Wirkung des Spülmittels "Fit" auf die Luminol-Fluoreszenz

Quelle:
Archiv für Kriminologie, 217:137-145 (2006)

Wirkung des Spülmittels "Fit" auf die Luminol-Fluoreszenz
von Katrin Heuser, Martin Oehmen, Nadine Kühner und Mark Benecke

Effect of "Fit" dishwashing detergent from former Eastern Germany (GDR) on luminol luminescence

Summary

The forensie luminol test is used to sereen large areas for the presence of blood. The heme-induced reduction of hydrogen peroxide is coupled to the oxidation of luminol resulting in lumineseence. However, photographie documentation of the relatively weak and short-lived luminescence is difficult and luminol is now often replaced by other chemicals. ln this study, we investigated reports from the Rostock police department that the addition of "Fit", a dishwashing detergent from former Eastern Germany, could both intensify and prolong the lumineseence of luminol on blood stains. Even though this effeet was reported only for the original composition of Fit but not the eurrently sold version, we found that both the old and the new version of Fit inerease the brightness of the lumineseence while deereasing its duration. This may be due to detergents in the dishwashing liquid, which permeabilize the plasma membrane of the erythroeytes, exposing the Fel, inside the cell and speeding up the entire reaetion. We did not find any evidence of speeial ingredients in the old version of Fit that would cause both the inereased brightness and prolonged duration of lumineseence as reported by the Rostock PD.

Keywords: Luminol - Lumineseence - Detergent - Blood detection

1. Einleitung

Luminol (5-Amino-2,3-Dihydro-1,4-Phthalazindion)-Fluoreszenz wurde früher häufig zur Detektion von Blut in Kriminalfällen eingesetzt, wird aber heute nur noch selten angewendet [2, 5, 10, 14, 151. Luminol reagiert mit dem Oxidations- und Bleichmittel Wasserstoffperoxid (H202) und emittiert dabei Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm (blau-weißes Licht) [4, 9]. Die Reaktion verläuft langsam und ist relativ kurz (einige Sekunden lang); das ausgestrahlte Licht ist schwach und nur in stark abgedunkelten Räumen sichtbar.

In der Gegenwart eines Katalysators (z.B. Co2+ Cu2+ und andere Kationen sowie komplexiertes Fell in [Fe(CN)6]3,- und Hämatin) wird die Reaktion jedoch verstärkt [1-4]. Es reichen bereits winzige Reste von Eisen in weggewaschenen Blutspuren, um eine deutlich sichtbare Fluoreszenz zu erzeugen. Fe2+ ist im Häm des roten Blutfarbstoffs Hämoglobin in einem Porphyrin-Ring gebunden; durch Oxidation wird das Häm in Hämatin (enthält Fe3+ anstatt Fe2+) umgewandelt [2].

Das durch Luminol hervorgerufene Leuchten wird daher benutzt, um für das menschliche Auge nicht mehr sichtbare Blutreste (etwa nach Abwischen von Oberflächen) nachzuweisen und fotografisch festzuhalten. Allerdings ist die Fotografie der schwach leuchtenden Spuren schwierig, was zum Ersatz des Luminols durch andere Fluoreszenzmarker wie beispielsweise Ungarisch Rot (Niederlande) [11] oder das stärker leuchtende Fluorescein (USA) führte.

Nach oft zitierten Berichten der Fachabteilung für Kriminaltechnik der Rostocker Polizei [12] genügt die Zugabe einiger Tropfen des Spülmittels der Handels-Marke "Fit" (früher hergestellt in der DDR vom VEB Fettchemie, Karl-Marx-Stadt/Hirschfelde), um die Fluoreszenz sowohl zu intensivieren als auch zu verlängern [13]. Von diesem alten "Fit" existiert nur noch bei der Rostocker Polizei ein begrenzter Vorrat. Das heute verkaufte "Fit" in seiner neuen Zusammensetzung (fit GmbH, Hirschfelde) soll laut Rostocker Kriminaltechnik keine Auswirkungen auf die Fluoreszenz von Luminol haben, ebenso wenig wie andere Spülmittel.

