基于蛋白組學(xué)和結(jié)構(gòu)分析的絲綢自然老化機(jī)理研究

關(guān)鍵詞：絲織品；自然老化；老化機(jī)理；蛋白組學(xué)；結(jié)構(gòu)分析；二級結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TS101.92 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-7003（2025）08-0042-07

DOI：10.3969/j.issn.1001-7003.2025.08.005

古代絲綢作為中國文化的重要組成部分，具有豐富的歷史價(jià)值和文化意義[1]。絲綢文物承載著中國古代絲綢產(chǎn)業(yè)的輝煌歷史，它們記錄了絲綢的起源、發(fā)展和創(chuàng)新。通過研究絲綢文物，可以了解到中國古代絲綢業(yè)的繁榮和技術(shù)的傳承[2]。絲綢文物還承載著豐富的文化意義，它們體現(xiàn)了古代中國人民對美的追求；絲綢的精美紋樣和色彩豐富的圖案，反映了中國文化的豐富內(nèi)涵和獨(dú)特風(fēng)格。

然而，絲綢文物極易受到外源性因素的影響而被破壞[3-5]，深入研究蠶絲纖維的老化過程對于制定有效的絲綢文物預(yù)防性保護(hù)策略至關(guān)重要[6]。由于蠶絲是一種天然的蛋白質(zhì)纖維，絲綢文物的老化降解也可以看作是絲素蛋白的老化降解[7]。該動物蛋白具有復(fù)雜的多級結(jié)構(gòu)，每一級結(jié)構(gòu)的改變都會影響到整體的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變絲綢的形貌和結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致絲綢文物的老化降解[8-10]。隨著時(shí)間的推移和自然環(huán)境的改變，絲綢文物非常容易受到物理、化學(xué)和生物因素的影響，目前大多數(shù)研究都集中在單因素影響下絲素蛋白的降解機(jī)理上[11-12]

絲綢老化機(jī)理的研究離不開先進(jìn)、有效的分析檢測技術(shù)[13-15]。蠶絲是一種蛋白質(zhì)纖維，近年來生物學(xué)中常用的一些分析方法被引人到了絲織品的研究中[16]。Pan等[17]利用蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)相結(jié)合的方法研究了兩種不同的細(xì)菌對絲綢的影響，結(jié)果表明銅綠假單胞菌對輕鏈等結(jié)構(gòu)松散蛋白的降解更集中，而嗜麥芽窄食單胞菌對重鏈、輕鏈和P25蛋白的作用更均勻。Wang等[18]利用蛋白組學(xué)和免疫學(xué)技術(shù)，分析了不同種屬的現(xiàn)代蠶絲，篩選出特征肽段，建立了一種新型蠶絲種屬鑒定方法。Guo等[9]利用蛋白組學(xué)對桑蠶絲的成分進(jìn)行分析，鑒定出了129個蛋白質(zhì)，其中30個被注釋為蛋白酶抑制劑，這解釋了桑蠶繭具有抗菌性的原因。上述先進(jìn)技術(shù)為深入理解絲綢老化機(jī)理提供了新視角。

為了揭示絲織品在自然條件下的老化機(jī)理，本文將絲綢埋藏在海洋沉積物中，模擬絲綢文物的自然老化過程，以獲得絲綢文物的人工模擬樣品。然后通過掃描電子顯微鏡和傅里葉紅外光譜分析了絲纖維的微觀形貌及絲素蛋白二級結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)一步運(yùn)用蛋白組學(xué)技術(shù)從蛋白分子水平研究絲綢自然老化機(jī)理。該研究有望進(jìn)一步推進(jìn)對絲綢老化機(jī)理的探索。

1實(shí)驗(yàn)

