基于近红外光谱的象牙鉴定

作者：吴姗; 张明哲; 虞惠贞; 陈哲; 尹文秀; 张荃; 沈旭芳; 孙超; 裘慧; 帅江冰; 张晓峰^*

来源：光谱学与光谱分析, 2023, 43(08): 2397-2406.

• 近红外光谱
• 模型建立
• 象牙鉴定

中国已经全面禁止了象牙交易，但象牙的走私并未因此而终止。对象牙及其制品的鉴定是打击走私一个重要环节。传统的形态学鉴定法，是基于横截面上施氏结构的有无，但有的象牙本身缺少特征纹路，有的则经过雕刻加工后纹路消失，这类样品往往无法鉴定。从分子生物学角度鉴定象牙具有更高准确性，象牙DNA含量极低，象牙中提取DNA的难度较大。已有学者采用光谱技术鉴定和区分象牙等材质，并表明采用拉曼光谱和近红外光谱的短波区域可以区分象牙及其类似物(其他动物牙齿)。采用近红外光谱的长波波段1 000～1 800 nm,通过建模的方式建立了象牙的鉴别方法。以非洲象(Loxodonta spp.)象牙、亚洲象(Elephas maximus)象牙、猛犸象(Mammuthus spp.)象牙为校正样品集，其他非象牙材质制品，包括抹香鲸(Physeter macrocephalus)牙、河马(Hippopotamus amphibius)牙，象牙果(Phytelephas macrocarpa),模仿成象牙的塑料制品等为验证样品集，采集了230件样品共383条近红外光谱信息。比较了象牙样品颜色和厚度等对光谱鉴定结果的影响，建议扫描具有该物质典型颜色部位，同时取样品厚度大于1 mm的部位进行扫描，否则易造成误判。基于象牙光谱4个较敏感波段，1 160～1 200、 1 430～1 500、 1 680～1 710和1 720～1 750 nm,以及SIMCA(soft independent modeling by class analogy)定性分析方法，建立象牙的鉴别模型。建模过程中，在平衡假阳性率和假阴性率后，推导出本模型的最佳主因子值为2和F值为0.21。采用所建立的模型鉴定样品，对象牙的识别准确率达到100%,对角制品、塑料仿制品以及象牙果仿制品等伪品的识别率也达100%,但对质地较相近的其他动物的牙齿，如野猪牙、抹香鲸牙等，则易错鉴为象牙，需要结合其他方法做进一步的鉴定。光谱模型鉴定方法具有无损、简便等特点，同时通过模型鉴别光谱图形较人为观察更加客观和高效，因此较适合作为监管部门现场执法用的快速查验初筛方法。