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刑侦领域中的酶工程技术 Enzyme Engineering in the Field of Criminal Investigation

生物体在新陈代谢的过程中所发生的各类生物化学反应,几乎均借助于一种特殊物质——酶(Enzyme)的催化而实现。简单来说,酶是由生物活细胞所产生,且具有生物催化功能的一类高分子物质。人类最初使用酶的历史可追溯至数千年以前。早在中国夏商时期,当时的先民已学会如何利用来酿酒,并制醋与制作酱料。19世纪中叶起,科学家开启了对于酶的体系化研究之门。目前,酶工程技术已然发展成为一项较为成熟的研究领域。人们已经对数千种酶作出了准确识别与鉴定,并广泛应用于食品、保健、工业、农业、医药、美容等领域。酶工程技术的发展,使得刑侦领域中也对其予以重点关注,继而引入并创造性地应用了这一专门技术。

 

血指印显现中的酶工程技术应用

血指印是凶杀现场中极为重要的痕迹物证之一。犯罪人在实施作案活动的过程中,手指有可能粘附有被害人或其自身的血迹,进而在犯罪现场上遗留下血指印。与无色汗液指印的不同是,血指印需要依赖于血痕作为中间介质而得以呈现。通常情况下,犯罪现场上遗留的血指印均较为明显,容易被侦查人员所发现。此时,血指印因与周边环境或载体的明显颜色反差与形态特征,使得侦查人员往往用肉眼就可以直接发现与观察。但当犯罪人手指上黏附的血量很少时,其接触物体后可能留下肉眼不易见的潜在血指印。某些情形下,遗留于特定载体上的血指印,与载体的色差亦极为微弱,同样不易为肉眼所清晰观察。针对这一客观情形,刑侦工作中就需要利用血指印中的血痕特点,来对潜在不易见的血指印进行显现。

现代科学研究证实,血液中存在有过氧化氢酶以及血卟啉。过氧化氢酶的存在,使得酶工程技术得以在刑侦领域内的血指印显现方面得以充分“一展身手”。过氧化氢酶是一种能够催化过氧化氢分解为氧与水的酶。这种酶几乎在所有能够呼吸的生物体内均可发现,并主要存在于红细胞以及某些组织内的过氧化体之中。根据过氧化氢酶的前述特点,刑侦专家在犯罪现场勘查中主要利用四甲基联苯胺(TMB)、无水乙醇(CH3CH2OH)以及过氧化氢H2O2)所制成的混合溶液来对潜在血指印进行显现。当有四甲基联苯胺(TMB)混合溶液的棉球在可疑潜血指印处涂抹后,四甲基联苯胺(TMB)即与血迹相接触。此时,新鲜血迹中存在的过氧化氢酶能够令混合溶液中的过氧化氢(H2O2)释放出初生态的氧。不过,犯罪现场上某些潜在的血指印,可能遗留时间较久,作为中间介质的血迹已较为陈旧,此时其中所含有的血酶已失去了活性。在此情形下,陈旧血迹中存在的血卟啉环中的铁离子即起到了触酶的作用。进而混合溶液中的过氧化氢(H2O2)释放出初生态的氧。一旦有初生态的氧释放出后,其即可四甲基联苯胺(TMB)予以氧化,并生成蓝绿色的四甲基联苯胺蓝,进而潜血指印呈现出蓝绿色,以便于刑侦专家观察与检验。 

文书制成时间中的酶工程技术应用

纸张通常情况下是记录文书内容的重要载体。一般而言,文书中所标注的时间,即为该文书真实的制成时间。但某些民事案件,甚至是刑事案件中,行为人往往对文书进行伪造,以达到其特定的目的。在这种情形下,文书上所标称的时间,实则非该文书的真实制成时间。譬如,某人为了达到歪曲事实的目的,在201515日伪造了一份文书,并将落款时间标为200515日,从而使得文书上的标称时间并非该文书实际制成的时间。为了解决这一问题,作为文书载体的纸张即成为文书真伪判断的重要依据。

纸张由植物纤维、填料、胶料以及色料等组成。作为主要原料的植物纤维,则包含了纤维素、半纤维素和木质素前述物质氧化变质,进而纸张发生老化现象根据前述特点,司法实践中即可借助纸张老化程度的检验,来判断纸张的制成年代。