1.1 原料和試劑

平方米質(zhì)量為 82g/m² 的平紋織物（柞蠶絲，挪威科技大學(xué)），分析純氯化鈣（ CaCl₂ ，上海麥克林生化科技有限公司），?99.5% 乙醇（ C₂H₅OH ，杭州高晶精細(xì)化工有限公司），色譜級胰蛋白酶（Trypsin，普洛麥格（北京）生物技術(shù)有限公司），分析純碳酸氫銨（ NH₄HCO₃ ，美國Sigma-Aldric），色譜級乙睛（ CH₃CN ，美國Sigma-Aldrich），分析純十二烷基硫酸鈉（SDS，美國Bio-RadLaboratories），分析純?nèi)u甲基）氨基甲烷鹽酸鹽（ C₄H₁₁NO₃ .HCI，美國Bio-RadLaboratories），分析純二硫蘇糖醇（DTT，美國Bio-RadLaboratories），分析純尿素（ CH₄N₂O ，美國Bio-RadLaboratories）， 99% 甲酸（HCOOH，美國ThermoFisherScientific），去離子水（自制）。

1.2設(shè)備

FA2104電子天平（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司），F(xiàn)D-IA-50真空冷凍干燥機(jī)（北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公），DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（杭州儀器制造有限公司），TF-86-30LA超低溫冰箱（上海拓紛機(jī)械設(shè)備有限公司），5430R離心機(jī)（德國Eppendorf），JSM5610LV場發(fā)射掃描電子顯微鏡（日本電子JEOS），Tensor27傅里葉變換紅外光譜儀（德國布魯克有限公司），GenPure純水儀（美國ThermoFisherScientific公司），Q-ExactiveHF-X質(zhì)譜儀（美國ThermoFisherScientific公司），Easy-nLC12O0色譜系統(tǒng)（美國ThermoFisherScientific公司），NikonD51OO數(shù)碼單反相機(jī)（日本尼康株式會社）。

1.3方法

1.3.1老化樣品的制備

自然老化實(shí)驗(yàn)在瑞典西部海岸馬斯特蘭德港進(jìn)行[20]該港口毗鄰斯卡格拉克海峽，冬季海水溫度 3～7‰ ，夏季達(dá)10% 以上；受大西洋暖流影響，冬季溫暖濕潤，不封凍，同時(shí)有來自波羅的海的鹽度較小的海流從表層流向北海；海洋生態(tài)狀況良好，生物多樣性復(fù)雜；埋藏處水深 15m 。分別將樣品放入覆蓋和未覆蓋無紡?fù)凉げ嫉哪猃埦W(wǎng)中，每個尼龍網(wǎng)用尼龍繩并排系在穿孔塑料托盤的底部，每個埋藏期準(zhǔn)備一個托盤，將托盤埋在 50cm 深的海洋沉積物中（沉積物的pH值為7.2，含有的主要菌群為德爾塔變形菌、酸性菌、扁孢霉菌和放線菌），覆蓋有無紡?fù)凉げ急Ｗo(hù)層的尼龍網(wǎng)中的樣品分別埋藏1、2、3、7年后獲得老化樣品1Cover、2Cover、3Cover、7Cover，未覆蓋無紡?fù)凉げ急Ｗo(hù)層的尼龍網(wǎng)中的樣品分別埋藏1、2、3、7年后獲得老化樣品1Uncover、2Uncover ?³ Uncover、7 Uncover，未處理的絲織品作為空白對照。

1.3.2 絲素蛋白的提取

稱取 6.6g 氫氧化銅粉末，加入 50mL 的去離子水，緩慢攪拌使其充分溶解，加入 8.5mL 乙二胺，攪拌均勻，充分反應(yīng)后，加入去離子水并使用 100mL 容量瓶定容，制得銅乙二胺溶液（CED）。分別稱取 5mg 的絲綢對照樣品和老化樣品，按照1：50的浴比將絲綢樣品加到提取液中， 60‰ 水浴中緩慢攪拌至完全溶解。絲素蛋白提取完全后，冷卻至室溫，隨后使用醋酸溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10% ）調(diào)節(jié)絲素蛋白溶液的pH值至8.5，使用磁力攪拌器攪拌溶液以防止絲素蛋白凝結(jié)。將絲素蛋白溶液倒入截留相對分子質(zhì)量為 3500KDa 的透析袋中，用去離子水在 4‰ 下透析 ^72h 。透析完成后將絲素蛋白溶液置于超低溫冰箱中 -80C 冷凍 ^4h ，隨后使用真空冷凍干燥機(jī)進(jìn)行冷凍干燥處理，得到絲素蛋白粉末。

