论文部分内容阅读
摘要：茚酮类有机化合物是氨基酸类有机物的敏感反应物，它们能与氨基酸类物质反应生成有颜色（荧光）的产物，因此在有机化学分析中常用来检验氨基酸的存在。茚二酮与人体汗液中的氨基酸发生显色反应，经浸泡、晒干、高温处理后显出手印，在激光或者多波段光源下观察并拍照提取。茚二酮不仅具备与茚三酮同样的灵敏度，而且它和氨基酸（蛋白质）的反应产物为荧光物质，所以能更好地在一些复杂背景客体上显现出汗潜指纹。
关键词：指纹；荧光显现剂；茚二酮
1 茚二酮显现指纹的提出
茚二酮属于一种衍生物，与此相类似的有茚三酮和DFO。
茚三酮（Ninhydrine），又称水合茚三酮、水合茚满三酮，为白色或浅黄色结晶粉末。茚三酮又名水合茚三酮、水合三酮氢茚、苯并戊三酮等，音译宁西特林，化学式是C9H4O3？H2O。它是一种白色到浅黄色结晶或结晶性粉末。能吸潮结块。易溶于水，甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂，微溶于乙醚和氯仿。在125℃时去水变为红色，139℃体积膨胀，214℃时分解。对鼻腔和呼吸道有刺激作用。1901年，茚三酮被成功研制出来以后主要用于生物医学领域。1954年瑞典科学家Oden和Hofsten将其应用于潜在汗液手印的显现。茚三酮与汗液手印中的氨基酸、多肽、蛋白质等发生反应，生成蓝紫色的手印纹线。
DFO（1，8-Diazafluoren-9-One），化学名称为1，8-二氮-9-酮，是一种黄色粉末。1990年美国人C.A.Pounds报告了用DFO处理渗透性客体表面汗潜手印的方法。DFO能够与汗液中的氨基酸发生显色反应，生成淡紫红色化合物，在日光照射下，这些淡紫红色化合物纹线非常弱，但是在蓝绿光照射下能显示出很强的可见荧光。
茚二酮也叫茚满二酮，亦称IDO，是在配制取代茚三酮产物的过程中，发现的一种过渡化合物，属于茚三酮的一种衍生物，化学名称：1，2-茚二酮（1，2Indanedione）。茚二酮与茚三酮相似，为淡黄色粉末。1997年，美国宾夕法尼亚大学的莱蒙托斯基等人合成了茚二酮，他们在英国的《指纹世界》杂志上发表了题为“对茚二酮的初步评价——一种与氨基酸反应的新化合物”的文章。他们通过实验发现，用茚二酮甲醇溶液处理纸张后，会显现出粉红色手印，在绿光的照射下会产生高强度荧光现象。
2 渗透性纸张上汗潜指纹的显现原理
汗液成分是手印遗留的主要物质。人体汗液由无机物质和有机物质两部分组成。对汗潜指纹残留物贡献较多的是外分泌腺和皮脂腺。实验证明，指纹残留物中99%为水分，1%为无机盐和有机物成分，如阴阳离子（K+、Na+、Mg2+、Fe3+和Cl-）、氨基酸（丝氨酸、甘氨酸、鸟氨酸和缩氨酸等）、多肽、蛋白质、油脂和DNA（常见于血指纹）等。在其有机成分中，氨基酸的含量较高，是手印显现技术得以实现的基础物质。当手掌与渗透性客体接触后，氨基酸物质会与渗透性客体纤维基底发生结合，并能够长期存在，从而为用氨基酸检测试剂来显现手印提供了条件。渗透性纸张上的汗潜手印能够得以显现，很大程度上依赖于手印遗留物质中的汗液成分。
3茚二酮显现指纹的原理
茚二酮与茚三酮同属于芳香多酮类有机化合物，它显现指纹的机理与茚三酮、DFO显现指纹的机理相似。
茚二酮主要是与潜在指纹中的氨基酸成份发生显色反应，其基本原理和过程是：
所有的a-氨基酸（除脯氨酸、羟脯氨酸外）都能与茚二酮反应生成蓝紫色物质。整个反应分两步，第一步是氨基酸被氧化形成CO2、NH3和醛，水合茚二酮被还原成还原型茚二酮；第二步是所形成的还原型茚二酮同另一个水合茚二酮分子和氨缩合生成有色物质。此反应的适宜PH条件为5—7，同一浓度的蛋白质或氨基酸在不同PH条件下的颜色深浅不同，酸度过大时甚至不显色。
