項目背景
古代蠶絲織品文物在埋藏過程中和出土后都會受到各種因素的綜合作用，發(fā)生不同程度的劣化，變得異常脆弱糟朽，對于保存現(xiàn)狀的描述如脆弱、糟朽只能憑文物保護(hù)者的經(jīng)驗進(jìn)行，目前還未有分子級別量化絲織品保存現(xiàn)狀的方法。
為了讓蠶絲織品文物能科學(xué)、持久地保存，需要開展分析測試和科學(xué)研究，評估其劣化程度，然后確定合適的方法對其進(jìn)行保護(hù)修復(fù)，其中分析測試工作以微損微量為原則。
氨基酸分析是基于分子水平的檢測技術(shù)，因其所需測試樣品量少且符合文物保護(hù)的微量檢測需求而備受關(guān)注。2016年1月由浙江理工大學(xué)和紡織品文物保護(hù)國家文物局重點(diǎn)科研基地（中國絲綢博物館）聯(lián)合申報的浙江省文物保護(hù)科技項目“基于氨基酸的絲織品保存現(xiàn)狀評估”順利結(jié)項，項目通過對人工劣化樣品的宏觀、微觀檢測，選擇了可對應(yīng)與絲織品保存狀況力學(xué)性能關(guān)系的氨基酸分析數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上探究了將其應(yīng)用于古代絲織品劣化成度的評估效果。
人工處理蠶絲織品劣化狀況表征
紡織材料發(fā)生劣化最顯著的宏觀表現(xiàn)是其力學(xué)性能的下降，但是力學(xué)性能分析屬于破壞性實驗，更多是應(yīng)用在人工劣化樣品上。而氨基酸測試是基于分子層面的微量分析技術(shù)，所需樣品量微少，可用于微損檢測。
我們首先通過對不同劣化程度的人工劣化樣品進(jìn)行表觀特性、機(jī)械特性等基礎(chǔ)測試，初步了解蠶絲織品的劣化狀況，而后對人工劣化處理樣品進(jìn)行柱前衍生—反向高效液相色譜氨基酸測試，分析一些具評估蠶絲織品保存狀況特性的特征氨基酸在不同劣化條件下的不同變化速率，并探究這些特征敏感氨基酸含量與織物機(jī)械性能之間的關(guān)系。
圖1 斷裂強(qiáng)力保留率隨劣化時間延長而發(fā)生的變化
大側(cè)基氨基酸對人工劣化絲織品的裂化程度表征
有不少已有研究表明絲素存在分層現(xiàn)象，側(cè)基較大的氨基酸無法緊密排列，故其主要在纖維外部分布較多；而側(cè)基較小的氨基酸，主要分布在靠近絲素內(nèi)部；蠶絲纖維的劣化過程必定是先作用于纖維表層，所以大側(cè)基氨基酸的變化在一定程度上可以表征絲素的劣化狀況。本研究把甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、組氨酸六種氨基酸作為側(cè)基較小的氨基酸，其余檢測到的氨基酸作為大側(cè)基氨基酸，對光劣化樣品的測試結(jié)果進(jìn)行整理分析，尋找其與斷裂強(qiáng)力保留率之間的對應(yīng)關(guān)系，以期能以此探究蠶絲織品劣化程度新的的評估方式。
圖2 大側(cè)基氨基酸含量隨劣化時間延長而降低
圖3 人工處理樣品大側(cè)基氨基酸摩爾百分含量與斷裂強(qiáng)力保留率之間的對應(yīng)關(guān)系
氨基酸分析方法應(yīng)用于蠶絲文物劣化程度評估的有效性驗證
由以上研究可知，氨基酸對絲織品劣化樣的劣化程度評估具有一定的可行性，本研究在初步判斷此方法可行的基礎(chǔ)上，分別遴選了來自安吉五福、新疆營盤、江西南昌三個地區(qū)，不同年代、不同墓葬的糟朽蠶絲織品文物，對其進(jìn)行氨基酸和形貌測試分析。通過氨基酸分析結(jié)果和上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)關(guān)系，推斷蠶絲文物的力學(xué)保存狀況，并與其纖維形貌進(jìn)行對應(yīng)研究。
圖4 待測文物樣來源
文物樣品大側(cè)基氨基酸百分含量及其在劣化樣品數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖中的位置如圖5所示，由圖中表明A1樣品的大側(cè)基氨基酸百分含量較少，劣化較為嚴(yán)重，而后依次為A2、A3、A4。
圖5 安吉五福楚墓文物樣品大側(cè)基氨基酸百分含量在劣化樣品數(shù)據(jù)圖中的位置
