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一文Vol.33|脆弱丝织品的丝蛋白加固效果追踪
2022-07-28

郑海玲 周旸


丝织品文物是具有中国特色的一类脆弱易损有机质文物,其腐蚀速率远大于其它无机质类文物。因此通过科学技术手段研发并合理使用文物保护材料来阻止和延缓丝织品文物的老化是丝织品文物保护最重要的目标。随着科技的发展,大量涌现的文物保护材料和科学保护技术,给文物保护工作者带来了福音。同时,这也为材料及技术的选取带来了烦恼,针对每一件丝织品文物,如何选择最适宜恰当的保护材料和技术方法是文物保护工作者遇到的难题。为此,在文物保护事业飞速发展的今天,为丝织品文物保护材料和技术的保护效果进行评估与追踪,是丝织品文物保护健康发展的重要保障。

丝织品的材质主体是丝蛋白,即由18种氨基酸以肽键形式按照一定的空间构像形成的蛋白质类高分子材料。在保存或埋藏环境中,丝织品受到环境因素的影响不可避免地发生劣化,从微观层面上看,劣化即丝蛋白多肽链老化断裂、多肽和氨基酸缺失、空间构像改变。微观变化累积到一定程度,必将引发丝织品失去原有机械强度和纺材性能,变得脆弱糟朽。在此情形下,只有生成新的化学键才能达到预期的加固效果。丝蛋白加固技术利用与丝织品文物相同的材料——蚕丝蛋白和极少量助剂共同作用,在常温和中性的pH条件下对丝织品进行加固。

文物是特定历史阶段的产物,是独一无二的,是不可再生的,在选择保护技术时要充分考虑到该技术的长远影响。丝蛋白加固技术首次于文物上应用距今已有十多年,我们一直在对加固保护后的丝织品文物进行追踪评估,以期探明丝蛋白加固技术对丝织品文物的内在影响。

图1 南宋史嵩之墓出土饱水丝织品

南宋史嵩之墓位于浙江省余姚河姆渡五联村,2012年在墓葬中出土了大量丝织品,该批丝织品数量大、规格高、种类丰富,囊括了当时流行的所有品类,部分织物在浙江省甚至世界范围内是首次发现。由于埋藏环境的影响,丝织品都粘连在一起(图1),看上去完好,但若马上揭取会导致纤维断裂,织物损坏如烂泥状(图2)。为抢救这批珍贵的南宋丝织品,工作人员将其整体提取并送至纺织品文物保护国家文物局重点科研基地(中国丝绸博物馆)进行提取保护。基于丝织品文物的保存现状,专家采用自主研发的丝蛋白加固技术对饱水丝织品进行加固保护后再揭取(图3)。先通过小样实验遴选加固工艺,对加固前后丝织品的机械性能、外观形貌、热稳定性进行检测,接着利用优化的丝蛋白加固工艺,对文物进行整体加固并揭取,成功揭取文物四千多片,这为后续丝织品服饰的复原提供了实物基础。2018年距丝蛋白加固技术在史嵩之文物上的应用已有六年,我们采用扫描电镜、热重分析和氨基酸分析等检测手段对丝蛋白加固效果进行追踪。

图2 直接揭取

图3 加固后揭取

保存六年后的文物原样和加固样的纤维形貌见图4。从左图中可以看出文物原样纤维表面仍旧附着着大量的污染物,纤维间的空隙被污染物填满,固结的污染物会使纤维硬化和脆化。右图为加固后丝织品的表面形貌,纤维表面光滑,排列紧密,纤维的保存状况明显优于未加固样。

图4 丝织品文物的扫描电镜图

左图为2018年文物原样的扫描电镜图,右图为2018年文物加固样的扫描电镜图


热重分析

表1为2012年和2018年丝织品文物原样和加固样的热失重比较,可以发现,六年时间分解温度变化不显著。说明在一个稳定的保存环境中,文物的老化速率会降低,同时也表明丝蛋白加固不仅改善了丝织品的保存状态而且不会加速丝织品的老化。

表1 丝织品文物样处理前后的热性能分析


氨基酸分析

《基于氨基酸的丝织品保存现状评估》项目得出了老化丝织品的断裂强力与氨基酸含量的关系,老化样的大侧基氨基酸含量之和与其断裂强力保留率能呈正相关关系。大侧基氨基酸为除甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸、脯氨酸、组氨酸之外的11种氨基酸。

利用AccQ.Tag氨基酸分析方法对加固前后的丝织品样品进行氨基酸分析。首次氨基酸分析在2012年完成,通过计算可以得出加固前文物样的大侧基氨基酸百分含量为9.44%,加固样为10.58%。六年后再次对丝织品原样和加固样进行氨基酸分析,可知六年后文物原样的大侧基氨基酸百分含量为9.29%,加固样为10.61%。对比发现,原样的氨基酸含量降低,加固样变化不显著。说明丝织品原样的断裂强力还在降低,老化程度不断在加大。加固样的保存状况较好,表明丝蛋白加固在提高其强度的同时较好地缓减了丝织品的老化速度。

表2 史嵩之丝织品原样(a、a’)和加固样(b、b’)的氨基酸摩尔百分含量

此外,丝蛋白加固技术还在辽代黄地飞鹭卷云团花纹锦(2009)、新疆吐鲁番阿斯塔纳出土唐代米色绢袜(2012)、紫褐色罗印金彩绘花边单衣(2016)等不同的场景下进行了应用,我们也对其加固效果也进行了跟踪。图5为阿斯塔纳出土唐代米色绢袜,加固前绢袜整体呈糟朽状,无法直接采用针线修复。采用丝蛋白加固后绢袜应力应变性能改善,经针线修复后对其形制进行复原,五年后绢袜的保存状态良好。

图5 阿斯塔纳出土唐代米色绢袜

左图为加固前(2012),右图为加固保护后(2017)

开展脆弱丝织品的丝蛋白加固效果追踪,可对丝蛋白加固技术的有效性、安全性以及对未来风险进行客观评估。通过追踪保护后丝织品的纺材性能、纤维形貌和分子结构的变化,能为建立此类加固技术的评价体系提供参照,为科技创新成果与文物保护实践结合建立快速通道。


原文:郑海玲, 周旸. 古代饱水丝织品的丝蛋白加固及保护效果追踪[J]. 中国博物馆, 2021, 2: 280-284.

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