Wir untersuchten, ob die Zusammensetzung des alten Spülmittels tatsächlich den beschriebenen Effekt [12] auf die Luminol-Fluoreszenz hat, nämlich eine Verstärkung der Fluoreszenzintensität bei gleichzeitiger Verlängerung der Fluoreszenzdauer. Zum anderen versuchten wir, die dafür verantwortliche Komponente des Spülmittels zu identifizieren. Zunächst sollte die beschriebene Verbesserung der LuminolFluoreszenz durch "Fit" auf ihre Reproduzierbarkeit überprüft werden.

2. Materialien und Methoden

Luminol: Luminol (Fluka, Reinheit > 97%)
Wasser: Aqua dest. (destilliertes Wasser)
Blut:
a) Menschliches Erythroeyten-Konzentrat: Zentrifugation (900 g Blut für 5 Minuten) von am selben Tag abgelaufenen Blutspenden (Hygieneinstitut der Universität Heidelberg, Abteilung für Parasitologie); Verdünnung 1: 10 oder 1: 100 mit destilliertem Wasser
b) Menschliches Blut (Verdünnung 1: 10): Frisches Blut von zwei Freiwilligen (EDTA- und Zitrat-frei)
e) Menschliches Blut (Verdünnung 1: 10): Blut eines Freiwilligen, für 2 Wochen bei gemessenen 4 °C gelagert (EDTA- und Zitrat-frei)

Das Blut wurde verdünnt, um z. B. eine Reinigung zu simulieren, wie sie an einem Tatort geschehen könnte (Aufwischen von Blutspuren) [5].

Fit:
a) "Altes Fit": Original-Zusammensetzung des Spülmittels, wie es in der ehemaligen DDR verkauft wurde (VEB Fettehemie, Karl-Marx-Stadt, produziert in Hirschfelde)
b) "Neues Fit": neue Zusammensetzung des Spülmittels, wie es heute in ganz Deutschland in Supermarkt-Ketten verkauft wird (fit GmbH, Hirschfelde)

Gebrauchsfertige Mischungen, Herstellung:
Stammlösungen (nach eigener Erfahrung für mehrere Monate lagerbar)
NAOH: 8 g in 500 ml Aqua dest.
H202: 10 ml (30%), Aqua dest. ad 500 ml
Luminol 0,354 g in 62,5 ml NAOH 0,4 M mit Aqua dest. auf 500 ml aufgefüllt (Luminol: 0,0004 M) [14]

Verdünnung der Stammlösungen: 10 ml von jeder Lösung und je 70 ml Aqua dest.

Verdünnte Stammlösungen wurden weniger als 24 h vor Gebrauch 1:1:1 gemischt, um die gebrauchsfertige Mischung zu erhalten.

In den Experimenten wurde die gebrauchsfertige Mischung so belassen ("ohne Fit") oder Fit wurde gemäß den Polizei-Angaben [12] (2 Tropfen pro Liter) hinzugefügt (jeweils mit"altem Fit" bzw. mit"neuem Fit").

Standard für alle Experimente:

1 oder 2 Tropfen der Blut- bzw. Erythroeyten-Verdünnung pro Gefäß
Anschließend Exposition an der Luft ("Lufttrocknung"/Oxidation) für mind. 30 min [2, 6]
Hinzufügen der jeweiligen Luminol-Mischung (zweimaligs Drücken der Sprühflasehe)

Gefäße:

Schnappdeckelgläschen aus klarem Glas, wie sie zur Aufbewahrung von Insekten oder Medikamenten benutzt werden.