1.3.2 絲素蛋白的酶解

取 100μg 樣品加人 100μL 蛋白提取（SDT）裂解液（ 4% SDS，100mMTris-HCI）中，然后加入 100μL 二硫蘇糖醇（1M），沸水浴 5min ，冷卻至室溫，離心取上清。在上清液中加人 200μL UAbuffer（8MUrea， 150mM Tris-HCl， pH8.0 ））混合均勻，將混合均勻后的溶液轉(zhuǎn)人至 10KD 超濾離心管中離心 15min ，轉(zhuǎn)速設(shè)置為 12000g ，棄上清。加入 10μL50mM IAA溶液， 600r/min 振蕩 1min 。室溫避光 30min 后加入100μL UAbuffer， 12 000g 離心 10min ，重復(fù)2次。加人100μL NH₄HCO₃ buffer， 14000g 離心 10min ，重復(fù)2次。加人 40μL Trypsin buffer（ 6μg Trypsin 溶于 40μLNH₄HCO₃ 水溶液）， 600r/min 振蕩 酶解 16～18h 轉(zhuǎn)移至新收集管， 12 000g 離心 10min ，去除沉淀物。使用C18StageTip對酶解后的肽段進(jìn)行脫鹽處理，去除絲素蛋白提取液中的鹽離子，肽段真空干燥后加入 0.1% FA溶液，OD280測定肽段濃度確定其符合測試標(biāo)準(zhǔn)，以備下一步LC-MS分析使用。

1.4測試與表征

1.4.1 表面形貌測試

數(shù)碼照片：分別取絲綢對照及老化樣品，置于攝影棚內(nèi)，相同光源下使用NikonD5100數(shù)碼單反相機(jī)拍攝數(shù)碼照片，觀察絲綢對照樣及老化樣顏色變化，評價(jià)絲綢樣品老化程度。

掃描電子顯微鏡照片：將絲綢對照及老化樣品分別剪裁為 3mm×3mm 的小方塊，在樣平臺上粘貼導(dǎo)電膠帶，隨后將待測樣品粘貼在導(dǎo)電膠帶上，噴金 180s ，使用JSM5610LV場發(fā)射掃描電子顯微鏡對老化前后的絲綢樣品進(jìn)行表面形貌觀察，拍攝放大100倍的樣品微表面照片，通過ImageJ軟件計(jì)算被破壞/侵蝕區(qū)域的面積占比。

1.4.2傅里葉變換紅外光譜測試

采用Tensor27傅里葉變換紅外光譜儀分別對絲綢對照及老化樣品進(jìn)行測試，使用纖維切片器將待測的絲綢樣品處理成粉末狀，隨后使用KBr進(jìn)行壓片制樣，光譜采集在 4000～ 500cm^-1 。使用Origin軟件對蛋白酰胺I區(qū)進(jìn)行分峰擬合處理，以二階導(dǎo)數(shù)確定出峰位置，計(jì)算絲素蛋白中不同二級結(jié)構(gòu)的相對含量。為提高分析的準(zhǔn)確性和可靠性，每組數(shù)據(jù)取5個平行樣，求取相對含量的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1.4.3液相色譜質(zhì)譜連用蛋白分析

使用納升流速EasynLC1200色譜系統(tǒng)對酶解后的肽段進(jìn)行色譜分離。用 0.1% 甲酸水溶液（緩沖液A液）平衡色譜柱，將樣品放入補(bǔ)集柱（ 100μm×20mm，5μm，C18，Dt MaischGmbH），隨后進(jìn)入色譜分析柱（ 75μm×150mm，3μm，C18 Dr.MaischGmbH）進(jìn)行梯度分離處理，流速為 300nL/min 緩沖液B液（ 0.1% 甲酸、 80% 乙腈和水混合溶液）線性梯度為 0～2min，2%～5%;2～44min，5%～28% 44～51min 28%～40% ： 51～53min = 40%～100% 5 53～60min ，維持在100% 。肽段分離后進(jìn)行DDA（數(shù)據(jù)依賴采集）質(zhì)譜分析。分析時(shí)長為 60min ，檢測模式為正離子，母離子掃描范圍為350～1800m/z ，一級質(zhì)譜分辨率：60000 ， AGCtarget為3e6，一級MaximumIT為 50ms 。二級質(zhì)譜分辨率為15000 ，AGCtarget為1e5，二級MaximumIT為50ms ，MS2Activation Type 為 HCD，Isolation window為1.6m/z ，Normalized collisionenergy為28。

