上升，禁毒斗争面临着严峻的形势[1-2]。整治毒品犯罪活动中需要运用化学知识以及现代的仪器分析方法，如光谱法、色谱法及质谱法等等[3-6]，由于目前在毒品犯罪案件的侦查及审判阶段要求对毒品成分及含量给出明确的数值，进行罪行裁量，色谱法在定量方面应用非常广泛，质谱法对于物质定性是其他方法无可比拟的。

色谱法是一种分离物质的方法，具有高分离效能、高检测性能、分析快速、操作简单、应用广泛等优点，是现代仪器分析方法中应用最广泛的一种方法[7]。根据样品的保留时间来进行样品定性分析，根据峰高或者峰面积进行定量分析。与一般的化学品的色谱分析不同，毒品犯罪案件中常常涉及到生物检材的分析，生物检材中含有复杂的内源性基质(如脂肪、蛋白质、糖类、纤维素、盐类等)，这就涉及到生物检材的前处理过程[8-10]，这是法庭科学领域应用化学仪器分析方法的一个重要的部分，直接影响着分析结果的准确性、科学性与可靠性，文中会介绍色谱检验前的样品处理过程。

1 色谱法及色谱-质谱联用法在毒品检验中的应用

色谱法有不同的分类方法，根据固定相的不同分为柱色谱、纸色谱和薄层色谱(Thin-Layer Chromatography，TLC)；根据流动相的不同分为气相色谱(Gas Chromatography，GC)、高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography，LC)和超临界流体色谱法；根据分离过程机制分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱和排阻色谱法等。

质谱(Mass Spectrum，MS)是一种与光谱并列的谱学方法，质谱法在分析中可提供丰富的结构信息，具有很高的灵敏度和特异性。将分离技术如色谱技术与质谱技术联用是科学中的重大进展。在法庭科学物证检验中常用的是TLC(TLC-MS)、GC(GC-MS)和HPLC(HPLC-MS)，本文中介绍这三种色谱法以及与质谱联用技术在毒品检验中的应用，并对未来的研究方向进行展望。

1.1 TLC及TLC-MS在毒品检验中的应用

1.1.1 TLC简介

TLC是将适宜的固定相涂布于玻璃板、塑料或铝基片上，成一均匀薄层，待点样、展开后，根据比移值(Rf)与适宜的对照物按同法所得的色谱图的比移值(Rf)作对比，用以进行样品的鉴别、杂质检查或含量测定的方法。TLC设备简单，操作容易，造价低，适合简易实验室中进行定性、半定量分析，作为一种强大的分离、定性和定量分析工具在很多领域得到了应用[11]。

1.1.2 TLC及TLC-MS在毒品检验中的应用

单独的TLC是一种分离技术，在毒品检验过程中由于要求对样品进行定性定量分析，因此TLC大多与MS联用。P. Abu-Rabie团队使用TLC-MS方法直接定量检验了已经凝结的血迹斑点中的毒品物质，过程中可以使用HPLC分离，该方法灵敏度、线性系数及准确性均很高，所需样品量少，样品处理过程简单[12]。BD. Sabino团队测定可卡因及类可卡因，如利多卡因、苯坐卡因、普鲁卡因等毒品的混合物，这些毒物的混合物比色检测过程中常出现错误的结论，论文中采用使用TLC结合EASI-MS(Easy Ambient Sonic-Spray Ionization Mass Spectrometry)方法成功地区分出可卡因及其他物质，为非法毒品物质的检测提供了新的思路[13]。上海第二军医大学的陆峰课题组借助TLC和表面增强拉曼光谱(SERS)分析了药物中低活性成分物质，这对于毒品检测是一个很好的思路[14]，并于2018年发表了使用SERS-TLC分析药物中的无色物质，解决TLC方法中的两大瓶颈：一是TLC分离后物质之间若存在重叠的问题，二是无色物质使用UV254/365nm照射均没有效果的情况，使用一种简单的方法制作了一种金属-有机框架物质修饰的薄层板，这些斑点便于拉曼光谱的检测，使用罗丹明B为检测底物的探针，结果表明这种方法灵敏度和重复性都很高[15]。W. Romäo与BG.Vaz团队将TLC与纸喷雾电离质谱(PS-MS)联用技术用于可卡因及其掺杂物分析。展开剂分别尝试了氯仿∶甲醇∶冰醋酸(75∶20∶5 v%)，乙醚∶氯仿(50∶50 v%)和甲醇∶氨水(100∶1.5 v%)三组，得到良好的效果，并且证明PS(+)-MS方法是一种非常有效的测定毒品的方法，为以后法庭科学的发展提供了新的思路[16]。

