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这篇综述聚焦于法医学中体液（BFs）鉴定技术。传统方法存在缺陷，而拉曼光谱（Raman spectroscopy）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、质谱（MS）和核磁共振光谱（NMR）等先进光谱技术，结合统计分析和数据库，在体液鉴定中表现出色，值得深入研读。
体液鉴定在法医学中的重要性
体液（BFs）在犯罪案件中能提供关键的法医证据，帮助还原犯罪现场事件顺序。常见的体液，如外周血（PB）、精液、唾液、阴道液、月经血（MB）和尿液等，可指示不同犯罪场景 。例如，外周血的存在可能与暴力事件相关，精液则可能涉及性犯罪。此外，鼻腔黏液和汗液虽较少见，但同样蕴含法医信息。这些体液在协助调查人员确定犯罪嫌疑人、建立时间线方面发挥着独特作用。
然而，体液鉴定并非易事。许多体液在犯罪现场可能以不可见或微量形式存在，且部分体液外观相似，难以区分。比如血液，在法医环境中，其颜色、流动性和黏度会随时间和环境变化，给鉴定带来挑战；而唾液、精液等外观苍白、无色的体液，检测难度更大。同时，犯罪现场还可能存在多种体液的混合物，区分它们对案件调查至关重要。
传统的体液检测方法主要基于化学或酶学原理，通常是推定结果，特异性和灵敏度有限。例如，在对六种血液预测测试的评估中，鲁米诺（Luminol）虽灵敏度和特异性较高且不损害 DNA，但酚酞（Phenolphthalein）和蓝星（Bluestar）结果非特异性且 DNA 产量低，亮绿（Leucomalachite green）特异性与鲁米诺相似但灵敏度低且损害 DNA 。此外，传统方法难以同时分析混合体液，且可能破坏样本，不适用于微量样本检测。而且，在法医工作中，缺乏常用的确证技术来检测反复暴露的体液，如阴道和月经分泌物。
为应对这些挑战，研究人员开发了多种新方法。基于微生物组的方法在检测和识别主要体液样本方面总体准确率达 89.9%，但月经和阴道分泌物难以区分。mRNA 标记、miRNA 和表观遗传学等先进技术也用于体液鉴定，但这些方法具有破坏性，不适合分析比例失调的混合体液。一种基于八个体液特异性基因的多重逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）检测方法，可单独或组合检测体液，但仍存在局限性。因此，需要更先进、可靠的体液鉴定技术。
光谱技术在体液鉴定中的应用
光谱技术作为新兴工具，在法医学体液鉴定中展现出巨大潜力。通过分析光谱并与参考光谱对比，能确定体液类型。以下将介绍拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、质谱和核磁共振光谱在体液鉴定中的应用。
拉曼光谱（Raman spectroscopy）
拉曼光谱是一种强大的分析技术，基于拉曼散射原理，用激光照射样本，分析散射光得到样本分子组成的独特指纹图谱，从而鉴定体液成分。它具有诸多优势，如分析能力强、非破坏性、样本需求少、灵敏度高且样本制备简单。
在法医学应用中，拉曼光谱表现出色。它可用于快速识别谋杀案嫌疑人衣物上的微量血迹，通过捕捉血红蛋白的特征振动拉曼光谱实现。还能结合判别函数分析（DFA）鉴定多种体液，包括唾液、精液和血液。对汗液的分析发现，其具有内在异质性，主要成分包括尿素、乳酸等 。拉曼光谱在检测精液污渍方面也很有效，能在多种底物上检测，且结合化学计量学方法可获得清晰的光谱特征。通过分类建模和变量选择，其鉴定光谱的准确率高达 99.9%，甚至能检测稀释至 1:100 的样本 。