新疆出土唐代葫蘆的有機殘留物分析

李敬樸 胡興軍 王 博 蔣洪恩 石丹姝 楊益民 韓 賓

(1.中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所中國科學(xué)院脊椎動物演化與人類起源重點實驗室，北京 100044；2.中國科學(xué)院大學(xué)人文學(xué)院考古學(xué)與人類學(xué)系，北京 100049；3.新疆文物考古研究所，烏魯木齊 830054；4.新疆大學(xué)歷史學(xué)院，烏魯木齊 830046;5.新疆維吾爾自治區(qū)博物館，烏魯木齊 830091；6.島津企業(yè)管理(中國)有限公司，北京 100020)

1 引言

葫蘆(Lagenariasiceraria)，葫蘆科葫蘆屬(Lagenaria)，原產(chǎn)于熱帶非洲[1—3]，是人類最早馴化的作物之一，廣泛分布于熱帶及溫帶地區(qū)，主要包括亞洲種(L.sicerariassp.asiatica)和非洲種(Lagenariasicerariassp.siceraria)兩大亞種。葫蘆可能在多地獨立馴化，亞洲、美洲都是重要起源地[4,5]?？脊虐l(fā)現(xiàn)最早的葫蘆出自美國Little Salt Spring遺址(10000 BP)[5]；中國、日本等地也有較早的葫蘆出土(7000—10000BP)[6—8]。

中國古代對葫蘆(稱為匏、瓠、葫、壺等)有著廣泛利用，可作食物、浮具、樂器、容器、燃料、藥物[9,10]等?！对姟吩啤叭~幡幡瓠，采采亨之，君子有酒，酌言嘗之”，“七月食瓜，八月斷壺”；《齊民要術(shù)》列“種瓠”為菜蔬之首，體現(xiàn)了葫蘆重要的食用價值?！段镌份d“燧人以瓠濟水”之傳說，《國語·晉語》有“夫苦匏不材，于人共濟而已”之語，說明葫蘆作為浮具的作用。中國的葫蘆樂器可能誕生于新石器時代中期(7000—5000BP)[11]，商周時期“匏”(葫蘆笙)在八音之先，云南少數(shù)民族的葫蘆絲、葫蘆蕭也起源甚早?？脊懦鐾吝^一些保存相對完整的葫蘆相關(guān)遺存，用途判斷較為直接。如甘肅秦安大地灣遺址出土葫蘆形彩陶瓶[12]，說明當(dāng)時葫蘆已作容器用；湖北隨州曾侯乙墓出土葫蘆笙[13]，云南多地出土銅葫蘆笙，說明葫蘆當(dāng)時已作樂器用[14—16]。然而，經(jīng)過長時間埋藏，葫蘆通常難以保持完整形態(tài)，通過肉眼并不能確認(rèn)其用途；即使確定為容器，如何識別其所盛物質(zhì)也是難題。

近年來，吸附有機殘留物分析(absorbed organic residue analysis，absorbed ORA)發(fā)展迅速，從分子水平解決了大量遺跡、遺物的功能識別問題[17—21]。這一方法或許是葫蘆功能判斷的有效手段。但長期以來，相關(guān)工作多基于陶器吸附殘留物開展，針對有機容器的研究則極為罕見[22]。盡管考古環(huán)境中天然有機容器也可能保存殘留物[22,23]，但其自身成分對殘留物組成、保存狀況的影響，以及前人研究提出的生物標(biāo)記物的適用性等問題都值得探討。

從常識來看，葫蘆曬干、去籽后，即可作容器用。相比于陶瓷、玻璃等器皿，葫蘆輕便且不易碎，應(yīng)當(dāng)是古代主要的容器之一。葫蘆內(nèi)壁質(zhì)地疏松，如盛放酒、醋等物，可能發(fā)生吸附、滲透現(xiàn)象，盛放物中的有機酸、酯、醛、醇、酮等物質(zhì)便可能保留。而新疆是典型的大陸性干旱氣候區(qū)，適合古代有機質(zhì)的保存。鑒于此，本文選取新疆兩處遺址(圖1)出土的若干葫蘆遺存開展吸附有機殘留物分析，從而判斷其功能，并考量這一方法的有效性。

