陳然然, 吳德華, 王 辛, 龍成生

(公安部南京警犬研究所, 江蘇 南京 210012)

隨著警犬技術(shù)的發(fā)展,人體氣味的研究已引起越來(lái)越多的關(guān)注。人體氣味是人體汗腺、皮脂腺、頂漿分泌腺等多種腺體的分泌物在皮膚表面微生物的作用下?lián)]發(fā)形成的氣味[1],其是具體人的一種生物信息,具有信息素的功能[2-4];是由遺傳物質(zhì)決定的[5],具有相對(duì)穩(wěn)定性[6,7];不同個(gè)體氣味的差異是由基因決定的,具有個(gè)體特征性[8],可用于進(jìn)行個(gè)體鑒別[9]。遺留于犯罪現(xiàn)場(chǎng)的人體氣味具有相對(duì)穩(wěn)定性,能夠存留較長(zhǎng)時(shí)間[10]。人體氣味是繼指紋、DNA后案件偵破的重要物證,具有一定的證據(jù)能力,警犬技術(shù)工作人員通過(guò)氣味采集介質(zhì)提取犯罪現(xiàn)場(chǎng)的氣味,用于案件偵破過(guò)程中個(gè)體氣味的警犬鑒別。目前,刑偵工作中,主要是利用警犬對(duì)人體氣味進(jìn)行個(gè)體識(shí)別,以及采用科學(xué)儀器對(duì)人體氣味進(jìn)行定性和定量分析,從而達(dá)到對(duì)生物個(gè)體的識(shí)別[11]。利用人體氣味進(jìn)行個(gè)體識(shí)別,一方面推動(dòng)了警犬技術(shù)的發(fā)展;另一方面,吸引了科研人員采用科學(xué)儀器對(duì)人體氣味進(jìn)行大量研究,在人體氣味成分的檢測(cè)分析方面取得了不少成果,進(jìn)而彌補(bǔ)了警犬技術(shù)的不足,與之形成互補(bǔ)[12]。

長(zhǎng)期以來(lái),氣相色譜法(GC)是分析人體氣味的主要方法[13]。隨著技術(shù)的發(fā)展,氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)因其分離效能高、樣品用量少、分析速度快、分析精度高、適用范圍廣和檢測(cè)效果顯著等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于人體氣味的研究,其不但可以分析人體氣味的組成成分,還可用于比較不同個(gè)體氣味的差別[12]。GC能夠?qū)衔镞M(jìn)行有效分離和分辨,排除復(fù)雜混合物各組分間的相互干擾,將各組分逐個(gè)進(jìn)行定性和定量分析;MS則是準(zhǔn)確鑒定化合物的有效手段,并給出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)信息。GC-MS利用氣相色譜法高效分離的特點(diǎn)和質(zhì)譜法高分辨的能力,實(shí)現(xiàn)了多組分混合物的一次性定性、定量分析[14]。

本文重點(diǎn)綜述了GC-MS在人體氣味研究方面的應(yīng)用,為人體氣味的儀器分析提供借鑒,為人體氣味的分離、分析提供新思路,推動(dòng)人體氣味的研究進(jìn)展。

1 人體氣味的提取及樣品前處理

1.1 采集介質(zhì)

常見用于采集犯罪現(xiàn)場(chǎng)或犯罪嫌疑人氣味的介質(zhì)主要有布料、金屬管、活性炭等,不同介質(zhì)吸附人體氣味的能力不同,人體氣味無(wú)論用作嗅源供警犬鑒別還是用于儀器分析,其含量均越高越好。在警犬技術(shù)工作中,人們一般采用無(wú)味棉布和紗布吸附人體氣味,荷蘭、德國(guó)、比利時(shí)等國(guó)的警方用鋼管及布料吸附人體氣味[15]。在不同布料中,特制白棉絨布及脫脂紗布吸附人體氣味的能力優(yōu)于精紡棉布、絲綢、全毛布、滌綸布和毛滌[15],醫(yī)用脫脂棉吸附人體氣味的能力稍優(yōu)于醫(yī)用脫脂紗布[16]。考察金屬管、活性炭、木絮棉、無(wú)味紗布等吸附人體氣味后用于警犬鑒別的效果,發(fā)現(xiàn)采用活性炭時(shí)效果最佳?；钚蕴课綒馕兜哪芰軓?qiáng),但其吸附的氣味不易被釋放,因此在實(shí)際警犬氣味的鑒別工作中很少使用活性炭;其次是木絮棉和無(wú)味紗布,其吸附氣味的能力較好,釋放被吸附的氣味也較為緩和;金屬管吸附氣味的能力并不強(qiáng),但其吸附的氣味比較純凈,用于警犬鑒別時(shí)錯(cuò)誤率低于棉布[17]。

