基于胭脂树橙（bixin）的生物复合材料用于潜指纹显现：粉末与液体方法评估

《Journal of the Indian Chemical Society》：Biocomposite materials based on bixin for latent fingerprint development: Evaluation of powder and liquid approaches

　　

研究人员利用天然、低毒性材料制备了环保型指纹粉末。由bixin、鹰嘴豆粉和胭脂树种子灰组成的生物复合材料2（BCA）在各种表面上以高对比度显现了潜指纹。灰分的添加在粉末和液体形式中均改善了对比度和附着力。液体显影剂能够在玻璃表面上可视化脊线细节特征。

指纹具有唯一性和永久性，是犯罪侦查中确认或排除嫌疑人的重要证据。潜指纹（latent fingerprint）是犯罪现场最常见的形式，但肉眼不可见，需要特定处理。传统粉末刷显法虽广泛使用，但商用粉末在特定表面上效果有限，长期暴露可能对健康有害，且许多配方使用合成化合物，存在环境隐患。因此，开发低毒性、良好附着力、高对比度且适用于不同表面的可持续替代品成为研究热点。天然染料如姜黄、鸡蛋花和胭脂树橙（annatto）等受到关注，其中bixin因低成本、天然来源和强着色力而具有潜力。此外，将天然材料复合形成生物复合材料（biocomposite）是提高性能的有效策略，鹰嘴豆粉因良好的附着性能适合作为基质。同时，将bixin提取后的胭脂树种子灰再利用，符合循环经济理念。

研究人员开发了两种基于bixin的生物复合材料：BC（bixin与鹰嘴豆粉质量比25:75）和BCA（BC与胭脂树种子灰质量比25:75），系统评估了二者在粉末和液体形式下的潜指纹显现能力。研究结果表明，BCA在附着力、对比度和脊线细节可视化方面显著优于BC，液体显影剂还能够显现三级细节特征，具有法医应用潜力。这一研究为潜指纹显现提供了可持续、低成本且可废料增值的替代方案。

在方法上，研究人员从巴西南里奥格兰德州佩洛塔斯当地市场购买了胭脂树种子、鹰嘴豆粉和透明洗涤剂。通过回流萃取法从胭脂树种子中提取bixin，并在550°C马弗炉中煅烧制备种子灰。BC和BCA采用质量比25:75研磨混合。表征方法包括紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、火焰原子吸收光谱法（F-AAS）和场发射扫描电子显微镜（FEG-SEM）。指纹样本来自六名志愿者捐赠者，分别沉积于玻璃、金属、平滑黑色塑料和纹理白色塑料表面，分为自然、外分泌（eccrine）和皮脂腺（sebaceous）三类。显现实验采用粉刷法和液体浸渍法，并由五名毕业于佩洛塔斯联邦大学的法医化学家根据Sears等评分标准独立评估。

研究结果如下。在3.1表征（Characterization）中，UV-Vis显示bixin在430、455、484 nm处有特征吸收，灰分在222 nm处，鹰嘴豆粉在205 nm处，BC和BCA同时呈现相应特征峰。FTIR确认了各组分的特征官能团，且BCA含有bixin、鹰嘴豆粉和灰分的谱带。F-AAS测定灰分中钾（K）浓度最高，为3.14±0.35×10⁵ mg kg^-1，其次为锰（Mn）、铁（Fe）等。FEG-SEM显示BC颗粒较小且分布集中，BCA颗粒更大、更聚集，灰分的加入改变了粒径分布。

在3.2指纹学（Dactyloscopy）部分。3.2.1玻璃表面上的指纹显现中，BC对外分泌指纹评分仅1-2，而BCA对自然、外分泌和皮脂腺指纹均获得3-4分，且评分变异更小，表明BCA性能更稳定、重现性更好。3.2.2指纹耗尽研究中，通过连续50次皮脂腺指纹沉积测试，BCA在多数捐赠者中评分随次数增加略有下降，但第50次时多数评分仍高于2分，表明其检测灵敏度较高。3.2.3不同表面上的潜指纹显现中，在金属、平滑黑色塑料和纹理白色塑料上BCA均能显现指纹，其中皮脂腺指纹评分最高，平滑黑色塑料上效果最佳。3.2.4指纹显影剂对比研究中，与BC、纯bixin、鹰嘴豆粉以及商用绿色指纹粉相比，BCA的显现成功率、细节定义和评分均更高或相当，尤其在外分泌指纹上优势明显。3.2.5场发射扫描电子显微镜分析显示，BCA颗粒更大、更聚集，其显现的皮脂腺指纹脊线边界更清晰，印证了形貌与性能的关联。3.2.6液体显影剂的开发与应用中，将BCA与洗涤剂和ZnCO₃配制成液体显影剂，对玻璃表面自然和皮脂腺指纹进行显现，大多数捐赠者效果良好。3.2.7指纹细节特征表明，液体显影剂显现的指纹能够观察到一级（纹型）、二级（分叉、小湖、钩等细节）和三级（汗孔）特征，有利于个体识别。

讨论部分指出，灰分中的矿物成分（K、Fe、Mn等）可能改善材料表面电荷，增强与指纹残留物的静电相互作用；无机氧化物如硅酸盐提供了更多活性表面，有利于颗粒附着。灰分还增大了颗粒粒径和粗糙度，促进机械锁定和颗粒在脊线上的保留。液体显影剂的作用机制类似于小颗粒试剂（SPR）技术，洗涤剂帮助分散颗粒，bixin提供对比度，ZnCO₃作为沉积颗粒。研究人员也指出灰分中镍（Ni）和铬（Cr）的存在需要安全性评估，但元素组成本身不表明固有毒性。从循环经济角度看，利用灰分实现了废弃物的增值。

研究结论可翻译为：本研究评估了两种生物复合材料在潜指纹显现中的有效性，提供了一种可持续、低成本和高效的替代传统显影粉末的方案。第一种由bixin和鹰嘴豆粉组成，第二种加入了胭脂树种子灰。结果表明，两种生物复合材料均能在玻璃表面上显现可识别的潜指纹。bixin与鹰嘴豆粉及胭脂树种子灰的组合表现出更优越的性能，为自然、外分泌尤其是皮脂腺指纹提供了更好的附着力、对比度和脊线细节可视化。此外，BCA配方在不同基底上表现出有效的适用性，其液体配方展现了创新潜力，能够检测到指纹特征三个层面上的细节，这对法医鉴定至关重要。这种方法在传统方法受限的潮湿或多孔表面等挑战性条件下尤其具有前景。这些结果凸显了BCA在粉末和液体形式下作为潜指纹显现创新且可持续替代方案的强大潜力，结合了法医效率、低成本、废料增值和环保责任。