TLC是一种便捷的检测手段，但人工操作过程中带来很多影响因素，未来的研究中需要建立TLC更加智能、便携式的仪器，并将TLC与其他谱学方法联合，为毒品快速勘查，确定案件性质提供服务。

1.2 GC及GC-MS在毒品检验中的应用

1.2.1 GC简介

GC是采用气体作为流动相的一种色谱法，该方法检测器灵敏度很高，可用于分析气体、易挥发或者可转化为易挥发的液体和固体，对于难挥发和热不稳定的物质，可以检测10-11～10-13 g物质，适用于痕量分析。

1.2.2 GC及GC-MS在毒品检验中的应用

GC是毒物毒品检测中最常用的分析方法，与TLC相比具有更高的灵敏度、更好的分离效果和更快的分析速度，是毒品分析中不可或缺的分析方法。GC-MS特别适合分析热稳定性差的毒品如吗啡、大麻、可卡因、苯丙胺以及天然生物碱等。近年来裂解气相色谱( Pyrolysis Gas Chromatography，PGC)、反应气相色谱(Reaction Gas Chromatography，RGC)的发展极大的拓展了GC的应用范围，结合MS分析法更加拓宽了检出样品的范围与准确度。

朱丹等人采用GC-MS检测毛发中的苯丙胺毒品，基于毛发的固相特征，采用先进的动态液相微萃取法，用氯仿在碱性条件下，旋涡提取毛发中的待测物，然后用微量进样器吸取下层的清液，在微波加热的条件下加入N-甲基-双三氟乙酰胺(MBTFA)衍生化处理后直接送入GC-MS中待测，实验使用DB-1色谱柱，2-甲基苯乙胺作为内标物[17]。Jae Gon Lee团队使用双重裂解气相色谱-质谱(DSP-GC-MS)检验来源于巴西、中国、韩国和美国的8种烟草中的尼古丁，使用正十七烷为内标物，程序升温方式为50～300℃，60℃/min。该方法检测时间短，所需样品少，几乎不需要溶剂，操作简单[18]。Paula Guedes de Pinho团队使用气相色谱-离子阱质谱法检验血浆、头发中摇头丸及其代谢物，取得很好的效果[19]。Justyna M. Potka团队使用GC/MS结合NMR分析合成甲基苯丙胺的手性氯化物中间体，对毒品生产地进行推测[20]。钟城课题组综述了GC-MS联用法在毒品检测中的应用，阐明操作过程中提取溶剂的种类、配比、pH值；样品超声萃取时间以及预处理时间等对分析结果有重要的影响[21]。Jing bin Zeng团队借助固相微萃取和GC方法测定了生物样品中的安非他明[22]，固相微萃取技术(solid-phase microextraction，SPME)是20世纪90年代兴起的一项新颖的样品前处理与富集技术，最先由加拿大Waterloo大学的Pawliszyn教授的研究小组于1989年首次进行开发研究，属于非溶剂型选择性萃取法。Andjoe A.S. Sampat团队使用二维气相色谱检测白酒产地，以解决一些由于酒精燃烧造成的火灾案件，使用的色谱柱为DB-1与DB-17[23]。Andjoe Sampat团队同样将二维气相色谱-质谱用于法庭科学领域，详细介绍了这种新颖的分析方法以及发展前景与瓶颈[24]。

Himanshu Khajuria团队使用GC-MS检验了头发中的吗啡和聚集，以戒毒所的40名时间不同的吸食毒品者作为样本，得出吗啡一旦进入人体，在头发的保留时间长达3个月[25]。Stefano Gentili 团队使用HS-SPMEGC/MS顶空进样法-固相微萃取技术分析了汗液中的毒品物质，在毒驾案件中起到了非常重要的作用[26]。Björn Ahrens团队使用GC/GC-MS检测了海洛因的合成过程中各种杂质，对于案件中毒物样本进行分析，可以间接为案件侦查提供线索[27]。

现在GC-MS联用的方法在毒品检测中效果最好，除了具备气相色谱分析的特点外，它还带有毒品标准谱库，使得它对未知毒品的检验十分快速，不仅可以给出毒品的准确信息，而且还可以对复杂毒品样品进行检验(如毒品利用人体藏毒、邮递等各种方式运送毒品)，确定可疑物及生物检材中是否存在毒品及其毒品代谢物。