1.2 提取方法

目前,在警犬技術(shù)工作中提取人體氣味的方法主要有直接吸附提取和嗅源提取儀提取,直接吸附提取是警犬技術(shù)工作人員現(xiàn)場(chǎng)勘查提取嗅源時(shí)最常用的方法,其是將紗布直接覆在犯罪現(xiàn)場(chǎng)物證(足跡、遺留物體、觸摸痕跡等)表面,通過(guò)靜態(tài)氣味分子的自由擴(kuò)散來(lái)提取物證的嗅源氣味[18]。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi),科研人員利用氣味采集介質(zhì)(紗布、棉布、吸附攪拌棒等)直接吸附提取不同部位的人體氣味,并進(jìn)行一系列前處理后,用于儀器分析。

嗅源提取儀是利用真空抽氣原理設(shè)計(jì)的一種嗅源氣味提取轉(zhuǎn)移設(shè)備,采集現(xiàn)場(chǎng)嗅源氣味時(shí),將嗅源罩嚴(yán)密的罩在附有嗅源氣味的有形痕跡上,通過(guò)氣流的定向流動(dòng)使嗅源氣味擴(kuò)散到目標(biāo)吸附物(脫脂紗布、棉絨布、脫脂棉等)上,實(shí)現(xiàn)嗅源氣味的非接觸式提取,減少了外源氣味的影響,吸附有嗅源氣味的目標(biāo)吸附物可用于警犬鑒別、警犬追蹤以及儀器分析[19]。

1.3 儀器分析前的預(yù)處理

人體氣味樣品的前處理方法主要有固相微萃取(SPME)[20-22]、攪拌棒吸附萃取(SBSE)[23]、液-液萃取[24]、熱脫附[25]等方法。其中,SPME操作簡(jiǎn)單快速,進(jìn)樣方便,樣品用量少,其吸附膜具有選擇性,適用于已知目標(biāo)化合物的分析測(cè)定。SPME借助采集介質(zhì)將人體氣味收集在萃取頭上,然后將萃取頭收納于鞘內(nèi),不經(jīng)任何溶劑洗脫直接進(jìn)入氣相色譜儀的汽化室,再探出探頭,萃取頭上的人體氣味物質(zhì)在汽化室內(nèi)解析后,通過(guò)流動(dòng)相導(dǎo)入色譜柱,完成提取、分離、濃縮的全過(guò)程。攪拌棒吸附萃取技術(shù)集采樣、濃縮、樣品前處理、進(jìn)樣于一體,操作方便,適用于大批量樣品的分析。液-液萃取是利用有機(jī)溶劑洗脫吸附介質(zhì)中的人體氣味,并利用低溫進(jìn)行濃縮,該操作繁瑣,不適合大批量樣品的處理。

2 GC-MS在人體氣味分析中的應(yīng)用進(jìn)展

2.1 人體氣味的采集及儲(chǔ)存

針對(duì)人體氣味的研究工作中,無(wú)論儀器分析還是警犬鑒別、追蹤、搜索等,采集到高質(zhì)量的有效氣味是關(guān)鍵。研究[26]表明,嗅源氣味量對(duì)警犬的氣味鑒別存在較大影響,嗅源量足夠多才能使警犬形成清晰的嗅識(shí),嗅源濃度越大越利于警犬做出正確的判斷。當(dāng)采集的人體氣味無(wú)法進(jìn)行及時(shí)分析及使用時(shí),需要儲(chǔ)存起來(lái)。不同介質(zhì)吸附氣味的能力,以及人體氣味在不同介質(zhì)上的存留特性、嗅源氣味采集動(dòng)力形式、儲(chǔ)存條件和人體氣味儀器分析前的預(yù)處理等研究對(duì)人體氣味的分析和應(yīng)用具有重要意義。

