中国常见食用豆类淀粉粒形态分析及其在农业考古中的应用
时间：2020-08-24 07:50:51 来源：达达文档网 本文已影响 人 
【关键词】豆科作物；淀粉粒；鉴定；农业起源
【摘 要】豆科植物在中国古代农业中占有十分重要的地位，为了对考古遗址中豆科植物淀粉粒进行有效鉴定及分析，本文选择豇豆属白巴山豆、红小豆，豌豆属白豌豆，野豌豆属蚕豆，兵豆属红扁豆，鹰嘴豆属回回豆、脑豆，菜豆属绿豆、菜豆，大豆属大豆、野大豆（大粒型）、野大豆（小粒型）共12个品种现代样品进行淀粉粒提取及观测，建立起部分豆科植物淀粉粒的鉴定及判别依据。以此为基础，对浙江萧山跨湖桥遗址以及甘肃临潭陈旗磨沟遗址出土的考古样品进行淀粉粒分析，从中发现了小豆、豌豆以及回回豆淀粉粒，为研究此类豆科植物的起源、传播及扩散问题提供了新的科学资料。
农业起源及文明起源研究一直是世界学界的热点，为多种学科所共同关注，其中作为五谷之一的豆科植物在此两类起源研究中均占有举足轻重的地位。并且豆科植物为种子植物的第三大科，遍布于世界各地，在食用、药用、染料等诸多方面都发挥着重要作用。因此对于豆科植物中不同种属的起源、扩散及传播等问题进行深入研究已成为国际性课题。研究某类作物的起源，需要很多领域进行合作，豆类作物亦不例外，如生物学领域关于其野生祖本形状及分布范围的研究，考古学中通过浮选对碳化的大化石进行分析鉴定，历史学研究中通过文献记载进行辨识考证等。
在豆科植物中，大豆由于其高蛋白质含量，很早就为人类所利用。关于栽培大豆的起源地问题，一直为学界所关注。不同学科的学者们依据不同资料提出了多种假说，如中国华北起源说[1]、东北起源说[2]、南方起源说[3]。近年来，有学者还提出朝鲜半岛起源说[4]。而关于大豆起源的时间问题，也有不同看法，包括夏代说[5]、龙山文化时期说[6]、距今五千年即开始栽培说[7]等。由于起源地及起源时间未有定论，故而传播及扩散问题也是众说纷纭，见仁见智。关于其他豆科植物的起源地、起源时间及传播扩散等问题，同样存在着不同的学术观点。究其原因，是由不同研究手段所带来的差异造成的。其中利用文献进行研究，其局限性及不确定性十分明显，因为文献的真伪及在多大程度上反映历史真实，一直是值得探讨的问题。而仅凭野生祖本形状及分布来推测豆科植物起源，同样存在着很大的不确定性。通过考古浮选大化石鉴定则可提供较为直接的证据，但由于古今栽培技术差异以及在埋藏过程中碳化籽粒缩水变形等影响，凭籽粒大小也很难进行栽培作物和野生种的区分。有鉴于此，植物微体遗存分析手段则可以从另一角度为此项研究做出一定贡献。
近年来，作为植物微体遗存研究手段之一的淀粉粒分析在国际上发展很快，主要用于石器功能分析、农业起源与扩散、以及古环境重建研究中，至今已取得了不少成果[8]。淀粉是葡萄糖分子聚合而成的长链化合物，以淀粉粒的形式贮藏在植物的根、茎及种子等器官的薄壁细胞的细胞质中。不同的植物淀粉在形态、类型、大小、层纹和脐点等方面各有特征，因此可以根据淀粉粒的形态特征作为鉴定植物种类的依据之一。与孢粉分析相比，淀粉粒分析在有些科属可以达到种级的高分辨率，而且与植硅体分析可以优势互补。已有的研究表明，淀粉可以在考古遗物（如石器、陶器以及牙垢等）地层中长时间的保存[9]，这也为利用淀粉粒分析进行豆科植物起源研究提供了保证。
淀粉粒分析的原理与孢粉及植硅体分析类似，在进行古代淀粉的鉴定识别前，也需建立起可以作为比对的现代植物淀粉数据库。因此，本文收集了豆科植物中常见的7个属，10个种（其中鹰嘴豆属中选择回回豆及脑豆两个亚种，大豆属中野大豆也选择大粒型和小粒型两个亚种）的现代样品，进行了淀粉粒的提取及形态分析，拟建立起不同豆科植物种属淀粉粒区分及鉴定的系统标准，以此为基础，我们尝试对两个考古遗址的样品进行分析及鉴定。
一、实验材料与方法
具体实验方法如下：
（1）取实验样品1粒，在塑料袋中用锤子敲裂后，使用镊子夹取小块样品置于15毫升离心试管中，加超纯水浸泡12小时；
（2）用玻璃棒搅拌后，蘸取一定量的混合液体，滴在载玻片上；
（3）待载玻片上液滴晾干后，用吸管吸取少量20%甘油，滴在载玻片上，而后盖上盖玻片；
（4）用无色指甲油将盖玻片与载玻片接触部位密封；
（5）将载玻片置于显微镜下40×10倍焦距下观察、记录、拍照，并随机观测100粒淀粉粒（大豆、野大豆大粒型及野大豆小粒型除外），记录其形态特征、长短轴尺寸、均值及变异范围。
为了避免样品之间的相互污染，实验用离心试管均为一次性。在每个实验样品制备完成后，均要对锤子、镊子、玻璃棒等与实验样品接触的器具进行去污处理：首先将这些器具放在大烧杯中进行加热，水沸后蒸煮半小时，以使器具上残留的淀粉粒发生糊化，然后再将其放入超声波中，使用80%功率进行振荡半小时，使残留物与器具发生分离，最后将这些器具从超声波中取出并放在超纯水下进行冲洗，用以进行下一个实验样品。
淀粉粒形态及特征观测的内容包括存在方式（单粒、复粒或半复粒）、形状、脐点的位置（居中或偏心）及状态（开放或闭合）、裂隙形状、层纹有无、表面特征（光滑、褶皱或凹坑）以及长短轴数值。
在上述实验的基础上，我们对来自浙江跨湖桥遗址的陶釜内底残片残留物以及甘肃临潭陈旗磨沟遗址的古人牙结石进行了古代淀粉粒分析，对其中来自豆类的淀粉粒进行了鉴定。
跨湖桥遗址位于浙江省杭州市萧山区西南约4公里，绝对年代为8000—7000 cal a BP[10]。此次选择了探方T0511（8）C层中出土的3个陶片进行研究。在实验室将陶片上附着的残留物用小刀轻轻剔在干净的纸张上， 然后装入样品袋， 记录编号。 每处理完一个样品， 更换纸张， 重新用沸水蒸煮小刀5分钟， 以避免样品间的交叉污染。 每个样品称量0.1克。先加入双氧水氧化残留物并释放出其中的淀粉粒，然后用CsCl重液进行浮选，最后洗去重液，制片在显微镜下进行观察。
