中国有机残留物分析的研究进展及展望

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2022-05-16 09:53 来源:人类学学报

有机残留物分析,是指从残留物载体中提取有机分子,利用科技检测手段进行定性、定量分析,判断有机残留物的生物来源,从而了解古代动植物的加工、利用和相关载体的功能等。中国有机残留物分析工作已开展40余年,取得了很多进展,但仍需要更多重视。本文首先回顾了中国考古遗存研究中有机残留物分析的发展历程,然后梳理了动物制品、粮食作物制品、经济作物制品、器物内炭化物和有机宝石等方面的研究进展;研究成果主要涉及生物标记物、脂质和蛋白质等三类有机分子,并少量涉及淀粉粒、植硅体等植物微体化石方面的突破性工作。最后,对未来的研究动向进行了展望。

萌芽期阶段(2008年之前)的有机残留物分析,研究成果偏少,使用设备颇为单一,主要是采用红外光谱或色谱技术,中国学者的国际影响力有限;使用复杂的色谱-质谱联用技术得到的研究成果,其分析检测多依赖国外单位。然而本世纪初,有机残留物分析业已成为国际学术热点,引发了国内学界的重视。2008 年之后形势大有改观,尤其是研究单元的建制化和分析仪器的专用化。

2005年,中国科学院研究生院(后更名为中国科学院大学)在人文学院挂牌成立科技史与科技考古系(后更名为考古学与人类学系),首届主任和学科带头人王昌燧教授立即布局青年教师转换研究方向去从事有机残留物分析,并安排硕士生马颖和中国科学技术大学科技史与科技考古系硕士生金爽开展古代残留物分析。2008年,中国科学院研究生院、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和德国马普学会进化人类学研究所联合成立中德人类演化与科技考古实验室,其中设有残留物分析单元,并配备专用的气相色谱-质谱仪和红外光谱仪。

初步发展期(2008年之后)的有机残留物分析研究成果快速增多,检测设备已和国际主流对标,气质联用技术、液质联用技术、碳氮稳定同位素分析、脂肪酸单体碳同位素分析、免疫法和蛋白质组学等主流分析方法均已使用,国际合作的深度明显增强,中国学者的国际影响力初显;同时,也开始走出国门,分析国外的有机遗存。与国外一流同行的差距,从“望尘莫及”到“望其项背”;但相关工作主要集中于可见残留物的分析,不可见微量残留物的分析开展较少,尤其是考古遗址中出土的大宗遗物——陶器,其吸附残留物的理化分析开展甚少;总之,国内研究在广度和深度上仍有待加强。

中国科技考古很多领域的研究已经达到国际一流研究水平,然而有机残留物分析领域与国外一流研究水平还存在明显的差距,表现在文章数量较少、国际顶尖期刊文章的缺失,其主要原因之一在于专用设备的匮乏。2020 年起,包括作者所在单位在内的几家单位已经拥有或计划购置气相色谱- 同位素质谱(GC-C-IRMS),专用于古代有机分子的单体碳同位素分析,相信几年内,国内脂肪酸分析尤其是陶器吸附脂肪酸分析的研究成果会大量涌现,尤其是旧石器晚期早期陶器的用途、家养反刍动物(牛羊)引进到中国后的利用等方面的分析研究,对认识农业起源、文明起源会提供重要信息。

在蛋白质分析领域,国内几家单位近期配备了古蛋白提取实验室,但尚未购置专用的高分辨率液相色谱质谱,制约了分析速度。此外,ZooMS(Zooarchaeology by mass spectrometry,基于质谱的动物考古学)利用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)的PMF(Peptide Mass Fingerprinting,肽质量指纹图谱)方法可以鉴定骨头、皮革、毛、角、蛋壳、胶原制品等动物遗存或制品的种属,在国际上已广泛开展;2017年教育部人文社科规划项目设立了《古代动物遗存的ZooMS 数据库建设》,数据库建设已进入尾声;中国科学院古脊椎动物与古人类研究所最近安装了专用的MALDI-TOF-MS,将极大促进这方面的研究。

在生物标记物分析领域,利用代谢组学,尤其是非靶向分析方法,将会大大深化对古代植物(尤其是草药)利用的认识。这方面国际上开展的工作也不多,具有广阔的前景。

从古至今,人类社会的运行建立在生物资源的利用之上,因而有机残留物分析涉及到广泛的领域,如食物加工与消费、动植物材料的加工与使用等,相关分析有助于深入认识农业的起源与传播、动植物资源的开发与利用,以及骨器、纸墨、印刷、纺织、医药和化妆品等手工业。目前,国内有机残留物的理化分析主要集中于可见残留物,对吸附残留物(载体如陶片、牙结石等)开展的工作甚少,研究时段也多集中在青铜时代以后,研究的深度和广度还有极大的提升空间,需要考古界加以更多的重视。

 

上述内容摘自

杨益民. 中国有机残留物分析的研究进展及展望[J]. 人类学学报, 2021, 40(03): 535-545.     

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考古系有机残留物分析部分研究成果介绍:

牧业革命:中国早期国家诞生的催化

 

东周的“工业革命”

 

彩绘蛋白质类胶料来源的ZooMS鉴定


       蛋白质组学等手段揭示丝绸之路上的饮食文化交流

 

巴国漆器工艺分析取得重要进展

 

同步辐射技术揭示西汉制墨工艺的关键技术突破

 

古酒分析新流程揭示东亚最早果酒

 

陕北地区动物骨骼的脂肪酸单体碳同位素分析

 

我国陶器吸附脂质残留物分析工作取得重要进展

 

5000年前的跨大陆瘟疫与动植物传播

 

脂泽粉黛:先秦化妆品产业的兴起     Nature Highlight

 

食奶改变了蒙古

 

韩国手工纸特征研究取得重要进展

 

古代藏纸研究取得重要突破

 

临淄齐故城阚家寨遗址出土蛋壳样品的蛋白质组学分析

 

汉代煤精制品的无损鉴定

 

西藏阿里曲踏墓地及加嘎子墓地可见残留物的科技分析

 

新疆洛浦县比孜里墓地出土食物遗存的科技分析

 

成都光华村街唐墓出土琥珀的红外分析

 

缅甸琥珀在东汉时就已进入中原

 

心醉神迷:大麻吸食行为的起源         Science 深度报道

 

中国已知最早的桦树皮焦油利用证据

 

新疆地区唐代墓葬出土桦树皮箭囊的鉴定

 

西汉原始砚台的科技认定

 

唐代头饰与男性身份地位

 

蛋白质组学揭秘我国古代胶结材料

 

小河文化:从酸奶到奶酪

 

人类生活考古学:用心绘红妆

 

新疆发现我国最早的面包残留物

 

3600年前古人这样做奶酪            Nature Highlight

 

新疆面条入选2011年世界考古十大发现

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