采用Uniprotd蛋白數(shù)據(jù)庫（https：//www.UniProt.org/）中的Antheraeapernyi（Bombyxpernyi）蛋白數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進(jìn)行搜庫處理。質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索軟件為MaxQuant2.0.1.0。MaxQuant搜庫軟件分析參數(shù)設(shè)置如下：肽的最大修飾數(shù)為6，第一次搜索母離子質(zhì)量容差為 20ppm ，主搜索母離子質(zhì)量容差為 4.5ppm ，二級碎片離子的質(zhì)量容差為 20ppm ，固定修飾為半胱氨酸氨基甲基烷基化，可變修飾為甲硫氨酸氧化及蛋白N端乙酰化，蛋白鑒定和PSM鑒定的FDR為0.01。

2 結(jié)果與分析

2.1 表面形貌分析

為了探究絲織品老化前后的形貌變化，本文分別用數(shù)碼單反相機(jī)和場發(fā)射掃描電子顯微鏡對老化前后的絲綢進(jìn)行了形貌觀測。圖1為絲織品老化前后的數(shù)碼照片，可見未經(jīng)處理的絲綢是淡黃色的，表面比較光滑，并伴有一定的光澤感；經(jīng)過不同時(shí)間的埋藏之后絲織品的顏色變成了褐色，表面變得暗淡、粗糙，失去了絲綢光滑、細(xì)膩的特性。其中，表面未覆蓋保護(hù)層的絲綢老化情況較為嚴(yán)重，老化3年的絲綢表面甚至出現(xiàn)了肉眼可見的微孔，手感極為粗糙，表面毫無光澤感；老化7年的絲綢降解程度最高，已不具備一般紡織品的力學(xué)性能，幾乎觸之即碎。絲素蛋白的結(jié)晶區(qū)是提供絲綢力學(xué)性能的主要部分，因此推測未覆蓋保護(hù)層的老化7年的絲織品結(jié)晶區(qū)遭到了嚴(yán)重的破壞，導(dǎo)致其力學(xué)性能基本喪失[21]。

圖2為絲織品老化前后的掃描電鏡照片，可見未經(jīng)老化的絲綢對照樣表面整體呈現(xiàn)一種比較光滑平整的狀態(tài)。隨著埋藏時(shí)間的延長，絲纖維表面的損傷程度愈加嚴(yán)重。當(dāng)表面覆蓋有保護(hù)層的絲織品在海洋沉積物中埋藏1年時(shí)，絲纖維表面出現(xiàn)了輕微的微原纖維和細(xì)纖維脫落現(xiàn)象，纖維表面的光滑度同樣受到了影響；埋藏2年的絲織品表面由光滑變得毛糙；分別埋藏3年和7年的絲織品表面都出現(xiàn)了大量微原纖維和細(xì)纖維脫落的現(xiàn)象，被破壞/侵蝕區(qū)域的面積占比分別達(dá)到 44%±7% 和 65%±11% （表1）。不同于埋藏前期的是，在埋藏3年和7年的絲織品表面可以觀察到孔洞。表面未覆蓋保護(hù)層的絲織品受到了更為嚴(yán)重的侵蝕，老化3年的絲織品表面可以觀察到明顯的孔洞和裂痕，被破壞/侵蝕區(qū)域的面積占比為 76%±5% ，超過在海洋沉積物中埋藏7年的表面覆蓋有保護(hù)層的絲織品。隨著老化時(shí)間的延長，埋藏7年的未覆蓋保護(hù)層的絲綢表面的破壞程度更加嚴(yán)重，被破壞/侵蝕區(qū)域的面積占比高達(dá) 92%±7% 。推測是埋藏環(huán)境較為潮濕，海洋沉積物里含有大量的微生物，保護(hù)層的存在阻擋了微生物對絲織品的降解，因此表面未覆蓋保護(hù)層的絲織品表面破壞程度更為嚴(yán)重。

