基于残留物分析的尖底瓶功能研究

宋阿倩 钱耀鹏 张华 杨博

摘要 尖底瓶作为仰韶文化的典型器物之一，其小口、尖底的结构特征，引起了国内外学者的广泛关注，但有关其功用的认识目前仍存在较大争议。鉴于此，在以往研究的基础上，利用淀粉粒和植硅体的分析方法，对李拐沟遗址出土的6件尖底瓶的残留物进行分析，发现有来自粟类植物、小麦族、食用豆类和块根块茎类植物淀粉粒，结合与发酵相关损伤淀粉粒和部分疑似霉菌与酵母细胞的发现，初步推断李拐沟遗址出土尖底瓶应属酒器一类。实验结果对发酵工艺的研判还需更多数据的支撑。总之，实验结果为尖底瓶的功用分析提供了新的数据，证实了陕北地区以李拐沟遗址为代表的小型聚落中酿酒活动应已是一种普遍的社会现象，推进了我国古酒起源研究进程。

关键词 李拐沟遗址;尖底瓶功能;淀粉粒;植硅体;霉菌;酵母细胞

中图分类号：K878  DOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2023-01-012

Exploration of amphoras function based on residue analysis：

Taking the Liguaigou site in Wuqi County， Shaanxi Province as an example

SONG Aqian1， QIAN Yaopeng1， ZHANG Hua2， YANG Bo2

（1.School of Cultural Heritage， Northwest University， Xian 710127， China;

2.Yanan Institute of Cultural Relics， Yanan 716000， China）

Abstract As one of the typical artifacts of the Yangshao culture， the amphora has small mouth and sharp bottom， which has attracted widespread attention of domestic and international scholars. But there is still quite controversial about its function. Therefore， this paper analyzed the residues of 6 amphoras unearthed from Liguaigou site using the analysis methods of starch grains and phytoliths based on previous research， the starch grains mainly include millet， triticeae， edible beans， roots and tubers. With the discovery of damaged starch grains associated with fermentation and some suspected molds and yeast cells， it is inferred that the amphoras of Liguaigou site should belong to wine vessels，  the experimental results still need more data to support the research and judgment of fermentation technology. In a word， the experimental results provide new data for the functional analysis of the amphora， and confirming that winemaking should have been a general social activity in the small settlements represented by the Liguaigou site in northern Shaanxi.

Keywords Liguaigou site; function of amphora; starch grain; phytolith; mold; yeast cell

尖底瓶作為新石器时代仰韶文化的“标准化石”［1］，具有尖底、小口的特殊形态，其不仅分布范围广，且延续时间长。对尖底瓶进行专门研究，一直是仰韶文化研究的重点。以往研究多侧重于尖底瓶的形态演变、功用、制作工艺等方面［2-5］，其中，形态演变和制作工艺研究在类型学、地层学和模拟实验等相关研究方法的不断深入下，已取得一定成果，但有关其用作水器［6-8］、礼仪用器［9］和酒器［4，10］等功能的认识仍存在较大争议。

有关水器的认识，多是在对尖底瓶外部形态的观察下，根据力学原理进行的推断，缺乏对尖底瓶整体形态的全面了解，其结论往往难以经受实践的检验;至于礼仪用器，主要是根据甲骨文中由象形文字“酉”组成的会意字“奠”“尊”等用途进行的推断，其结论亦是缺乏更为直接的证据支撑。近些年，随着考古学研究方法的不断发展，将文献记载与民族学材料相结合，引入科技分析、功能结构分析、模拟实验等多种方法的综合研究，使得尖底瓶的功用更为清晰，其作为酒器使用的观点愈来愈受到大众认可，尤其是以残留物分析（主要指淀粉粒、植硅体和真菌等）为代表的研究手段，为尖底瓶作为酒器使用提供了十分坚实的物质基础［3，5］，为中国古代传统酿酒原料和酿酒工艺研究提供了新的思路。

残留物分析的结果与研究对象自身保存状况、研究区域自然环境、人为干扰等因素密切相关。以往对尖底瓶进行残留物分析的遗址已近10处［5，11-16］，选取的尖底瓶样品多出土时间较早，且经过人为干预（清洗或修补），容易对淀粉粒和真菌的实验结果造成一定影响，进而影响实验的结论。另外，以往研究中设置的对照组实验相对较为简单，研究涉及遗址均位于仰韶文化分布的核心区，聚落等级较高，缺少对周缘地区一般聚落遗址的关注，加之传统酿酒工艺的复杂性特征，因此，目前对尖底瓶作用和酿酒工艺的解析，在样品选用和实验分析环节仍存在较大改进空间。