茚二酮之所以能够将潜在指纹显现出来，主要是利用了茚二酮能与汗液中的氨基酸发生反应，生成可见的蓝紫色物质。人体分泌的汗液中99.0%-99.5%是水，其余为各种无机物和有机物。汗液的主要成份如下所示：
正是由于人体手指上的汗液中含有氨基酸，当人用手接触客体时这些物质会或多或少的遗留在客体上，所以我们能够利用茚二酮将潜在指纹显现出来。
茚酮类有机化合物是氨基酸类有机物的敏感反应物，它们能与氨基酸类物质反应生成有颜色（荧光）的产物，因此在有机化学分析中常用来检验氨基酸的存在。茚二酮与人体汗液中的氨基酸发生显色反应，经浸泡、晒干、高温处理后显出手印，在激光或者多波段光源下观察并拍照提取。其中茚三酮经常用来显现渗透性客体上的汗潜指纹和血潜指纹，作为一种新的手印显现试剂，茚二酮不仅具备与茚三酮同样的灵敏度，而且它和氨基酸（蛋白质）的反应产物为荧光物质，所以能更好地在一些复杂背景客体（如彩色画报纸）上显现出汗潜指纹。
4茚二酮显现指纹的发展现状
4.1 操作方法
目前，工作实践中使用茚二酮的传统操作方法主要有三种，即喷洒法、浸泡法和抹拭法。
（1）喷洒法。先配制好茚二酮溶液，装在喷雾器中，然后均匀的将溶液喷洒在被显客体的表面，使溶液均匀地覆盖于被显客体表面，可根据溶液的浓度来选择喷洒的次数。然后置于室温下数小时以后手印即显出。
（2）浸泡法。将茚二酮溶液倒于广口容器内，把待显客体浸泡在溶液内，使客体表面浸泡一层溶液后取出，置于室温下数小时以后手印即显出。
（3）抹拭法。用脱脂棉球或软毛刷蘸取已配制好的茚二酮溶液，点蘸均匀的涂抹在疑有手印的客体表面，切忌纵横用力涂抹，待客体表面均匀涂一层溶液后，置于室温下数小时手印即显出。
用上述方法处理过的客体，在一般自然环境条件下，需数小时甚至一、二天才能将手印顯出，显出速度较慢。最新的实验结论认为显现的最佳条件是50-70℃，相对湿度80%-100%，为了尽可能满足此条件，可以采取喷气熨斗熨烫、放于开水锅内熏蒸、放于茚二酮熏显柜内显现等办法。喷气熨斗熨烫就是通过对熨斗的加热来制造一种对茚二酮的反应的温度和湿度来加快此种反应。放于开水锅内熏蒸就是通过对蒸锅内水的加热来制造一种对茚二酮的反应的温度和湿度来加快此种反应。茚二酮熏显柜显现指纹是实践部门普遍采用的一种方法，正是因为这种熏显柜的温度和湿度可以精确的调节，容易达到最佳的指纹显现效果。 4.2 试用范围
茚二酮显现技术主要适用于各种纸张、本色木、牛皮纸、热敏纸、票证、一些墙壁上的装饰材料等渗透性客体表面的汗潜指纹，以及渗透性客体上的血潜指纹。
4.3 茚二酮常用配方简介
茚二酮显现技术是一项最初从国外引进的针对渗透性客体的手印显现技术，国内对茚二酮配方的研究尚在不断研究更新中，有些配方是保密的，目前公开的基本配方为：
配方一（引进时茚二酮显现技术的原配方）：
甲液：0.1 g茚二酮完全溶于8 mL丙酮中，棕色瓶中保存。
乙液：10%的PE-68（表面活性剂）1.25 g，加入到100 mL无水乙醇中，再加入25 mL冰乙酸，搅拌均匀保存在棕色瓶中。
丙液：1， 1， 2-三氯-1.2.2-三氟乙烷。
工作液：取4 mL甲液和5 mL乙液混合，再加入91 mL1， 1， 2-三氯-1.2.2-三氟乙烷，攪拌均匀，配成100 mL工作液备用。
该配方的优点：溶剂价格便宜、溶剂易于风干。
该配方的缺点：配方复杂，其中的氟利昂存在环保问题、PE-68（表面活性剂）为进口产品不易购买，溶剂有刺激性气味，配制好的溶液保存时间短，需现配现用。