此外，拉曼光谱还能区分人类和非人类血液，结合前列腺特异性抗原测试可确认精液存在并区分假阳性的尿液 。同时，表面增强拉曼光谱（SERS）能准确识别干血渍，区分人类和动物血液以及其他污渍。拉曼光谱结合先进统计方法，如随机森林（RF）模型，可基于尿液拉曼光谱预测种族遗传多样性 。不同改进技术，如近红外激发拉曼光谱（NIERS）结合偏最小二乘法判别分析（PLS-DA），能在污染衣物上准确检测体液；远距离拉曼光谱结合化学计量学可实现远程检测血斑；拉曼光谱结合多元曲线分辨率加法在性侵案件中分析精液时，比其他机器学习方法更具优势。不过，生物样本在激光激发下产生的荧光会影响拉曼信号，给光谱分析带来困难。
傅里叶变换红外光谱（FTIR）
FTIR 通过分析红外区域的电磁光谱，对应分子的振动跃迁，不同体液因其独特分子结构和组成，在 FTIR 光谱中产生独特吸收带，从而用于体液鉴定。
在法医学中，FTIR 有广泛应用。近红外拉曼显微光谱结合支持向量机判别分析（SVMDA）可高灵敏度检测精液和血液的混合体液，识别其中的微量成分 。通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）能获得血液的光谱特征，主要峰包括酰胺（A、I、II），主要检测到的蛋白质有人血清白蛋白（HSA）和血红蛋白（HB） 。ATR-FTIR 结合化学计量学方法可估计血斑年龄，对不同织物上血斑的检测灵敏度各异，如在棉织物上为 0.0010 μg，聚酯织物上为 0.0066 μg 。该技术还能区分死后和生前血液，通过结合主成分分析（PCA）、偏最小二乘回归（PLSR）和线性判别分析（LDA）等统计策略，可成功区分多种体液，如外周血和月经血，对动物血液和人类外周血、月经血的物种鉴定准确率达 100% 。在鉴定人类和非人类精液污渍方面，ATR-FTIR 结合化学计量学方法，如 PLS-DA 模型，快速、准确且无创，能有效检测无精子症样本 。此外，ATR-FTIR 可成功区分阴道液和其他物质，准确率、特异性和灵敏度均达 100%，还可用于指纹鉴定、估计死后间隔时间和确定死因 。不过，FTIR 对含水或湿气的生物样本敏感，可能会干扰结果。但结合机器学习方法，如 PCA-NN 模型，可有效分析不同底物上的人类和猪血样本，成为法医血斑分析的有力工具。同时，ATR-FTIR 结合扫描电子显微镜（SEM），通过底物光谱减法减少干扰，可成功识别 6 个月后的口腔液污渍。
质谱（MS）
质谱是一种强大而精确的技术，能深入分析体液的分子组成，准确识别其成分，具有高灵敏度、特异性和定量能力。
在体液鉴定研究中，质谱发挥了重要作用。通过液相色谱 - 质谱联用（LC-MS）对血清和组织中的脂质进行全局分析，可高精度识别脂质 。对月经血的蛋白质组研究鉴定出 1061 种蛋白质，与循环血液和阴道液蛋白质组对比，发现 385 种独特蛋白质，展示了质谱在识别体液成分方面的特异性 。基于质谱的蛋白质组学可用于生物基质和法医痕迹的物种鉴定，且不损失 DNA 。基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-MS）可用于无偏识别血液、唾液和精液的候选标记物，能检测纳升和亚纳升水平的体液，且样本老化 16 个月后信号损失最小 。通过液相色谱 / 质谱分析，鉴定出富含脯氨酸的蛋白质 3（SPRR3）和人类脂肪酸结合蛋白 5（FABP5）为阴道液的潜在标记物 。MALDI-TOF-MS 检测唾液和精液时灵敏度高，能检测出 11 年后仍存在的血液标记物 。电喷雾电离 - LC-MS/MS 方法可同时鉴定和定量全血、血浆和玻璃体液中的 24 种法医药物，用于死后样本检测 。一种多重质谱检测方法可识别多种体液的特定蛋白质生物标志物，能在多种底物上准确检测体液，但受咀嚼烟草干扰 。