圖1 葫蘆遺存出土地點注：1.吐魯番市阿斯塔那墓地；2.巴音郭楞蒙古自治州尉犁縣克亞克庫都克烽燧遺址。

2 材料與方法

2.1 樣品信息

阿斯塔那晉唐墓地墓葬TAM210出土的4片葫蘆殘片，編號T-1、T-2、T-3、T-4；墓葬TAM532的1件完整葫蘆，編號T-5；巴音郭楞蒙古自治州尉犁縣克亞克庫都克烽燧遺址H1、19YKTNE01兩處地點出土的6片葫蘆殘片，編號F-1至F-6；同時，選取現(xiàn)代完整成熟曬干葫蘆2件作為對照組，編號MA、MB(圖2)。

圖2 a.阿斯塔那墓地墓葬TAM210出土葫蘆殘片一組；b.阿斯塔那墓地墓葬TAM532出土的完整葫蘆；c.克亞克庫都克烽燧遺址H1出土葫蘆殘片一組；d.克亞克庫都克烽燧遺址19YKTN02E01出土葫蘆殘片一組；e.現(xiàn)代葫蘆兩個(MA、MB)注：圖中標(biāo)尺均為2cm。

2.2 殘留物提取

分析樣品首先自然風(fēng)干。對于葫蘆殘片，以手術(shù)刀刮除內(nèi)壁表面約1mm以排除埋藏污染，然后刮取300mg內(nèi)壁粉末，F(xiàn)-4表面有灰色殘留，同樣刮除1mm左右，再刮取300mg，記為F-4(灰)；對于古代完整葫蘆，將手術(shù)刀伸入內(nèi)部輕輕攪動，倒出粉末，稱取300mg；對于現(xiàn)代完整葫蘆，使用手術(shù)刀割開，去籽，刮下內(nèi)壁柔軟部位，稱取300mg。

將提取的殘留物樣品放入離心管，以3ml水浸泡10min，超聲、離心，去除上清液。向殘渣中加入3ml 1M KOH溶液，然后超聲和離心。取得上清液，加入3ml 1M HCI溶液，用0.22μm膜過濾(重復(fù)上述過程3次)，分成A和B部分。取1ml A部分，加入3ml乙酸乙酯，離心獲得上清液(重復(fù)3次)。將乙酸乙酯吹干，用90 μl正己烷重新溶解，然后用硅烷化試劑(BSTFA：TMCS，99：1)在氮氣保護下，70°C下反應(yīng)1小時。反應(yīng)后用氮氣將溶劑吹干，重新溶解于100μl正己烷中，用于氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)測試。取100μl B部分，加入10μl 0.1%(v/v)K2HPO4水溶液，用于高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(HPLC-MS/MS)測試。

2.3 分析測試條件

基于GC-MS與HPLC-MS/MS建立了酒類遺存的分析流程與辨別方法[24]，本文用氣相色譜單四極桿質(zhì)譜儀(GC-MS QP2020 NX，島津)對提取物進(jìn)行定性分析；用高效液相色譜三重四極桿質(zhì)譜(HPLC-MS/MS 8045，島津)同時定量測試酒石酸、丁香酸、富馬酸、草酸、乳酸、蘋果酸、琥珀酸等7種有機酸。

3 結(jié)果與討論

3.1 葫蘆提取物的主要成份

葫蘆提取物的GC-MS分析結(jié)果(圖3)表明，樣品T5提取物的組分及含量與現(xiàn)代葫蘆MA、MB基本一致；樣品T-1、T-2、T-3、T-4提取物成分類似，說明可能來自同一個葫蘆。樣品F-1、F-2、F-3的提取物成分類似，推測來自相同的葫蘆；樣品F-4、F-5、F-6的提取物成分類似，推測來自相同的葫蘆。然而，樣品T-1、F-1、F-4為代表的3組葫蘆殘片，其GC-MS結(jié)果差異較大，也與現(xiàn)代葫蘆差異較大(圖4)。

