[发明专利]基于傅里叶变换红外光谱和化学计量学鉴别精斑种属的方法

说明书

本发明公开了一种基于傅里叶变换红外光谱和化学计量学鉴别精斑种属的方法：收集来自人类和狗、兔、猪、牛、羊五种常见动物的精液样本，将精液样本按照不同载体、形成时间，制备训练集、验证集共计420份精斑样本并进行傅里叶红外光谱检测，利用主成分分析方法对检测的光谱数据结果进行聚类分析，最终使用偏最小二乘法判别分析进行模型的训练和验证。与传统的精斑种属鉴别方法相比，本发明对精斑检材无破坏性，操作简单，可以快速、准确的鉴别精斑的种属来源，有利于案件的快速定性。

技术领域

本发明属于精斑快速、无损检测技术领域，涉及对检案过程收集的物证中的精斑成分定性识别。

背景技术

精液是一种生殖体液，精液在受到性刺激的情况下射出后，一般会浸润或附着于其他载体上并经干燥形成斑痕。在性犯罪案件或其他涉及有性行为的案件中，该斑痕若持续留存于载体上并于现场或实验室中提取出来，就可以获得最重要、最可靠的标志物之一精斑。精斑不仅可以确证性行为的发生，还可以用于犯罪嫌疑人的认定。在受害者有精神智力障碍、没有目击证人、或受害者已经死亡等性犯罪案件中，精液遗留形成的精斑在法医检验和案件侦破等方面的价值尤为重要。

许多成熟的精斑检测方法已经被广泛的应用于实际案件中，为案件的侦查提供线索。但据文献报道，对精液酸性磷酸酶(SAP)的推定检测有可能出现假阳性结果。同样的，前列腺特异抗原(PSA)的检测对精液没有特异性，可以在许多非前列腺组织和体液中发现(在乳腺癌、肺癌、结肠癌等患者的血清中也可检测出PSA呈阳性的结果)。而大多数用于犯罪现场的商用免疫层析分析测试(例如，RSIDTM和)，尽管速度快，但对样本具有破坏性。特别是当精斑样本量非常有限时，其破坏性将影响后续的DNA分析。此外，上述精斑检测分析均无物种特异性，这意味着SAP或PSA均可在其他物种的精液中检测到。因此，目前需要一种可重复、精确度高和非破坏性的技术手段来检测精斑证据并区分其种属。

傅里叶变换红外光谱(FTIR)是一种应用广泛的光谱技术。FTIR光谱研究的是中红外区域(约4000-400cm^-1)电磁波的吸收谱，该区域的吸收带主要来源于分子振动的基本跃迁，吸收模式具有较强的特征，即不同的化学官能团在被红外光照射后发生能量跃迁的程度不同，从而显现出不同吸收光谱。作为一种免标记和非破坏性的光谱检测技术，FTIR光谱可以显现出对应样品中特定化学官能团的特征峰。相比于相位对比显微镜和共聚焦荧光等其他光谱技术，FTIR光谱利用低能量的光波，使得样品不存在光漂白和电离损伤等问题，特别适用于生物医学领域各种样本的分析，同时样本的光谱特异性以及检测的便捷性，也促进了FTIR在分析化学领域广泛应用。

化学计量学(Chemometrics)又称化学统计学，由瑞典学者Wold在1971年提出，是一门通过统计学或数学方法将建立化学体系的测量值与体系的状态之间联系的学科。近年来，随着分析化学的发展，各种现代化测量仪器层出不穷，获得了大量关于物质化学组成的数据，应用化学计量学的方法可以从中挖掘出有价值的信息。

在法医刑事科学领域中，种属鉴别是法医学调查的一个重要环节，对于精斑而言，无论其形成于何种载体之上，都应进行种属鉴别。目前尚未见到将傅里叶变换红外光谱和化学计量学结合并应用在精斑种属鉴别方面的报道。

发明内容

针对目前难以同时实现快速、准确、无损地鉴别精斑种属的问题，本发明提供了一种基于傅里叶变换红外光谱和化学计量学鉴别精斑种属的方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

1)从待鉴别种属的精斑中分离出精液样本，采集该精液样本的傅里叶变换红外光谱数据；

2)对步骤1)采集的傅里叶变换红外光谱数据，选取该红外光谱数据中的精斑指纹区(1800-900cm^-1)数据进行校准；