為了驗證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，將文物樣品的纖維橫截面切片圖與以上結(jié)果進(jìn)行對比：安吉五福楚墓文物樣品的橫截面形貌如圖6所示，由圖中可以看出，A1樣品絲纖維橫截面的整體結(jié)構(gòu)雖然沒有完全被破壞，還能看出三角形截面形態(tài)，但纖維內(nèi)部有大量明顯裂隙，說明纖維內(nèi)部已被嚴(yán)重劣化，雖然外觀形態(tài)還在，但纖維本身已基本沒有抵抗外力的性能；A2樣品纖維中同樣三角形截面形態(tài)完整，部分絲纖維內(nèi)部有裂隙，但沒有A1樣品嚴(yán)重；而A3、A4樣品雖然跟原樣相比也有嚴(yán)重劣化的趨勢，但纖維內(nèi)部基本沒有裂隙存在的情況，其保存狀況明顯比A1和A2要好。且圖5中表明A1的劣化情況最為嚴(yán)重，與其余三個文物樣品差距較大，而其余三個文物樣品之間劣化程度較為相近，這也與圖6中的橫截面形態(tài)觀察結(jié)果相符。綜上，氨基酸大側(cè)基百分含量這一參數(shù)對安吉五福楚墓文物樣品的劣化程度評估結(jié)果較為理想。
圖6 安吉五福楚墓文物樣品橫截面形貌圖
新疆營盤漢晉墓出土絲織品文物的氨基酸測試數(shù)據(jù)情況如圖7所示，觀察文物樣品大側(cè)基氨基酸百分含量在劣化樣品數(shù)據(jù)圖中的位置 可知，樣品X1的劣化程度最為嚴(yán)重，接著依次為：X2、X3、X4。
圖7 新疆營盤漢晉墓文物樣品大側(cè)基氨基酸百分含量在劣化樣品數(shù)據(jù)圖中的位置
為驗證其評估的準(zhǔn)確性，同樣通過觀察其纖維橫截面形態(tài)來驗證。從圖8中可以看出，樣品X1的纖維邊緣模糊，截面積也較其余三個樣品小，劣化狀況確實是該四個文物樣品中最嚴(yán)重的；X2、X3兩個樣品的截面形態(tài)較為相近，三角形截面輪廓清晰，只有少量較細(xì)的纖維，其纖維結(jié)構(gòu)被破壞，橫截面內(nèi)有裂隙，大量纖維都具有完整三角形截面，但仔細(xì)比較觀察可以發(fā)現(xiàn)，X3樣品纖維的截面積比X2要大，說明X3樣品纖維表層被侵蝕的情況不如X2嚴(yán)重，這與圖7中的測試結(jié)果情況相符合；X4是該四個文物樣品中截面積最大的一個，說明其劣化程度是最輕的；以上分析結(jié)果說明大側(cè)基氨基酸百分含量這個參數(shù)較為準(zhǔn)確地評估了幾個新疆營盤漢晉墓出土絲織品文物的劣化程度。
圖8 新疆營盤漢晉墓文物樣品橫截面形態(tài)圖
江西南昌明代墓出土絲織品文物的氨基酸數(shù)據(jù)情況如圖9所示，觀察文物樣品大側(cè)基氨基酸百分含量在劣化樣品數(shù)據(jù)圖中的位置可知，樣品J1的大側(cè)基百分含量損失最多，說明其劣化程度最為嚴(yán)重，其次依次為：J2、J3、J3、J4、J5，而J5的保存狀況最佳。
圖9 江西南昌明代墓文物樣品大側(cè)基氨基酸百分含量在劣化樣品數(shù)據(jù)圖中的位置
從圖10中可以看出，江西南昌明代墓的五個文物樣品中，J1橫截面積最小，纖維內(nèi)部有裂痕；J2的纖維內(nèi)部也有少量裂痕，但其橫截面積明顯比J1要大；J3、J4、J5纖維內(nèi)部都無明顯裂痕，樣品J5的橫截面積最大，其保存狀況最佳。綜上所述橫截面形貌分析結(jié)果與大側(cè)基氨基酸百分含量預(yù)評估結(jié)果同樣吻合。
圖10 江西南昌明代墓文物樣品橫截面形態(tài)圖
小結(jié)
通過研究氨基酸數(shù)據(jù)與斷裂強(qiáng)力保留率關(guān)系，發(fā)現(xiàn)將大側(cè)基氨基酸百分含量作為綜合參數(shù)指標(biāo)，能與其余性能參數(shù)形成良好的對應(yīng)關(guān)系，比單種氨基酸的表征效果更為綜合有效。
通過對出土于安吉五福楚墓、新疆營盤漢晉墓、江西南昌明代墓三個墓地的絲文物樣品的氨基酸測試分析結(jié)果，比較其在人工劣化樣品氨基酸數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖中的位置，發(fā)現(xiàn)三個墓地文物樣品的劣化成度評估結(jié)果與樣品橫截面形貌觀察結(jié)果一致，驗證了大側(cè)基氨基酸百分含量在絲織品保存狀況評估應(yīng)用上的可行性。
關(guān)注我們
×
