文物有机成分的分析一直是文物研究领域的一大难点。近年来,国外已有一些关于文物有机胶料、有机涂层及考古出土有机残留物等的分析报道,尤以气相色谱-质谱联用技术( GC-MS) 应用最为广泛,分析所涉及的文物有机物也较为全面。但是国内鲜有气相色谱-质谱技术在文物有机物分析测定方面的报道。
气相色谱-质谱联用技术利用了气相色谱优良的分离性和质谱鉴定的高选择性,可实现复杂文物体系中有机物的定性及定量测定。分析取样量少,检出限可达纳克级,减少了对文物的破坏,在文物有机分析中占据不可比拟的优势。气相色谱-质谱分析虽然结果准确可靠,但相对于光谱分析等方法其预处理、分析步骤都较为复杂。因此,选择有效的样品预处理及色谱分离条件直接影响到分析结果的准确性。
样品预处理
文物样品大多为无机物和有机物所组成的混合体系,特别是千百年的老化降解、环境污染、微生物滋生等因素导致其成分复杂、杂质多。因此,气相色谱-质谱分析前样品的预处理尤为重要。通过预处理,分析对象应具有:
(1) 良好的热稳定性和挥发性,一般在 250℃ 下可以气化;
(2) 不含无机盐、酸等对色谱固定相产生破坏或影响分析准确性的无机物。一般样品的预处理包括提取净化、水解、衍生化等步骤。净化的目的在于排除无机物等的干扰; 水解使高分子量化合物断链为小分子量化合物; 衍生化则是为了满足色谱分析的需要,降低水解产物的极性和气化温度,增加待测物的化学稳定性。
文物中常出现的有机物包括胶结材料、保护涂层等,依据其化学成分可划分为蛋白质、
脂类( 油脂和类脂) 和糖类( 碳水化合物) 等。常见的文物蛋白类有机物包括动物胶、鸡蛋和牛奶等,脂类有机物包括干性油、动物油脂、蜡、天然树脂等,碳水化合物则主要包括淀粉、蜂蜜、植物胶如阿拉伯树胶、桃胶、黄蓍胶等。各类物质化学性质有所差异,样品预处理方法也不尽相同。