20世紀60年代，在新考古學思潮的影響之下，人們逐漸認識到材料應該作爲理論解釋的基礎，因此，許多新的技術手段被用於考古學研究中，對於牙結石的研究也慢慢開始。而20世紀70年代以來，考古學界逐漸將視野從自然科學研究轉到牙結石反映的考古學信息上來。20世紀90年代後，牙結石成爲考古學研究的重要手段之一。21世紀以來，牙結石考古進入黃金時期，研究手段不斷創新，通過對考古發掘中出土的古人類牙齒以及牙結石進行化學成分分析，即測定穩定同位素比值和微量元素含量，便可爲研究人類食物結構、生活方式、人口遷移模式以及生存環境等多方面信息提供有力支撐。

一、牙結石考古的重要性

牙結石又稱牙石，開始是乳白色的軟垢，因人類進食、呼吸而逐漸鈣化變硬附着在牙齒上。其產生原因有三個，一是唾液中的二氧化碳濃度降低，促使無機鹽沉澱於牙齒表面上。二是由於退化細胞的磷酸鹽酵素使有機磷水解產生磷沉澱於牙齒表面而形成。三是由於細菌使唾液的酸鹼值升高而呈鹼性，造成唾液中的蛋白質分解，放出鈣鹽，沉澱於牙齒表面上而成[1]。

▲牙結石

對於牙結石的研究可以很大程度上推動考古學研究，原因有以下幾點。

牙結石的形成條件。古人一系列牙齒疾病問題如齲齒、牙結石的“大爆發”開始於新石器時代。這是因爲人類由狩獵生活逐漸過渡到穩定的農耕生活，人們更多地食用高澱粉含量的食物，食物殘渣未經良好清理後留在牙齒表面，很容易產生菌斑而導致牙齒問題。這說明對於牙結石的研究可以極大拓寬考古學家們對古代食譜信息獲取的渠道。不僅如此，微生物細菌等是影響人類健康的一大因素，古生代牙結石中的微生物 DNA 記載着數百或數千年前死亡的個體體內細菌羣落的信息，而這可以反映出古時物種生存和演變等規律信息。

▲新石器時代石器

牙結石較容易獲得。從材料獲取的難易程度上來說，由於牙結石自身性質致使其與其他物質相比更容易保存，因此，在一衆考古學材料中更易獲得。牙結石對考古學的特殊意義在於礦化的牙結石能夠較好地在地層中保存下來，這也就爲當時人們進食的特別是澱粉粒、植硅體提供了很好的保存介質，也就是說，這些古代物質受到的污染遠小於其他遺物遺存。

牙結石在一定程度上可以反映一個人在一個時間段內的食物構成。我們在遺址中也會發現古代食物，例如喇家遺址出土的麪條、馬王堆漢墓辛追夫人腹部的香瓜子，又或是遺址中的容器上提取出來的食物殘留等等，但是這些遺存只能代表此人死亡之前相當短的時間內進食或受一些習俗影響所需要的食物。而牙結石則不同，它的形成並非一日之功，是貫穿人的一生，因而能提供比其他考古學遺存更加廣泛的飲食紀錄。即使是在人的咀嚼或其他口腔活動中牙結石有所脫落，但正因爲它形成需要一定時間，所以總的來說牙結石代表的時間範圍更長。

▲喇家遺址出土的麪條

牙結石作爲牙齒的附屬組織，並非是人類牙齒系統的一部分，因此牙結石的提取對牙齒破壞性較小，進而不會使牙齒本身攜帶的考古學信息喪失影響研究，例如牙齒的磨損微痕、牙齒疾病等。考古學是以地層學和類型學爲主要研究方法，牙結石考古的出現是一種新的研究角度，可以帶來前者難以提供的考古學信息。