纸张中的纤维素具有氧化与水解的特点,其在高温、高湿酸碱与光照等作用下,会发生氧化与分解。借助于工程技术,可通过纤维素酶,在一定条件下纤维素进行催化水解,经过一系列化学反应后,生成纤维二糖、寡糖,乃至葡萄糖。前述物质均具有一定还原性。其在合适的条件下,即可与氧化剂35-二硝基水杨酸发生反应,并生成化合物。此基础上,运用分光光度计低分子糖的量进行测定,即可得出某一纸张的还原糖量,进而可对纸张的相对制成时间予以分析与判断。

精液检验中的酶工程技术应用

精液或精是性类犯罪现场中时常出现的生物物证。前述物证在奸杀案、强奸案等刑事案件中,往往是非常重要的检验对象之一。从生物学角度而言,精液是由前列腺、精囊分泌物以及精子所共同组成的混合物,精子在其中占有主要之成分。通常情形下,精子在显微镜下呈蝌蚪状而极易辨识与认定。但在显微镜下未检出精子时,并不能直接排除精液或精斑的存在。精子被破坏或者精液中无精子存在的情形在犯罪案件中亦时有存在。此时,即可利用精液中所存在的酶,并结合酶工程技术对精液或精进行检验。

研究证实,酸性磷酸酶在一些植物以及体液中均有存在。尤其是在人体精液内,酸性磷酸酶的含量较脏器与其他体液、分泌物中的含量要高出整整百倍以上。通常,每毫升精液中的酸性磷酸酶含量约为5404000单位。利用这一特点,刑侦工作中可通过酸性磷酸酶实验来检验可疑液体或斑迹是否为精液。酸性磷酸酶的灵敏度极高,即使是被稀释了1000余倍的精液,在酸性磷酸酶检验中仍可呈现阳性反应。诚然,除精液以外的其他体液或者植物,在酸性磷酸酶实验中也可呈现阳性反应,但其反应远远没有精液中的酸性磷酸酶实验来得强烈。现实情形中,犯罪现场上发现的精液或精斑中,可能没有精子存在,或者精子已被破坏。但酸性磷酸酶却完全独立于精子之外,其产生于前列腺之中。除非犯罪行为人曾实施过前列腺割除手术,酸性磷酸酶在绝大多数情况下均是认定精液或精斑的一种极为可靠的检验方法。

具体检验时,即利用了精液或精斑中存在的酸性磷酸酶活性在特定条件下与磷酸钙β-萘酯而分解形成β-萘酚。该物质与重氮盐类发生后,即可呈现出呈红色颜色。刑侦专家在犯罪现场中的床上、衣物上对精进行寻找、发现与检验时,均可借助前述酶工程技术来予以实现。这一酸性磷酸酶实验的关键即在于可疑精斑遗留处是否有橙红色出现。 

死亡时间推断中的酶工程技术应用

死亡时间推断,是刑侦专家在凶杀案件中所无法回避的一项重要问题。对于这一问题的准确推断,不仅能为破案提供侦查线索,对于犯罪嫌疑人是否具备作案时间的判断、侦查范围的确定、作案过程中的分析均具有极为重要的意义。

传统刑侦工作中,死亡时间的推断主要依据变征象、DNA降解程度、胃内容物消化程度、尸体上昆虫的生长情况等方面来加以判断。但前述推断相对而言主观性较强,且在实际应用上也受到一定的限制。为了进一步地提升死亡时间推断的准确率,刑侦专家创造性地将酶工程技术应用到了犯罪现场上尸体的死亡时间推断方面。

刑侦专家已注意到眼球玻璃体内的酶的变化与尸体死亡时间之间所具有的特殊联系。相较于人体其他部位而言,眼球玻璃体能够收到眼眶的有效保护而具有相对隔绝的特点。这使其受到尸体腐败以及各类污染的影响相对较小,且更易提取。与脑脊液或者血液内的物质相比,眼球玻璃体液内的诸多物质的化学变化相对较为缓慢且稳定,变化也更具有规律性。前述特点使得刑侦专家能够借助于眼球玻璃体内的酶类变化与不同时间之间的规律性特点,来推断尸体死亡的时间。

当前,刑侦专家已着重对人眼玻璃体内的淀粉酶在人体死后不同时间内的浓度变化进行了专门的实验研究。实验结果证实,生物体死后的24小时内,其眼球玻璃体中的淀粉酶浓度与死亡时间之间有着明显的相关性,并可用一定的公式来表示眼球玻璃体内淀粉酶浓度与尸体死亡时间之间的关系。了淀粉酶之外,眼球玻璃体内的谷草转氨酶与胆碱酯酶亦可用于对尸体死亡时间的推断。实验结果证明,谷草转氨酶与胆碱酯酶活性改变与生物体死后的时间具有密切关联。谷草转氨酶与胆碱酯酶生物体死后一定时间后其活性几乎降零。换言之,谷草转氨酶与胆碱酯酶活性与死亡时间之间的变化呈现出较为明显的负相关。