MALDI-MS 可直接鉴定多种体液，分析其代谢物标记物，虽蛋白质信号在 4000 倍稀释后检测困难，但其他体液代谢物标记物在 1000 - 8000 倍稀释下仍易检测 。不过，质谱存在样本破坏性、操作复杂需专业知识、样本制备耗时等缺点。但因其强大的分析能力，仍是法医学体液鉴定的重要工具。如结合快速胰蛋白酶消化、自动化精液凝胶蛋白 - II 肽亲和纯化和 3 分钟靶向 LC-MS/MS 方法，可检测复杂样本中的微量精液。同时，通过对多种体液蛋白质组的分析，可获得独特的蛋白质谱，用于区分不同体液，如 HBB 和 MMP10 生物标志物可区分外周血和月经血，elafin 可识别阴道液。结合免疫亲和纯化和固相微萃取，可准确鉴定唾液中的 statherin。
核磁共振光谱（NMR）
NMR 可揭示不同体液中各种代谢物标记物的相对存在情况，基于某些代谢物在特定体液中的独特性，通过其在光谱中的强峰来识别体液，是一种非破坏性技术。
在代谢组学研究中，NMR 发挥了重要作用。对尿液和唾液样本进行1H NMR 代谢组学研究，结合 PCA 分析可生成代谢组学数据 。研究发现，NMR 代谢组学分析在低蛋白含量的尿液中更易确定代谢物浓度，而血浆中因蛋白质含量高，光谱复杂，但仍能检测多种化合物 。对尿液和血清样本在不同储存条件下的 NMR 代谢组学分析表明，4°C 储存 24 小时对其代谢谱无显著影响 。研究月经周期对尿液和血浆样本 NMR 代谢组学谱的影响发现，尿液样本在不同阶段难以区分，但血浆样本在月经和黄体期通过多元分析可区分，这与黄体期某些代谢物水平变化有关 。通过利用血清大分子和代谢物平移扩散系数的差异，结合扩散敏感质子 NMR 光谱，可简化血清光谱，确定甲酸为血浆代谢物浓度的内部参考 。1H NMR 光谱结合数学策略是一种准确、可靠、确证且非破坏性的法医微量体液鉴定工具，可成功识别多种体液及其二元混合物 。通过 NMR 光谱结合 1D/2D NMR 技术，可识别和定量人类血液中的多种辅酶、抗氧化剂和其他代谢物 。结合新型过滤方法去除血清蛋白质后，1D/2D NMR 和质谱可鉴定出更多代谢物，为代谢性疾病诊断和法医研究提供依据 。基于 NMR 光谱开发的代谢组学模型可用于诊断男性精索静脉曲张和不育症，准确率达 92.17% 。使用三甲基硅基丙酸酯（TSP）可减少血浆代谢物与人类血清白蛋白（HSA）的结合，降低样本间差异。不过，NMR 光谱受多种因素影响，如 NMR 技术、实验条件和样本中分子浓度等。
光谱技术的综合比较与展望
不同光谱技术在体液鉴定中各有优劣。拉曼光谱和 FTIR 适用于分析微量样本，具有非破坏性、特异性强、可靠性高和样本制备简单等优点。质谱灵敏度高、定量准确，但存在样本破坏和操作复杂的问题。NMR 光谱是一种多功能技术，在法医学中有广泛应用前景。
在实际应用中，光谱技术面临一些挑战。体液成分复杂，会干扰光谱数据，导致噪声增加。样本处理和制备不当，如样本变质、储存不当或受污染，会影响结果准确性。仪器需要精确校准和维护，这既耗时又昂贵。因此，开发强大的数据分析方法和算法，从光谱数据中提取有意义信息至关重要。同时，建立标准化程序和验证协议，确保体液鉴定结果的可靠性和可重复性，对于法医学调查至关重要。此外，光谱证据在法庭上的可采性需满足法律标准，包括科学有效性、可靠性、准确性、精度、科学界认可度以及误差率和潜在偏差等因素。
尽管面临挑战，但光谱技术在体液分析领域具有巨大潜力。随着研究的不断深入、技术的创新以及多学科的合作，这些技术将不断完善和发展。未来，光谱技术有望在处理复杂体液混合物、解决传统测试无法确定的案件等方面发挥更大作用，为法医学发展带来新的突破，更有力地支持刑事司法和调查工作。
