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。
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:
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