吳德華等[15]以人體的腋窩氣味為研究對(duì)象,采用SPME-GC-MS進(jìn)行檢測(cè)，探討了不同極性涂層的萃取膜對(duì)人體氣味吸附的靈敏度,發(fā)現(xiàn)不同萃取膜具有不同的吸附靈敏度,其中采用70 μm乙烯二醇-二乙烯基苯共聚物(CW-DVB)和85 μm聚二乙醇-聚二甲基硅氧烷共聚物(CAR-PDMS)萃取頭分析得到的色譜峰較多,對(duì)人體氣味中脂肪酸、酮、醇類物質(zhì)有較高的靈敏度,多次取樣分析發(fā)現(xiàn)人體氣味由脂肪酸、酯、醇、胺、酮等物質(zhì)組成[27]。Omolo等[28]采用GC-MS考察比較了6種吸附材料(苯基對(duì)苯醚、四氟柱、二乙烯基苯-乙烯基乙苯聚合物(porapak Q)、活性炭、反相十八烷基和辛基鍵合硅膠)對(duì)人體氣味中揮發(fā)性有機(jī)物靜態(tài)的吸附能力。結(jié)果表明,二乙烯基苯-乙烯基乙苯聚合物對(duì)人體氣味的吸附效率最高。

龍成生等[29]采用GC-MS研究了人體氣味在大理石、木制品、棉制品、土塊上的存留特性。研究結(jié)果表明,嗅源氣味在棉制品、土塊、木制品上的存留時(shí)間多于大理石,其中留存于木制品上的時(shí)間最長(zhǎng),該結(jié)果與實(shí)際警犬技術(shù)工作中所取得的經(jīng)驗(yàn)一致,同時(shí)為案件現(xiàn)場(chǎng)嗅源氣味的勘查提供了技術(shù)支撐。吳德華等[30]采用GC-MS考察了硬質(zhì)地面上人體腳部氣味的留存特性。結(jié)果表明,在25 ℃無(wú)風(fēng)環(huán)境下,遺留于硬質(zhì)地面上人體腳部的氣味3 h后的含量為初始含量的10%,該結(jié)果在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下得出,只能作為基準(zhǔn)參考,外界環(huán)境中的氣溫、風(fēng)速、濕度等都會(huì)影響氣味的衰減速度。

Caraballo等[31]采用頂空固相微萃取結(jié)合GC-MS,考察了無(wú)孔和多孔動(dòng)態(tài)氣流非接觸式采樣裝置采集人體氣味的特性。結(jié)果表明,相比于直接采集人體氣味,該裝置采集到的人體氣味的含量和物質(zhì)種類都有所減少,但是該裝置為刑事案件中采集氣味證據(jù)提供可能性。陳然然等[18]采用全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜法(GC×GC-TOF MS)考察了氣流動(dòng)力形式對(duì)非接觸式嗅源氣味采集效率的影響。結(jié)果表明,在非接觸式嗅源氣味吸附采集環(huán)境下,氣流有利于嗅源氣味分子的擴(kuò)散,定向氣流的提取形式可有效提高嗅源氣味的提取效率。

王淳浩等[32]應(yīng)用質(zhì)量變化法及SPME-GC-MS對(duì)人體氣味在一定空間內(nèi)的存留時(shí)間進(jìn)行研究,檢測(cè)到人體氣味中常見的25種組分,在平均溫度25 ℃、平均相對(duì)濕度64%的房間內(nèi)可存留至少60天,并至少在20天內(nèi)相對(duì)含量不變；對(duì)人體氣味的保存方法進(jìn)行研究[16],結(jié)果發(fā)現(xiàn),醫(yī)用脫脂棉適用于人體氣味的保存,可在-20 ℃的密閉、遮光、冷凍條件下穩(wěn)定保存180 d。

代勇等[33]于2008年優(yōu)化了SPME-GC-MS分析人體腋窩氣味成分的前處理方法,為以后的深入研究提供了依據(jù)。崔迎[34]通過(guò)GC-MS對(duì)人體氣味的采樣部位、采樣介質(zhì)、預(yù)處理方法等分析程序進(jìn)行了優(yōu)化。

目前研究篩選的最優(yōu)人體氣味提取方案(包括采集介質(zhì)、采集動(dòng)力形式等)能夠很好地適用于警犬鑒別,但是我們尚不確定吸附介質(zhì)采集的人體氣味經(jīng)前處理后能否被儀器完全解析,也不確定特征氣味分子的含量是否在儀器檢出限內(nèi)。因此我們還需不斷優(yōu)化人體氣味的提取及前處理程序。此外,針對(duì)人體氣味的儲(chǔ)存方式及條件,我們還需不斷摸索。

