通过拉曼光谱追踪类胡萝卜素和脂质降解的潜在指纹残留老化分析

为什么指纹会随时间变化

指纹是刑事调查的重要基石，但它们包含的不仅仅是脊线图案。指纹上也带有极少量的体表油脂和天然色素，这些成分在指尖接触表面后会缓慢分解。本研究提出了一个对法庭和调查人员都很重要的问题：我们能否读取这些化学变化以判断指纹的年龄，从而推断该指纹是更有可能在作案时留下，还是较早之前就存在？

在不接触指纹的情况下窥探其内部

研究人员使用一种基于光的技术——拉曼光谱学，来检查“潜在”指纹中看不见的化学混合物——这类指纹在显现之前是不可见的。拉曼仪器把单色光照在某一处，测量散射回来的光，从而生成一种分子条码。团队重点关注指纹残留中的两类主要成分：类胡萝卜素——主要来自饮食的黄橙色色素，以及脂质——来自皮肤油脂的脂肪物质。由于拉曼测量是非接触的，原则上同样的分析可以在不破坏指纹的情况下直接在犯罪现场对其进行检测。

追踪指纹随时间的变化

为追踪这些成分随时间的变化，科学家从三名成年男性采集指纹并在严格控制的实验室条件下保存样本达90天。他们在多个不同日期对每枚指纹记录了多次拉曼光谱，然后通过数学方法解开重叠信号以分离出类胡萝卜素和几种脂质的贡献。研究中还对一名供试者进行了简单的饮食测试，短期限制类胡萝卜素摄入，结果观察到指纹中这些色素的信号明显下降随后又回升，提示生活方式和营养状况本身也会留下可检测的化学痕迹。

快速褪色的色素与变化更慢的油脂

测量结果显示类胡萝卜素特别脆弱。它们的信号按经典的“一阶”衰减曲线下降，意味着损失速率与剩余量成比例。然而，不同个体间的速度差异很大：在一位供试者中，类胡萝卜素信号在约10天内几乎消失，而在另一位中则可检测到约80天。对拉曼峰的细致检查表明，类胡萝卜素分子先是构象扭曲，然后发生断裂，形成氧化副产物。脂质的行为则不同。某些谱学标志显示其长碳链中的双键逐步从一种结构形式转换为另一种形式，随后被破坏，反映出皮肤油脂在数周内稳步氧化并被分解的较慢过程。

这些变化揭示了分子的损耗过程

通过同时追踪若干拉曼特征，研究团队拼凑出每枚指纹中分子“磨损”的时间线。在早期阶段，脂质中反应性键的总体数量仅发生了微小变化，尽管出现了一些细微的重排。约在40天时，这些不饱和键的化学特征急剧下降，表明氧化加剧。与此同时，与脂质头部基团断裂相关的弱但具有指示意义的谱带暗示着持续的水解过程——脂肪被切割成更小片段。结合色素数据，这呈现出分层的图景：可见的脊线也许看起来相似，但其下面隐藏的化学成分以可预测但依人而异的方式在老化。

这对刑事调查可能意味着什么

简而言之，研究表明用合适的光照射指纹可以揭示其内部化学成分的老化情况：类胡萝卜素色素迅速褪色，而皮肤油脂在数月内更缓慢地转化。这一模式原则上可以被用作一种化学时钟，帮助估计指纹留下的时间。然而，供试者间存在显著差异，加上本研究仅在三名志愿者且在理想实验条件下进行，这意味着尚不足以用于法庭。相反，这项研究是一个概念验证：它证明了非破坏性的光学方法可跟踪指纹残留的时间相关变化，为更大规模的研究奠定基础，未来或许能让调查人员不仅判断指纹属于谁，还能大致判断其留下的时间。

引用: de Carvalho, J.P.S., Santos, A.S., de Souza, M.A. et al. Aging analysis of latent fingerprint residues by tracking carotenoid and lipid degradation by Raman spectroscopy. Sci Rep 16, 9608 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-32986-9

关键词: 指纹老化, 法医光谱学, 拉曼分析, 类胡萝卜素与脂质, 犯罪现场证据