1.3 液相色谱及其在毒物毒品检测中的应用

1.3.1 HPLC简介

HPLC是在经典的液体柱色谱的基础上，引入气相色谱法的理论，技术上采用了高压泵、高效固定相和高灵敏度检测器，实现了分析速度快，分离效率高和操作自动化。LC极大的拓展了物质检测范围，对于一些沸点太高、热稳定性差、相对分子质量大(大于400以上)的样品原则上均可以进行分离检测，为GC进行了补充。

1.3.2 HPLC在毒品检验中的应用

李琴等人使用乙酸-乙酸铵对尿液中的目标物质进行分离，采用HPLC-MS对尿样中安非他明、麻黄碱、美沙酮、哌替啶、丁卡因、可卡因等7种毒品进行检验[28]。张睿等人使用C18柱检测人体血液中鸦片类、苯丙胺类、可卡因类毒品残留量，该方法毒品回收率高，是一种快速检测毒品的方法[29]。谢普等人使用UPLC-MS/MS法测定吸毒者头发中10种毒品代谢物的含量，建立快速、准确的UPLC-MS/MS方法测定人头发中残留的海洛因、冰毒、摇头丸、苯环己哌啶、美沙酮、可尤因、氯胺酮等10种毒品[30]。F. Pragst团队使用LC-QTOF-MS检验头发中毒物，使用20mg的头发用水合丙酮净化后使用0.5mL甲醇/乙腈/水/甲酸铵提取18 h，使用氘代试剂混合物作为内标物，有机液经过旋转蒸发浓缩后吸取0.5μL进行LC检测，质谱采用正离子模式检测，该方法对生前和死后的检材都有很好的灵敏度，对于不同毒品检出限也不同，是一种很有前景的检测方法[31]。JB. Quintana团队使用LC-QTOF-MS检测了24种城市污水中的毒品，研究了检材处理过程、仪器参数对于选择性与灵敏度的影响，得到了最佳的条件[32]。L. Kristoffersen团队使用高pH的反相色谱(UHPLC-MS/MS)方法检验了15种生前与死后全血细胞检材中的药物，检材处理过程：使用乙酸乙酯∶正庚烷(80∶20，v/v)提取，加入氘代试剂作为内标物[33]。S. Ozturk团队使用 UPLC-MS/MS方法检验了一个案件中血液和尿液中的JWH-073，证明该方法是一个有效的、灵敏度高、线性很好的方法[34]。M. Woldegebriel团队使用LC-MS检验毒物，并介绍了一种新型的算法-贝叶斯法来进行毒品的筛选，这对于色谱法来说是一个新的研究方向，引入数学计算来加强方法的科学性[35]。A. Namera团队使用固相提取技术及HPLC-MS检验全血细胞检材中的毒品，证明固相提取技术在色谱检验中的优越性[36]，采用同样方法的是A.M. Carro团队检验了人体血浆中的毒品物质[37]。H. Miyaguchi团队检验了头发中左旋和右旋唑吡酮，检材处理过程：将阳性样本检材头发搅碎后用pH值=8.4的磷酸铵缓冲液-乙腈提取，使用手性柱进行分离[38]。M. Carro 团队使用UPLC-MS/MS检验口服液中的精神活性物质，检材提取方法采用固相微萃取技术，在3min内分离并定量检测了包含11种卡西酮类物、6种阿片类、莨菪碱、可卡因及两种代谢物，证明是一种有效的方式[39]。Shahid Ullah团队使用LC-MS/MS检验了人呼出气体中的28种难挥发的毒品物质，通过一个渗透性的聚合物过滤器收集样本，流动相采用甲醇、水和甲酸铵，分离时间为5min，质谱采用正离子模式，对其中的24种物质得到很好的线性关系，是一个很好的思路，对于气体样本的收集[40]。

2 小结与展望

色谱法是一种强大的分离方法，但现在有很多新型的毒品，没有标准品，结合质谱法的使用能够分析更多的物质，健全毒品数据库。在法庭科学领域，难点在于生物检材中毒品的提取，需要结合生物与化学学科的知识，提高样本提取率，并且检验方法及设备需要不断改进与创新，制造便携式的检测仪器设备，能够在现场快速检验毒品物质以及含量，这是未来发展方向。国内外的比较也很明显，国外发展较快，先进的仪器设备方法多，国内在不断地发展当中。

参考文献

[1] 樊新民. 我国毒品社会问题新趋势与应对思路[J]. 广东社会科学,2015(2):188-193.

