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導讀

在古老的森林深處，陽光透過樹梢，灑落在一片片凝固的時光上——那是琥珀，大自然最神秘的饋贈，每一塊都包裹著數百萬年前的秘密。在歷史的長河中，琥珀一直以其獨特的美麗和稀有性被人們所珍視。在琥珀的世界里，波羅的海琥珀無疑是貴族，以其無與倫比的品質和深厚的文化底蘊，贏得了“琥珀之王”的美譽。沿著古老的琥珀之路，波羅的海琥珀曾是連接東西方文明的橋梁，它的美麗和神秘，至今仍然吸引著世界的目光。但隨著時間的流逝，這些琥珀文物也遭受著老化的挑戰，如開裂、變色和硬度下降，這使得它們變得脆弱。

最新研究，前沿科技

近期，島津上海分析中心與中國科學院上海光學精密機械研究所科技考古中心李青會教授和李星枰博士合作，采用熱裂解-氣相色譜質譜聯用儀（Py-GCMS）結合非靶向代謝組學方法，對波羅的海琥珀的自然老化過程進行了深入研究。這項發表在《Journal of Cultural Heritage》上的研究，不僅為我們提供了琥珀老化機制的新見解，更為文物的保護提供了科學依據。

科學揭秘，琥珀老化

波羅的海琥珀，是一種在地質歷史上形成的化石樹脂，主要產自現今波羅的海周圍的地區，包括波蘭、立陶宛、拉脫維亞、俄羅斯、丹麥和德國等國家。波羅的海琥珀在歷史上具有重要的文化和經濟價值。它不僅被用作珠寶和裝飾品，還是古代貿易和文化交流的重要商品。

圖1 不同地區琥珀樣品的照片

為了更好的了解琥珀的老化機制，中國科學院上海光學精密機械研究所科技考古中心李星枰博士采用熱裂解-氣相色譜質譜聯用儀（Py-GCMS）等一系列先進科學技術，對地質和考古發現的波羅的海琥珀進行了分析。

Py-GCMS分析琥珀樣品中的化學結構

方案特點

樣品用量少，前處理簡單方便，無需溶劑提取，環境友好；

全自動進樣，高通量運行效率高；

全新高速大容量渦輪分子泵，分離效能高，分析速度快，高靈敏度檢測。

圖4 樣品TIC圖及10個呈現上升趨勢的老化標志物結構

圖5 樣品TIC圖及10個呈現下降趨勢的老化標志物結構

重要發現，保護意義

研究將非靶向代謝組學分析與熱裂解氣相色譜質譜結果相結合，快速有效地識別出了出土琥珀文物對比波羅的海地質琥珀樣品中10個含量上升和10個含量下降的穩定變化老化標志物。在10個呈上升趨勢的老化產物（圖4）中，考古琥珀裂解產物中單萜烯類（R1、R2、R5-R8）含量明顯增加，并檢測出少量乳酸衍生物（R3）和丙二醇衍生物（R4）；而在10個呈下降趨勢的老化產物（圖5）中，琥珀酸（D4）含量逐漸減小，D2、D3、D5-D8為半日花烷型二萜的裂解產物。

琥珀的結構和成分非常復雜，特別是理清它的老化機理尤為困難。但是這些老化標志物的確認使得這一難題的解決成為可能，結果證實：琥珀中聚合半日花烷型二萜的氧化和琥珀酸酯化交聯結構的水解是出土琥珀變脆的關鍵原因。因此，低氧、低光強和較低的濕度更利于重度老化琥珀文物的長期保存。此外，熱裂解氣相色譜質譜儀的穩定運行保證了此次樣品復雜成分結果的高復現性，確保了數據分析結論的可靠。這些發現不僅豐富了我們對琥珀老化特性的認識，隨著波羅的海琥珀老化機理的揭示，也為多數出土琥珀文物的長期保存提供了更為科學的建議。

專家心聲

李青會教授表示：琥珀從古至今一直是人們珍視的寶石，曾經是古代絲綢之路貿易中的重要進口材料，見證了中外文化的交流互鑒和融合創新。然而琥珀文物經歷了長期的埋藏老化后，會不可避免地發生龜裂、變色、硬度下降等不良反應，并可能在儲藏中進一步惡化。這要求我們探討出土琥珀的老化機理，以優化其保存條件。出土琥珀樣品樣本量少，且成分非常復雜，對于分析儀器靈敏度和準確性要求較高。島津PY-3030D和GCMS-QP2020 NX熱裂解-氣相色譜質譜聯用儀應對了這些問題，為我們精細解析老化琥珀的復雜成分提供了可靠支持，希望未來可以和島津在科技考古方面有更多的合作。

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