珍珠生長中改色實驗探索

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本文作者：孔進楊明星何劍寒作者單位：中國地質大學珠寶學院

1實驗原理與方法

1.1實驗原理

三角帆蚌經過插核手術后會形成珍珠囊并開始孕育珍珠，經過1年的生長期后，囊內會形成有一定珠層厚度的養殖珍珠。本實驗將配置好的染料用細針注入已經形成的珍珠囊中，此時染料在珍珠囊內從育珠表面向內部逐漸擴散，活性染料中相關基團可以與珍珠內有機質等進行化學反應形成離子鍵穩定結合，直接染料可以依靠自身的親和力與有機質形成氫鍵和范德華力的結合，最終固結在有機質表面[4]。此外，部分染料則依靠機械物理作用在育珠內部空隙中附著與沉積[5]；珍珠囊在手術后經過一段時間的調整后恢復機能，囊內圍繞原來已經形成的育珠繼續分泌珍珠質，從而將存留在囊內的染料覆蓋包裹起來，此時注入的染料穩定存在于珍珠內部。以此方法對生長過程中的淡水無核珍珠進行顏色處理，染料透過實驗后表面生長的珍珠微透明薄層而顯現出一定的顏色，回收得到彩色珍珠。

1.2實驗方法及條件

實驗地點在湖北鄂州東溝鎮魚蚌混養養殖基地，基于普通三角帆蚌的育珠養殖環境，實驗時水溫為25℃。實驗試劑采用紅色系（直接大紅、活性紅X-3B、活性紅B-3BF）和黑色系（直接黑、直接耐曬黑VSF600）共5種常見化工染料，配制成的3mg/ml，4mg/ml兩組濃度。實驗對象選取3～4齡的三角帆蚌，其都在1～2齡間經過人工插核處理，蚌體長約15cm，閉殼肌強勁有力。將現場配制好的染料溶液通過注射器注入到實驗蚌單邊最上排珍珠囊內，約8個囊/側，當染料開始沿注射孔洞外溢時停止注入，用鑷子和挑針盡量撥動珍珠囊，使染料與珍珠均勻接觸，完成后盡快編號裝入網袋放入水中掛養。

2實驗結果與分析

實驗蚌經過6個月生長期后回收，情況如表1所示：整體實驗蚌為20個，回收14個，總體存活率為70%，其中色料濃度為3mg/ml時的存活率為100%，而濃度為4mg/ml時實驗蚌的存活率僅為40%。

2.1染料對蚌體的機能影響

回收實驗蚌，剔除生物組織，發現蚌殼內表面有不同程度的染料分布與異常珍珠質的堆積。如圖1a所示，蚌殼內表面光滑，有少量紅色及褐黃色色素分布，與正常蚌殼內表面現象相似；從圖1b可見，有少量貝附珠存在，且圍繞貝附珠有少量的異常暗灰色珍珠質堆積；從圖1c可見，大量的貝附珠及大范圍不均勻分布的黑色染料；在圖1d中易見大面積分布的暗黑色異常珍珠質的隆起堆積，且隆起部位局部存在孔洞與破口。將實驗蚌依據蚌殼內表面特征劃分為兩類：(1)內殼較為光滑，顏色與正常蚌殼相似可能呈現白色、黃褐色以及少量染料的分布，僅出現少量貝附珍珠，局部可能出現少量的異常珍珠質堆積，如實驗中分別注射了3mg/ml直接大紅、直接黑、活性紅B-3BF、活性紅X-3B、直接耐曬黑VSF600的實驗蚌。筆者認為，蚌體外套膜對如上濃度的染料試劑的耐受性較好，外套膜未出現或僅有輕微的異常。(2)蚌殼表面有大量的貝附珍珠分布，內殼表面由于珍珠質包覆了大量的染料，可見形態不規則的染料分布，部分個體可見暗灰色異常珍珠質的大范圍堆積導致內殼表面有不規則的高度隆起，如實驗中分別注射了4mg/ml直接黑、直接大紅、直接耐曬黑VSF600實驗的蚌體。提高染料的濃度增強了刺激性使得外套膜無法耐受，導致外套膜穿孔出現大量的貝附珠及異常珍珠質的分泌。

