生物揭展剂在古书画文物揭展中的应用

闫 丽，楼朋竹，武望婷，何海平，彭淼淼

(首都博物馆文物保护修复中心生物实验室，北京 100045)



·研究报告·

生物揭展剂在古书画文物揭展中的应用

闫 丽，楼朋竹，武望婷，何海平，彭淼淼

(首都博物馆文物保护修复中心生物实验室，北京 100045)

揭展是书画重新装裱过程中最重要的一环。在装裱过程中所用的浆糊往往与画心、命纸很难分离，导致揭展过程复杂，且容易造成古书画的损毁。传统的水闷润揭展法对于难揭展的纸质画心极易揭晃。为解决这一问题，利用芽胞杆菌发酵产生的含有淀粉酶的胞外液制备生物揭展剂，并通过作用于宣纸老化材料验证了揭展效果。试验结果表明：枯草芽胞杆菌的发酵液去除菌体并透析后获得的生物揭展剂揭展效果较好。利用扫描电镜和拉力强度检测分析了生物揭展剂对书画文物的影响。结果表明：该生物揭展剂能够降低剥离力和纤维指数，与用水闷润相比，增加了宣纸样品在闷润后的抗拉强度，且对宣纸微观结构无明显影响；观察生物揭展后100天的样品并没有霉菌生成，表明该生物揭展剂具有很好的揭展安全性。在此基础上，对成套明代水陆画进行揭展，取得了良好效果。

生物；揭展；古书画文物；拉力强度； 淀粉酶；霉菌

0 引 言

在古书画的重新装裱过程中，最重要的步骤就是揭裱，也称为揭展，即把画心由旧裱上揭下来的过程。在装裱好的书画中，宣纸制成的画心是用浆糊粘贴在命纸上的，因此揭展技术复杂，稍不小心就可能损坏画心而造成无法挽回的损失。在传统纸质书画文物修复过程中，画心揭展是整个修复过程中最重要的一环。

传统的揭取方法是用水长时间闷润书画以降低浆糊的粘性，然后用手指在命纸上轻轻地捻搓，使旧命纸和浆糊从画心背面剥离，但此传统方法容易出现揭多或揭少现象。揭多了，画心纸少半层，损伤画意；揭少了，浆糊和半层命纸残留于画心上，重新装裱卷收后，有残留物质部位厚于整张画面，使画心在该处容易断裂。对于难于揭离的画心，需要用水长时间闷润，一则使画心产生霉变现象，二则如果是重彩画，容易损伤画面色彩。因此，现有的书画揭展方法存在操作难度大和风险高的缺陷。因此急切需要研究出高效安全的揭展方法。

本研究利用芽胞杆菌发酵产生的含有淀粉酶的发酵液制备生物揭展剂，通过作用于棉料宣纸老化材料验证了揭展效果。实验发现发酵液去除菌体后制备的生物揭展剂揭展效果较好。利用扫描电镜和拉力强度检测分析了生物揭展剂揭展的安全性，结果表明：该生物揭展剂能够降低剥离力和纤维指数，与用水闷润相比增加宣纸样品在闷润后的抗拉强度，且对宣纸微观结构无明显影响，提高了揭展安全性。在此基础上，对成套明代水陆画进行揭展，取得了良好效果。

1 材料与方法

1.1 生物揭展剂的制备

所用菌种为本实验室保藏的淀粉酶高产菌株，枯草芽孢杆菌(BacillussubtilisY6)。

将枯草芽胞杆菌菌株Y6按1%的接种量接种于液体发酵培养基中，发酵培养基的配方为3g/L 牛肉膏、5g/L蛋白胨和5g/L氯化钠，pH值7.0，在36℃下培养28h获得发酵液。将发酵液8000r/min离心10min，去除菌体，收集上清液。将上清液转移至8000D的透析袋透析12h，每2h换去离子水一次。透析后，获得生物揭展剂用于下一步实验。

1.2 生物揭展剂对宣纸样品揭展效果分析

选用两层棉料宣纸作为宣纸样品，并用小粉浆浆糊按照相同的常规装裱工艺分别进行粘合，得到粘合样品。将上述粘合样品分别闷润于水和生物揭展剂中10min，然后进行剥离，用滤纸吸取残留的水分，观察比较剥离的效果。

1.3 生物揭展剂的使用及安全性分析

将粘合样品分别用生物揭展剂闷润10min，并以水闷润作为对照。然后，1)用型号TA.XT Plus的物性测试仪检测揭取粘合样品的平均剥离力和纤维指数，仪器力量精度为1.36mN，位移速度为0.01～40mm/s；2)根据《GB/T 453—2002纸张抗张强度和伸长率的测定》规定，利用KZW-300型微控抗张试验机试验监测闷润后的棉料宣纸样品的抗张强度(N/m)；3)用奥林巴斯LEXT OLS4100激光扫描显微镜和扫描电子显微镜观察比较两种揭展方法；4)用将水闷润和生物揭展剂闷润的书画在18～22℃，55%±5%湿度下培养100天后，观察菌落的生长情况。