圖1馬斯特蘭德港埋藏絲綢樣品的數(shù)碼照片

Fig.1Digital photographic images of silk samplesburiedatMarstrand Harbor

圖2馬斯特蘭德港埋藏絲綢樣品的掃描電鏡照片F(xiàn)ig.2SEMimagesofsilksamplesburiedatMarstrandHarbor

表1老化絲綢樣品表面被破壞/侵蝕區(qū)域的面積占比

Tab.1Percentage of area of damaged/eroded areas on the surface of aged silk samples

2.2紅外光譜及二級結(jié)構(gòu)分析

絲纖維的物理化學(xué)性質(zhì)與絲素蛋白的二級結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系，傅里葉紅外光譜儀對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的變化十分靈敏，因此被廣泛地應(yīng)用于絲素蛋白二級結(jié)構(gòu)的研究中。酰胺I區(qū) 1623cm^-1 處的吸收峰和酰胺Ⅱ區(qū) 1514cm^-1 處的吸收峰屬于絲素蛋白 β -折疊構(gòu)象的特征吸收峰，酰胺IⅢI區(qū)1230cm^-1 處的吸收峰也屬于絲素蛋白 β -折疊構(gòu)象的特征吸收峰， 964cm^-1 處的吸收峰是柞蠶絲素蛋白的特征峰，是由C—N鍵伸縮振動產(chǎn)生的，同樣歸屬于柞蠶絲素蛋白 β -折疊構(gòu)象的特征吸收峰，與柞蠶絲素蛋白序列中的“Ala-Ala”肽段緊密相關(guān)[22]。圖3為絲素蛋白埋藏處理前后的紅外光譜圖。由圖3可以看出，表面未覆蓋保護(hù)層的絲織品埋藏處理7年后，絲素蛋白的二級結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化， 964cm^-1 處的特征吸收峰已經(jīng)消失不見， 1623cm^-1 和 1514cm^-1 處的特征吸收峰強(qiáng)度明顯降低，說明絲素蛋白的結(jié)晶區(qū)遭到了嚴(yán)重破壞；1 230cm^-1 處的特征吸收峰消失殆盡，說明絲素蛋白的 β 折疊構(gòu)象也遭到了嚴(yán)重的破壞。其余老化時(shí)間較短及覆蓋了保護(hù)層的絲素蛋白并未發(fā)生特征峰的消失或吸收峰增多的現(xiàn)象，說明其二級結(jié)構(gòu)的類型尚未發(fā)生明顯的改變。

圖3馬斯特蘭德港埋藏絲綢樣品的紅外光譜

Fig.3FTIRspectraofsilksamplesburiedatMarstrandHarbor

為了更準(zhǔn)確地探究埋藏處理前后絲素蛋白二級結(jié)構(gòu)相對含量的變化，本文對酰胺IⅢI區(qū)（ 1300～1180cm^-1 ）的紅外光譜進(jìn)行分峰處理，得到了絲素蛋白二級結(jié)構(gòu)的相對含量，如圖4所示。由圖4可見，未處理的絲素蛋白的 β -折疊分子構(gòu)象的相對含量約為 36% ，隨著埋藏時(shí)間的延長，表面未覆蓋保護(hù)層的絲織品絲素蛋白 β -折疊分子構(gòu)象的相對含量呈現(xiàn)上升趨勢；埋藏2年后， _?β_? -折疊分子構(gòu)象相對含量已升至 43% ，在老化后期，絲素蛋白 β -折疊分子構(gòu)象相對含量又呈現(xiàn)出了下降趨勢；埋藏3年和7年的絲素蛋白 β -折疊分子構(gòu)象相對含量分別下降至約 21% 和 16% 。覆蓋了保護(hù)層的絲素蛋白的二級結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了同樣的變化規(guī)律， β -折疊分子構(gòu)象的相對含量也是先上升后下降，埋藏時(shí)間最久的絲素蛋白酰胺IⅢI區(qū)被徹底破壞，已無法進(jìn)行分峰處理。根據(jù)相關(guān)研究顯示[23-24]，非結(jié)晶區(qū)域結(jié)構(gòu)較為松散，推測在老化前期絲素蛋白的 α -螺旋分子構(gòu)象和無規(guī)卷曲分子構(gòu)象比 β -折疊分子構(gòu)象更容易被破壞，導(dǎo)致在老化前期 β -折疊分子構(gòu)象的相對含量呈上升趨勢；隨著老化時(shí)間的延長，排列緊密的結(jié)晶區(qū)域無法抵抗外界因素的影響，β-折疊分子構(gòu)象被大量破壞，最終結(jié)晶區(qū)被徹底破壞，導(dǎo)致絲織品失去原有的物理化學(xué)性能。

