珍珠生长中改色实验探索

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本文作者：孔进杨明星何剑寒作者单位：中国地质大学珠宝学院

1实验原理与方法

1.1实验原理

三角帆蚌经过插核手术后会形成珍珠囊并开始孕育珍珠，经过1年的生长期后，囊内会形成有一定珠层厚度的养殖珍珠。本实验将配置好的染料用细针注入已经形成的珍珠囊中，此时染料在珍珠囊内从育珠表面向内部逐渐扩散，活性染料中相关基团可以与珍珠内有机质等进行化学反应形成离子键稳定结合，直接染料可以依靠自身的亲和力与有机质形成氢键和范德华力的结合，最终固结在有机质表面[4]。此外，部分染料则依靠机械物理作用在育珠内部空隙中附着与沉积[5]；珍珠囊在手术后经过一段时间的调整后恢复机能，囊内围绕原来已经形成的育珠继续分泌珍珠质，从而将存留在囊内的染料覆盖包裹起来，此时注入的染料稳定存在于珍珠内部。以此方法对生长过程中的淡水无核珍珠进行颜色处理，染料透过实验后表面生长的珍珠微透明薄层而显现出一定的颜色，回收得到彩色珍珠。

1.2实验方法及条件

实验地点在湖北鄂州东沟镇鱼蚌混养养殖基地，基于普通三角帆蚌的育珠养殖环境，实验时水温为25℃。实验试剂采用红色系（直接大红、活性红X-3B、活性红B-3BF）和黑色系（直接黑、直接耐晒黑VSF600）共5种常见化工染料，配制成的3mg/ml，4mg/ml两组浓度。实验对象选取3～4龄的三角帆蚌，其都在1～2龄间经过人工插核处理，蚌体长约15cm，闭壳肌强劲有力。将现场配制好的染料溶液通过注射器注入到实验蚌单边最上排珍珠囊内，约8个囊/侧，当染料开始沿注射孔洞外溢时停止注入，用镊子和挑针尽量拨动珍珠囊，使染料与珍珠均匀接触，完成后尽快编号装入网袋放入水中挂养。

2实验结果与分析

实验蚌经过6个月生长期后回收，情况如表1所示：整体实验蚌为20个，回收14个，总体存活率为70%，其中色料浓度为3mg/ml时的存活率为100%，而浓度为4mg/ml时实验蚌的存活率仅为40%。

2.1染料对蚌体的机能影响

回收实验蚌，剔除生物组织，发现蚌壳内表面有不同程度的染料分布与异常珍珠质的堆积。如图1a所示，蚌壳内表面光滑，有少量红色及褐黄色色素分布，与正常蚌壳内表面现象相似；从图1b可见，有少量贝附珠存在，且围绕贝附珠有少量的异常暗灰色珍珠质堆积；从图1c可见，大量的贝附珠及大范围不均匀分布的黑色染料；在图1d中易见大面积分布的暗黑色异常珍珠质的隆起堆积，且隆起部位局部存在孔洞与破口。将实验蚌依据蚌壳内表面特征划分为两类：(1)内壳较为光滑，颜色与正常蚌壳相似可能呈现白色、黄褐色以及少量染料的分布，仅出现少量贝附珍珠，局部可能出现少量的异常珍珠质堆积，如实验中分别注射了3mg/ml直接大红、直接黑、活性红B-3BF、活性红X-3B、直接耐晒黑VSF600的实验蚌。笔者认为，蚌体外套膜对如上浓度的染料试剂的耐受性较好，外套膜未出现或仅有轻微的异常。(2)蚌壳表面有大量的贝附珍珠分布，内壳表面由于珍珠质包覆了大量的染料，可见形态不规则的染料分布，部分个体可见暗灰色异常珍珠质的大范围堆积导致内壳表面有不规则的高度隆起，如实验中分别注射了4mg/ml直接黑、直接大红、直接耐晒黑VSF600实验的蚌体。提高染料的浓度增强了刺激性使得外套膜无法耐受，导致外套膜穿孔出现大量的贝附珠及异常珍珠质的分泌。

