丝织品的氙灯光老化及污布制作观察

郭 敏(长江大学生命科学学院，湖北 荆州434025）

邱祖明(湖北省荆州市文物保护中心，湖北 荆州434020）

熊 涛(长江大学生命科学学院，湖北 荆州434025）

吴顺清(湖北省荆州市文物保护中心，湖北 荆州434020）

田志宏(长江大学生命科学学院，湖北 荆州434025）

蚕丝主要含有丝素(约占72%～81%）、丝胶(约占19%～28%）及少量其他物质(蜡类物质、糖类物质、色素及无机物等，约占3%）。丝素、丝胶蛋白质中的主要氨基酸为甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸和酪氨酸等。丝织品本身的材料属性决定了它的 “弱质”、易损以及极易在氧气和水解作用下发生变质，严重影响其保藏的时间限度和质量[1-2]。

丝织品材料中蛋白质肽链的氨基酸残基有适度的抗菌性，也是一种卫生性纺织面料。不过，由于丝织品本身是蛋白质纤维，是霉菌和细菌的良好食料。当相对湿度85%以上，温度5～50℃，pH5．0以下时，霉菌在丝纤维上极易繁殖，而pH6．0以上细菌最易生长。丝织品含水多，或精练后残留丝胶、肥皂、油或印花绸残留淀粉浆较多时，在湿热条件下都易滋生霉菌和细菌，导致蛋白质纤维降解断链，强力受损。会使丝织物发霉的霉菌有很多种，例如黑曲霉、桔青霉、灰绿青霉、分支孢子菌属、曲霉属、新月菌属、胶霉属、链孢霉属、木霉属等数十种[3]。霉菌能利用双糖、单糖中碳素以外，还能够利用淀粉、木质素等多糖类物质中的碳素，脂肪也可被霉菌作为碳源而利用，但霉菌对有机酸的利用却比较差[4]。模拟霉菌在丝织品上的生长来制作污布，利用显微镜进行观察，了解污布上霉菌的生长状况、附着情况和缠绕方式，可为后续的目标清洗提供参考[5-6]。

1 材料与方法

1．1 材料

试验所用新鲜仿古丝织品由湖北工学院提供。制作污布所用霉菌菌株X1（Aspergillussp．）为从2008年荆州博物馆出土的战国时期丝织品上的霉菌斑点处采集后分离纯化而得。通过数码显微互动系统可以清晰地观察到该菌株具透明孢子梗及呈黄褐色的分生孢子囊，簇状串生的分生孢子分布于孢子囊中，有典型的曲霉特征。

1．2 方法

（1）光照老化试验 采用氙灯老化试验箱对新鲜仿古丝织品进行光照老化，条件为：温度25℃、湿度70%R．H、辐照强度250W／m2。在光照老化丝织品0、48、60、72、120h后分别采用KBr压片法测定其红外光谱进行分析；在光照老化丝织品20d和40d后观察比较其老化效果，并在100×和2000×扫描电镜下对光照老化40d后的丝织品(高仿古丝织品）进行观察；采用HPLC法对仿古丝织品老化前和老化40d后的氨基酸含量进行测定。

（2）污布制作观察 将高仿古丝织品切取大小为1cm×1cm的小片后置于PSA培养基中，在其上接种菌株X1（Aspergillussp．），30℃静置培养4～5d制得污布，再在数码显微互动拍照系统下对污布上霉菌的生长状况、附着情况和缠绕方式进行观察。

2 结果与分析

2．1 氙灯光老化效果

丝织品的老化实质是蛋白质的降解过程。在光老化过程中，由于光氧化作用及光解作用，造成主链肽键断裂，会生成一定量的游离氨基酸及其他可溶性物质，出现失重和黄变现象。由图1可以很明显地观察到光照老化40d后的丝织品平整度和质感比光老化20d后的要差很多，而且由于丝蛋白的降解比较严重，颜色变得更加深暗。光照老化40d后，在100×和2000×扫描电镜下可以很明显地观察到高仿古丝织品结构变得松散，丝织品的强度下降变得柔软易断，丝织品表面的光滑度有所下降，表面降解度增加，絮状、团状降解物清晰可见(图2）。

图1 光老化20d和40d后的丝织品比较

图2 光老化40d后的丝织品电镜观察图

2．2 丝织品不同老化时间的红外光谱

由图3可知，波长3296cm-1处有—NH吸收峰随老化程度增加变尖锐的现象，代表了自由氢建的增加，故在检测样品中存在氢建的破坏，酰胺带的分布如图3所示。将其与表1对照可知，样品中丝素蛋白构型应主要为α-螺旋／无规线团构型，同时，942、1105cm-1处的峰对α-螺旋／无规线团结构比较敏感，这2个峰的存在，也证明样品主要以α-螺旋／无规线团构型存在。