圖4 T-1、F-1、F-4、F-4(灰)與MA的GC-MS分析總離子流圖

扣除現(xiàn)代葫蘆的所含物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)所有殘片樣品的提取物中包含了大量共同組分(表1)，即這批葫蘆吸附殘留物的成分接近。除了在酒類遺存分析中常見的長鏈酸、醇、酯等成分[25,26]，其中還普遍存在幾種比較特殊的物質(zhì)，如縮水甘油(可能是甘油在處理流程中發(fā)生分子內(nèi)脫水反應(yīng))、豆蔻酸、香草酸、香草醛、丁香酸、乙酰丁香酸、丙二酸等，曾在現(xiàn)代酒中報道[25,27]過或在酒類遺存中檢出過。

表1 葫蘆殘片樣品吸附殘留物的主要成分

續(xù)表1

續(xù)表1

丁香酸、丙二酸[27]等是現(xiàn)代葡萄酒中的主要特征物質(zhì)，其中丁香酸來源于錦葵色素聚合物(Malvidin，一種花青素，葡萄、葡萄酒的主要呈色物質(zhì))的降解反應(yīng)(包括堿性水解、酸性水解、熱裂解、自然降解等途徑)，常作為古代紅葡萄酒的標(biāo)記物[28,29]。這一結(jié)果暗示這些葫蘆殘片可能來自葡萄酒具。香草酸、香草醛等物質(zhì)，推測與釀酒過程中添加的某種“增香劑”有關(guān)。

然而，丁香酸在自然界具有多種來源，并不能指向葡萄酒。蜂蜜[30]、南瓜[31]、甜菜[32]等食物中存在游離丁香酸，一些木材的熱解[33]或木塞的自然降解[34]也會產(chǎn)生丁香酸。因此，只有來源于錦葵色素的丁香酸才有可能作為葡萄酒的標(biāo)記物。本研究利用水浸過程去除可能存在的游離丁香酸，以保證通過堿性水解提取到的丁香酸源于錦葵色素。但考慮到荔枝等多種水果[35]中的丁香酸可能具有類似代謝途徑，因此，丁香酸的檢出不能嚴(yán)格指向葡萄酒，而應(yīng)當(dāng)是果酒或者原料含有水果的配制酒。

MA、MB和T-5樣品提取物中未檢出丁香酸，驗證了這一處理流程的有效性。值得注意的是，可能是水浸過程去除了游離酒石酸，也可能受限于GC-MS分析的檢出限，在殘片樣品提取物中并未發(fā)現(xiàn)酒石酸。

3.2 葫蘆提取物中的有機酸

鑒于GC-MS的檢出限較高，利用HPLC-MS/MS重新檢驗樣品中酒石酸、丁香酸等有機酸的含量顯得十分必要。HPLC-MS/MS定量分析表明現(xiàn)代葫蘆中存在酒石酸、乳酸，含量高出古代殘片樣品1—2個數(shù)量級，卻不含丁香酸；古代完整樣品T-5同樣不含丁香酸(表2)。這一結(jié)果表明，無論是在自然曬干狀態(tài)下，還是經(jīng)過長時間的埋藏過程，葫蘆本體中均不存在丁香酸的前體錦葵色素。在去除可能存在的游離丁香酸后，這些葫蘆殘片中檢出的丁香酸應(yīng)當(dāng)來自盛放物。

表2 HPLC-MS/MS主要分析結(jié)果

現(xiàn)代葫蘆樣品MA、MB提取物中存在大量酒石酸，即葫蘆本體中存在酒石酸；其含量高于古代樣品，說明葫蘆本體中酒石酸含量可能隨著時間推移而減少。古代樣品中酒石酸的存在，可能來源于葫蘆本體，也可能來源于盛放物質(zhì)或埋藏環(huán)境。其中，樣品T-5的埋藏時間與殘片樣品接近，其提取物中的酒石酸含量遠(yuǎn)高于殘片樣品。然而GC-MS分析表明，T-5提取物的成分與MA、MB一致，說明其并未用于盛放葡萄酒。因此，作為完整的葫蘆，T-5較高的酒石酸含量可能得益于較為密封的埋藏環(huán)境。