2.2 人體氣味成分分析

在人體氣味成分分析方面,學(xué)者采用GC-MS技術(shù)主要進(jìn)行了以下研究。

Bernier等[35]分析了吸引蚊子的人體發(fā)散物中的物質(zhì)成分,利用GC-MS檢測(cè)到300多種成分;在2000年的研究[36]中,他們采用GC-MS分析人體皮膚發(fā)散物,在得到的346個(gè)色譜峰中,通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)品、譜庫(kù)等比對(duì),確定其中207種物質(zhì)為人體皮膚發(fā)散物的成分。

Haze[37]采用GC-MS分析了26～75歲間供試者的人體氣味。結(jié)果表明,人體氣味中含有酸類、醇類、醛類和烴類等物質(zhì),其中醛類物質(zhì)是人體皮脂腺分泌物氧化降解產(chǎn)生的。

Mochalski等[38]通過(guò)SPME-GC-MS對(duì)健康人體皮膚表面發(fā)散物進(jìn)行定性和定量分析,研究了人體皮膚表面發(fā)散物中特定揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放率。從31個(gè)健康個(gè)體的氣味中定量了64種C4～C10化合物,其中主要包括18種醛類物質(zhì)和17種碳?xì)浠衔?此外還包括8種酮類物質(zhì)、6種雜環(huán)化合物、6種萜烯類化合物、4種脂類化合物、2種醇類物質(zhì)、2種揮發(fā)性硫化物和1種腈類化合物;其中丙酮、乙醛和6-甲基-5-庚烯-2-酮在人體皮膚發(fā)散物中排放率最高,另外,有33種揮發(fā)性化合物的存在率高達(dá)80%,這些化合物可以作為環(huán)境中存在人類的潛在標(biāo)記物,用于城市搜救行動(dòng)中被困受害者的早期定位。

徐漢坤等[39]于2001年采用SPME-GC-MS對(duì)人體手部氣味進(jìn)行了初步分析,發(fā)現(xiàn)了12種脂肪酸、醇、酮類化合物,通過(guò)對(duì)同一個(gè)體氣味的多次取樣分析,發(fā)現(xiàn)GC-MS分析得到的色譜圖重復(fù)性好,為人體氣味特征組分的進(jìn)一步分析打下了基礎(chǔ)。

何正杰等[40]利用GC-MS對(duì)密閉環(huán)境中人體揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行了定性和定量分析,初步確定人體自身代謝的揮發(fā)性污染物主要為醇類、酯類、酸類、酮類及含氮化合物等極性物質(zhì),烷烯烴、苯系物等非極性化合物的種類相對(duì)較少且含量相對(duì)較低,此外,相比非極性化合物,極性化合物更難以凈化。

崔迎[34]采用優(yōu)化的SPME-GC-MS分析程序,檢測(cè)出人體氣味中含有200多種物質(zhì),主要為醇類、酮類、醛類、酚類、醚類、酯類、酸類、烴類、鹵代烴類及芳香類物質(zhì)等,其中烴類、醇類及芳香類物質(zhì)含量較多,酸類物質(zhì)含量較少,與其他報(bào)道人類氣味中以酸類物質(zhì)為主不同[36]。

龍成生等[23]建立了基于攪拌棒吸附萃取的GC-MS測(cè)定人體氣味中正十二烷酸、正十三烷酸、正十四烷酸、正十六烷酸等脂肪酸類物質(zhì)的分析方法。結(jié)果顯示,該法準(zhǔn)確可靠,適用于人體氣味中脂肪酸類物質(zhì)的測(cè)定,為人體氣味的化學(xué)組成分析提供了新的技術(shù)手段。

王淳浩等[41]采用SPME-GC-MS分析鑒別了來(lái)自8位個(gè)體的人體腋窩氣味樣品。結(jié)果表明,各樣品含有7種共有成分,分別為壬酸、環(huán)十二醇、5,9-十一烷酸內(nèi)酯、庚醛、己醛、十八烷和1-茨醇。