圖4馬斯特蘭德港埋藏絲綢樣品的二級結(jié)構(gòu)相對含量示意Fig.4Secondary structure contents of fibroin from silk samplesburiedatMarstrandHarbor

2.3 蛋白組學(xué)分析

選擇對照樣和老化最嚴(yán)重的7Uncover樣品進(jìn)行蛋白組學(xué)分析，圖5（a）為蛋白組學(xué)分析得到的絲素蛋白和肽段數(shù)量。由圖5（a）可以看出，在對照樣中檢測到46種蛋白質(zhì)，埋藏后蛋白質(zhì)的種類下降為31，說明絲素蛋白受到了嚴(yán)重破壞，部分蛋白質(zhì)已被完全降解。未處理的對照樣中共有74條肽段，而埋藏后的7Uncover樣品中僅剩下35條肽段，說明絲素蛋白在海洋沉積物中埋藏之后，一些肽段被完全降解。Fibroin和Actin是蛋白組學(xué)鑒定出的最為可信且豐度最靠前的蛋白，圖5（b）為來自Fibroin和Actin的肽段數(shù)量，可見歸屬于Fibroin和Actin的肽段數(shù)量大幅下降，說明絲蛋白受到了嚴(yán)重的破壞。

為了進(jìn)一步探討肽段的變化，本文分析了肽段的長度分布，如圖6所示。由圖6可知，Control樣的肽段長度主要分布在5～30個氨基酸內(nèi)，其中20個左右氨基酸長度的肽段最多，然而在7Uncover樣中20個左右氨基酸長度的肽段數(shù)量幾乎為零，說明此長度的肽段極易被降解。考慮到絲素蛋白發(fā)生的變化是由埋藏引起的，埋藏環(huán)境的pH值為 7.2～7.5^[25] ，呈中性，避免了光照及酸堿性的影響，故本文推測蛋白質(zhì)發(fā)生了水解反應(yīng)或受到了微生物的影響。

3結(jié)論

本文通過蛋白組學(xué)與結(jié)構(gòu)分析相結(jié)合的方法，系統(tǒng)揭示了絲綢在海洋沉積環(huán)境中的自然老化機(jī)理。結(jié)果表明，絲綢老化呈現(xiàn)明顯的階段性特征，其微觀形貌、二級結(jié)構(gòu)與分子組成均發(fā)生顯著變化，且保護(hù)層的存在顯著延緩了老化進(jìn)程。展望未來，隨著分析技術(shù)的不斷發(fā)展，如超高分辨質(zhì)譜、先進(jìn)的成像技術(shù)和多維光譜分析，有望進(jìn)一步提升對古代絲綢遺存的分子水平認(rèn)知。主要結(jié)論如下：

1）老化過程中絲纖維表面出現(xiàn)微原纖維脫落、孔洞及裂痕（SEM顯示侵蝕面積最高達(dá) 92% ） δ_?β -折疊含量呈先升后降趨勢（FTIR分析表明從 36% 升至 43% 后降至 16% ），證實(shí)非晶區(qū)優(yōu)先降解，后期結(jié)晶區(qū)瓦解導(dǎo)致力學(xué)性能喪失。

2）蛋白組學(xué)分析顯示老化后蛋白質(zhì)種類減少 33% （ 46 31），來自構(gòu)成絲素蛋白結(jié)晶區(qū)域的fibroin肽段數(shù)量大幅下降，表明微生物和水解作用導(dǎo)致絲素蛋白大分子鏈斷裂為小分子片段。

3）覆蓋保護(hù)層的樣品老化速率顯著降低（7年侵蝕面積：未覆蓋 92% →覆蓋保護(hù)層 65% ），為文物原位保護(hù)提供了直接依據(jù)；針對絲綢文物的保護(hù)與修復(fù)需求，可利用本文的降解機(jī)制研究成果，探索更精細(xì)的微環(huán)境調(diào)控手段，進(jìn)一步優(yōu)化保護(hù)策略。

