2011-01-12

陈旧的纸张、手记和书籍经常会出现褐色斑纹,这是因为真菌吗?

本文是我的中国科技史选修课作业,翻译自《真菌学问答》,文章浅显易懂,发在博客上与读者分享。

旧书时常会变质破损公元2世纪,中国人使用丝绸和植物纤维为原料,率先发明了纸的制造工艺。这些原料先处理疏松,然后在水中被分散开,打成浆液。通过轻柔的搅拌,纤维凝结成薄层,随后在细网目布上进行过滤,得到薄纸。2000年后的欧洲,棉花和亚麻布常被用作原料。

现在,大规模工业化造纸已经普及,全世界年产量纸张超过一亿两千万吨。现代造纸技术使用木屑作为原料,使用氢氧化钠和硫化钠进行处理的化学制浆方法(Kraft法)进行生产。这种方法处理的过程中,大多数的木质素、树脂以及天然碳水化合物都会溶解或分解掉。剩下的纤维都有着很高的强度,可以直接用作牛皮纸或者包装纸生产,或者用二氧化氯漂白之后用做白纸生产。

真菌是使纸张变质重要元凶,如果在足够潮湿的环境下,使得真菌得以生长,纸张就很可能遭受损害。纤维素和木质素可能在制浆和造纸之前就已经在木屑中分解掉了。事实上,有些真菌(比如黄孢平革菌)会非常有效的导致木头与纸张分解,所以现在很多研究在尝试使用真菌酶降解纸张,用来取代传统的机械或化学处理法,实现减少环境污染的目的。

对于需要长期保存的纸张来说,它的酸性会加速纸张褪色。纸张的酸度很大程度上受生产流程决定。自从生产胶纸工艺中使用了酸性的明矾之后,能够长期保存的纸张就大大减少了。纸张上残留的漂白剂也会导致褪色和分解。促使纸张分解的真菌几乎全部是嗜酸细菌,因此酸性的环境能够使真菌存活并繁殖。此外,书写使用的墨水和印刷使用的油墨也是酸性的,它们同样会最终导致纸张分解。暴露在光线之中同样会对纸张造成损坏,使其变脆,即使光线照射时间很短。除此之外,纸张可以冰倾向于吸收环境中大量水分。过多的水分会使纸张强度降低,并滋生细菌。

纸张主要由纤维素纤维和大量的不同的明胶颗粒组成,一些古老的书籍还会有一定量的粘合剂(主要由淀粉和糊精构成),这些都可以充当营养物质滋生真菌。一些真菌会优先在明胶颗粒附近生长,另一些则会在纤维素纤维附近。纸张中最常见的真菌包括毛壳菌、青霉菌、木霉菌、多主枝孢和葡萄穗霉菌。在潮湿环境下,特别是浴室和厨房里,湿度大,易于凝结成水滴,球毛壳菌容易在墙纸的纤维素纤维附近生长。在相对湿度超过70%的环境里,真菌会在书籍表面非常快速的繁殖,并且穿透粘结剂,特别是书籍保持静止不动的话,这一现象会更加明显。很多种类的真菌,特别是木霉菌和青霉菌,容易大量团聚形成孢子。这些孢子可以更容易的移动并充当感染源。在孢子的作用下,纸张会快速变黄,而且有些真菌(比如曲霉属真菌)会在菌丝体形成过程中释放出酸性物质和水解纤维素酶,最终导致纸张穿孔。褐色、粉色和黄色的斑点快速蔓延,可能是由于生产过程中染色过程的缘故(次级代谢产物),这些斑点会消除纸张上的笔迹。在很短的时间内,纸张表面就会损坏,脆性也会增加。此外,含铁盐类在损害区的富集也会让纸张形成深色斑点。铁是纸张中常见的杂质,它的锈蚀会在纸上形成斑点,也就是常说的褐斑。产生褐斑的原因有很多,但是其主要原因可以认为是微生物的作用。

在潮湿环境中,真菌生长的生长会非常广泛并具有的穿透力。表面生长的霉层可以轻轻刷去(但是要小心不要吸入空气中的孢子),而且如果潮湿环境可以被有效避免的话,这个问题就变得不再可怕。通过轻柔的方式,利用漂白水也可以除去污点和褐斑,但是在处理过程中必须非常小心,保证保护纸上的字迹或者印刷痕迹。所以,重要的文件总是需要在干燥、通风并远离光照的条件下保存,并且需要定期检查是否出现变质问题。


原文信息

标题:OLD PAPERS, ANUSCRIPTS AND BOOKS OFTEN DEVELOP BROWN SPOTS AND PATCHES ; ARE THESE CAUSED BY FUNGI ?
作者:Susan Isaac(利物浦大学)
刊载:《真菌学问答》,1995年8月第9卷第3部分

夏天

夏天,工学博士,磨洋工。 主要研究方向:高温合金,纳米结构材料,粉末冶金技术。领导一个创业项目,入选龙城英才计划,自我感觉良好。

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