吳德華等利用SPME-GC-MS檢測(cè)分析了人體腋窩[42]和手部[43]的氣味成分。結(jié)果表明,在43個(gè)人體腋窩氣味樣品中可獲得98～105個(gè)色譜峰,檢測(cè)出36種化合物,其中部分化合物的定性分析結(jié)果和國(guó)外報(bào)道[36,44]相似;對(duì)人體手部氣味樣本多次取樣分析,獲得了98～105個(gè)色譜峰,檢測(cè)出34種化合物;經(jīng)分析,人體腋窩和手部氣味是由脂肪酸、酯、醇、胺、酮等物質(zhì)組成,多次分析同一個(gè)體的腋窩和手部氣味樣本,其色譜圖有較好的相似性,從分析結(jié)果來(lái)看,GC-MS在人體氣味的分析研究中有著較好的應(yīng)用前景。

目前采用GC-MS對(duì)人體氣味進(jìn)行分析,已發(fā)現(xiàn)人體氣味中含量較高的幾大類物質(zhì),但還未能檢出一些含量較低的物質(zhì)成分,人體氣味的物質(zhì)特征還未能真正解析。為此,我們?cè)诓粩鄡?yōu)化人體氣味提取及樣品前處理方案的同時(shí),還需不斷提高儀器的精密度,以便盡早發(fā)現(xiàn)人體氣味的全部物質(zhì)成分。

2.3 人體氣味的差異性研究

在人體氣味差異性研究方面,科研工作者主要開展了同一個(gè)體不同部位、不同個(gè)體同一部位、不同年齡及不同性別個(gè)體之間氣味差異的研究。

Bernier等[45]利用GC-MS研究比較了不同個(gè)體的皮膚發(fā)散物成分,結(jié)果表明,這些成分在性質(zhì)上具有相似性,但含量具有差異性,其中部分物質(zhì)是十二酸、十一醛、苯甲醛、苯甲醇、環(huán)十四烷、十七烷、庚醛、十八烷、壬酸和甲苯等。

Haze[37]采用GC-MS分析比較了年齡分布在26～75歲間的人體氣味,結(jié)果表明,2-壬烯醛只存在于年齡大于40歲個(gè)體的人體氣味中。

Ostrovskaya等[46]采用SPME-GC-MS分析比較了年齡分布在18～60歲間的50位女性皮膚表面的揮發(fā)性成分,發(fā)現(xiàn)了短鏈和長(zhǎng)鏈烴、短鏈醛和支鏈酮等幾種不同類型的化合物,其中88%的個(gè)體中存在短鏈醛(如辛醛、癸醛), 96%的個(gè)體中存在長(zhǎng)鏈烴(如十四烷、十五烷和十六烷),這些化合物在不同個(gè)體氣味中的含量存在差異,一些個(gè)體中還含有特定的揮發(fā)性成分,如6-甲基-5-庚烯-2-酮和短鏈的烴(如癸烷)。

Seya等[47]采用GC-MS分析檢測(cè)了貼身衣物上沾染的人體氣味,供試者為10名年齡在21～34歲之間的健康女性,分別用純棉襯衫、純棉襪子和棉布采集了供試者背部、足部和腋窩處的氣味。檢測(cè)結(jié)果表明,所有供試者3個(gè)部位的氣味中都存在辛醛、壬醛、2-壬烯醛、2-乙基己醇和6-甲基-5-庚烯酮,背部氣味中醛類和酮類物質(zhì)的含量多于其他部位,不同個(gè)體中辛醛和壬醛的含量存在一定差異,另外,醛類物質(zhì)有可能是背部皮膚分泌的脂肪酸氧化降解產(chǎn)生的。

崔迎[34]采用優(yōu)化的SPME-GC-MS開展人體氣味成分的研究。結(jié)果表明,不同年齡段的人體氣味,組成結(jié)構(gòu)變化顯著;男性和女性之間的氣味組成存在顯著差異,酸類和環(huán)氧烷類物質(zhì)只在男性氣味樣品中檢出;特殊體味和正常體味的個(gè)體在氣味物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)上存在顯著差異。

王淳浩等[48]優(yōu)化了頂空固相微萃取(HS-SPME)-GC-MS鑒別人體氣味的分析條件,并分析了不同部位的人體氣味[49],結(jié)果表明,同一個(gè)體腋窩、手部和足部的人體氣味具有較高的相似度,但仍存在細(xì)微差別。