MA、MB提取物中存在豐富的乳酸，說明葫蘆本體可能是古代樣品中乳酸的主要來源。T-5提取物中的乳酸與現(xiàn)代樣品數(shù)量級相同，遠(yuǎn)高于殘片樣品，進(jìn)一步說明T-5相對密封的保存環(huán)境——可能是微生物無氧呼吸所致。

3.3 葫蘆作為酒器的判定

學(xué)界常以酒石酸指示葡萄酒、丁香酸指示紅葡萄酒、草酸指示啤酒，但相關(guān)研究存在不同程度的爭議。作為葡萄酒中最主要的有機酸，酒石酸能通過極性作用或氫鍵[36—38]與陶器或土壤緊密結(jié)合，從而在埋藏環(huán)境中保存下來。早在上世紀(jì)七八十年代，酒石酸就被作為葡萄酒的標(biāo)記物[36,39]。然而，國內(nèi)學(xué)者曾指出酒石酸并非葡萄酒獨有標(biāo)記物，在糧食酒中也少量存在[40]；國際上則有學(xué)者針對前人的分析方法提出質(zhì)疑[41]。近些年來，一些學(xué)者優(yōu)化了酒石酸的提取、分析方法[37,38]，利用氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)即可實現(xiàn)考古遺存中酒石酸的可靠分析；也有學(xué)者利用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)等分辨能力更高的儀器實現(xiàn)定量研究[41,42]。

酒石酸在植物界的來源比丁香酸更加廣泛[43]，但大多數(shù)食用植物并未見諸酒石酸含量的報道。因此，一般情況下，酒石酸比丁香酸更適合作為考古研究中的葡萄酒等果酒產(chǎn)品的標(biāo)記物。最近一項研究以酒石酸和蘋果酸的定量關(guān)系區(qū)分葡萄酒和其他果酒產(chǎn)品[44]。

本研究中，根據(jù)GC-MS的分析結(jié)果可以初步判斷這批樣品為葫蘆酒具殘片。但值得注意的是，HPLC-MS/MS分析表明葫蘆本體即含有大量酒石酸，這在有報道的食用植物中并不多見，再結(jié)合米酒、高粱酒中存在酒石酸的報道，表明酒石酸在食用植物界也具有廣泛來源。因此，“酒石酸-葡萄酒”這一判據(jù)存在較大的局限，至少不適用于葫蘆酒器的判斷。同時，經(jīng)過長時間埋藏，葫蘆自身不產(chǎn)生丁香酸的前體錦葵色素，古代殘片樣品中普遍存在丁香酸，說明其來源為盛放其中的水果酒。鑒于此，酒石酸判據(jù)不適用于葫蘆酒器研究，而樣品中普遍存在的丁香酸可作為判斷其用于裝果酒的標(biāo)記物。

3.4 葫蘆盛酒種類的推測

從文獻(xiàn)記載來看，唐代的酒分為谷物酒(主要為米酒)、果酒(主要為葡萄酒)和配制酒三大類。其中谷物酒產(chǎn)量最多，分布范圍最廣；配制酒則一般以米酒為基酒，加入藥材或香料[45]?？紤]到谷物酒不存在丁香酸，因此丁香酸的檢出指向果酒或果酒為基酒的配制酒。

唐代釀造的果酒主要為葡萄酒[45]。唐代葡萄酒的流行，一般被認(rèn)為源自新疆[45—47]?！短接[》引《唐書》云“葡萄酒西域有之，前代或有貢獻(xiàn)，人皆不識”?！赌喜啃聲份d“太宗破高昌，收馬乳葡萄種于苑，并得酒法。仍自損益之，造酒成綠色，芳香酷烈，味兼醒酬，長安始知其味也”。除了葡萄酒，其他果類也被唐人用于釀酒，例如《嶺南荔枝譜》卷六引《異史》載“唐李文孺往昌樂瓏，家奴藏荔子于盎中，文孺初不知也。盛夏褥暑，香出盎外，流漿泛艷，因以曲和杭飯投之，三日成酒，芳烈過于椒桂。人多效之，因作荔酒”。由此觀之，葡萄酒以外的其他果酒在唐代尚處于萌芽狀態(tài)。因此，這批葫蘆遺存曾經(jīng)盛放的酒最可能為葡萄酒。

