拉曼光谱在新型毒品快速检测中的应用

01

1. 样品来源

所有毒品样品均由浙江省公安厅提供，为现场缴获所得，其中甲基苯丙胺为透明晶体状，氯胺酮为白色粉末状， 麻古为红色片剂;而非毒品样品 N-异丙基苄胺(冰毒同分异构体)透明晶体则从市场直接购得。

2. 仪器及参数

实验采用由上海科技有限公司生产的 Portman 785 型拉曼光谱仪，其主要技术指标：光谱采集范围为 200~3200 cm-1，激光光源的激发波长为 785 nm，激光输出功率最大为 500 mW，积分时间范围为 8 ms~30 min。

1.甲基苯丙胺、氯胺酮和咖啡因的拉曼光谱检测

甲基苯丙胺、氯胺酮和咖啡因的拉曼光谱如图2所示，837和1003cm-1 处是甲基苯丙胺最明显的两个特征峰，分别为 N-H 振动模式和芳香环呼吸振动模式；463、599 和 1046 cm-1处是氯胺酮的三个特征峰，分别为 CNC 的平面内变形振动模式、N-H 振动耦合芳香环呼吸振动模式和芳香环呼吸振动模式；而咖啡因最明显的三个特征峰为556、1329 和 1699 cm-1处，其中，556 cm-1为咖啡因分子的呼吸振动与 CN 的振动、1329 cm-1 是 C-N 振动与甲基变形的耦合；1699 cm-1为咖啡因环的面外变形的振动。所以可以通过不同药物样品的特征峰之间的显著差异对药物进行鉴别。

图 2 甲基苯丙胺、氯胺酮和咖啡因的拉曼光谱

2. 基于拉曼光谱对麻古和咖啡因进行鉴别

麻古的主要成分是甲基苯丙胺和咖啡因。在本文中，麻古样品中90%的成分为咖啡因，甲基苯丙胺的含量为 10%。甲基苯丙胺、咖啡因和麻古的拉曼光谱如图 3 所示。结果表明，麻古的拉曼光谱与咖啡因相似，其特征谱峰位于 556、1329 和 1699 cm-1 处。因此，拉曼光谱分析证实，检出的麻古样品的主要成分是咖啡因。

图 3 甲基苯丙胺、咖啡因和麻古的拉曼光谱

然而，自身荧光对麻古的拉曼光谱的影响远远大于对咖啡因的影响，如图 4 所示。拉曼光谱表明，在基线去除之前，咖啡因的拉曼信号强于麻古，这可以用来区分麻古和咖啡因。

图 4 去基线前的咖啡因和麻古的拉曼光谱

3. 聚丙烯透明包装对于拉曼检测的影响

储存在塑料包装等透明容器中的毒品在犯罪现场很常见，打开包装进行检测不仅耗时，而且容易被污染，甚至导致证据的破坏。对于直接通过塑料测量药物，拉曼光谱具有许多优点，因为它可以提供更简单的光学配置，可以很容易地连接以进行在线测量。因此，本文直接测量通过塑料聚丙烯（PP）包装的甲基苯丙胺、氯胺酮、咖啡因和麻古的拉曼光谱，如图 5 所示。图 5（e）显示了 PP 透明包装的拉曼光谱，其中 814、845、976、1159、1332 和 1462 cm-1是 PP 的特征峰。814 和 845 cm-1处的双峰是最明显的峰，属于碳原子和氢原子之间的振荡振动模式。

图 5 直接通过塑料（聚丙烯）包装测量的（a）

甲基苯丙胺、（b）氯胺酮、（c）咖啡因和（d）magu 的拉曼光谱，以及（e）聚丙烯透明塑料包装的拉曼光谱

相比之下，图 5（a）通过透明包装检测到的甲基苯丙胺的拉曼光谱在 1003 cm-1 处具有最强的波段，这与没有塑料包装的甲基苯丙胺的拉曼光谱一致。同时，623、1003 和 1606 cm-1 处最明显的特征峰仍然可以观察到。当使用 PP 封装进行检测时，837 cm-1处特征峰被 PP 的 810 和 845 cm-1所取代。同时，PP 的特征峰也出现在甲基苯丙胺的拉曼光谱中。从甲基苯丙胺的鉴定可以看出，PP 材料虽然引起了轻微的干扰，但是甲基苯丙胺仍然可以被识别出来。图 5（b）通过透明包装检测到的氯胺酮拉曼光谱不仅包括氯胺酮的特征峰，还包括 PP 的拉曼特征峰。与氯胺酮类似，我们也可以在图 5（c）中识别出咖啡因和 PP 的拉曼特征峰。

但与上述三种药物不同的是，图 5（d）所示的麻古的光谱与 PP相似，表明检测结果是 PP 而不是麻古。原因可能是由于麻古自身引起的自身荧光干扰太强，自身荧光可能会淹没来自麻古的拉曼信号，因此，PP 更容易被检测到。图 6 显示了由于 PP 强大的自发荧光背景，麻古的拉曼信号非常微弱。在没有做背景减法的情况下，PP 包装的麻古光谱中几乎没有观察到麻古的特征峰。在利用 Uspectral-PLUS软件对拉曼光谱进行背景扣除后，在 556、1329 和1699 cm-1 处可以观察到麻古的三个主要特征峰。

本文利用上海生产的 Portman 785 便携式拉曼光谱仪分别对单独（带有塑料包装）的甲基苯丙胺、氯胺酮、咖啡因和麻古进行了拉曼光谱检测，并利用自有的 Uspectral-PLUS 软件对拉曼光谱进行处理。结果表明，利用拉曼光谱可以有效地区分不同种类的毒品。此外，拉曼光谱可以通过透明包装进行，而不干扰捕获的药物。这些结果将有助于我们进一步开发新型手持、非接触、快速、无损拉曼光谱药物检测器。

05