在人體氣味差異性的研究中,我們采用儀器分析方式發(fā)現(xiàn)了不同個(gè)體氣味之間物質(zhì)成分的差異,但是這些還不足以用于區(qū)分鑒別不同個(gè)體,還需不斷探究人體氣味在不同性別、年齡、種族等方面的差異。

2.4 人體氣味用于個(gè)體識(shí)別

在長(zhǎng)期的人體氣味分析研究中,人們發(fā)現(xiàn)同一個(gè)體的人體氣味具有一定的穩(wěn)定性,不同個(gè)體的氣味之間存在差異性。因此,人們意圖通過(guò)儀器分析的方法發(fā)現(xiàn)人體氣味的特征,達(dá)到對(duì)個(gè)體進(jìn)行識(shí)別的目的。

王淳浩等[50]采用SPME-GC-MS對(duì)人體手部氣味的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,同一個(gè)體的人體手部氣味具有穩(wěn)定性,不同個(gè)體的人體手部氣味差異明顯;此外,運(yùn)用SPME-GC-MS對(duì)不同個(gè)體的手部、足部和腋窩的人體氣味進(jìn)行鑒別,樣品都得到了有效區(qū)分[51-53]。

崔迎[34]采用優(yōu)化的SPME-GC-MS開展人體氣味成分研究。研究表明,單一個(gè)體的氣味樣品組成在20天內(nèi)基本穩(wěn)定,利用人體氣味進(jìn)行個(gè)體識(shí)別具有可行性。

Jha等[54]采用GC-MS分析了人體氣味的特征,利用主成分分析和非線性主成分分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后,采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)人體氣味進(jìn)行識(shí)別;另外,采用濾波器的方法在GC-MS的光譜中選擇化合物色譜峰的最佳子集對(duì)人體氣味進(jìn)行分類建模,實(shí)現(xiàn)了較好的人類氣味類別鑒別結(jié)果[55]。

Cuzuel等[56]通過(guò)采用全二維氣相色譜-質(zhì)譜法(GC×GC-MS)分析人體手部氣味來(lái)識(shí)別個(gè)體,用以驗(yàn)證法醫(yī)學(xué)中的貝葉斯猜想。貝葉斯猜想為判斷相似的兩個(gè)人體氣味樣本是否來(lái)自同一個(gè)體提供可能性。

代勇等[57]采用SPME-GC-MS分析測(cè)定了內(nèi)衣上附著的人體氣味中醇、醛、酮、酯等4類物質(zhì),結(jié)果表明,不同個(gè)體的內(nèi)衣上人體氣味成分差異較為明顯,可以通過(guò)這4類物質(zhì)的差別區(qū)分鑒別不同個(gè)體。此外,他們采用HS-SPME-GC-MS在選擇離子監(jiān)測(cè)(SIM)模式下分析測(cè)定了不同人體手部氣味中的主要揮發(fā)性成分:醇、酚、醛、酮、酸和酯等6類物質(zhì)[58],并采用HS-SPME-GC-MS及模式識(shí)別法鑒別了群體手部氣味中上述6類主要揮發(fā)性成分[59]。結(jié)果顯示,除酸類和酚類物質(zhì)外,其余4類物質(zhì)均可作為區(qū)別不同人體氣味的指標(biāo)性成分。

2008年,吳德華等[60]通過(guò)SPME-GC-MS分析人體腋窩氣味,建立了根據(jù)色譜指紋圖譜區(qū)別不同個(gè)體氣味的新方法。該方法能較全面地反映人體氣味的特征峰和整體信息,并初步探討了用儀器鑒別不同個(gè)體的可能性。在2010年,人體氣味的色譜指紋特性研究中[61],他們比較了人體氣味樣本色譜圖的相似度,發(fā)現(xiàn)保留時(shí)間在0～15 min及25～42 min階段的色譜圖相似度高于全譜圖,15～25 min階段色譜圖的相似度明顯低于全譜圖,進(jìn)而推斷不同個(gè)體氣味的差異性物質(zhì)主要是15～25 min期間檢出的物質(zhì);另外,同一個(gè)體的氣味色譜圖的相似度(83.8%)明顯高于不同個(gè)體間氣味色譜圖的相似度(61.8%), 20天內(nèi)的同一個(gè)體氣味的變異系數(shù)為2.22%。2012年,在基于GC-MS檢測(cè)同一個(gè)體氣味中脂肪酸類物質(zhì)的穩(wěn)定性和性別間差異性的研究中發(fā)現(xiàn)[62],人體腋窩氣味中存在大量不同濃度但濃度比例相對(duì)穩(wěn)定的脂肪酸類物質(zhì),所檢測(cè)的7種脂肪酸的相對(duì)含量在同一個(gè)體中保持相對(duì)穩(wěn)定;另外,研究結(jié)果表明,可以利用脂肪酸類物質(zhì)作為性別標(biāo)記物進(jìn)行人體氣味樣本來(lái)源的判定,建立區(qū)分個(gè)體性別的識(shí)別方法。