2.2實驗珍珠的改色情況

收獲實驗改色珍珠根據色料的濃度及品種依次排列，如下圖2所示：實驗收獲的珍珠樣品均可見不同程度的顏色改變，說明本實驗方法具有一定的可行性。

2.2.1染料種類及濃度對珍珠改色效果的對比分析

紅色系染料對珍珠的改色效果較為明顯，使用3mg/ml的活性紅X-3B的效果最為理想，改色珍珠的顏色相對均勻，有較好的珍珠光澤，局部會出現麻點、小丘等生長瑕疵，顏色在瑕疵部位有濃集。黑色系染料在珍珠改色部位的顏色較濃，效果明顯，但分布不均勻，3mg/ml直接黑的改色效果相對較好，但改色珍珠表面的麻點和生長小丘部位珍珠光澤較弱；在未改色區域呈現珍珠的正常體色，有較好的珍珠光澤。

2.2.2改色珍珠的顏色分布特征

改色珍珠的顏色與染料的顏色有一定的對應關系，但在色調的飽和度上存在差異。如圖3e所示，珍珠正面呈均勻分布的紅色，珍珠光澤較強，珍珠邊緣可見有未封閉的鋸齒狀珍珠質薄層，背面如圖3f可見，后期生長的珍珠薄層未將初期生長的珍珠完全包覆，在邊緣空隙中有紅色物質的聚集。此外，如圖3a中染料呈不均勻流動狀分布，無規則形態；如圖3b所示染料在珠面凹坑等瑕疵部位濃集。

2.2.3改色珍珠的光澤特征

總結發現，改色珍珠的光澤特點如圖3a所示，改色區域的形態不規則，表面存在瑕疵、光澤暗淡，而未改色區域光澤整體一致呈現較強的珍珠光澤。

2.2.4改色珍珠的表面瑕疵的特征

改色珍珠表面可能出現一般養殖珍珠中常見的瑕疵情況，而染料的刺激直接導致了珍珠囊局部亢奮過度的分泌珍珠質，從而在珠面改色區域表面出現特征的麻點與生長丘等瑕疵。如圖3a可見在表面黑色區域出現了大量密集的小麻點；而圖3c可見表面出現了很多坡度較緩的生長丘。

3改色珍珠的掃描顯微鏡分析

在室溫17℃、相對濕度小于80%的環境下，采用Quanta200型環境掃描電子顯微鏡對經過噴金預處理的特征樣品進行了表面微形貌的觀察，測試條件：加速電壓200KV，最大束流2μA。

3.1不均勻改色珍珠表面改色與未改色部分的SEM測試

測試樣品為不均勻改色的粉紅色貝附珍珠，A部位為白色的珍珠原體色，珍珠光澤較強，B部位為改色部位，珍珠光澤中等，本文分別對A、B兩個部位的SEM圖進行比較分析（圖4a）。圖4b所示，A部位放大5000倍可見到規則的六邊形文石片（邊長約2μm）以及瓦片狀構造，與普通的光澤較強的養殖珍珠表面現象一致；B部位放大至1300倍后（圖4c）發現文石晶體呈現長條形的層狀生長（長約4.5μm，寬約1.5μm），放大至4000倍（圖4d）可見長條形的文石片厚度較薄，與周邊的不同層文石間的突起較低，與正常的養殖珍珠的表面形貌存在明顯差異。測試結果說明，本實驗對珠面未改色區域的結構和表面形貌無影響，而改色部位的文石片厚度較薄、形狀不規則是直接導致了光澤的差異。

3.2改色珍珠表面麻點與生長丘

改色珍珠表面常出現生長丘（圖5a）和生長麻點（圖5d）等瑕疵特征，筆者對其進行了SEM測試分析。很多改色珍珠表面會出現類似于A部位的坡度較緩的生長丘，珍珠光澤較好（圖5a）；放大觀察（圖5b），文石片呈有序排布，在生長丘部位有隆起，文石疊成“等高線”紋理；繼續放大至2000倍（圖5c），文石片呈六方形有序的疊瓦狀排布，普通養殖珍珠無明顯差異。如圖5d中B所示為改色珍珠表面覆蓋了染料的生長麻點，放大150倍（圖5e）發現，麻點周圍的正常區域的文石片呈有序的疊瓦狀分布，但在麻點部位呈現密集的突起堆積；放大2500倍（圖5f）可見突起部分不同于正常珍珠層的有序層狀生長，而是形成多個生長中心，文石片縱向的無序堆積，同層文石晶體間緊密程度明顯較差，相鄰的文石片間存在很多空隙及雜質。結果顯示，改色珍珠表面的生長丘部位與普通珍珠的表面形貌無明顯區別；而表面密集的生長麻點實則為文石片的紊亂堆積所致。