Doppel-Blind-Test:

Da sich diese Arbeit mit dem praktischen Einsatz von Luminol an Tatorten beschäftigt, wurden alle Vergleiche mit bloßem Auge durchgeführt (kleinste Helligkeitsunterschiede würden am Tatort mit bloßem Auge nicht wahrgenommen werden). Alle Ergebnisse beruhen auf den Beobachtungen von jeweils zwei Experimentatoren. Kam es zur Uneinigkeit bei den Beobachtungen, z.B. ob eine Probe als gleich oder unterschiedlich hell erachtet wurde, so wurde der Unterschied als so gering bewertet, dass er keinen praktischen Nutzen für die Arbeit an einem Tatort haben würde, und die Proben wurden als "gleich hell" bewertet.

Die Gefäße wurden wie folgt verblindet: Wir benutzten vier gleiche Sprühflaschen, von denen jeweils zwei die gleiche Mischung enthielten (z. B. zwei mit "altem Fit" und zwei "ohne Fit"). Jeder der zwei Beteiligten hatte von beiden Mischungen eine Flasche vor sich. Das Licht wurde ausgeschaltet und die Flaschen vom jeweils anderen Experimentator gemischt. Dann griff jeder zufällig eine "seiner" beiden Flaschen (die Positionen der jeweiligen Flaschen waren also nicht bekannt). Die Gefäße wurden mit zwei Sprühstößen befüllt und folgende zwei Beobachtungen des Inhalts wurden gemacht: Wo zeigt sich eine hellere Fluoreszenz? Und: Wo erlischt die Fluoreszenz zuerst? Nach Abschluss der Beobachtung wurde das Licht angeschaltet und der Inhalt der beiden verwendeten Sprühflaschen ermittelt und mit den dazugehörigen Beobachtungen festgehalten.

Durch diese Versuchsanordnung war es möglich, sowohl die gleiche Mischung als auch zwei verschiedene in die Gefäße zu füllen, ohne dass einer der Beteiligten wusste, welche konkrete Situation gerade vorlag. Während der letzten Sprühdurchgänge wurden die Flaschen von einer Person bewusst verteilt. Dieses Gegensteuern war nötig, um genau so viele Messungen mit gleichen wie mit zwei verschiedenen Mischungen zu erhalten.

3. Experimente und Ergebnisse

3.1 Vergleich von altem Fit gegen kein Fit
Es wurde ermittelt, ob eine gebrauchsfertige Luminol-Mischung nach Zugabe von altem (in der DDR verwendetem) Fit Unterschiede in der Fluoreszenz zu einer identischen Mischung ohne Fit aufweist. Wir gaben je einen Tropfen frisches, 1: 10 verdünntes Blut eines Freiwilligen bzw. 2 Tropfen 1:100 verdünntes Erythrocyten-Konzentrat in die Gefäße und ließen sie für 30 Minuten trocknen. Dann führten wir den Blind-Test durch (2 Sprühstöße, ca. 0,8 ml) (Tab. 1.1).

Die Ergebnisse zeigen, dass mit altem Fit versetzte Luminol-Mischungen eine hellere Fluoreszenz zeigen, wenn sie auf Blut gesprüht werden. Allerdings dauert die Fluoreszenz nicht so lange an wie bei der Gegenprobe ohne Fit.

3.2 Vergleich von altem Fit gegen neues Fit
Die vorherigen Versuche ergaben, dass Mischungen mit altem Fit im Vergleich zu Mischungen ohne Fit einen Effekt auf die Fluoreszenz des Luminols haben. Nun untersuchten wir, ob Mischungen mit altem,Fit im Vergleich zu Mischungen mit neuem Fit ebenfalls Unterschiede in der Fluoreszenz aufweisen. Es wäre dann gezeigt, dass im alten Fit eine Substanz enthalten ist, die nur dort und nicht im neuen Fit vorkommt. Es wurde weiterhin mit 2 Tropfen 1:100 verdünntem ErythrocytenKonzentrat gearbeitet. Nach der Trocknungszeit von 30 min wurde der Doppel-Blind-Test durchgeführt, diesmal mit Mischungen, welche die gleiche Menge an altem bzw. neuem Fit enthielten (Tab. 1.2). Als Ergebnis der Experimente ist festzuhalten, dass neues Fit die Intensität der Fluoreszenz ähnlich verstärkt und ihre Dauer auch ähnlich verkürzt wie altes Fit. Tendenziell hatte neues Fit sogar einen noch größeren Effekt auf die Intensität und Dauer als altes Fit»