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A study on the natural ageing mechanism of silk based on proteomics and structural analysis

KANGXiaojing1，DINGChuanmiao2，MALin2，WANGBing2 （1.XinjiangUygur Autonomous Region Instituteof Cultural Relicsand Archaeology，Urumqi 83oo11，China; 2.College of Materials Science amp;Engineering，Zhejiang Sci-Tech University，Hangzhou 310018，China）

Abstract：Ancient silkisan importantsymbol of Chineseculture，carryingrich historical valueandcultural significace.Itnotonlyrecordstheorigin，developmentandtechnologicalinnovationofChina’sancientsilkindustrybut alsodemonstrates theancient Chinesepeople’spursuitofbeautyandtheuniquestyleofChineseculturethrough its exquisite patternsandcolor motifs.However，duetotheinherentcharacteristicsofnaturalproteinfibers，silkartifactsarehighly susceptible todamagebyexogenous factors，suchasphysical，chemicalandbiological influences.Asthe primary componentofsilk，fibroinundergoesalterations initscomplex hierarchicalstructure during theagingprocess，consequently leadingtothedeteriorationofboth morphologyand structureinsilkartifacts.Inrecent years，with the progressof analysis anddetection technology，biological methodssuchasproteomicsand metabolomics havebeen introduced intothefieldof silkresearch，providinganewperspective forrevealing theaging mechanismofsilk．Theaplicationof theseadvanced technologies notonlydeepenstheunderstandingof theaging mechanismofsilk，butalsoprovidesascientificbasis forthe protectionandresearchof silkculturalrelics.Therefore，an in-depth studyof theaging processof silk fibersiscrucial for thedevelopmentof effctive strategies forheritageconservation.Curently，most studies havefocusedontheeffectsof singlefactorsonthedegradationof silkproteins，butstudiesonthecombinedeffectsofmultiplefactorsarestillinsuficient.

Toreveal the agingmechanism of silk fabrics under natural conditions，this paper buried silk in marine sediments to simulate thenaturalagingprocessofsilkartifacts inordertootainartficial simulatedsamplesofsilkartifacts，analyed the micro-morphologyofsilk fibersandthechangesof thesecondarystructureofthesilkpigment proteins byscanning electron microscopeandFourier infraredspectroscopy，and furtherused proteomicstechnologytostudythe naturalaging mechanism ofsilk fromthelevelof proteinmolecule.Inthispaper，thedegradationmechanismofsilkburiedinmarinesediments was evaluated from thesurface morphology，secondarystructureandproteinmolecularlevel，providingreferencefor understandingthenaturalagingprocessofancientsilkanditsinfluencingfactors.Theexperimentalresultsshowedthatthe surfacecolorofsilkchanged significantlyafteraging，andalarge numberof microprimaryfibers，fine fiberdetachmentand holesappearedonthesurfaceofsilkfibers；themolecularconformationofsilkproteinwasdamaged，andtherelative content of β -foldingshowedatendencytoincrease firstlyand decreaselater;inthepre-aging period，theamorphousregions of silk protein were more easily damaged;the tightly arranged crystaline regions were similarly damaged inthepost-aging period，and eventuallytransformed intoalooseamorphousstructure；some proteinsandpeptides disappearedafteraging， andthecontentof majorproteins decreased significantly，indicating thatpartof themacromolecular structure hasbeen degradedintosmallpeptides oraminoacids.This study isof great significanceforthe in-depth understandingof the aging mechanismofancient silk，whichcanprovideanimportantbasisforthedevelopmentoftargetedconservationand restoration strategies for silk cultural relics.

This work laysafoundationforunderstanding thenaturalaging process of ancient silkandits influencingfactors，and alsoprovidesatechnicalframeworkforsubsequentresearchonsilkartifacts.Meanwhile，fortheprotectionandrestoration nedsof silkculturalrelics，thedegradationmechanismresearchresultsofthisstudycan beused toexplorefiner microenvironmental regulation means and optimize the protection strategy.

Key words：silk fabric；natural aging；aging mechanism；proteomics；structural analysis；secondary structure