1.4 生物揭展剂在真实古书画文物揭展中的实际应用

以成套明代水陆画作为待揭展修复保护的书画文物，分别用水和生物揭展剂闷润10min后进行揭展，观察揭展效果。

2 结果与讨论

2.1 生物揭展剂对模拟书画的揭展效果

如图1和图2所示，相对于水闷润，生物揭展剂闷润后剥离力明显降低，由140mN降低到17mN，说明揭展难度明显降低；而事实上在利用水闷润处理时的剥离力要远大于140mN，因为观察到用水闷润接展时，如图3～4所示，主要揭开的不是两层纸之间的浆糊层，而仅仅是将一层纸撕裂的力。而用生物接展剂处理后，纤维指数降低到10以下，且可以使画心与命纸从浆糊层均匀分开,如图3～4所示。

图1 水闷润和生物揭展剂闷润后剥离力的比较

图2 水闷润和生物揭展剂闷润后

图3 水闷润和生物揭展剂闷润后揭展两层宣纸 模拟样品直观效果的比较

图4 水闷润和生物揭展剂闷润后揭展两层宣纸 模拟样品的显微效果的比较

2.2 生物揭展剂对宣纸样品的抗张强度的影响

闷润后的宣纸样品的抗张强度(N/m)结果如表1所示。相对于传统的水闷润，生物揭展剂闷润后的宣纸样品强度较高，生物揭展剂对于宣纸本身的强度影响较小。

表1 宣纸样品的抗张强度

Table 1 The tensile strength of the paper samples (N/m)

2.3 生物揭展剂对粘合的宣纸样品的微观结构的影响

图5是用奥林巴斯LEXT OLS4100激光扫描显微镜观察4种样品，即宣纸(图5左上)、刷了浆糊的宣纸(图5右上)、刷了浆糊的宣纸用水闷润10min后水清洗(图5左下)、刷了浆糊的宣纸用生物揭展剂闷润10min后水清洗(图5右下)的微观形态。图6是用扫描电子显微镜观察4种样品，即宣纸(图6左上)、刷了浆糊的宣纸(图6右上)、刷了浆糊的宣纸用水闷润10min后水清洗(图6左下)、刷了浆糊的宣纸用生物揭展剂闷润10min后水清洗(图6右下)的微观形态。结果表明，样品使用生物揭展剂后的浆糊残留量远少于使用水的残留，从而从微观角度说明生物揭展剂将浆糊分解。

图5 激光扫描电镜观察微观结构部

图6 扫描电镜观察微观结构部

2.4 生物揭展剂对宣纸样品上的霉菌生长的影响

图7是刷了浆糊的宣纸用水闷润10min清洗后的样品(左图)和刷了浆糊的宣纸用生物揭展剂闷润10min清洗后的样品(右图)在利于书画保存的条件下(温度：18～22℃，湿度：55%±5%)进行培养100天后的结果，两种样品均未发现霉菌产生。由此说明本生物揭展剂在浸润宣纸后不会增加发霉，具有较高的安全性。

图7 揭展后霉菌生长比较

2.5 生物揭展剂在书画文物揭展中的实际应用

图8是以成套明代水陆画作为待揭展、待修复保护的书画，分别用水(图8左)和生物揭展剂(图8右)闷润10min后揭展的结果。结果如图4所示，可见用水闷润的书画文物揭展困难，而用生物揭展剂闷润的书画可整张均匀地揭开。

图8 用生物揭展剂揭展明代字画

3 结 论

本工作研究了一种新的生物揭展剂在书画文物揭展过程中的应用效果。该生物揭展剂借助生物酶的酶解作用大大降低了揭展时画心与命纸之间的粘合力，揭展条件温和，揭展效率高；并且不影响画心和命纸本身的强度，从而降低了书画揭展的操作难度和风险。因此该生物揭展剂在书画文物的修复领域具有很好的应用前景。

[1] 李广风，李世锐，刘淑芳.生物酶揭粘书画、档案砖的防霉技术研究[J].山东档案， 2002(2)：23-24. LI Guang-feng, LI Shi-rui, LIU Shu-fang. Technology research of using biological enzyme to remove paintings and preventing files to get mold[J]. Shandong Files, 2002(2):23-24.

[2] 周 萍.酶在揭展技术中的应用[J].档案保管技术，1977：27. ZHOU Ping. Application of enzyme in removing technology[J]. File Keep Technol, 1977:27.