图3 不同老化时间丝织品样品的KBr压片红外光谱图

表1 不同老化时间丝织品酰胺带的红外光谱波长变化 cm-1

2．3 老化前后氨基酸含量的变化

由表2可知，新鲜丝织品及人工老化样品的氨基酸总含量基本上保持不变，而实际中文物样品普遍存在失重现象，说明在文物样品中含有已经变性的蛋白质，这些变性蛋白质不能水解从而造成氨基酸总含量的降低，表2结果同时也表明人工老化的样品中不存在此种变性蛋白。

表2 丝织品老化前后的氨基酸含量 %

2．4 污布上霉菌的生长状况

由图4可见，污布上面菌丝是以缠绕方式生长。一方面，丝织品被菌丝重重缠绕；丝织品的结构由于霉菌的缠绕附着生长而产生物理的拉扯作用，物理的拉扯作用会随着时间的推移变得会更加明显。另外，老化丝织品的蛋白成分由于被霉菌利用，结构变得松散、易脆。

图4 污布上霉菌生长状况的显微观察图

3 讨论

博物馆内文物的保存环境总的要求是最大限度地降低环境因素对文物造成的损害[7]。据报道，博物馆内文物的保存以温度15～25℃、湿度45%～65%为最佳[8]，否则将会导致霉变，而霉变正是脆弱生丝的氨基酸成分变化的原因[9]。另外，了解丝织品上菌斑的形成时期对清洗也十分重要。如清代出土的丝织品上形成的菌斑相对战国或汉代出土的丝织品上形成的菌斑相对来说比较新。显然，菌斑的形成时期不同，菌斑与丝织品的结合程度、丝织品的降解等级、丝织品的特性变化程度以及菌斑的组成等也会不同，它们对清洗的要求也会有所不同。为此，在对污布进行清洗前，可以利用光照或者紫外线对丝织品进行不同程度的老化，模拟不同时期的菌斑污染丝织品来进行清洗试验。

博物馆的霉菌污染样品不是很多，霉斑与否的迷惑性较大，如有些斑点最后鉴定为有机物盐结晶，而且往往又没有现成的、很好的霉斑样品可用，但这些问题却是实验的关键性问题。另外，由于古丝织品霉菌的研究在国内外尚属起步阶段，相关研究不多，供参考的文献尚少。鉴于文物的宝贵性，故研究中只能用人工模拟的高仿古丝织品进行试验。

本研究中，污布的制作和显微观察是一项重要的工作，与其他任务之间有着密切的联系。通过观察霉菌在丝织品表面的附着情况可以为文物修复提供参考，并可为随后的丝织品文物清洗技术的研究铺平道路。同时污布的制作也为模拟清洗提供必不可少的物质材料。通过对古代生霉丝织品的研究，了解其本身质地和霉斑形成的环境状况，可为古代丝织品文物馆藏保护修复提供科学依据。

[1]杨建洲，孙丽娟 ．影响出土丝织文物老化因素的研究进展 [J]．考古与文物，2003，（5）：91-93．

[2]周静洁，林 红，陈宇岳 ．古代丝织品老化机理及其保护研究 [J]．苏州大学学报(工科版），2007，（01）：56-62．

[3]周建华，张小镭 ．真丝纺织品防霉抗菌技术 [J]．陕西科技大学学报，2004，10（1）：122-125．

[4]路 琳，胡小立，王 丽，等 ．霉菌的危害和控制 [J]．肉类工业，2005，（5）：41-42．

[5]孔 旭，屠恒贤 ．元代丝织品清洗的研究 [J]．东华大学学报(自然科学版），2004，30（6）：35-39．

[6]李晶晶 ．霉菌培养基混浊现象探讨 [J]．华西药学杂志，1998，13（4）：274-275．

[7]陈元生，解玉林 ．博物馆文物保存环境质量标准研究 [J]．文物保护与考古科学，2002，14（增刊）：152-191．

[8]王 萍 ．西夏丝织品文物的保护与科学管理 [J]．宁夏大学学报，1999，21（3）：48-50．

[9]李茂松，周 华，周文龙，等 ．霉菌对脆弱生丝形成的影响 [J]．纺织学报，2002，23（2）：117-118．