配方二（香港、澳门警方茚二酮显现技术配方）：
将2g茚二酮溶于70mL乙酸乙酯，充分搅拌后，加入HFE-7100至1000mL。
该配方的优点：刺激性气味小，环保，溶剂对茚二酮的溶解性好。
该配方的缺点：主要溶剂HFE-7100价格昂贵，国内不易购买，配制好的溶剂保存时间最长为一周，需现配现用。
4.4茚二酮显现指纹的影响因素
在使用茚二酮方法显现潜在指纹时，会有很多因素影响指纹的显现效果。比如说，前面提到的茚二酮的操作方法，茚二酮溶液的不同配方，以及显现时的温度、湿度、PH值等等。
就茚二酮的操作方法而言，一般采用浸泡法效果最好，因为浸泡法能够使药液和客体表面充分接触。但是也要根据承载客体的表面性质来选择方法，对于比较薄容易破碎的纸张，一般要采用喷洒法。
不同配方的茚二酮溶液，其溶剂、浓度、PH值等都是不同的，显现效果也自然有所差别，显现效果越佳，也往往就难以配制并且价格昂贵。因此，在实践中要根据纸张的性质，需要显现的质量以及显现的时间等因素综合考虑，来选择适宜的配方。
对于显现时的温度湿度，最新的实验结论认为茚二酮溶液显现手印以温度50℃、湿度80%为最佳条件，但对于不同类型的纸张和不同的茚二酮配方以及不同的地域又有所不同，要视情况而定。
溶液的pH值对指纹的显现质量也起着非常重要的作用。一般在配制溶液时调整溶液的pH值，使其显弱酸性。原因有三：其一，茚三酮与氨基酸的反应在弱酸的条件下容易进行；其二，反应生成的鲁赫曼紫在弱酸性条件下较稳定；其三，中和纸张的碱性。
2018年江苏省大学生科技创新重点项目“茚二酮法对手印显现方法优化对比研究”立项，支助；项目编号：201810329036X。
2作者简介：岳健（1997.11-），男，2016级江苏警官学院刑事科学技术专业学员，从事物证技术工作。
3通讯作者：刘景宁（1960.10-）：男，江苏盐城，硕士研究生，教授，江苏警官学院刑事科学技术系、南京工业大学化学及分子工程学院硕士生导师；研究方向：毒物、毒品及微量物证分析，应用化学。
关键词：指纹；荧光显现剂；茚二酮
1 茚二酮显现指纹的提出
茚二酮属于一种衍生物，与此相类似的有茚三酮和DFO。
茚三酮（Ninhydrine），又称水合茚三酮、水合茚满三酮，为白色或浅黄色结晶粉末。茚三酮又名水合茚三酮、水合三酮氢茚、苯并戊三酮等，音译宁西特林，化学式是C9H4O3？H2O。它是一种白色到浅黄色结晶或结晶性粉末。能吸潮结块。易溶于水，甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂，微溶于乙醚和氯仿。在125℃时去水变为红色，139℃体积膨胀，214℃时分解。对鼻腔和呼吸道有刺激作用。1901年，茚三酮被成功研制出来以后主要用于生物医学领域。1954年瑞典科学家Oden和Hofsten将其应用于潜在汗液手印的显现。茚三酮与汗液手印中的氨基酸、多肽、蛋白质等发生反应，生成蓝紫色的手印纹线。
DFO（1，8-Diazafluoren-9-One），化学名称为1，8-二氮-9-酮，是一种黄色粉末。1990年美国人C.A.Pounds报告了用DFO处理渗透性客体表面汗潜手印的方法。DFO能够与汗液中的氨基酸发生显色反应，生成淡紫红色化合物，在日光照射下，这些淡紫红色化合物纹线非常弱，但是在蓝绿光照射下能显示出很强的可见荧光。
