Arheometrija

By   /  12. marta 2018.  /  Komentari su isključeni na Arheometrija

Autor: Dušan Petrović

Savremene instrumentalne metode predstavljaju važan korak u prikupljanju informacija o artefaktima nađenim na arheološkim lokalitetima. Rezultati dobijeni ovim metodama mogu biti preko potrebni pri izboru najadekvatnijeg postupka konzervacije i restauracije predmeta.
Poznavanje starih tehnika izrade predmeta koji se analizira takođe može da pruži vredne informacije o materijalnoj kulturi društva u kojem je objekat proizveden, a često nam omogućava kako njegovo datiranje, tako i određivanje mesta porekla (uključujući i potvrdu autentičnosti datog objekta!). Nadalje, poznavanje tehnika i materijala nam može pružiti, makar okvirno, izbor najpogodnije metode za analizu.
Procesi starenja dovode do brojnih hemijskih reakcija koje imaju za posledicu izvesno smanjenje početnih količina nekih supstanci. Oni značajno otežavaju identifikaciju predmeta. Poznavanje starih tehnika proizvodnje i mogućih procesa degradacije, kao i dobro osmišljen hemijski eksperiment analitičaru pružaju mnoge odgovore.
Pri analizi arheoloških artefakata najbolji izbor bi predstavljale nedestruktivne, uglavnom spektroskopske, tehnike primenljive in situ[1], poput fluorescencije X-zraka (XRF)[2]. Za analizu neorganskog materijala, ove metode nam mogu dati dobre rezultate. Mogu nam pružiti i nekakve zaključke o organskim supstancama, npr. pri analizi boja infracrvenom spektroskopijom sa Furijeovom transformacijom (FTIR).[1] Ipak, organske supstance su uglavnom previše složene za ovakav pristup. Stoga je neophodno uzorkovati deo predmeta i analizirati organski materijal ekstrahovan iz njega. Potreba da se za analizu koristi što manja količina uzorka dovela je do upotrebe jako selektivnih i osetljivih metoda.


Fotografija snimljenja u toku merenja vršenih na Mona Lizi: metod XRF spektrometrije je primenjen direktno na slici u muzeju Luvr, u Parizu, Francuska [2]

Za odvajanje i detekciju komponenata, instrumentalne separacione metode nude visok nivo odvajanja različitih klasa jedinjenja, kao i mogućnost primene mnogih detektora.