綜合實驗數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)記載，新疆阿斯塔那墓地和克亞克庫都克烽燧遺址出土這批唐代葫蘆殘片曾經(jīng)用于盛裝葡萄酒。香草酸、香草醛的存在，暗示這種酒可能是以葡萄酒為基酒，輔以某些香料的配制酒。

3.5 唐代新疆葡萄酒業(yè)管窺

植物考古表明，新疆很早就是葡萄的種植區(qū)(300BC)[48—50]。唐代的葡萄酒也主要產(chǎn)于新疆等地，供應(yīng)西域與內(nèi)地廣大地區(qū)[46,51]。唐時成書的《梁書·西北諸戎傳》載高昌“出良馬、蒲陶酒”[52]，《周書·異域傳》也稱高昌“多蒲桃酒”[53]。唐代葡萄酒的釀造技術(shù)包括自然發(fā)酵法、曲法[45,54]，有觀點認(rèn)為存在蒸餾酒技術(shù)[55,56]?！侗静菥V目》載“燒者取葡萄數(shù)十斤與大曲釀酢，入甑蒸之，以器承其滴露，古者西域造之，唐時破高昌，始得其法”。李約瑟先生據(jù)此認(rèn)為蒸餾葡萄酒(白蘭地)首創(chuàng)于中國唐代新疆[55]，宋史專家李華瑞先生也持類似觀點，認(rèn)為燒酒源于唐宋[56]。盡管可以推定這批葫蘆樣品曾用于盛放葡萄酒，但其釀造方法尚屬未知，無法回答是否存在蒸餾技術(shù)。

阿斯塔那墓地在當(dāng)時先后屬于高昌國和唐王朝設(shè)立的西州(即高昌故城，今吐魯番市高昌區(qū))——唐代重要的葡萄種植、葡萄酒釀造基地[46]，至今仍是中國葡萄的重要產(chǎn)地；而克亞克庫都克烽燧遺址則隸屬于安西四鎮(zhèn)之焉耆鎮(zhèn)，在安史之亂之前一直是中原王朝控制西域的軍事重地。那么，可以對當(dāng)時的情景做此設(shè)想：唐代中央政府在西域設(shè)置眾多都護府、都督府，屯駐了大量官兵和百姓，有著龐大的飲酒需求。但新疆糧食產(chǎn)量有限，從內(nèi)地運輸糧食酒則距離過長、成本過高。因此，以西州等地盛產(chǎn)的葡萄作釀酒原料供應(yīng)天山南北軍民，應(yīng)是最佳選擇。而葫蘆具有輕便、低廉的優(yōu)勢，便于大規(guī)模使用與長途運輸；以葫蘆作為酒器用于盛放、貯藏和運輸，應(yīng)當(dāng)是唐代新疆葡萄酒業(yè)得以繁榮的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

新疆阿斯塔那墓地、克亞克庫都克烽燧遺址出土的葫蘆樣品中含有酒石酸、丁香酸、乳酸等與酒相關(guān)的特征標(biāo)記物，酒中常見的長鏈酸、醇、酯和香草醛等一些特殊物質(zhì)。然而，本研究發(fā)現(xiàn)酒石酸來源廣泛，在現(xiàn)代葫蘆樣品中含量豐富，不能作為葫蘆裝酒的判據(jù)。本研究優(yōu)化了提取流程，去除游離丁香酸以保證其來源于錦葵色素的堿性水解。丁香酸普遍存在于古代葫蘆殘片提取物，現(xiàn)代樣品則未檢出，這可以作為葫蘆盛放果酒的直接證據(jù)。結(jié)合文獻(xiàn)所載，判斷這種果酒為葡萄酒。

葫蘆在中國古代廣為利用，本研究首次從有機殘留物分析的視角，判定了一批考古出土葫蘆遺存的使用功能，探究了吸附有機殘留物分析方法在有機基體研究中的有效性，討論了葫蘆作為酒器的判斷依據(jù)。本研究從實物角度印證了唐代新疆發(fā)達(dá)的葡萄種植業(yè)和葡萄酒釀造業(yè)，也從一個側(cè)面展現(xiàn)了唐中央政權(quán)對西域的控制。