针对上述问题，本文在以往研究的基础上，选取陕西吴起李拐沟遗址出土的部分尖底瓶作为研究对象，对表面残留物进行以淀粉粒和植硅体为主的残留物分析，在尽可能避免样品出土后受到污染的前提下，设置多个对照组实验，旨在为尖底瓶作为酒器使用提供更为精确的实验数据，深化对我国古代传统酿酒工艺的探索。

1 研究区概况

李拐沟遗址位于陕西省延安市吴起县庙沟镇米渠村（见图1）。2019年冬，西北大学文化遗产学院与延安市文物研究院、吴起县文管所等单位对该遗址进行了考古调查。调查所获遗物资料丰富，包括各类陶器、 石器等， 以灰坑H2出土遗物最多（见图2A），包括众多退化的重唇口、近平口尖底瓶以及盆、罐等陶器残片［17］。通过将灰坑H2浮选所获部分炭化黍遗存送往美国Beta实验室（编号：Beta-583981）进行14C测年，结果显示其绝对年代为（4 520±30）BP，在OxCal程序校正后为5 196～5 050 cal. BP，绝对年代范围处于仰韶文化晚期阶段，结合此次实验涉及李拐沟遗址的相对年代及实验选取尖底瓶样品的具体形态特征，推断本文涉及的年代应主要集中在仰韶晚期或偏早阶段。

2 材料与方法

2.1 实验材料

本次实验选取李拐沟遗址H2出土的6件尖底瓶残片作为研究对象（见图2B），其中5件口部残片和1件底部残片，所有样品出土时保存状态均较好。为了便于样品提取，调查环节所获实验样品均打包带回实验室处理。由于样品均系同一灰坑出土，现场采样时采样人员均佩戴手套，并及时将样品装入独立塑封袋。实验室取样环节，除一次性实验用具，所有实验工具均进行约30 min高温蒸煮，以避免取样环节交叉污染。此次实验选取的6件尖底瓶共获取24份实验样品，包括内壁、外壁两部分，表面浮土样液和超声波提取样液两个类别（见表1）。

2.2 实验方法

为分析尖底瓶表面残留物的保存情况，此次实验除对6件尖底瓶样品的内、外壁超声波样品进行收集外，还对内外壁表面的浮土样液进行了收集，并记录了每件样品的大致取样面积（见表1）。实验分析的具体流程如下：

①用流动的超纯水对样品内壁浮土进行缓慢冲洗，至样品表面无明显泥土附着，收集冲洗的样液至离心试管，并记录冲洗面积，随后对内壁冲洗部位进行超声波取样，将超声波获取的样液转移至离心试管，外壁取样与内壁一致；②将上述离心试管中采集的混合液体进行离心，丢弃上清液，在提取的所有样品中缓慢加入6％的H2O2去除有机质，震荡清洗，至溶液呈中性；③加10％HCl去除钙质，加超纯水对称离心，清洗至溶液变清；④加六偏磷酸钠（Calgon），震荡，静置12 h，分散黏土，后用超纯水清洗；⑤在清洗后的离心试管中加入1.8 g／cm3的CsCl溶液，浮选，将上层液体转移至新的离心试管；

⑥对新试管中的溶液，即提取到的淀粉粒溶液进行清洗，在离心试管中加入25％的甘油制片，用中性树脂封片，在Leica DM750显微镜下观察、测量及统计；

⑦对于植硅体的提取，直接利用提取完淀粉粒旧管中的残留样液，对其进行清洗后，加入密度为2.35 g／cm3的ZnBr2重液进行二次浮选，将上层液体转移至新的离心试管中，制片并进行镜下鉴定和统计。

为了对古代淀粉粒和植硅体进行准确分析，本文对比参照了从全国各地收集的禾本科和豆科等多个种属的淀粉粒形态数据和植硅体的相关论文图版［18-25］。实验过程中，还发现有部分古代微生物遗存的存在，鉴定环节参照了已发表文献中古代微生物遗存的相关图谱［5，14-16］。

3 实验结果

3.1 淀粉粒分析结果

本次实验共发现287颗单粒淀粉粒，其中的164颗可鉴定为4类，剩余123颗多因表面损伤或淀粉粒形态数据库缺乏而无法准确鉴定，将其统一归为一类（见表2）。

Ⅰ类：127颗，形态多呈多面体形，脐点居中，表面裂隙常见Y形、横断形和星形等（见图3A～F）。根据表面特征及粒径的分布范围，该类淀粉粒应来自于粟、黍及狗尾草属等粟类植物［18］。结合以往研究，可将I类淀粉粒再细分为3类：1类（n=44），淀粉粒粒径大于16.8  μm的驯化型粟;2类（n=46），具有褶皱，表面较为粗糙的野生型粟类植物;3类（n=37），其他来自粟类植物的淀粉粒。