綜上，牙結石的研究對考古學研究思路和角度的拓寬影響非常大。

對於牙結石的研究目前主要有以下方面。通過牙結石的對比，可以推斷古代居民生活方式是以狩獵採集還是農業生產爲主，或者二者兼具。同時，牙結石內含物有植硅石、澱粉粒以及纖維等，通過這些植物微粒的分析，然後與數據庫中的現存和古代的已知種屬進行對照，推斷植物微粒的種屬，可以反映個體飲食及當時的環境狀況。對於牙結石上澱粉粒的古今對比，可以看出粟、麥等農作物的馴化過程，對研究農業起源有着重要意義[2]。不同植物的澱粉粒在形態、類型、大小、層紋和臍點等方面有不同的特徵，根據澱粉粒的形態特徵可以進行植物種屬的鑑定。而在偏光顯微鏡下觀察，不同種屬的澱粉粒會顯現出不同的消光十字，而且一種澱粉粒是否受到過人爲加工（物理加工或者加熱蒸煮等） 也會影響到它的形態和消光十字，因此，通過這種方法可以判斷了解古人對於相關植物的食用和加工。例如李明啓、楊曉燕等人通過對甘肅臨潭陳旗磨溝遺址人牙結石中澱粉粒進行提取和鑑定，以不同的取樣方法進行取樣對比及對澱粉粒的形態進行觀察，發現當時人類飲食多樣，以麥類植物、蕎麥和粟爲主，也有堅果類和豆類植物。說明距今 4000 年以前，人類以多樣性旱作農業爲主，採集作爲其補充，同時大量麥類植物澱粉粒的出現爲研究其在中國的傳播提供了證據[3]。

▲在偏光顯微鏡下觀察，澱粉粒呈現出的消光十字現象

除卻對牙結石中包含的植硅體和澱粉粒進行形態學分析，考古學家也從同位素分析入手。2012年，美國內諾內華達大學的學者理查德·斯科特和西蒙·波爾森提出了通過牙結石中的微量元素來對古代食譜進行分析的新方法。他們對 58 個西班牙維多利亞中世紀及後中世紀的牙結石樣本以及一個阿拉斯加的因紐特人的牙齒樣本進行了碳氮同位素的分析，發現因紐特人樣本 15N 的值遠遠超出了西班牙的樣本，但是與文獻數據對現代格陵蘭因紐特人食用含有豐富的海洋食物的記載相符合。牙結石內的碳和氮有着潛在的來源，雖然從牙結石獲取同位素的準確性需要進一步驗證，但是這項研究的結果產生的穩定同位素數據與在其他獲取同位素來複原古代食譜的部位（骨膠原、頭髮、指甲等）得出的數據一致[4]。

▲部分植物澱粉類形態特徵

二、牙結石考古的侷限性

自20世紀70年代以來，新的方法和手段不斷被提出和完善，研究領域不斷擴展，對考古學問題的探討也開始注重多角度的思考，考古學領域關於牙結石的分析也不斷發展，但不可否認，牙結石作爲考古學研究的一個很好的切入點，它並非完美無缺。

牙結石的形成受到飲食結構、文化、生態環境、歷史等因素的影響，在個體和區域上都會產生差異。例如，牙結石中關於植硅體、澱粉粒的研究，只能分析組成成分主要是澱粉爲主的高碳水化合物的食物，而那些主成分是脂肪蛋白質的植物（例如豆類食物）、膳食纖維類食物就很難堆積形成牙結石被保存下來。同時，纖維有清潔口腔磨蝕結石的作用，因此不利於牙結石的形成。很明顯對於那些以狩獵採集爲生活方式的先民來說，牙結石就很難形成。從這些角度來看，牙結石中包含的人類信息在目前看來還是有限的，復原某地區古代人類的飲食結構看來還需要結合利用其他手段。

人爲加工緻使牙結石內包含物與食物本身有差異。人類經歷了茹毛飲血到烹飪美食的過程，對於一些食材，先民們會對其進行一定程度的加工，這樣不可避免地會出現食物的小分子結構被破壞的情況，而食物加工和澱粉粒等之間的關係現在仍有研究的空間，這就使得牙結石考古進行過程中遇到了困境。牙結石在形成過程中經歷了一些化學反應，例如鈣化作用，這些會使牙結石內部保存的一些物質產生變化，在不是充分了解的情況下，研究者就會遺漏一些信息。現在對於各科屬種植物的植硅體和澱粉粒形態特徵瞭解不是很全面，相關數據庫也沒有建立起來，而且多數時候我們是以現代的植物樣本和古代植物相對比得出一些結論，但是有些植物在歷史的演變過程中會發生一些性狀的改變，那麼我們就難以辨別清所觀察到的植物微粒，它們可能是某種未知的植物。