ANALIZA PRIRODNIH BOJA

Pre nego su sintetisane prve boje (movein – 1856. godine), ljudi su za bojenje tekstila morali da koriste samo boje iz prirodnih izvora, uglavnom iz biljaka i insekata. Biljka broć, biljne vaši i purpurni puž samo su neki od najstarijih izvora boja.[3] Razlike u vrstama boja, postupcima ekstrakcije i bojenja, atmosferskim uslovima u kojima su tekstili čuvani, izazivale su mnogo veće razlike u raspodeli količina boja nego danas, kada se koriste sintetičke boje određene hemijske strukture.[4]
Identifikacija prirodnih boja se bazira na određivanju najviše zastupljenih bojila.[1] Analiza boja koje nisu menjale svoj sastav tokom vremena je relativno jednostavna. Ipak, u realnim slučajevima, analiza biva znatno otežana usled degradacije uzorka. Otuda poznavanje procesa starenja i razgradnje, kao i njihovih hemijskih pratioca predstavlja jako bitnu stavku arheometrijske analize.[5] O ovim procesima se, ipak, zna jako malo. Tačnije, jedino se sa sigurnošću može tvrditi da pri razlaganju žutih flavonola kao glavni proizvodi nastaju hidroksibenzoeve kiseline.[1]
Bitan korak pri svakoj analitičkoj proceduri je ekstarkcija jedinjenja od interesa iz složenog matriksa. Na istorijskim tekstilima, s vremenom, koncentracija boje postaje sve niža, a uzorak koji se analizira dostupan je u maloj količini (kako se artefakt ne bi značajno narušavao). Zato uspeh analize leži u količini boje koja se može izolovati.
Treba napomenuti da se pri analizi prirodnih boja vrši najčešće samo kvalitativna analiza. Ako bismo i poznavali količinu boje na tkanini, ne postoji način da je povežemo kako sa originalnom količinom boje nanetom na nju, tako i sa primenjenim procesom bojenja.[1]
Visoko efikasna tečna hromatografija (HPLC) je najčešće upotrebljavana metoda u analizi prirodnih boja.[4] Ona nam omogućava da razdvojimo i identifikujemo veliki broj molekula iz male zapremine uzorka (svega 5-20 μL), bez potrebe za prethodnom derivatizacijom (koja bi bila neophodna kod gasne hromatografije[6]). Razdvajanje se uglavnom vrši na reverzno-faznim C-18 kolonama, pri čemu se kao eluent koriste smeše acetonitrila ili metanola sa vodom, uz dodatak kiseline.[1] Kisela sredina je bitna kako bi sprečila disocijaciju analita, koji uglavnom poseduju kisele grupe, kao i da spreči nespecifične interakcije analiziranih jedinjenja sa silanolnim grupama stacionarne faze.
HPLC sa UV/Vis detekcijom pronašao je primenu u analizi prirodnih boja ekstrahovanih iz biljnih ili životinjskih tkiva, kao i davno obojenih arheoloških tekstila. Primena UV/Vis detekcije izgleda kao najprirodnija odluka, s obzirom da su boje mahom organski molekuli koji apsorbuju u vidljivom delu elektromagnetnog spektra. Trenutno najviše korišćeni je detektor sa nizom dioda (DAD)[5], čiji nam izbor omogućava da identifikaciju ne ostvarujemo samo na osnovu retencionih vremena, već i na osnovu poređenja UV/Vis spektara izdvojenog jedinjenja sa standardnom supstancom.
Fluorescentni detektor je selektivniji i osetljiviji od UV/Vis. On omogućava određivanja u uzorcima nižih koncentracija. Većina molekula od arheološkog interesa nema sposobnost fluorescencije, te stoga analizi mora prethoditi neki vid derivatizacije. Poznato je da kompleksiranje može pospešiti fluorescenciju žutih flavonoidnih i antrahinonskih boja. Za njihovo određivanje se stoga koristi posthromatografska derivatizacija, najčešće aluminijumom.[7]
Iako je napomenuto da je DAD UV/Vis detekcija najčešće korišćena, masena spektrometrija (MS) ima nekoliko prednosti nad UV/Vis detekcijom – bolju osetljivost i selektivnost, što se može postaviti kao bitno pri analizi tragova boja u jako apsorbujućem matriksu.[1, 5] Najveća prednost MS nad UV/Vis detekcijom je mogućnost određivanja strukture nepoznatih supstanci u ekstraktu. Nepoznata jedinjenja, kao i proizvodi njihove degradacije koji ne apsorbuju u UV/Vis delu spektra se takođe mogu određivati.

ZAKLJUčAK

Iako su u arheometriji znatno poželjnije nedestruktivne tehnike, one često ne daju dovoljno informacija usled složenosti matriksa. Zato se primenjuju visoko efikasne metode odvajanja. Raznolikost ovih metoda, kao i mogućih detektora daje nam gotovo neograničene mogućnosti njihove upotrebe. 
Gasna hromatografija je ranije često bila metoda izbora pri analizi organskog materijala. Danas se sve više primenjuje tečna hromatografija jer mnoga jedinjenja mogu biti analizirana bez prethodne derivatizacije (neophodne kod gasne hromatografije). što se tiče detekcije, najpoželjnija je masena detekcija koja nam pored visoke osetljivosti i selektivnosti pruža i mogućnost strukturnog određivanja analita. Ipak, pri analizi organskih boja još uvek se najčešće koristi UV/Vis detekcija.
Određivanje strukture nepoznatih jedinjenja i njihovih proizvoda razgradnje je od neprocenjivog značaja, ne samo za identifikaciju ispitivanog materijala, već i za osmišljavanje najpogodnijeg vida konzervacije. Bez poznavanja puteva degradacije, nemoguće je razumeti procese starenja, te je stoga teško efikasno zaštititi naše kulturno bogatstvo. 

REFERENCE

[1] Surowiec, I. Microchim. Acta 2008162, 289
[2] de Viguerie, L.; Walter, P.; Laval, E.; Mottin, B.; Solé, V. A. Angew. Chem. Int. Ed. 201049, 6125
[3] Radojković-Veličković, M.; Mijin, D. Organske boje i pigmenti, Tehnološko-metalurški fakultet, 2001. 
[4] Wouters, J. Stud. Conserv. 198530, 119
[5] Surowiec, I.; Szostek, B.; Trojanowicz, M. J. Sep. Sci. 200730, 2070 
[6] Casas-Catalán, M. J.; Doménech-Carbó, M. T. Anal. Bioanal .Chem. 2005382, 259
[7] Hollman, P. C. H.; van Trijp, J. M. P.; Buysman, M. N. C. P. Anal. Chem. 199668, 3511

  

 


RSS
%d bloggers like this: