纸张鉴别新利器：植硅体分析

陈文1，2，夏秀敏3，吴妍3，周文华1，施继龙1

（1.北京印刷学院印刷与包装工程学院，北京102600；2.北京工商大学食品学院，北京100037；3.中国科学院古脊椎动物与古人类研究所，北京100044）

摘要：造纸术是中国的四大发明之一，但是对纸张原料的研究却不是很发达。植硅体作为一种微体生物指标，理化性质稳定，具有耐酸、耐高温、易保存的特性。通常根据植硅体的形状、大小、种类，可以推断其母源植物的种类。基于这一原理，我们尝试用植硅体分析的方法，采集了桑皮、檀皮、狼毒草等造纸原材料及纸样，进行植硅体的提取、分析、鉴定，进而探讨该方法在纸张原材料鉴定中的应用。研究表明，应用植硅体分析的方法鉴别纸张原料的思路是可行的，然而，由于植硅体分析在某些种属鉴定上的难度以及造纸工艺的影响，都为准确鉴别增加了难度。

关键词：植硅体；纸张；原材料；鉴别

New Application of Phytolith Analysis in Paper Identification

CHEN Wen1,2,XIA Xiumin3,WU Yan3,ZHOU Wenhua1,SHI Jilong1

(1.School of Printing and Packaging Engineering,Beijing Institute of Graphic Communication,Beijing 102600,China;2．Beijing Technology and Business University,Beijing 100037,China;3．Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology,Beijing 100044,China)(www.xing528.com)

Abstract:Papermaking is one of the four great inventions in China,but the study of paper raw materials is not very matured．Therefore,the method of phytolith analysis,collecting mulberry,Tanpi,Stellera chamaejasme and other papermaking raw materials and pattern,used in the identification of raw materials by extracting,analyzing,identifing and discussing of the phytoliths．It is believed that this idea is feasible to the identification of paper raw material through the analysis of phytoliths．The analysis of phytolith is still on the initial stage,without enough database supporting,resulting the increased difficulty ofidentification．

Keywords:phytolith;paper;raw material;analysis

众所周知，国内各种印刷纸张良莠不齐，即使相同类型的纸张，在造纸原材料方面也存在相当大的差异。由于无法确定其原材料的种类，因而鉴别纸张成分的工作很难开展。在以往的鉴定中，可以用纤维鉴别的方法对纸张材料进行辨别。用此方法时，需要对纤维染色及形态进行分析，一般约需0.2g，特殊情况下，用几根或数十根纤维即可完成分析。但此法要求分析人员在纸浆和纸的显微技术上必须具备熟练的技巧和丰富的经验，否则，就极易得出有争议甚至是错误的结论。另外还可以采用化学方法鉴别，通常需要一定量的纸张，由于有些纸张较为珍贵，所以此方法在鉴别某些珍贵纸张时无法进行。除上述两种鉴别途径外，目前为止，尚无其他有效和可靠的方法可供参考和借鉴[1]。因而，我们迫切需要寻找一种鉴别方法，既能满足低样品量的需求，同时操作方便易于分析。

植硅体（phytolith）也叫植物硅酸体、植物蛋白石和植硅石，高等植物在生长时通过根系从地下水中吸收可溶性硅，再经过植物的输导组织输送到茎、叶、花、果实等处时，在植物组织细胞腔内或细胞之间，以非晶质二氧化硅（SiO2·nH2O）的形式沉淀、聚合而成的无机矿物[2]。其体内含有大量的二氧化硅，同时包含水和微量元素。X衍射图谱显示，其为非晶质，它的尺寸很小，一般在5～2000μm，光学性质为各向同性折射率1.41～1.47，比重1.5～2.3；透射光下一般呈无色和淡粉红色，随着变质程度的加深和杂质的增多，其可以变成棕色和褐色[3]-[4]。大量现代植物调查表明，植物中植硅体的产生具有明显的规律性和重复性，不同植物可以产生不同的植硅体形态组合和独特的个体形态。每一类植硅体常常在各种分类水平上（属、族、亚科和科）代表特定植物类群的特征，而且在植硅体类型和它们的母源植物的自然分类亲缘关系之间有很好的对应性[5]。以上就为植硅体分析提供了理论依据。

1997年，学者蔡斐文和Dianne vanderReyden在对中国的木版画“刘军得胜后图”进行研究时，为了选择合适的纸作为修复材料，他们对几个不同地区生产的皮纸（纯韧皮纤维）和宣纸（混合纤维）进行了扫描电镜—能谱分析、色度分析、抗拉强度分析和老化前后的酸度测试。其中，扫描电镜—能谱分析显示，在安徽生产的宣纸中，其稻草纤维表面的微观特征很不一样。经鉴别，确定这些不一样形态的物质就是植硅体。进一步的观察还表明，安徽宣纸中存在两种类型的植硅体，分别发育自水稻的表皮细胞和附属长细胞[6]。

本实验将采集宣纸、桑皮纸、麻纸和狼毒草纸等纸样，对其植硅体进行提取、分析、鉴定，探讨该技术在纸张原材料鉴定中的应用。如果实验发现可以通过植硅体的分析从而区分不同的造纸原材料，那么说明这个思路是可行的。在以后的工作中，可以建立一个造纸植物植硅体的数据库，在纸张中检测到某类植硅体之后，就可以将其拿到数据库进行比对，直接确定它来自哪一种植物。同时，不同植物体内可能存在相同植硅体，所以最好发现一些植物独有的植硅体形态，这也将是以后关于植硅体鉴定的一个难题。