▲完整的澱粉粒和受到破壞的澱粉粒，會呈現出不同的形態特徵

雖然在牙結石形成之後歷史埋藏過程中很少受到污染，但是在後期提取保存以及實驗室內操作人員的一些不規範行爲會使實驗樣品受到污染和人爲的改變。除了要考慮提取方法可能對澱粉粒造成的破壞，還需評估在此過程中對牙齒可能造成的破壞。例如 Buchet 等人在對法國里昂附近的兩處墓葬人羣進行牙結石內含物研究時，先是用超聲波清洗牙結石，再用一滴 30%的鹽酸溶解，之後就進行上樣和觀察。根據 Henry 的報道，在牙齒表面通過刮擦的方法獲取結石並未對牙齒表面造成顯著破壞。而在洗牙實驗中，由於使用了鹽酸導致牙齒釉質被破壞。研究表明，牙結石中的無機成分主要由磷酸鈣、碳酸鈣和輕基磷灰石等構成，這些成分可以和鹽酸發生化學反應。由於和鹽酸發生化學反應，牙結石發生溶解，其中包裹的植硅體、澱粉粒等內容物得以釋放出來。但是鹽酸同樣會對澱粉粒產生一定的水解作用，特別是高濃度的鹽酸[5]。所以，在實驗過程中存在破壞樣品的可能性，這對實驗結果也有影響。

牙結石內保存的物質真的是古人類的“食物”嗎？作者認爲存在這樣的可能，古人類長期咀嚼某種植物或者其他東西，但並不是將其作爲延續生命的食物，而是出於一種日常儀式或者一種文化行爲，也有可能是出於另外一種治療疾病的目的，比如減緩牙周病的痛苦等等。所以不能只是單方面研究牙結石上澱粉粒或其他物質，牙結石與其出土背景和相關遺存信息之間的相互印證是很重要的。例如，牙結石和骨化學同位素等其他研究相結合，對於食物來說，爲人類提供營養的纔是真正意義上的食物，長期食用就會在人的身體內部留下一些“蛛絲馬跡”。又或者是從牙結石上獲取植硅體，將其與從埋藏個體的腹內食物遺存或者腹部區域的土壤中獲取的植硅體進行對比，如果比對結果一致的話，那麼這些植硅體顆粒就可能是這些人類的飲食結構中的一部分。

由於牙結石形成過程的條件性，它會產生個體和羣體差異，我們得出來的實驗結論在整體的飲食結構中所佔的百分比不能夠確認，例如，男女的社會分工不同、個體的社會階級差異等可能會造成牙垢多少或成分的差異。再者，某些地區的人類在牙結石形成過程中因受到酸性生活環境、多食麪食的影響，牙結石不能夠順利地形成和保留，這樣的牙結石使得我們獲取的食物殘留不夠全面。

人類牙結石的研究可以和其他領域的研究進行結合分析。現在也有針對其他動物牙結石的研究，所以人類牙結石和動物牙結石的結合，不僅可以給出動物馴養方面的信息，還能夠提供一些人類食譜的補充信息。

最後，牙結石在形成過程中不論是人爲原因或者非人爲原因都會造成磨損，這也使我們從中獲取的考古學信息只能代表某時間段，牙結石的剝落不會是完全徹底的，也就是說處於外層受力點的牙結石比起內層的牙結石更加容易掉落，而新的牙結石是在原有基礎上形成的，所以考古發掘中發現的古人類牙結石有可能是不同時間跨度範圍的。

三、結 語

綜合上述，見微知著，牙結石這樣細節性的遺存能夠爲考古學分析提供一定的直接證據。牙結石的分析可以說給古代食譜分析注入了新的動力，尤其是在沒有其他直接食物遺存出土的遺址，牙結石更是難得的直接證據，因此成爲目前牙結石食譜分析的主流。目前，人類所能辨別的植硅石種類有限且都集中在一部分糧食作物上，想利用牙結石內植硅石分析重構整個先民食譜還有很多工作要做。它並不能夠提供最全面的證據，而且受到其他種種的影響，我們也不能完全迷信這種新興的研究方法。爲了使牙結石考古能夠得到進一步發展，我們應當揚長避短，使實驗方法不斷完善和規範化，使牙結石能夠在考古學領域發揮更大的作用。伴隨着生物學、化學、計算機科學等多學科的發展與融合，牙結石考古經歷多學科交叉研究會不斷成熟、不斷創新，更好地爲考古學服務。+

參考文獻

[1] 本段內容摘自百度百科。

[2] [4] 朱思媚《牙結石考古與古代人類食譜研究》，

《考古科技》2014年第9期。

[3] 李明啓《甘肅臨潭陳旗磨溝遺址人牙結石中澱粉

粒反映的古人類植物性食物》，《中國科學（D 輯:地球科

學）》2010年第4期。

[5] 葛威《澱粉粒分析在考古學上的應用》，中國科學

技術大學，2010年。

（作者系鄭州大學考古學專業學生）

（文章來源：《文物世界》2017年第2期 ）

責任編輯：任冠宇