3.3 Vergleich von neuem Fit gegen kein Fit
Da nur geringe Unterschiede zwischen Luminol-Mischungen mit altem und neuem Fit festgestellt werden konnten, testeten wir neues Fit gegen Mischungen ohne Fit. Wir verwendeten erneut 2 Tropfen 1:100 verdünntes, menschliches Erythroeyten-Konzentrat bzw. 2 Tropfen 1:10 verdünntes, frisches menschliches Blut pro Gefäß, die 30 min trockneten. Im Doppel-Blind-Test wurden gebrauchsfertige Mischungen mit neuem Fit und ohne Fit verwendet (Tab. 1.3). Ebenso wie altes Fit (Tab. 1. 1) zeigt das neue Fit einen deutlichen Effekt, indem es die Fluoreszenz-Intensität verstärkte, aber die Dauer verkürzte.

3.4 Untersuchung eines möglichen Konservierungs- Effekts durch altes Fit
Bisher ließ sich zeigen, dass jeder Effekt des alten Fit auch durch neues Fit produziert werden konnte. Zum Schluss sollte getestet werden, ob das alte Fit die Haltbarkeit der gebrauchsfertigen Mischungen verlängert. Da die Mischung Luminol und Wasserstoffperoxid (H202) beinhaltet, reagieren die Komponenten langsam miteinander, weshalb zu erwarten ist, dass eine mögliche Fluoreszenz auf Blut immer schwächer wird. Daher sollte die gebrauchsfertige Mischung nicht länger als 24 Stunden nach ihrer Herstellung benutzt werden. Für dieses Experiment verwendeten wir gebrauchsfertige Mischungen mit altem Fit bzw. ohne Fit, die 17 Tage zuvor angesetzt wurden. Die Gefäße wurden mit 1 Tropfen 1: 10 verdünntem, frischem menschlichen Blut befüllt und für 30 min getrocknet, worauf der DoppelBlind-Test durchgeführt wurde (Tab. 1.4). Erneut zeigte die Mischung mit altem Fit eine stärkere und kürzere Fluoreszenz als die Mischung ohne Fit, jedoch nicht häufiger als in frisch angesetzten Mischungen.

4. Diskussion

4.1 Vergleich von altem Fit gegenüber keinem Fit
Teil 1 der Ergebnistabelle zeigt deutlich, dass die Mischungen mit altem Fit eine hellere Fluoreszenz erzeugen, die aber auch schneller erlischt. Das steht im Widerspruch zu den Berichten der Polizei Rostock, dass altes Fit die Fluoreszenz sowohl verstärkt als auch verlängert.

Der beobachtete Effekt der Verstärkung der Fluoreszenz und gleichzeitiger Verkürzung ihrer Dauer könnte dadurch erklärt werden, dass das Spülmittel Fit eine Art Katalysator enthält, der die gesamte Reaktion beschleunigt. Ob dieser Effekt für die Dokumentation von Blutspuren erwünscht ist, bleibt zweifelhaft; das Fluoreszenzsignal ist zwar intensiver, aber auch von kürzerer Dauer.

4.2 Vergleich von altem Fit gegen neues Fit
Teil 2 der Tabelle zeigt nur kleinste Unterschiede zwischen dem Effekt von altem und neuem Fit auf die Luminol-Fluoreszenz. Für gewöhnlich wurde die Fluoreszenz als gleich hell und gleich lang empfunden. War dies einmal nicht der Fall, war es immer die Mischung mit dem neuen Fit, die heller und kürzer leuchtete. Auch diese Ergebnisse stehen im Widerspruch zu Angaben, wonach bei den heutzutage produzierten Spülmitteln keinerlei Effekte auf die Fluoreszenz festgestellt worden seien.