[2] 郝红霞,陈新明. 我国毒品泛滥的新动向[J]. 刑事技术,2013(1):19-23.

[3] Risoluti R,Materazzi S,Gregori A,et al.Early detection of emerging street drugs by near infrared spectroscopy and chemometrics[J].Talanta,2016,153:407-413.

[4] Guirguis A,Girotto S,Berti B,et al. Identification of new psychoactive substances (NPS) using handheld raman spectroscopy employing both 785 and 1064nm laser sources[J]. Forensic Sci Int,2017,273:113-123.

[5] Nycz J E,Pazdziorek T,Malecki G,et al. Identification and derivatization of selected cathinones by spectroscopic studies[J]. Forensic Sci Int,2016,266:416-426.

[6] Zou W B，Yin L H，Jin S H. Advances in rapid drug detection technology[J].J Pharm Biomed Anal,2018,147:81-88.

[7] Schurter E J,Zook-Gerdau L A,Szalay P.Analysis of a suspected drug sample[J]. J Chem Educ,2011,88:1416-1418.

[8] Cai X,Zhang D,Ju H,et al.Fast detection of fluoroacetamide in body fluid using gas chromatography-mass spectrometry after solid-phase microextraction[J].J Chromatogr B,2004,802:239-245.

[9] Djozan D,Farajzadeh M A,Sorouraddin S M,et al. Molecularly imprinted-solid phase extraction combined with simultaneous derivatization and dispersive liquid-liquid microextraction for selective extraction and preconcentration of methamphetamine and ecstasy from urine samples followed by gas chromatography[J]. J Chromatogr A,2012,1248:24-31.

[10] Moghadam A G,Rajabi M,Asghari A. Efficient and relatively safe emulsification microextraction using a deep eutectic solvent for influential enrichment of trace main anti-depressant drugs from complicated samples[J]. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci,2017,1072:50-59.

[12] Abu-Rabie P Spooner N. Direct quantitative bioanalysis of drugs in dried blood spot samples using a thin-layer chromatography mass spectrometer interface[J].Anal Chem,2009,81:10275-10284.

[13] Sabino B D,Romão W,Sodré M L,et al.Analysis of cocaine and crack cocaine via thin layer chromatography coupled to easy ambient sonic-spray ionization mass spectrometry[J]. Am J Anal Chem,2011,2:658-664.

[14] Fang F,Qi Y,Lu F,et al.Highly sensitive on-site detection of drugs adulterated in botanical dietary supplements using thin layer chromatography combined with dynamic surface enhanced raman spectroscopy[J]. Talanta,2016,146: 351-357.

[15] Li X,Chen H,Zhu Q,et al.Analysis of low active-pharmaceutical-ingredient signal drugs based on thin layer chromatography and surface-enhanced raman spectroscopy[J]. J Pharm Biomed Anal,2016,131:410-419.

[16] De Carvalho T C,Tosato F Souza L M,et al.Thin layer chromatography coupled to paper spray ionization mass spectrometry for cocaine and its adulterants analysis[J]. Forensic Sci In,2016,262:56-65.

[17] 朱 丹,孟品佳,何洪源,等.动态液相微萃取-微波衍生化-气相色谱/选择离子检测-质谱法测定毛发中的苯丙胺类毒品[J]. 色谱,2007,25(1): 16-20.

[18] Lee J G,Lee C G,Kwag J J,et al.Fast analysis of nicotine in tobacco using double-shot pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry[J]. J Agric Food Chem,2007,55:1097-1102.

[19] Da Silva D G,De Pinho P G,Pontes H.Gas chromatography-ion trap mass spectrometry method for the simultaneous measurement of MDMA (ecstasy) and its metabolites,MDA,HMA,and HMMA in plasma and urine[J]. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci,2010,878:815-822.

[20] Plotka J M,Morrison C,Adam D,et al.Chiral analysis of chloro intermediates of methylamphetamine by one-dimensional and multidimentional NMR and GC/MS[J]. Anal Chem,2012,84:5625-5632.

[21] 钟 城,文世才. 气相色谱-质谱联用法在毒品检测中的应用[J]. 化学工程与装备,2014,12:229-230.