[3] Segal J, Cooper. The use of enzemes to release adhesives[J]. Paper Conserv, 1977: 27.

[4] 陈元生，解玉林.古旧书画画心揭取技术研究[J]. 文物保护与考古科学，2002,12(增刊)：77-83. CHEN Yuan-sheng, XIE Yu-lin. Study of detaching the mounted old Chinese painting with α-amylase[J]. Sci Conserv Archaeol, 2002,12(Suppl):77-83.

[5] 胡学智. 国内外酶制剂工业及其应用[J].工业微生物,2001,31(3): 41-46. HU Xue-zhi. Domestic and international enzyme preparation industry and its applications[J]. Industrial microbiology, 2001,31(3):41-46.

[6] 曹军卫,沈 萍.嗜极微生物[M].武汉:武汉大学出版社,2004. CAO Jun-wei, SHEN Ping. Extremophiles[M]. Wuhan: Wuhan University Press, 2004.

[7] Feller G, Payan F, Theys F,etal. Stability and structural analysis of salpha-amylase from the antarctic psychrophile Alteromonas haloplanctis A23[J]. Eur J Biochem, 1994,222(2):441-447.

[8] Kimura T, Horikoshi K. Purification and characterization of α-amylases of an alkalipsychrophilic[J]. Micrococcus.Starch/Starke, 1990,42(10): 403-407.

[9] 吴 虹, 郑惠平.低温微生物适应低温的分子机制[J]. 生命的化学, 2001,21(2): 163-165. WU Hong, ZHENG Hui-ping. Molecular mechanism of low-temperature microorganisms’ adaptation to low temperature[J]. Chem Life,2001,21(2):163-165.

[10] 冯旭明,迟乃玉,张庆芳. 低温淀粉酶菌株C2的分离鉴定及其产低温淀粉酶的酶学性质[J].微生物学通报,2011,38(12):1762-1767. FENG Xu-ming, CHI Nai-yu, ZHANG Qing-fang. Isolation and identification of low-temperature amylase strain C2 and its enzymatic properties of low-temperature amylase[J]. Microbiol China, 2011,38(12):1762-1767.

[11] 范红霞,刘 缨,刘志培.南极微球菌产低温淀粉酶条件优化及酶学性质初步研究[J]. 环境科学，2009(8):2473-2478. FAN Hong-xia, LIU Ying, LIU Zhi-pei. Preliminary study on the condition optimization of Antarctic micrococcus production of low-temperature amylase and its enzymatic properties[J]. Envir Sci, 2009(8):2473-2478.

[12] 戴世鲲,郑天凌,王晓颖,等.深海产低温碱性淀粉酶菌Halomonassp.W7的筛选及发酵条件研究[J].海洋科学,2007,31(11):27-32. DAI Shi-kun, ZHENG Tian-ling, WANG Xiao-ying,etal. Screening and study of fermentation condition of deep marine low-temperature alkaline amylase strainHalomonassp.W7[J]. Marine Sci, 2007,31(11):27-32.

(责任编辑 潘小伦)

Development of a biological method for removing ancient paintings and calligraphy from backings

YAN Li, LOU Peng-zhu, WU Wang-ting, HE Hai-ping, PENG Miao-miao

(CapitalMuseum，Beijing100045,China)

Removal of paintings from old backings is the most critical step in the process of re-mounting the paintings. The paste used in the process of mounting often makes it hard to separate the painting itself from the support paper. As a consequence, the removal process is very complex and easy to result in damage of ancient paintings and calligraphy. In the traditional method of removal, the object is moistened with water for a long time in order to reduce the viscosity of the paste, and then a conservator use his/her fingers to gently twist the support paper, making possible removal of the old support paper and paste from the back of the painting. In the present study, the extracellular fluid of Bacillus fermentation was used to make a biological removal agent. The effectiveness of the agent on the aged cotton paper was tested. The results showed that the biological agent obtained by using the fermentation broth of Bacillus subtilis, after dialysis to eliminate bacteria, had good effectiveness. The safety of using a biological agent to remove paintings was tested by scanning electron microscopy and tensile strength analysis. It is found that the biological agent can reduce the peeling force and fiber index, increase the tensile strength of paper samples, compared to water moistening, and has no significant effect on the paper microstructure. The agent improves the safety of removing backing papers. Good results have been achieved on treating a complete set of Ming Dynasty land and water paintings.

Biological; Pemoving from backings; Ancient paintings and calligraphy; Tensile strength; Amylase; Mould

2016-11-24；

2017-04-06 作者简介：闫 丽(1980—)，女，2003年硕士毕业于中国农业科学院微生物学专业，副研究馆员，主要研究方向为用生物技术保护书画和纺织文物，E-mail: yanli19800702@163.com

1005-1538(2017)03-0001-05

K876.9

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