4.3 Vergleich von neuem Fit gegen kein Fit
Aus Teil 3 der Tabelle ist zu ersehen, dass mit neuem Fit sehr ähnliche Ergebnisse wie mit altem Fit erzielt werden. Dies stützt die Schlussfolgerung aus Teil 2 der Tabelle, dass neues Fit mindestens genau so gut zur Verstärkung und Verkürzung der Fluoreszenz von Luminol geeignet ist wie altes Fit.

Es ist bekannt, dass die Zugabe von Detergenzien eine intensivere, aber kürzere Fluoreszenz bewirkt, wenn Luminol auf Blut angewendet wird ("Detergens-Effekt"). Dies könnte durch Substanzen wie z.B. SDS (Sodiumdodecylsulf at) hervorgeruf en werden, die eine Permeabilisierung ("Durchlöcherung") von Zellmembranen bewirken. Hierdurch kann das Eisen in den roten Blutkörperchen (Erythrozyten) leichter mit dem H202 (Wasserstoffperoxid) reagieren, was die gesamte Reaktion beschleunigt. Zusätzlich können Detergenzien Proteine denaturieren (hier: entfalten), was ebenfalls die Zugänglichkeit des Eisens im Hämoglobin erhöhen könnte. Solche Verbindungen finden sich sowohl im alten als auch im neuen Fit und sind eine gute Erklärung für die katalytische Wirkung.

4.4 Der mögliche Konservierungseffekt des alten Fit
Aus Teil 4 der Tabelle ergibt sich, dass altes Fit auch in älteren Gebrauchsmischungen einen Effekt hat, der jedoch nicht merklich stärker als in frisch angesetzten Mischungen ist (Teil 1 der Tabelle). Daher kann dem alten Fit kein Konservierungseffekt auf gebrauchsfertige Luminol-Mischungen zugesprochen werden, sonst müssten nach dieser langen Lagerungszeit deutlichere Helligkeitsunterschiede zu beobachten sein. Die Tatsache, dass mit beiden Mischungen nach so langer Zeit überhaupt noch Ergebnisse erzielt werden konnten, ist an sich schon erstaunlich.

5. Schlussfolgerung
Da wir keine Auswirkungen des alten Fit auf die Luminol-Fluoreszenz nachweisen konnten, die nicht auch durch neues Fit erzielt werden, scheint der "Detergens-Effekt" die Wirkung des alten und des neuen Fit ausreichend zu erklären. Es ergaben sich keine Hinweise darauf, dass altes Fit einen speziellen Inhaltsstoff oder eine Kombination von Inhaltsstoffen enthält, wodurch die Fluoreszenz von Luminol auf Blutspuren sowohl verstärkt als auch verlängert würde [13]. Das führt uns zu dem Schluss, dass der Effekt nicht auf das alte Fit zurückzuführen sein kann.

Möglicherweise trat ein solcher Effekt aus anderen Gründen auf. Folgendes wäre beispielsweise denkbar:

- Änderung der Prozedur: In einigen Einheiten wurden die Gebrauchsmischungen direkt vor der Benutzung angesetzt, während dies heutzutage früher geschieht. Bei spä- terer Mischung wird die Fluoreszenz heller sein und länger anhalten. Dieser Effekt ist unabhängig von einer Fit-Zugabe.

- Änderungen an den Tatorten: Nach der Wiedervereinigung ersetzten neue Produkte (z.B. Farben, Tapeten und Reinigungsmittel) die früheren Produkte aus der DDR. Falls die alten Materialien die Fluoreszenz des Luminols verstärkt haben sollten (z.B.,durch Metall-Ionen) oder die neuen Materialien sie verringern, wäre dieser allmähliche Wandel zufällig mit dem Ausgehen der alten Fit-Vorräte zusammerigefallen. Auch eine Ämderung der Wohnraumtemperatur aufgrund anderer Heizungssysteme oder veränderter Isolierung sowie verschiedene Arten von Verschmutzung könnten eine Rolle gespielt haben [l, 3, 6-9].

