職稱論文發(fā)表淺析理化分析技術(shù)在生物的作用

　　摘要：在廣泛檢索文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，綜述 了生物考古中用到的物理和化學(xué)分析方法，以期為生物考古的發(fā)展提供基礎(chǔ)參考依據(jù)。

　　關(guān)鍵詞：生物考古 理化分析 技 術(shù) 概況簡(jiǎn)介1.1生物考古生 物 考 古是 指 對(duì)遺 址 中所 有 生物 遺存 ，如植物 、動(dòng)物 、人類、微生物等的一 系列科學(xué)研 究 ，包含 了以人類遺存 為研究 主體的眾多學(xué)科 ，如 人體 骨學(xué) 、地質(zhì)考古 ，動(dòng)物考古 、植物考古、生態(tài)考古、微生物考古等，研究 手段和研究 方法也 多種 多樣 ，為人類起源演化和疾病 研究 、農(nóng)業(yè) 和畜牧業(yè)起源等做出了巨大貢獻(xiàn)。目前生物考古已成為國(guó)際科技考古研究的前沿領(lǐng)域 和熱點(diǎn)。

　　1.2理化分析

　　理化分 析是 通過(guò)物理 、化學(xué) 等分析手段進(jìn)行分析 ，確定物質(zhì)成分 、性能 、微觀 宏觀結(jié)構(gòu)等 ，是 基于物理或物 理化學(xué)原理和性質(zhì)而建立 起來(lái)的分 析方法 。理化分析在生物考 古中應(yīng)用的非 常廣泛 ，特 別是在 對(duì)骨骼 、牙齒 、以及其他遺存 的分析 中，已成為揭開(kāi) 生物 考古 謎團(tuán)的 重要手段 (MarioNovak，201l;Temple DH，2010l王翠斌 ，2009)。

　　2 骨表面結(jié)構(gòu)的物理分析

　　目前對(duì)于 骨骼 表面結(jié)構(gòu)的分析方法主要有顯微分析 、掃描 電鏡(SEM)分析 、表面能譜分析(EDS)X射線衍射分析(XRD)、CT掃描技 術(shù)和計(jì)算機(jī) 圖像處理技 術(shù)等等。

　　顯微分析和掃描 電鏡(scanning elec-tronic microscope，簡(jiǎn)稱SEM)可以分析骨骼 、牙齒組織結(jié)構(gòu)變化 ，如骨骼表相和體相存在 的孔洞結(jié)構(gòu) ，由此揭示樣本 的污染程度和保存狀況(Matthias Kucera，2011;Arkadiusz Soltysiak，20l1)X射線衍射(XRD)可以分析骨骼和牙齒中的羥基磷灰石和 其變體來(lái)說(shuō)明骨骼的礦化程度 ，J.c.Hiller(2OO6)利用小角X射線散射(SAXS)測(cè)量骨樣 品的晶粒納米 結(jié)構(gòu) ，揭示發(fā)生 相應(yīng)的外界條件變化引起 的可能的骨微晶表面晶格組成或應(yīng)變 ，可以為提取古生物DNA信息提供保證。X射線衍射(XRD)還可以對(duì)標(biāo)本 內(nèi)部進(jìn)行 無(wú)創(chuàng)觀察 ，但 對(duì)于厚度較大的標(biāo) 本 ，往往會(huì) 因投影 在熒光屏上 的重影而影 響 圖像的觀 察質(zhì)量 ，計(jì)算機(jī)斷 層掃描成像(CT)技術(shù)的發(fā) 明使得人們能夠克Nx射 線透視的不足 ，得 到清晰的斷 層掃描影像((Britta M.Gifeshaber，2008)。利用CT技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)和3維成像技 術(shù)還可以可 以將古生物學(xué)的研究 延伸到頭骨 內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)虛擬化石重建 與無(wú)創(chuàng)解剖 ，對(duì)骨分布的生物 力學(xué) 分析 ，可得到化石頭 骨內(nèi)部的3維影像 ，CT技術(shù)已是重建化 石骨三維影像的重要手段(Yousuke Kaifu，201l;XiujieWu，2009)。

