《International Journal of Biological Macromolecules》：Silk proteins in archaeological soils: mass transfer, structural evolution, and an identification framework
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摘要本研究探讨了丝绸来源蛋白质在考古土壤中的保留行为，旨在建立一套识别埋藏环境中保存丝绸残留物的分析框架。研究利用重庆武隆天子坟遗址采集的土壤模拟了丝绸织物的老化与降解过程。通过构建整合多种检测方法的多维度分析框架，对土壤中的丝绸蛋白质迁移与保存情况进行了表征。结果表明，丝绸
摘要
本研究探讨了丝绸来源蛋白质在考古土壤中的保留行为，旨在建立一套识别埋藏环境中保存丝绸残留物的分析框架。研究利用重庆武隆天子坟遗址采集的土壤模拟了丝绸织物的老化与降解过程。通过构建整合多种检测方法的多维度分析框架，对土壤中的丝绸蛋白质迁移与保存情况进行了表征。结果表明，丝绸降解遵循清晰的阶段性轨迹。在中期阶段，纤维呈现轴向劈裂和原纤化，并伴随铝（Al）、硅（Si）和钙（Ca）的沉积。到后期阶段，织物结构明显松解，纤维广泛断裂，质量损失率达到24.84%。在分子层面，β-折叠结构的相对比例先升高后降低，反映了非晶区和结晶区的序贯降解。随着丝绸来源蛋白质的持续释放，土壤中蛋白质浓度显著上升。蛋白质组学分析鉴定出两种固有的丝绸蛋白质组分——丝素重链和丝素轻链。在老化序列中，丝素重链的检测连续性更强，而轻链的检测一致性较低。肽段"DASGAVIEEQITTK"被鉴定为用于丝绸残留物识别的潜在特征性肽段。本研究将丝绸蛋白质的识别从织物本体拓展至考古土壤，为探索丝绸生产的起源、传播及技术发展提供了新的技术路径。
引言
丝绸是中国古代文明最杰出的成就之一，蕴含着丰富的文化信息，在古代世界中曾作为远距离贸易和技术传播的主要载体[1]。1993年在中国河南省荥阳市汪沟遗址出土的碳化四棱经纬绞罗织物，距今超过5500年，目前被认为是已知最早的丝织品遗存[2]。此外，在中国浙江省余姚市河姆渡遗址还发现了距今超过6000年的原始织机部件和编织工具。现有考古证据表明，早在新石器时代（约公元前4000–3000年），中国古代先民已开始开发利用并驯化野生蚕资源，同时原始腰织机也已发展起来，逐步奠定了丝绸生产最早的技术基础[3]、[4]。西汉时期（公元前206年—公元8年），丝绸之路以长安（今西安）为起点，经甘肃、新疆延伸至中亚、西亚乃至地中海地区，通过丝绸的流通促进了东西方之间广泛的技术、宗教和文化交流[2]、[5]。
尽管丝织品具有极高的历史价值，但其在埋藏环境中极易降解，保存完好的考古丝绸遗存极为罕见[6]。大多数出土标本经历了严重的炭化、矿化或泥化过程，这极大地阻碍了对古代丝绸技术起源、发展和传播的深入理解[7]。在此背景下，阐明丝绸蛋白质在考古土壤中的保留行为并建立一套稳健的丝绸残留物识别框架具有重要意义。这种方法可以将可回收的丝绸相关证据的范围从存存的织物本体扩展到更广的领域，为研究丝绸生产技术的起源和早期发展提供新的支撑。
此前的研究在丝绸残留物鉴定以及丝绸老化机制和降解特性的分析方面取得了重要进展[8]、[9]、[10]。丝绸的结构和降解特征通常通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜联能谱仪（SEM-EDS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等分析方法进行表征[11]、[12]。丝绸残留物的鉴定则多依赖于免疫学方法和蛋白质组学方法[13]、[14]、[15]。免疫学检测通常通过筛选针对丝绸蛋白质的特异性抗体来检测古代丝绸[16]。然而，这些方法在应用于土壤基质时可能受到限制。一方面，抗体与环境污染物之间的交叉反应可能导致非特异性结合，从而产生假阳性信号[17]、[18]。另一方面，微生物活动及其他埋藏相关因素可能导致目标蛋白质发生广泛的变性、降解和修饰，从而降低抗体的识别能力，增加假阴性的风险[19]、[20]。
相比之下，蛋白质组学分析——通常采用高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）——提供了一种更为直接和稳健的分析途径。该方法首先将蛋白质样品处理为适宜长度的肽段混合物[21]，经色谱分离、电喷雾电离和碰撞诱导解离后，通过与蛋白质数据库中的参考谱图比对，即可确定肽段序列和分类学信息。由于质谱法基于质荷比等理化参数来鉴定分析物，相较于免疫学方法，通常具有更高的准确性和更强的抗干扰能力[22]、[23]、[24]。尽管如此，现有研究主要聚焦于丝绸文物本身，而对保存在埋藏土壤中的丝绸残留物的研究仍然有限。特别是，考古土壤中丝绸蛋白质的质量迁移行为、结构演变及鉴定框架尚未得到系统阐明。
为弥补上述研究空白，本研究利用重庆武隆天子坟遗址的土壤模拟丝绸老化与降解过程，对丝绸织物及其相关埋藏土壤中的丝绸蛋白质进行了研究。采用超景深显微镜、SEM-EDS和微型傅里叶变换红外光谱（micro-FTIR）系统表征了丝绸样品在形貌、CIE L*a*b*色度参数、质量损失和化学结构方面的变化。同时，对土壤样品应用HPLC-MS/MS技术鉴定主要丝绸蛋白质，并定量评估其质量迁移模式。此外，筛选了具有诊断意义的特征性肽段，以阐明土壤中丝绸蛋白质的组成演变。本研究突破了传统上仅以织物本体为分析对象的研究范式，旨在通过保存在土壤中的蛋白质信号建立一套在考古土壤中识别丝绸残留物的技术框架。研究成果有望为未来研究中国古代纺织技术的起源和早期发展提供新的视角。
章节摘要
材料
实验所用100%脱胶真丝乔其纱面料（50 g/m2）购自商业纺织品市场。实验用土壤采集于中国重庆武隆天子坟遗址（29.2°N, 107.2°E）。选择考古土壤而非普通土壤，是为了更好地再现埋藏环境中与丝绸-土壤长期相互作用相关的理化条件和矿物学特征。主要粒级组分为粉砂（52.12%）和极细砂（31.83%），而黏土
形貌观察
系统考察了不同老化时长下丝绸样品的织物结构完整性及纤维劣化程度，结果如图1所示。超景深显微镜观察表明，所有样品均保持了可辨识的、基本完整的编织结构，经纱和纬纱在整个老化过程中始终保持紧密交织。在织物层面未观察到明显的纱线断裂或大规模结构破坏
结论
本研究系统模拟了代表考古环境的埋藏条件下丝绸织物的老化与降解过程。通过整合超景深显微镜、SEM-EDS、蛋白质浓度测定和HPLC-MS/MS构建多维度分析框架，本研究阐明了丝绸来源蛋白质在土壤中的迁移和结构演变，并建立了通过保存在中的蛋白质证据识别丝绸残留物的框架
CRediT作者贡献声明
苗彬彬（Binbin Miao）：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，软件，方法论，调查。朱展云（Zhanyun Zhu）：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，资源，资金获取。刘勇（Yong Liu）：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，资源。
资金
本研究受到国家自然科学基金资助（项目编号：42307551）。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
苗彬彬|朱展云|刘勇