Ⅱ类：27颗，大多呈不規则的凸透镜形，如椭圆形、近圆形，表面多见凹坑，敲击后侧面观呈椭球形，中间部位有一条纵向裂隙，层纹仅部分可见（见图3G～J）。这类淀粉粒的表面形态和粒径大小与现代小麦族淀粉粒非常相似［19-20］，应来自小麦族植物。

Ⅲ类：2颗，形状为椭圆形，粒径较大，均在20 μm以上，层纹明显，中部有通过脐点的纵贯树枝状裂隙（见图3K～L）。这类淀粉粒形态特征与食用豆类十分相似［21］，应来自食用豆类植物。

Ⅳ类：8颗，近椭圆形，脐点偏向一端，部分有层纹，消光壁多呈X形，略弯曲（见图3M～P），具有典型块根块茎类淀粉粒特征［22］。

Ⅴ类：123颗，其中有13颗因形态特殊暂无法鉴定，其余110颗因十字消光减弱或具有不同程度损伤而难以鉴定（见图4）。

3.2 植硅体分析结果

经分析，本次实验所涉24份实验样品中，植硅体的含量较为丰富，本文对植硅体含量较多的样品均统计至500粒，含量少于500粒的样品全部进行统计。共统计有4 877粒植硅体，其中有232粒无法鉴定，可鉴定的4 645粒植硅体主要包括17类（见图5，表3）。大部分为哑铃型、齿型、平滑棒型、刺棒型、帽型、方型、黍稃壳η型和无法进一步鉴定的禾草类稃壳植硅体，多铃型、十字型、盾型、导管型和粟稃壳Ω型植硅体数量较少。

3.3 微生物分析结果

在上述尖底瓶残留物分析过程中，还观察到49个疑似真菌（霉菌、酵母细胞）的微生物遗存（见图6A～G）。通过将其与以往研究中所见真菌形态的比对［5，14-16］，发现两者具有十分相似的外部形态特征。其中，18个酵母细胞（见图6F～G）的大小和形态亦与现代黄酒中酵母细胞（见图6H）和普通纯种酵母细胞（见图6I）较为一致。

4 讨论

为排除尖底瓶在埋藏、样品提取和后期实验处理环节受污染的可能，本文不仅对实验环节进行了严格把控，还在取样过程设置多个对照组。除对每件尖底瓶内、外壁进行超声波取样外，亦将内、外壁超声波取样前表面浮土进行了实验处理。为进一步明确残留物的来源，本文还对取样面积进行了记录。若受到污染，则内、外壁提取淀粉粒和植硅体的概率应大体相同。结果显示，本次实验获取的淀粉粒几乎均来自尖底瓶底部内壁（见表2），单位面积内分布密度高达9粒，口部则较少发现，这种分布差异可能与尖底瓶不同部位的功能性结构相关，底部在存储过程由于沉淀作用更易聚集较多淀粉粒［3］。各组实验获取植硅体的结果较为杂乱，对残留物的指示性不强，以往研究中被用来分析发酵工艺和饮用方式的粟黍稃壳植硅体、芦苇盾型植硅体在内外壁残留物中均可见到［5，11］，部分浮土样液中亦有发现（见表3），考虑到植硅体受埋藏环境影响较大，且本次实验样品均出土于埋藏环境复杂的灰坑，受取样面积等众多因素的影响，其是否能够代表器物使用时残留物的信息具有较大的不确定性，暂不能排除受到污染的可能。

本次实验在所有尖底瓶内壁超声波样品中均提取到淀粉粒，主要包括粟类作物、小麦族、食用豆类及块根块茎类等，初步推测李拐沟遗址尖底瓶的功能应与存储或加工含上述淀粉类的物质相关。其中以粟类作物的占比最大，约占可鉴定淀粉粒总数的77.43％，小麦族为16.46％，其余均占比较小。这一数据与李拐沟遗址灰坑H2浮选所获粟、黍等禾本科和豆科植物的炭化遗存结果相符，且植硅体中大量粟、黍稃壳植硅体（见图5D、K）的存在亦是对这一结果的进一步佐证。目前对尖底瓶开展过残留物分析的遗址均位于仰韶文化分布的腹心地带，聚落等级较高，其结果揭示的植物利用情况因各遗址所处地理环境的差异而略有区别，但主要还是以粟类作物为主，辅以薏苡、水稻或小麦族作物，部分残留物中还可见食用豆类、块根块茎类植物淀粉的存在［5，11-16］。这一概况与此次李拐沟遗址尖底瓶内残留物以粟类植物为主的结果基本一致。