　　3 骨化學(xué)分析

　　骨化學(xué)分析是探索古人類食物結(jié) 構(gòu)的主要手段之一 。古人類食物結(jié)構(gòu)的證據(jù) ，更多地來(lái) 自干質(zhì)地 堅(jiān)硬的人和動(dòng)物骨或牙齒以及石器的分析結(jié)果(RichasdsM P，2002;Tedord M，2000)。通過(guò)對(duì)古人類骨或 牙齒中化學(xué) 成分的分析 ，即穩(wěn)定 同位素 比值和微量元素含量 ，便可揭示 他們的食物結(jié)構(gòu) 、生活方 式、人 口遷移模 式以及生存環(huán) 境等多方面的重要信息，探索其演化過(guò)程(L.E.Munroa，2008lStanley H.Ambrose，2003)。

　　3.1穩(wěn)定同位素分析

　　在進(jìn) 行骨的穩(wěn) 定同位素分析時(shí)首先根據(jù)骨 膠原中 的C、N含 量以及C/N摩 爾比等 重要指標(biāo)判斷 其是否受到污 染 ，其次才進(jìn) 行穩(wěn)定同位 素的測(cè)定 。對(duì)穩(wěn)定 同位素測(cè)定是 因?yàn)槿梭w骨組織的化學(xué) 組成直接 對(duì)應(yīng)著食物 中的化 學(xué)組成成分 ，當(dāng)人們的食物來(lái)源不同時(shí) ，骨中的穩(wěn)定 同位素組成就有較大的差異性(David R.Yesner，2003)。此外 ，植物的 光合作用途徑 以及固氮方 式的差異 ，將直接導(dǎo)致其 5”C和 5”N值 明顯不同 ，因此骨 中的穩(wěn)定 同位 素分析可 以研究古人類和動(dòng)物的食物結(jié)構(gòu)((Adolfo F.Gil，2011}Rick J.SchuRing，2002)。一般C植物的 5 C平均值約為-26.5%0，而c植物的 5”C平均值則約為一12.5‰，因此通過(guò)分析人骨中骨膠原或羥磷灰石的 5”C值，即可了解人們的食物來(lái)源 ;豆科植物的 5”N大約等于0‰ ，而非豆科植物的 5”N則稍高，故分238 科技資訊 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION析人骨 中骨膠原的 5”N，就 可辨 別其在食物鏈 中的營(yíng)養(yǎng)地位 ，了解其食物結(jié)構(gòu)(c.D.White，2011;Carolyn Chenery，2010)。

　　Adolfo F.Gil(2011)對(duì)生存于考古記錄的史前玉米恐慌時(shí)期的阿根廷中西部的 人骨和牙進(jìn)行的碳的穩(wěn) 定同位素分析 ，發(fā)現(xiàn)他們的主要能量來(lái)源 正好 是C 植物的玉米 ，因此可見(jiàn)人類飲食研究中穩(wěn)定同位素分析的重要意義。

　　3.2羥磷灰石的微量元素分析

　　分析骨 中羥磷灰石 的微量元 素是 骨化學(xué)研究 的另一種 主要方法 ，對(duì)羥磷灰石的微量元素的分析 同樣需要對(duì)樣品的污染程度鑒定(Charlotte L.King，2011)。