茚二酮也叫茚满二酮，亦称IDO，是在配制取代茚三酮产物的过程中，发现的一种过渡化合物，属于茚三酮的一种衍生物，化学名称：1，2-茚二酮（1，2Indanedione）。茚二酮与茚三酮相似，为淡黄色粉末。1997年，美国宾夕法尼亚大学的莱蒙托斯基等人合成了茚二酮，他们在英国的《指纹世界》杂志上发表了题为“对茚二酮的初步评价——一种与氨基酸反应的新化合物”的文章。他们通过实验发现，用茚二酮甲醇溶液处理纸张后，会显现出粉红色手印，在绿光的照射下会产生高强度荧光现象。
2 渗透性纸张上汗潜指纹的显现原理
汗液成分是手印遗留的主要物质。人体汗液由无机物质和有机物质两部分组成。对汗潜指纹残留物贡献较多的是外分泌腺和皮脂腺。实验证明，指纹残留物中99%为水分，1%为无机盐和有机物成分，如阴阳离子（K+、Na+、Mg2+、Fe3+和Cl-）、氨基酸（丝氨酸、甘氨酸、鸟氨酸和缩氨酸等）、多肽、蛋白质、油脂和DNA（常见于血指纹）等。在其有机成分中，氨基酸的含量较高，是手印显现技术得以实现的基础物质。当手掌与渗透性客体接触后，氨基酸物质会与渗透性客体纤维基底发生结合，并能够长期存在，从而为用氨基酸检测试剂来显现手印提供了条件。渗透性纸张上的汗潜手印能够得以显现，很大程度上依赖于手印遗留物质中的汗液成分。
3茚二酮显现指纹的原理
茚二酮与茚三酮同属于芳香多酮类有机化合物，它显现指纹的机理与茚三酮、DFO显现指纹的机理相似。
茚二酮主要是与潜在指纹中的氨基酸成份发生显色反应，其基本原理和过程是：
所有的a-氨基酸（除脯氨酸、羟脯氨酸外）都能与茚二酮反应生成蓝紫色物质。整个反应分两步，第一步是氨基酸被氧化形成CO2、NH3和醛，水合茚二酮被还原成还原型茚二酮；第二步是所形成的还原型茚二酮同另一个水合茚二酮分子和氨缩合生成有色物质。此反应的适宜PH条件为5—7，同一浓度的蛋白质或氨基酸在不同PH条件下的颜色深浅不同，酸度过大时甚至不显色。
茚二酮之所以能够将潜在指纹显现出来，主要是利用了茚二酮能与汗液中的氨基酸发生反应，生成可见的蓝紫色物质。人体分泌的汗液中99.0%-99.5%是水，其余为各种无机物和有机物。汗液的主要成份如下所示：
正是由于人体手指上的汗液中含有氨基酸，当人用手接触客体时这些物质会或多或少的遗留在客体上，所以我们能够利用茚二酮将潜在指纹显现出来。
茚酮类有机化合物是氨基酸类有机物的敏感反应物，它们能与氨基酸类物质反应生成有颜色（荧光）的产物，因此在有机化学分析中常用来检验氨基酸的存在。茚二酮与人体汗液中的氨基酸发生显色反应，经浸泡、晒干、高温处理后显出手印，在激光或者多波段光源下观察并拍照提取。其中茚三酮经常用来显现渗透性客体上的汗潜指纹和血潜指纹，作为一种新的手印显现试剂，茚二酮不仅具备与茚三酮同样的灵敏度，而且它和氨基酸（蛋白质）的反应产物为荧光物质，所以能更好地在一些复杂背景客体（如彩色画报纸）上显现出汗潜指纹。
4茚二酮显现指纹的发展现状
4.1 操作方法
目前，工作实践中使用茚二酮的传统操作方法主要有三种，即喷洒法、浸泡法和抹拭法。
（1）喷洒法。先配制好茚二酮溶液，装在喷雾器中，然后均匀的将溶液喷洒在被显客体的表面，使溶液均匀地覆盖于被显客体表面，可根据溶液的浓度来选择喷洒的次数。然后置于室温下数小时以后手印即显出。
（2）浸泡法。将茚二酮溶液倒于广口容器内，把待显客体浸泡在溶液内，使客体表面浸泡一层溶液后取出，置于室温下数小时以后手印即显出。
（3）抹拭法。用脱脂棉球或软毛刷蘸取已配制好的茚二酮溶液，点蘸均匀的涂抹在疑有手印的客体表面，切忌纵横用力涂抹，待客体表面均匀涂一层溶液后，置于室温下数小时手印即显出。