2.2实验珍珠的改色情况

收获实验改色珍珠根据色料的浓度及品种依次排列，如下图2所示：实验收获的珍珠样品均可见不同程度的颜色改变，说明本实验方法具有一定的可行性。

2.2.1染料种类及浓度对珍珠改色效果的对比分析

红色系染料对珍珠的改色效果较为明显，使用3mg/ml的活性红X-3B的效果最为理想，改色珍珠的颜色相对均匀，有较好的珍珠光泽，局部会出现麻点、小丘等生长瑕疵，颜色在瑕疵部位有浓集。黑色系染料在珍珠改色部位的颜色较浓，效果明显，但分布不均匀，3mg/ml直接黑的改色效果相对较好，但改色珍珠表面的麻点和生长小丘部位珍珠光泽较弱；在未改色区域呈现珍珠的正常体色，有较好的珍珠光泽。

2.2.2改色珍珠的颜色分布特征

改色珍珠的颜色与染料的颜色有一定的对应关系，但在色调的饱和度上存在差异。如图3e所示，珍珠正面呈均匀分布的红色，珍珠光泽较强，珍珠边缘可见有未封闭的锯齿状珍珠质薄层，背面如图3f可见，后期生长的珍珠薄层未将初期生长的珍珠完全包覆，在边缘空隙中有红色物质的聚集。此外，如图3a中染料呈不均匀流动状分布，无规则形态；如图3b所示染料在珠面凹坑等瑕疵部位浓集。

2.2.3改色珍珠的光泽特征

总结发现，改色珍珠的光泽特点如图3a所示，改色区域的形态不规则，表面存在瑕疵、光泽暗淡，而未改色区域光泽整体一致呈现较强的珍珠光泽。

2.2.4改色珍珠的表面瑕疵的特征

改色珍珠表面可能出现一般养殖珍珠中常见的瑕疵情况，而染料的刺激直接导致了珍珠囊局部亢奋过度的分泌珍珠质，从而在珠面改色区域表面出现特征的麻点与生长丘等瑕疵。如图3a可见在表面黑色区域出现了大量密集的小麻点；而图3c可见表面出现了很多坡度较缓的生长丘。

3改色珍珠的扫描显微镜分析

在室温17℃、相对湿度小于80%的环境下，采用Quanta200型环境扫描电子显微镜对经过喷金预处理的特征样品进行了表面微形貌的观察，测试条件：加速电压200KV，最大束流2μA。

3.1不均匀改色珍珠表面改色与未改色部分的SEM测试

测试样品为不均匀改色的粉红色贝附珍珠，A部位为白色的珍珠原体色，珍珠光泽较强，B部位为改色部位，珍珠光泽中等，本文分别对A、B两个部位的SEM图进行比较分析（图4a）。图4b所示，A部位放大5000倍可见到规则的六边形文石片（边长约2μm）以及瓦片状构造，与普通的光泽较强的养殖珍珠表面现象一致；B部位放大至1300倍后（图4c）发现文石晶体呈现长条形的层状生长（长约4.5μm，宽约1.5μm），放大至4000倍（图4d）可见长条形的文石片厚度较薄，与周边的不同层文石间的突起较低，与正常的养殖珍珠的表面形貌存在明显差异。测试结果说明，本实验对珠面未改色区域的结构和表面形貌无影响，而改色部位的文石片厚度较薄、形状不规则是直接导致了光泽的差异。

3.2改色珍珠表面麻点与生长丘

改色珍珠表面常出现生长丘（图5a）和生长麻点（图5d）等瑕疵特征，笔者对其进行了SEM测试分析。很多改色珍珠表面会出现类似于A部位的坡度较缓的生长丘，珍珠光泽较好（图5a）；放大观察（图5b），文石片呈有序排布，在生长丘部位有隆起，文石叠成“等高线”纹理；继续放大至2000倍（图5c），文石片呈六方形有序的叠瓦状排布，普通养殖珍珠无明显差异。如图5d中B所示为改色珍珠表面覆盖了染料的生长麻点，放大150倍（图5e）发现，麻点周围的正常区域的文石片呈有序的叠瓦状分布，但在麻点部位呈现密集的突起堆积；放大2500倍（图5f）可见突起部分不同于正常珍珠层的有序层状生长，而是形成多个生长中心，文石片纵向的无序堆积，同层文石晶体间紧密程度明显较差，相邻的文石片间存在很多空隙及杂质。结果显示，改色珍珠表面的生长丘部位与普通珍珠的表面形貌无明显区别；而表面密集的生长麻点实则为文石片的紊乱堆积所致。