絲絹是東亞地區(qū)古代繪畫、書籍、衣物等文物中*常用的材料,其作為*高光敏感等級的藏品極易在博物館光源輻射下產生光損傷。造成絲絹光損傷的參數有三種：光源的光譜功率分布(SPD)、曝光量Q(照射強度和照射時間的乘積)和絲絹對光子能量的響應特性。鹵素燈、鈉燈、熒光燈和LED等光源即因光譜能量差異對絲絹有不同的照明損傷度,因此，揭示SPD、Q、材料特性耦合作用下的光損傷規(guī)律，是對絲絹文物進行有效照明保護的基礎。光照老化實驗是進行文物照明損傷研究的國際通行方法,其中損傷評價參數的選取和分析是關鍵。色差是一種用于評價文物色彩損傷的有效方法，但色差卻不能評價文物的機械損傷，而機械損傷恰恰是絲絹文物*主要的光化學損傷形式。文物的色彩損傷和機械損傷在本質上都是因為內部的分子結構發(fā)生了改變，因此從微觀上評價絲絹的光致損傷才是解決問題的根本途徑。

  絲心蛋白中發(fā)生肽鍵的斷裂和結構域的轉化是絲絹文物光致損傷的微觀機理，其中肽鍵的斷裂可以通過高度感光的酪氨酸來評估,結構域的轉化可以通過結晶度來評估。在測取珍貴絲絹文物的微觀變化時，無損的光譜分析法明顯優(yōu)于氨基酸水解等破壞性分析方法。相較于拉曼光譜信號易受到絲絹熒光效應的干擾,傅里葉變換紅外(FTIR)光譜法則更適合測取絲絹文物的微觀變化。因此，從光老化絲絹樣品的FTIR光譜中找到表征酪氨酸和結晶度的特征信號，并驗證兩者是否適合表征絲絹文物的照明損傷是解決問題的關鍵。實現絲絹文物有效照明保護的關鍵是得到可見光對于絲心蛋白的影響規(guī)律，但是酪氨酸和結晶度是否能夠有效表征絲絹文物對于可見光波長λ和曝光量Q的響應特性目前仍有待明確。

實驗選用19世紀末經脫膠處理的平紋未染色桑蠶絲絹材料制作實驗樣品。經過前處理后，從絲絹上切下11組1cm×1cm的正方形材料作為標準實驗樣品。其中10組樣品用于窄帶光輻照實驗，1組樣品用于照明損傷度模型的驗證實驗。

實驗分為10個照射組同時進行，每個輻照周期定為240h(Q=2400W·h·m^-2),共設置六個輻照周期(記為t1—t6),其中無曝光的初始狀態(tài)記為t0。使用由金剛石制成的衰減全反射(ATR)晶體在反射模式下對樣品各輻照周期的標記點進行測量，所使用的FTIR光譜儀型號為BRUKER Invenio R,光譜分辨率為4cm^-1,波數測試范圍為4000～400cm^-1,樣品掃描頻率為32次。

以高感光性酪氨酸為主的絲心蛋白側鏈氨基酸在可見光照射下會從主鏈上被切斷。研究表明：1160cm^-1處信號可以反映絲聚合物上酪氨酸殘基中酚基的振動吸收，1621cm^-1處相對穩(wěn)定的酰胺Ⅰ帶信號可以作為內標峰，兩處信號的峰強比能夠表示酪氨酸的相對含量。

結晶區(qū)是維持絲纖維形態(tài)的*重要結構，起著剛性和定向增強的作用，而非結晶區(qū)起著柔軟、柔韌的基體作用。兩個區(qū)域的降解均可通過結晶度來反映，C_FTIR上升說明無規(guī)卷曲構象的降解速率快于β-折疊構象，降解主要發(fā)生在非結晶區(qū)，意味著絲絹壓力傳導和緩沖能力的減弱；C_FTIR下降說明β-折疊構象的降解速率快于無規(guī)卷曲構象，降解主要發(fā)生在結晶區(qū)，意味著絲絹承載能力的減弱。

酪氨酸指數

首先，讀取樣品的紅外光譜數據；然后，對數據進行自動基線校正；接著，分別讀取1160和1621cm^-1處信號的吸收峰強度；*后計算各輻照組樣品t0—t6周期的T_FTIR。