[22] Zeng J,Chen J,Li M,et al. Determination of amphetamines in biological samples using electro enhanced solid-phase microextraction-gas chromatography[J]. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci,2015,1000:169-175.

[23] Sampat A A S,Lopatka M,Vivó-Truyols G,et al. Towards chemical profiling of ignitable liquids with comprehensive two-dimensional gas chromatography: Exploring forensic application to neat white spirits[J].Forensic Sci Int,2016,267:183-195.

[24] Sampat A,Lopatka M,Sjerps M,et al. Forensic potential of comprehensive two-dimensional gas chromatography[J]. TrAC Trends in Analytical Chemistry,2016,80:345-363.

[25] Khajuria H,Nayak B P. Detection and accumulation of morphine in hair using GC-MS[J]. Egyptian J Forensic Sci,2016,6:337-341.

[26] Gentili S,Mortali C,Mastrobattista L,et al. Determination of different recreational drugs in sweat by headspace solid-phase microextraction gas chromatography mass spectrometry (HS-SPME GC/MS): Application to drugged drivers[J]. J Pharm Biomed Anal,2016,129:282-287.

[27] Schwemer T,Rössler T,Ahrens B,et al. Characterization of a heroin manufacturing process based on acidic extracts by combining complementary information from two-dimensional gas chromatography and high resolution mass spectrometry[J]. Forensic Chem,2017,4:9-18.

[28] 李 琴,卢明华,李 鑫,等. CE-ESI-MS联用技术用于尿样中7种毒品类物质的检测[C]//第三届中国中西部地区色谱学术交流会论文集,2010,V2: 155.

[29] 张 睿,王海涛,吴 斌,等.高效液相色谱-串联质谱法检测人血液中常见毒品残留量[J].分析试验室,2011,30(10):71-74.

[30] 谢 普,王铁杰,殷 果,等. UPLC-MS/MS法测定吸毒者头发中10种毒品代谢物的含量[J]. 药物分析杂志,2014,34(3):516-522.

[31] Broecker S,Herre S,Pragst F. General unknown screening in hair by liquid chromatography-hybrid quadrupole time-of-flight mass spectrometry (LC-QTOF-MS)[J]. Forensic Sci Int,2012,218:68-81.

[32] Gonzalez-Marino I,Quintana J B,Rodriguez I,et al. Screening and selective quantification of illicit drugs in wastewater by mixed-mode solid-phase extraction and quadrupole-time-of-flight liquid chromatography-mass spectrometry[J]. Anal Chem,2012,84:1708-1717.

[33] Amundsen I,Oiestad A M,Ekeberg D,et al. Quantitative determination of fifteen basic pharmaceuticals in ante- and post-mortem whole blood by high pH mobile phase reversed phase ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci,2013,927:112-123.

[34] Ozturk S,Ozturk Y E,Yeter O,et al. Application of a validated LC-MS/MS method for JWH-073 and its metabolites in blood and urine in real forensic cases[J]. Forensic Sci Int,2015,257:165-171.

[35] Woldegebriel M,Gonsalves J,Van Asten A,et al. Robust bayesian algorithm for targeted compound screening in forensic toxicology[J]. Anal Chem,2016,88:2421-2430.

[36] Namera A,Saito T,Ota S,et al. Optimization and application of octadecyl-modified monolithic silica for solid-phase extraction of drugs in whole blood samples[J]. J Chromatogr A,2017,1517:9-17.

[37] Fernandez P,Gonzalez M,Regenjo M,et al. Analysis of drugs of abuse in human plasma using microextraction by packed sorbents and ultra-high-performance liquid chromatography[J]. J Chromatogr A,2017,1485:8-19.

[38] Guo P,Xu X,Chen G,et al. On-Line two dimensional liquid chromatography based on skeleton type molecularly imprinted column for selective determination of sulfonylurea additive in Chinese patent medicines or functional foods[J]. J Pharm Biomed Anal,2017,146:292-301.

[39] Ares A M,Fernandez P,Regenjo M,et al. A fast bioanalytical method based on microextraction by packed sorbent and UPLC-MS/MS for determining new psychoactive substances in oral fluid[J]. Talanta,2017,174:454-461.

[40] Ullah S,Sandqvist S,Beck O.A liquid chromatography and tandem mass spectrometry method to determine 28 non-volatile drugs of abuse in exhaled breath[J]. J Pharm Biomed Anal,2018,148:251-258.