淀粉是一類存储于植物种子、果实、根及茎部的葡萄糖长链聚合物［26］，自然条件下能够长期保存［27］，但在不同加工方式下容易产生各种形变。现代模拟实验显示，捣碎或碾磨、蒸煮、发酵等加工方式下，淀粉粒的变化特征明显，具有一定规律性［28-30］。通过对不同加工方式下淀粉粒损伤特征的总结，可用于推断含淀粉类植物被加工的具体方式，进而对古代器物的功用进行推断。本次实验获取的287颗淀粉粒中，有110颗具有不同程度损伤，约占淀粉粒总数的38.32％，此外还有部分完全糊化无法统计的淀粉粒。110颗具有损伤特征的单粒淀粉粒，除十字消光微弱或几近消失外，还表现有边缘缺失、膨胀变形、中心凹陷、表面褶皱加剧和脐点处裂隙加剧等特征（见图4），与经蒸煮、发酵过程淀粉粒的损伤特征高度一致。众所周知，中国作为世界上最早酿酒的国家之一，谷物酒一直被认为是最早的粮食酿造酒，其酿造必须经过糖化和酒化2个重要环节［31］，具体涉及谷物的蒸煮糊化或芽化、微生物发酵2个阶段。根据上述损伤淀粉粒的形态，可初步断定李拐沟遗址尖底瓶内壁残留物应与酒相关。此外，实验环节还发现部分疑似酵母和霉菌等微生物遗存，与现代酿酒酵母及酿酒环节所涉及部分菌种的形态极为相似，但因该类微生物在自然界广泛存在，本文亦未能对其进行深入分析，因此，仅作为残留物与酒相关的例证。

目前，古酒起源和酿酒原料的研究在科技手段的介入下已取得极大突破，但就传统酿酒工艺而言，仍存在众多问题。《尚书·说命》中有载“若作酒醴，而为麴糵”［32］，酒曲的使用是酿酒的关键，“麴糵”主要指发芽发霉的谷物，属天然酒曲，经人为选择培养便有了现代所熟知的人工酒曲，而发酵一般是指特定微生物分解有机质的过程，在保证微生物和有机质环境相对稳定的状态下，发酵即可进行。有学者曾提出，仰韶时期可能已存在谷芽酒和曲酒两种发酵酒［14］，传统的谷芽酒常以未去壳的谷物为原料;而酒曲发酵不仅可能会涉及未脱壳谷物，还可能伴有部分中草药材料的添加［31］。此次实验结果中大量粟黍稃壳植硅体的发现，在一定程度上为谷芽发酵提供了可能，但由于浮土样品中同样也发现有大量稃壳植硅体，且内外壁发现的其他类型植硅体亦与土样中植硅体的类型十分接近，因此，根据实验结果还无法确定李拐沟遗址尖底瓶内酒类残留物的发酵方式。此外，除上述2种常见发酵方式外，如使用黄酒一类未经蒸馏的原始酒液代替酒曲，同样也可达到发酵的目的［33］，这一结论在作者后期模拟实验环节得到了印证。另外，相关民族学材料和模拟实验的结果显示，通过口嚼或添加蜂蜜等方式亦可促进发酵的进行［34-35］。因此，鉴于传统发酵工艺的复杂性，除目前所熟知的几种方式外，或许还可能会存在一些目前无法获知或辨识的发酵工艺。因此，本文认为对发酵工艺的具体分析还需进一步深入探索。

5 结语

本文以李拐沟遗址灰坑H2出土6件尖底瓶作为研究对象，在实验条件严格控制下，设置了多个对照组。结果显示，尖底瓶内残留物主要包含粟类作物、小麦族、食用豆类和块根块茎类植物淀粉，结合众多与发酵相关的损伤的淀粉粒和部分疑似霉菌及酵母细胞的存在，推断6件尖底瓶的功能应与酿酒相关，属于酒器一类。由于受埋藏环境等多种因素影响，暂无法确定实验所获植硅体数据是否为尖底瓶使用时的残留，加之传统酿酒发酵工艺的复杂性，本文认为尖底瓶作为酒器这一论断应已无太大争议，但对发酵工艺等相关问题的解析尚需进一步深入探讨。总之，以上研究为陕北地区仰韶文化尖底瓶的功能和酿酒原料的选用提供了数据支撑，在研究方法上为中国古代器物表面残留物分析提供了典型案例。

致 谢：感谢西北大学文化遗产学院翟霖林老师等师生和延安市文物研究院相关工作人员在取样环节提供的帮助！

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（編 辑 李 波）