用上述方法处理过的客体，在一般自然环境条件下，需数小时甚至一、二天才能将手印顯出，显出速度较慢。最新的实验结论认为显现的最佳条件是50-70℃，相对湿度80%-100%，为了尽可能满足此条件，可以采取喷气熨斗熨烫、放于开水锅内熏蒸、放于茚二酮熏显柜内显现等办法。喷气熨斗熨烫就是通过对熨斗的加热来制造一种对茚二酮的反应的温度和湿度来加快此种反应。放于开水锅内熏蒸就是通过对蒸锅内水的加热来制造一种对茚二酮的反应的温度和湿度来加快此种反应。茚二酮熏显柜显现指纹是实践部门普遍采用的一种方法，正是因为这种熏显柜的温度和湿度可以精确的调节，容易达到最佳的指纹显现效果。 4.2 试用范围
茚二酮显现技术主要适用于各种纸张、本色木、牛皮纸、热敏纸、票证、一些墙壁上的装饰材料等渗透性客体表面的汗潜指纹，以及渗透性客体上的血潜指纹。
4.3 茚二酮常用配方简介
茚二酮显现技术是一项最初从国外引进的针对渗透性客体的手印显现技术，国内对茚二酮配方的研究尚在不断研究更新中，有些配方是保密的，目前公开的基本配方为：
配方一（引进时茚二酮显现技术的原配方）：
甲液：0.1 g茚二酮完全溶于8 mL丙酮中，棕色瓶中保存。
乙液：10%的PE-68（表面活性剂）1.25 g，加入到100 mL无水乙醇中，再加入25 mL冰乙酸，搅拌均匀保存在棕色瓶中。
丙液：1， 1， 2-三氯-1.2.2-三氟乙烷。
工作液：取4 mL甲液和5 mL乙液混合，再加入91 mL1， 1， 2-三氯-1.2.2-三氟乙烷，攪拌均匀，配成100 mL工作液备用。
该配方的优点：溶剂价格便宜、溶剂易于风干。
该配方的缺点：配方复杂，其中的氟利昂存在环保问题、PE-68（表面活性剂）为进口产品不易购买，溶剂有刺激性气味，配制好的溶液保存时间短，需现配现用。
配方二（香港、澳门警方茚二酮显现技术配方）：
将2g茚二酮溶于70mL乙酸乙酯，充分搅拌后，加入HFE-7100至1000mL。
该配方的优点：刺激性气味小，环保，溶剂对茚二酮的溶解性好。
该配方的缺点：主要溶剂HFE-7100价格昂贵，国内不易购买，配制好的溶剂保存时间最长为一周，需现配现用。
4.4茚二酮显现指纹的影响因素
在使用茚二酮方法显现潜在指纹时，会有很多因素影响指纹的显现效果。比如说，前面提到的茚二酮的操作方法，茚二酮溶液的不同配方，以及显现时的温度、湿度、PH值等等。
就茚二酮的操作方法而言，一般采用浸泡法效果最好，因为浸泡法能够使药液和客体表面充分接触。但是也要根据承载客体的表面性质来选择方法，对于比较薄容易破碎的纸张，一般要采用喷洒法。
不同配方的茚二酮溶液，其溶剂、浓度、PH值等都是不同的，显现效果也自然有所差别，显现效果越佳，也往往就难以配制并且价格昂贵。因此，在实践中要根据纸张的性质，需要显现的质量以及显现的时间等因素综合考虑，来选择适宜的配方。
对于显现时的温度湿度，最新的实验结论认为茚二酮溶液显现手印以温度50℃、湿度80%为最佳条件，但对于不同类型的纸张和不同的茚二酮配方以及不同的地域又有所不同，要视情况而定。
溶液的pH值对指纹的显现质量也起着非常重要的作用。一般在配制溶液时调整溶液的pH值，使其显弱酸性。原因有三：其一，茚三酮与氨基酸的反应在弱酸的条件下容易进行；其二，反应生成的鲁赫曼紫在弱酸性条件下较稳定；其三，中和纸张的碱性。
2018年江苏省大学生科技创新重点项目“茚二酮法对手印显现方法优化对比研究”立项，支助；项目编号：201810329036X。
2作者简介：岳健（1997.11-），男，2016级江苏警官学院刑事科学技术专业学员，从事物证技术工作。
3通讯作者：刘景宁（1960.10-）：男，江苏盐城，硕士研究生，教授，江苏警官学院刑事科学技术系、南京工业大学化学及分子工程学院硕士生导师；研究方向：毒物、毒品及微量物证分析，应用化学。