Natsch等[63]于2006年采用GC-MS詳細(xì)分析了人體腋窩分泌物的成分,以及腋窩分泌物被α-?；劝滨０钒被；?從人體腋窩棒狀桿菌屬中獲得)降解后的成分,并將兩類成分的分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。發(fā)現(xiàn)無(wú)味的腋窩分泌物被該酶降解后釋放出28種揮發(fā)性羧酸,其包含幾種脂肪族的具有4-甲基支鏈的3-羥基酸、3,4-不飽和脂肪酸,以及具有4-乙基支鏈的脂肪酸和多種氨基酸的降解產(chǎn)物;這些物質(zhì)存在于所有供試者的氣味樣本中,但相對(duì)含量存在很大差異。因此這些揮發(fā)性羧酸是決定不同個(gè)體氣味類型的關(guān)鍵分子。

以上研究結(jié)果表明,通過(guò)GC-MS分析人體氣味成分,發(fā)現(xiàn)不同個(gè)體氣味中的差異成分,可以此作為指標(biāo)性物質(zhì)區(qū)分不同氣味樣品;另外,通過(guò)對(duì)人體氣味進(jìn)行分類以及構(gòu)建氣味指紋圖譜對(duì)個(gè)體識(shí)別具有可行性,未來(lái)可以建立如同DNA庫(kù)、指紋庫(kù)一樣的數(shù)據(jù)庫(kù)用于人體氣味的比對(duì)鑒別。

2.5 人體氣味用于健康表征及疾病診斷

隨著對(duì)人體氣味研究的不斷深入,人們意圖通過(guò)儀器分析的方法,從人體氣味的物質(zhì)成分中找出一種生物標(biāo)記物,用于人體的健康表征以及早期疾病的診斷。

Correiasá等[64]建立了GC-MS快速測(cè)定人類尿液氣味中雙酚A的方法。Gao等[65]采用GC-MS對(duì)人體血液氣味中的檸檬酸進(jìn)行定量分析,用以探究其作為生物標(biāo)記物來(lái)診斷人類糖尿病性腎病的可能性。結(jié)果表明,人體血液氣味中檸檬酸的含量可以幫助人類糖尿病性腎病的診斷。

Moon等[66]采用GC-MS定量分析了人體唾液氣味中18種飽和與非飽和脂肪酸和7種固醇類物質(zhì)與其叔-丁基二甲基硅烷化衍生物,以達(dá)到診斷人體體內(nèi)平衡的目的。Phillips等[67]采用GC-MS分析人體呼出氣體中的揮發(fā)性有機(jī)化合物,結(jié)果表明,人體呼出氣體中的揮發(fā)性有機(jī)物中存在準(zhǔn)確預(yù)測(cè)乳腺癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的標(biāo)記物。

Rudnicka等[68]采用GC-MS分析了人體呼出氣體中的揮發(fā)性有機(jī)化合物,以此作為肺癌的潛在標(biāo)記物。結(jié)果表明,肺癌患者呼出氣體中丙酮、異戊二烯、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、己醛和二甲基硫的濃度高于健康個(gè)體和患有其他肺部疾病的個(gè)體。

以上的研究結(jié)果表明,在人體氣味中找出一種或多種生物標(biāo)記物用于人類的健康表征和疾病診斷具有可行性,這方面的研究將有助于人類疾病的早預(yù)防、早診斷、早治療,具有很大的醫(yī)療價(jià)值。