　　(1)羥磷灰石的污染程 度分析 。

　　骨骼 中羥磷灰石結(jié) 晶度廣泛 地作為樣本重要 的保 存狀況指標(biāo) 之一 ，結(jié) 晶度指 數(shù)可以 由X射線衍 射(XRD)和傅里葉變換紅外光譜(FTIR)等方法測(cè)量 ，但是由于XRD采用體積平均值得到的數(shù)據(jù)與FTIR采用面積平均值得到的數(shù)據(jù) 的不能直接進(jìn)行比較(T.J.U.Thompsona，2009)。這兩種方法各有優(yōu)勢(shì) ，F(xiàn)TIR可以能檢測(cè)CO32-的含量 ，但它無(wú)法 獲知晶體 的形狀和方 向的信息 ，而且對(duì)低結(jié)晶度的結(jié) 晶指數(shù)和碳酸鹽含量的變化產(chǎn)生的影響~gXRD更敏 感。此外，由于羥磷灰石 中的CO32-可通過(guò) 與羥磷灰石中的PO42-替換而形成更小的晶體 ，從而影響羥磷 灰石的結(jié)晶度。因此 ，檢測(cè)羥磷灰石 中的CO32也可鑒別羥磷灰石的污染程度(T.J.U.Thompson，2011)。

　　(2)羥磷灰石中微 量元 素的分析 。

　　羥磷灰石 中微量元素 的污 染與否可比較其人骨與 食草類 、食 肉類 動(dòng)物骨 中羥磷灰石的sr/Ca、Ba/Ca的值來(lái)判定(SponheimerM。，2006)。對(duì)微量元素的分析是因?yàn)橥ǔＪ巢輨?dòng)物骨中積淀的sr/Ca約為其食物的 1/5，而食 肉動(dòng)物骨中積淀的Sr/Ca又約為食草動(dòng)物的 1/5(Matilde Arnay-de-la-Rosa，2009)。此外，骨骼和牙齒的sr、Ba相對(duì)于Ca的含量在以往的考古研究還被用來(lái)檢 驗(yàn)史前食物結(jié)構(gòu)是海洋生物 還是陸地生物 。因?yàn)楹Ｋ�的Ba/Sr值比大多數(shù)陸地環(huán)境 低得 多(多達(dá)3個(gè)數(shù)量級(jí))，生活在海 水中的魚(yú)類和其 他生物 也將有 比大 多數(shù) 陸地生物Ba/Sr低的值 ，但是也可能會(huì)受到營(yíng)養(yǎng)水平影響(Ben Shawa，2011fK.Szostek，2003)。因此根據(jù)人骨中Sr/Ca、Ba/Ca值的分析 ，一定程 度上可 揭示 該個(gè)體的食 物結(jié)構(gòu) 信息 。一般方 法有原 子吸收光 譜(AAS)法、原子熒光光譜(AFS)法 、電感 偶合等離子體發(fā)射光譜(ICP—OES)法、電感偶合等離子體質(zhì)譜 (ICP-MS)法、色譜分析法及X射線分析法等。目前 ，生物考古 中的微量元素含量 一般用激光燒蝕 電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA—ICP-MS)定性定量分析(CharlotteL.King，2011)。Andrea Cucina(2011)采用(LA—ICP-MS)測(cè)量考古遺址牙齒琺瑯質(zhì)的Mg，P，K，Ti，Mn，Zn，Sr，I，Ba，和Pb的含量 ，成功的得到了古時(shí)期尤卡坦半 島瑪雅港 口北部有外國(guó)人 存在 的證據(jù) ，說(shuō)明LA—ICP-MS是檢測(cè) 在 當(dāng)?shù)?居 民的外籍個(gè)人 存在的一個(gè)重 要的分 析工具 。采用以上分 析方法一般 對(duì) 稀少 和珍 貴 古生 物化 石造 成 了損害 ，因此采用無(wú)損或近 似無(wú)損分析方法 ，如對(duì)骨微量元素測(cè)定的 質(zhì)子激發(fā)熒光(PIXE)分析法和穩(wěn)定 同位素測(cè)試的激光消融 同位素分析法 ，將會(huì)成 為骨化 學(xué)分析的主 要方向 之 一 。

　　4 其他微體化石的分析

　　微 體化石 如木材 纖維 、孢粉 、硅酸體 、淀粉粒等 的遺存 ，可提供 特定植物學(xué) 信息如科類、種屬等 ，反映古代 當(dāng)?shù)刂脖坏幕�本面貌�?人類使 用植 物的基 本情 況 ，因此可揭示古 代人們對(duì)植 物食物 的選擇 、農(nóng)作物的起源 、早 期農(nóng)業(yè) 的 出現(xiàn) 等經(jīng)濟(jì)生 活和文化生活情 況 ，并可 了解人 類賴以生存 的 自然環(huán)境(AmandaG.Henry，2008lJamesCoil，2003)。

　　4.1木材纖維分析

　　在 一般的 遺址 和墓 葬 中，最容 易遇到的植物遺存是木材 、纖維和種子 ，后者包括谷粒 、果核 和 瓜菜籽 等 。通過(guò) 對(duì)纖 維的 鑒定，可以了解紡織 品的 質(zhì)料 ，進(jìn)而探討農(nóng)業(yè)和紡織業(yè)的情形(Philippa Ryan，20l1)。一般采 用拉 曼光譜分析 、x射線衍射(XRD)、傅立 葉紅 外光譜分析(FTIR)、掃描 電子顯微鏡分析等方法鑒定古紡織品 、松香 、樹(shù)脂等植物 纖維的 組成及 成分 ，可實(shí)現(xiàn) 對(duì)古絲織宏觀到微觀的分析 ，如Jian Liu(20l1)采用光學(xué)顯微鏡 ，掃描電子 顯微鏡(SEM)和傅立葉變換紅外光譜(FTIR)等方怯對(duì)營(yíng)盤(pán)出土的絲纖 維品種進(jìn) 行鑒 別與分析 ，伺 時(shí)對(duì)纖維的老化情 況進(jìn)行 了初步分析發(fā)現(xiàn)這些古代 紡織品依然形態(tài) 完好。

　　4.2孢粉分析

　　孢子花 粉體 積微小 但數(shù) 量很大 ，易于流 動(dòng)和保存且 分布廣 泛 ，孢粉 的外形和大小 ，代表著植物 的不同科 、屬。孢粉分析 主要是提取樣本 、分析鑒定、分類統(tǒng)計(jì)來(lái)研究它們的組合、演化規(guī)律等(Lynne J.Quick，2Ol1)。因此對(duì)遺址中的孢粉分布可反映 古代當(dāng)?shù)?植被的基本面貌及人 類使用植 物的基本情況(Jungan Qin，2011)。Alex D.Brown(2011)應(yīng)用孢粉分析發(fā)現(xiàn)瑞典南部的斯堪尼亞區(qū)Bjiire半島的史前石刻在青銅時(shí)代晚期坐 落于一 個(gè)孤立的 半林地 中，該結(jié)果支持了Bj~re半島石刻的“漂移假說(shuō)”。此外 ，動(dòng) 物遺存如干 旱地 區(qū)保 存的動(dòng)物 糞便化石，其 中的孢粉能提供過(guò)去的植被信 息。

　　糞化石的孢粉分析可用來(lái)重建缺少湖泊和泥炭沼的地方如干旱半干旱地區(qū)的古植被結(jié)構(gòu)組成 ，Morteza Djamali(2011)對(duì)洞穴地層中含有孢粉的動(dòng)物糞化石分析發(fā)現(xiàn)含有郁金香 、菊科等植物花粉 ，證明伊 朗Turanian區(qū)早在70萬(wàn)年前是具有非常豐富的動(dòng)植物資源 的大 草原 。

　　4.3硅酸體分析

　　植物硅酸 體是沉淀在植物細(xì)胞 中的微小硅 質(zhì)體 。由于土壤 、水分、氣候條件和植物細(xì)胞 結(jié)構(gòu)的不 同 ，形成的植物 硅酸體具有可區(qū)分 的特征 ，如C 和C 植物 的植 硅石存在明 顯差別 ，硅 酸體 中氧 同位素的 比值0”/0 還可 估算 古代 的 氣候溫 度(DanCabanes，201lIAdrian G.Parker，2011)。植物硅酸體 作為一種 重要的 生物 指標(biāo) ，在近年考古中得到 了很大的發(fā)展 ，如VeranicaWesolowski(2010)分析了來(lái)自巴西南部海岸的薩姆 巴凱 貝殼堆4個(gè)遺址 中的53顆牙齒的微體化石 ，對(duì)淀粉 粒和植硅石 分析證實(shí)sambaqui人曾食用薯蕷和狹葉南洋杉，并推測(cè)阿魯姆 天南星科植 物 、甘薯和 玉米可能也在他們的飲 食結(jié)構(gòu) 中。

　　4.4淀粉粒分析

　　淀粉粒是 由植物 通過(guò)光合作用產(chǎn)生的一種次生代謝產(chǎn)物 ，是葡萄糖的聚合物 。由于 不同種屬 來(lái)源的淀 粉粒形態(tài) 各異 ，所 以具 有一定的分 類學(xué)意 義 ，用于鑒 定植物殘留物 的來(lái)源 ，并借此推 斷古人對(duì)植 物的利用 、器物的功能以及食物加工技術(shù)等 �？脊诺矸垲w 粒分析 的來(lái)源之一 是牙結(jié)石 ，牙結(jié)石中的淀 粉粒保 存較 好 ，從 牙結(jié)石提取 出的淀粉 �？梢灾苯芋w現(xiàn)人類或動(dòng)物 對(duì)淀粉類食物的利用(Karen Hardy，2009)。對(duì)古代淀粉粒 分析主要是通過(guò)理化手段對(duì)淀粉粒提取 、鑒別 ，樣品標(biāo) 本制備后鏡檢 ，并與建立的標(biāo)本庫(kù)對(duì)比。C6lb HelenaC.Boyadjia(2007)采用牙科清洗技術(shù)從古人類牙齒中分離出淀粉粒和硅酸體，但該方法利用Hcl清洗樣 品 ，對(duì)寶貴 的化石 遺骸造 成 了損 害。

　　MatthiasKucera(2011)利用顯微鏡對(duì)清洗過(guò)的牙齒 分析發(fā)現(xiàn)表面 結(jié)構(gòu) 被嚴(yán)重破 壞 ，因此未來(lái)人們將會(huì)尋求近無(wú)損的技術(shù)如超聲分離來(lái)替代檢材 。

　　5 結(jié)語(yǔ)與展望

　　21世紀(jì)伴隨 著生物學(xué) 、化學(xué) 、物理學(xué) 、地 質(zhì) 計(jì)算 機(jī)科學(xué) 等多學(xué) 科 的發(fā)展 、融合 ，將會(huì)使得考 古技術(shù)不斷成熟 ，一些物理化學(xué) 與分析化學(xué)相結(jié) 合的技術(shù) 、物 理與計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合的技術(shù) 將會(huì)使得理化分析技術(shù)在考 古技術(shù)不斷 創(chuàng)新 ，更好地 為生物考古 服 務(wù) 。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1】M UrPhY，M .S.，Gaither，C.，Goycochea，E.et a1.Violence andweapon-related trauma atpuruchuco-huaquerones，Peru[J].AmeifcanJour-nal of Physical AnthrOpOlOgy，2010，142(4)：14.

　　【2】胡耀 武 ，王 昌燧 .生物考 古的研究進(jìn)展及展望[J】，山西大 同大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009，25(5)：84～9O.

　　小編推薦同類優(yōu)秀的農(nóng)業(yè)類論文　內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)投稿淺析木薯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

　　摘要：綜述了木薯的綜合利用值,包括食用價(jià)值、飼用價(jià)值、工業(yè)利用價(jià)值、種植價(jià)值等,以為木薯的開(kāi)發(fā)利用提供參考。

　　關(guān)鍵詞：木薯;綜合利用;價(jià)值

　　木薯(Manihot Esculenta Crantz)是世界三大薯類作物之一,素有“地下糧倉(cāng)”、“淀粉之王”和“能源作物”之美稱[1],距今已有近5000年的栽培歷史,其廣泛分布于南北緯30 °之間,粗生易栽,適應(yīng)性強(qiáng),在旱地農(nóng)業(yè)中占有重要地位。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng)：http:///nylw/2630.html