湛江的流沙湾因其天然的地理和环境优势,在珍珠养殖方面拥有“中国南珠出流沙”的盛名,流沙珍珠莹润雅致、色彩柔美、皎洁清丽、玲珑高贵,是豁达、圣洁、富贵、美满和长寿的象征。然而,由于近年来科学和规划养殖的欠缺,加之其他海产品(如扇贝、对虾、蛤类)繁杂的养殖模式等,使生态环境和生态平衡遭到破坏,养殖场地加速老化,病害频发,原珠产量已从2005年的40吨,锐减到现在不足1吨,质量不断下降,白色珠(图3-1)约占30%,杂色珠(图3-2)占比高达70%,因此流沙珍珠养殖业严峻的局面成为当地政府、珍珠研究工作者以及珍珠贝养殖者亟待解决的难题。残次南珠定义为表面有缺损瑕疵的养殖原珠和经不当漂白后形成的白雾珠、珠质剥落珠和麻点珠,达不到商品珠要求需被废弃。本文以产自湛江市流沙湾海水珍珠为研究对象,对其微观结构、元素组成进行基础研究,以期从微观结构、元素组成角度进一步对珍珠的生长结构、成分加以探究,得出残次原珠形成的原因,对珍珠层由有机到无机矿化理论加以丰富,进而为珍珠养殖海域水体调控、原珠后期优化加工提供基础数据;对残次南珠进行染黑优化,为进一步高值化利用残次南珠提供新途径。采用扫描电镜观察紧贴残次南珠珠核表面的有机质层、棱柱层、珍珠质层的微观结构;用傅里叶红外光谱探究了有机质层的主要成分;用X射线光电子能谱仪、场发射扫描电子显微镜-X射线能谱联用仪和电感耦合等离子体质谱分别检测了优劣质珍珠层的内表面、各层以及珍珠粉的元素含量,试图了解劣质珍珠可能产生的原因;以好珠率和染色效果为指标,以染色温度、Ag+:NH3、染色时间为影响因素,于单因素研究基础上进行正交试验,对流沙湾珍珠染黑工艺加以优化。研究结果如下:(1)流沙湾养殖珍珠微观结构研究。采用扫描电镜观察到珍珠紧贴珠核的有机质层呈不规则球状、纤维丝状并伴有疏松多孔结构。有机质层中观察到碳酸钙晶体存在;棱柱层和珍珠质层之间观察到厚度约为1.73μm的“拟过渡层”。用红外光谱分析紧贴珍珠珠核表面的有机质层成分,结果表明有机质中有蛋白质和文石晶体存在。对珍珠剖面用EDTA进行腐蚀处理,采用SEM观察去钙化后的文石片层,结果表明,层与层之间的有机质呈纤维状或多孔状的网络结构形态,文石晶体穿过有机质的孔隙生长,结果进一步支持了矿物桥说;对比EDTA腐蚀后的棱柱层和文石层,观察到两层存在的有机质有差异。(2)流沙湾优劣质珍珠层元素组成研究。研究结果表明,在优、劣质珍珠内表面,劣质珍珠层灰黑色杂质表面有机蛋白含量高于优质珍珠层;扫描电镜下,劣质珍珠层存在杂质层而在优质珍珠层未发现该层,并且劣质珍珠层中,杂质层N、S元素含量大于其棱柱层和珍珠质层;珍珠层中(优质和劣质)棱柱层和珍珠质层的主要组成元素均为C、O、N、Ca,其原子百分含量均达到99%;劣质珍珠层中Mg、Zn、Fe、Mn的含量远大于优质珍珠层。(3)流沙湾残次珍珠染黑工艺研究。于单因素研究基础上通过正交试验,对流沙湾珍珠染黑工艺加以优化。结果表明,珍珠无机染黑的最佳工艺参数为染色温度50℃,Ag+:NH3=1:3,染色时间4d。