2.6 人體氣味對(duì)蚊子吸引力的研究

生活中,我們發(fā)現(xiàn)不同的人對(duì)蚊子具有不同的吸引力,可能源于不同個(gè)體氣味的差異,為此人們開展了人體氣味對(duì)蚊子吸引力的研究。Omolo等[28]開展了不同個(gè)體腳部氣味對(duì)岡比亞按蚊吸引力的研究,并采用GC-MS分析了不同個(gè)體腳部氣味的成分,發(fā)現(xiàn)對(duì)蚊子具有不同吸引力的腳部氣味的圖譜差異顯著。另外,Verhulst等[69]進(jìn)行了人類白細(xì)胞抗原基因、人體皮膚揮發(fā)物與能夠引起瘧疾的蚊子吸引力之間關(guān)系的研究。利用GC-MS分析人體皮膚揮發(fā)物的化學(xué)成分后發(fā)現(xiàn),人體皮膚揮發(fā)物中檸檬烯、2-苯乙醇和2-乙基-1-乙醇對(duì)蚊子的吸引力較弱,乳酸、2-甲基丁酸、十四烷酸和辛醛對(duì)蚊子極具吸引力。因此,我們可以推斷,不同個(gè)體對(duì)蚊子具有不同的吸引力源于人體氣味的差異,未來(lái)我們可以利用人體氣味制作蚊子捕捉器,改善人們的生活環(huán)境。

將文中涉及的GC-MS在人體氣味分析各方面的應(yīng)用進(jìn)行了歸納,見表1。

表 1 GC-MS在人體氣味分析方面的應(yīng)用Table 1 Application of the analysis of human body odor by GC-MS technology

表 1 (續(xù))Table 1 (Continued)

CW-DVB: ethylene glycol-divinyl benzene copolymer; CAR-PDMS: polydiethanol-polydimethylsiloxane copolymer.

3 結(jié)論與展望

基于GC-MS在人體氣味分析方面的研究已取得一定成果,初步建立了較好的人體氣味采集、儲(chǔ)存及樣品前處理程序,定性分析出人體氣味的物質(zhì)成分,初步開展了人體氣味的穩(wěn)定性和差異性研究,驗(yàn)證了利用GC-MS建立色譜指紋圖譜和對(duì)人體氣味進(jìn)行分類在個(gè)體識(shí)別方面具有可行性,人體氣味中存在一些生物標(biāo)記物可用于健康表征和疾病診斷等。以上利用GC-MS在人體氣味分析各方面的研究,將為人體氣味的儀器分析提供借鑒,推動(dòng)人體氣味的研究進(jìn)展。

然而,利用GC-MS對(duì)人體氣味進(jìn)行儀器分析還處在起步階段,儀器分析還未能取代警犬鑒別,意圖通過(guò)儀器分析鑒別不同個(gè)體的人體氣味,尚需解決如下問(wèn)題:進(jìn)一步優(yōu)化GC-MS的數(shù)據(jù)庫(kù),定性出更多的人體氣味成分,確定人體氣味的特征,盡早實(shí)現(xiàn)利用氣味指紋圖譜進(jìn)行個(gè)體氣味的同一認(rèn)定;開展人體氣味在不同年齡、種族、民族、性別和職業(yè)等方面的差異性研究,找出不同個(gè)體氣味的差異所在;對(duì)夾雜其他個(gè)體氣味或者復(fù)雜環(huán)境下的人體氣味進(jìn)行儀器分析,希望能在犯罪現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的背景氣味中準(zhǔn)確識(shí)別犯罪嫌疑人的特征氣味成分;基于GC-MS大力研究警犬鑒別是依據(jù)人體氣味中的哪種或哪類成分,是單一的人體氣味還是與其他氣味的混合體。

隨著GC-MS技術(shù)的不斷革新和科研人員對(duì)人體氣味奧秘的不斷探究,未來(lái)可以發(fā)現(xiàn)不同個(gè)體的氣味特征,構(gòu)建人體氣味的色譜指紋圖譜,通過(guò)建立模型和建立如同DNA、指紋數(shù)據(jù)庫(kù)一般的人體氣味指紋圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行同一個(gè)體的認(rèn)定;通過(guò)儀器分析定能發(fā)現(xiàn)人體氣味在生物個(gè)體識(shí)別中的原理,警犬進(jìn)行人體氣味鑒別、追蹤、搜索等的奧秘也將揭曉。人體氣味證據(jù)也將如同指紋、DNA證據(jù)一樣被法庭接受。