各輻照組絲絹從t0至t6的TFTIR

各輻照組樣品的T_FTIR測試誤差均在合理區(qū)間，且隨測試周期的增加呈現出振蕩的趨勢。上述結果表明，可見光的照射不會使絲絹的T_FTIR單調下降，這與光照通過加劇肽鏈斷裂致使T_FTIR下降，從而加重絲絹照明損傷程度的基本事實不符。

除595nm輻照組外(Sig<0.05),其余輻照組中Q對T_FTIR均無**影響(Sig>0.05)。在可見光的照射下，絲絹的T_FTIR與Q沒有**相關關系，說明T_FTIR不適合表征Q對絲心蛋白的影響。

結晶度指數

首先，讀取樣品的紅外光譜數據；然后，在*小常數基線模式下自動減去基線；接著，從中分離出1230和1263cm^-1兩處特征峰并進行峰擬合；*后，計算各輻照組樣品t0—t6周期的C_FTIR。

各輻照組絲絹從t0至t6的CFTIR

各輻照組樣品的C_FTIR測試誤差均在合理區(qū)間，且隨測試周期的增加呈現先上升后下降的趨勢。上述結果表明，絲心蛋白的非結晶區(qū)在可見光的照射下會首先發(fā)生降解，且其中無規(guī)卷曲構象的降解速率快于β-折疊構象；從而導致絲絹緩沖能力的下降和C_FTIR的上升。在可見光的進一步作用下，絲心蛋白非結晶區(qū)的降解速率逐漸趨緩，結晶區(qū)伴隨著β-折疊構象的破壞逐步開始降解，從而導致絲絹承載能力和C_FTIR的下降。

同時不同波段的可見光對于絲絹C_FTIR的影響有一定的差異性：例如，447nm輻照組樣品的C_FTIR在降解的前中期穩(wěn)定不變，說明近紫外光會以相似的速率同時降解絲心蛋白的結晶區(qū)和非結晶區(qū)；隨后樣品的C_FTIR快速下降，說明此時非結晶區(qū)的無規(guī)卷曲構象基本降解完成，而結晶區(qū)的β-折疊構象仍在快速降解；接著樣品的C_FTIR在穩(wěn)定了一個周期后繼續(xù)下降，說明結晶區(qū)的β-折疊構象在突破瓶頸期后繼續(xù)降解直至穩(wěn)定。而733nm輻照組樣品的C_FTIR在整個老化過程中以近似線性的趨勢緩慢下降直至穩(wěn)定，說明近紅外光會以較慢的速率降解絲心蛋白的結晶區(qū)和非結晶區(qū)，且結晶區(qū)的β-折疊構象的降解速率要快于非結晶區(qū)的無規(guī)卷曲構象。上述結果表明，絲絹文物的照明損傷規(guī)律較為復雜，其損傷程度不僅與光子能量有關，還與材料對各能量光子的吸收特性有關；而本質上是與絲絹的光照響應度有關。由上述分析可知，C_FTIR具有表征在不同波段可見光的作用下絲絹材料的Q響應特性的潛力。

經過十種窄帶光源的長周期輻照實驗，絲絹樣品的紅外光譜發(fā)生了明顯的變化。光照不會持續(xù)破壞肽鏈上高感光性的酪氨酸從而導致T_FTIR單調下降，這與光照會持續(xù)加重絲絹損傷程度的基本事實不符；同時T_FTIR和Q的相關性分析結果也表明兩者間無**相關關系，說明T_FTIR不適合表征絲絹的光照響應度。絲絹C_FTIR隨Q的增加呈現出先上升后下降的趨勢，說明光照會首先破壞主要位于非結晶區(qū)的無規(guī)卷曲構象，進而破壞主要位于結晶區(qū)的β-折疊構象，這與無規(guī)卷曲構象相較β-折疊構象更易光降解的基本事實相符；同時C_FTIR和Q的相關性分析結果也表明兩者間具有**相關關系，說明C_FTIR能夠表征絲絹材料對于Q的響應特性。

基于FTIR光譜提出了一種非破壞性的絲絹文物照明損傷評價指標C_FTIR,并通過對窄帶光源輻照實驗結果的數據分析證實了該指標的有效性。也為館藏絲絹文物的照明損傷評價、光源損傷判定和照明標準制定提供有效的幫助。