腐败生物性检材中的酶工程技术应用

生物性检材一旦发生腐败后,极难其中可能含有的毒品、毒物进行有效分析与检测。然而这一现实情况在司法实践中又是办案实践急需解决的一大难题。针对前述难题,刑侦专家开始尝试利用酶工程技术,采用新型复合蛋白酶,借助于微波消化技术,最大限度地从腐败生物性检材中需要被检毒品、毒物予以解离。

技术层面而言,生物性检材的预处理不仅是毒品、毒物分析中的重要阶段之一,更是分析过程中最为复杂的一项环节。首先毒品、毒物进入人体后,历经吸收、分布、代谢以及排泄等多环节此时,人体组织、体液以及排泄物中不仅存在原型药物,亦含有毒品、毒物与蛋白质结合所形成的结合物,以及不同种类与类型的代谢物缀合等。无论是结合物、代谢物,抑或缀合等,均需要进行分离后,才能对毒品、毒物进行检测。其次,生物性检材中含有的各类蛋白质、脂类、色素、肽类以及脂肪酸等,对于生物性检材,尤其是已经腐败的生物性检材中的痕量毒品、毒物或者代谢物会造成极大的干扰为了消解这些干扰物质,就需要对检材进行分离与净化再次,不同案件中涉及的毒品、毒物类型差异较大,且性质不同。性格各异的毒品、毒物进行人体体内后,即会分解成不同的物质因此,检实践中需针对不同情形,来对其予以处理与分离。当前,刑侦专家已创造性地将酶工程技术引入腐败生物性检材的预处理工作之中。通过微波技术对酶水解加热,保证加热温度得到准确控制。对于各类酶而言,其均有各自的活性温度,无论是高于或低于这一特定温度,均会对酶的解离能力带来诸多消极之影响。相比传统方法而言,微波技术所进行的酶水解可以令毒品、毒物分子与结合蛋白解离的效果保持在可控且较高的水准之上。 

乙醇检测中的酶工程技术应用

乙醇(CH3CH2OH俗称酒精,在各类酒中均有存在。驾驶人如果在饮酒后开车,会使其的反应、注意力、记忆力、判断力、驾驶操纵技能等发生退化及迟缓现象。究其缘由而言,乙醇进入人体后,其自身所具有的毒性作用能够人体产生认知障碍,中毒者对于空间、事物等方面的认识出现判断上的偏差。当前社会生活中,因饮酒驾车而导致的交通事故,甚至是刑事案件的出现比例较高,且造成了诸多人身伤亡与财产损失的案件发生。针对这一社会问题,当前世界各国均采取了相应的事先预防与事后处理措施,并大多适用血液中酒精浓度作为鉴别是否酒后驾车的标准规范。

在血液酒精浓度检验领域中,酶工程技术亦发挥着自身较为特殊的作用,并主要凸显于其在酒精代谢动力学方面的运用。乙醇属于低分子脂溶性物质,人体在饮酒时所摄入的乙醇,可以借助于过滤以及扩散方式被胃肠道所吸收。不过,具体至每一个体而言,现实存在的个体差异,使得每一个体对乙醇的吸收速率均有所不同。人体摄入的乙醇中,有90%通过肝脏中的酶系统予以代谢。另有10%则以原形方式,并借助于呼吸与尿排出。酶工程技术在酒精代谢动力学方面主要涉及乙醇脱氢酶以及乙醛脱氢酶。首先,乙醇脱氢酶能够将乙醇分子中的两个氢原子脱掉,进而乙醇分解为乙醛。乙醛脱氢酶的作用,则是将乙醛中的两个氢原子脱掉,进而分解为水和二氧化碳。如果人体内同时具备这两种酶,就可以较为迅速地对乙醇进行分解,而乙醇对中枢神经的影响与作用也相对较小。通常情形下,人体内均存在有乙醇脱氢酶,且其数量在大多数人体内基本相等。不过,乙醛脱氢酶对于大部分人而言则较为缺失,且即使拥有这一酶的数量也差异较大。这就使得每个个体对于乙醇的代谢速度皆不尽相同。借助于前述酶的相关特性以及乙醇在人体内的分布和代谢规律,刑侦专家已对乙醇摄入量、血醇浓度以及饮酒时间之间的规律进行了研究,并借助于酶工程技术,来推断血液中乙醇质量浓度的多少。


作者:文·图/沈臻懿 来源:本站原创 发布时间:2015年12月02日

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