- Zufall: Da die Helligkeit und Dauer der Luminol-Fluoreszenz von vielen Faktoren abhängt, wie der Dicke der Blutschicht, dem pH-Wert der Mischung oder der Menge an versprühtem Luminol, ist es möglich, dass die Kriminaltechniker eine Häufung günstiger Umstände beobachtet haben. Das Feststellen dieser Veränderung könnte dazu beigetragen haben, dass an nachfolgenden Tatorten gezielter gearbeitet wurde, was wieder-um zu besseren Ergebnissen führte.

Des Weiteren sollte beachtet werden, dass nur ca. 30 % der original DDR-Rezeptur für Fit aus festgelegten Inhaltsstoffen bestand, die in jeder Flasche gleich waren. Die verbleibenden 70 % wurden mit verschiedenen Substanzen aufgefüllt, die je nach Rohstofflage gerade verfügbar waren (pers. Mitt. der Herstellerfirma). Deshalb könnten hin und wieder einige Flaschen Fit eine Komponente enthalten haben, die in der Tat einen fluoreszenzverstärkenden Effekt hatte.

- Psychologie: Vielleicht hat auch eine nostalgische Komponente mitgespielt. Da die Berichte von erfahrenen Kriminaltechnikern stammen, war das höchstwahrscheinlich nicht der einzige Grund, könnte aber zu anderen Faktoren hinzugekommen sein.

Punkt eins und zwei wären durch umfangreiche Studien überprüfbar, nicht jedoch die beiden letztgenannten Punkte.

Danksagungen: Hartmut Olthoff, KPI Rostock, 7. FK, für die Übersendung der letzten Fit-Probe aus alten Beständen; Dr. Thomas Grobosch (Berliner Betrieb für Zentrale Gesundheitliche Aufgaben, Institut für Toxikologie, Klinische Toxikologie und Giftnotruf Berlin) für logistische Unterstützung, Literatursichtung und viele hilfreiehe Tipps; Offieer Blake Schnabel (California Highway Patrol - Vehicle Theft Unit) für Informationen zu Fluoreszenzmarkern und Tatortarbeit; Prof. James M. Ritehey (California State University Sacramento) für die Klärung biochemischer Fragen.

Zusammenfassung

Der Luminoltest wurde früher (und auch heute noch gelegentlich) verwendet, um für das Auge unsichtbare Blutspuren zu finden, da Fe3+ in oxidiertem Blut die Reaktion katalysiert und so die Intensität der Fluoreszenz verstärkt. Allerdings ist die beschriebene Fluoreszenz immer noch relativ schwach und von kurzer Dauer, so dass sich die fotografisehe Dokumentation als schwierig er-weist.

Die Autoren untersuchten die innerhalb von Polizei-Behörden oft zitierten Berichte der Fachabteilung für Kriminaltechnik der Rostocker Polizei, wonach die Beimischung von "Fit", einem Geschirrspülmittel aus der ehemaligen DDR, die Fluoreszenz von Luminol auf Blutspuren sowohl intensivieren als auch verlängern soll. Obwohl dieser Effekt nur der originalen Zusammensetzung von "Fit", nicht aber der heute verkauften Version zugesprochen wurde, stellte sich heraus, dass sowohl die alte als auch die neue Version die Fluoreszenz intensivieren, aber gleichzeitig verkürzen. Dieser Effekt lässt sich vermutlich durch die Detergenzien in den Spülmitteln erklären, da diese die Plasmamembranen der Erythrozyten permeabilisieren, so dass das Fe3+ in der Zelle leichter zugänglich ist und die gesamte Reaktion katalysiert wird. Es fanden sich keine Hinweise auf besondere Inhaltsstoffe in der alten "Fit" -Version, die den berichteten Effekt der Intensivierung und gleichzeitigen Verlängerung bewirken würde.

Schlüsselwörter: Luminol - Chemiluminiszenz - Detergens - Blutnachweis