吳蘭芳,白依明,邱曉月,劉雅慧,葛春旭,楊紫婧,李夢麗,景永帥,鄭玉光
(1 河北中醫(yī)學院藥學院/河北省中藥炮制技術創(chuàng)新中心,河北石家莊 050200;2 河北科技大學化學與制藥工程學院,河北石家莊 050018)
植物標本是中醫(yī)藥教學中不可缺少的教學用具,而浸漬標本作為標本保存的一種,具有色澤鮮艷、形態(tài)逼真、立體感強等特點,識別不受季節(jié)限制,并且可以保持藥用植物的原有形狀和基本特征,在實踐教學、科學研究、藝術觀賞等方面具有不可替代的作用。隨著相關研究不斷的深入與發(fā)展,浸漬標本的制作方法日益精進,目前用于保存植物浸漬標本的保存液組分還存在一定的缺陷,大多數(shù)保存液的主要成分為甲醛,其具有強烈的刺激性、毒害性,對身體健康危害大,并且污染環(huán)境[1-2]。
通過文獻調研發(fā)現(xiàn),有色藥用植物浸漬標本按照顏色大致可分4 類,分別是綠色植物標本、黃色花綠葉植物標本、白色花綠葉植物標本、紅色花(紫紅色花)綠葉植物標本?,F(xiàn)就這4 類不同顏色植物的新型保存液配方現(xiàn)狀進行綜述,旨在總結出綠色植物、白色花綠葉植物、黃色花綠葉植物和紅色花(紫紅色花)綠葉植物的浸漬標本保存液的制作和保存方法,為新型環(huán)保浸漬標本保存液的配制提供指導。
由于植物的葉綠體中含葉綠素,其分子結構中央有一個金屬鎂離子,故植物呈綠色。而綠色植物浸漬標本的基本原理是葉綠素中的鎂離子被銅離子置換,以銅原子為核心的葉綠素分子結構很穩(wěn)定,不容易分解破壞,如此處理過的植物標本在保存液中可以長期保存原色[3-4]。因此,只需保證以銅原子為核心的葉綠素不被破壞,那保存液未必需要甲醛等成分,即可制作出安全環(huán)保的保存液。
文獻報道,多種植物標本利用水煮法進行固綠后,保存在新型混合保存液——乙醇、苯甲酸、甘油、氯化鈉中,保存年限可在8 年以上。在保存過程中發(fā)現(xiàn),大多數(shù)植物標本色澤自然、無腐爛變質、形態(tài)逼真、立體感良好,比甲醛和亞硫酸溶液保存效果好[5]。此種配方中,乙醇和苯甲酸在保存標本的過程中具有防腐的作用,甘油在保持植物體色澤方面有著重要作用。
李鳳麗等[6]通過配制1000mL 溶液,溶液中含15g苯甲酸、200mL 乙醇、10mL 甘油,丹參、牛蒡、側柏葉等植物標本在含Cu2+且加入甘油的固綠處理液中進行固綠處理,固綠后的植物標本色澤與原植物的顏色無明顯差異,且保存時間在3 年以上,在保存期間,植物呈現(xiàn)原有的色澤,保持植物固有形態(tài),具有較強立體感,未出現(xiàn)腐爛變質現(xiàn)象。以往試驗中有研究報道,在上述配方中添加了氯化鈉,不僅能夠保存8 年以上,而且能保證大多數(shù)植物標本保持原有的色澤、形貌,無腐敗變質現(xiàn)象發(fā)生。
這2 種保存配方配制方便、無色無味、環(huán)保,原料低廉,最終觀賞效果均尚可。從溶液成分來看,不存在強腐蝕性、強刺激性的試劑,且使用了乙醇和甘油等防腐效果較佳的試劑。甘油等防腐劑可以借鑒使用,另氯化鈉有形成溶液滲透壓的作用,可維持植物細胞堅挺的狀態(tài),不過大量乙醇的使用會使組織纖維收縮,造成植物體軟化,不利于長期觀賞和保存。因此,可嘗試將冰醋酸加入保存液,以減少乙醇對組織纖維的收縮,使整體更加膨脹,從而使植物體觀賞起來更立體。
由于植物的花和果實含類胡蘿卜素和類黃酮二類色素,所以植物呈黃色。類胡蘿卜素由胡蘿卜素和葉黃素構成,穩(wěn)定地存在于細胞質體里,存在形式為結晶或沉淀,溶水性較差;類黃酮呈黃色,存在于細胞的液泡中,pH 對其顏色影響較大,pH 值越小,其黃色越淡,隨著pH 值的增大,顏色加深,溶水性較好[7]。針對2 種色素性質可以推測,只需保證類黃酮不被破壞,那保存液pH 需要大于7,即溶液為弱堿性,因此,可嘗試在保存液中加入堿性鹽類試劑。
王君等[8]將帶黃花的蒲公英整形、洗滌、消毒后,用5%硫酸銅溶液固定1~2d,清水漂洗后,用0.2%~0.5%亞硫酸再加入適量甘油保存。經數(shù)月后保存的蒲公英浸漬標本的黃花和綠葉保留固有的色澤。此方法使得花的色澤和形態(tài)保留了原始的美觀,適用于帶有綠色部分的花枝和果枝。
韓峰等[9]取蒸餾水1000mL、甘油30mL、10%亞硫酸30mL 配成保存液,將配好的保存液緩緩加入生殺處理過的黃花菜、草木犀狀黃耆植物玻璃標本瓶內,保存效果較好,黃花菜黃色花瓣顏色艷麗,雄蕊雌蕊結構清晰完整,色澤不變,為教學提供了很好的直觀性。
綜合前人的經驗來看,甘油有很好地提亮增色的作用,亞硫酸起到了較強的防腐作用。但是亞硫酸對皮膚粘膜有強烈的刺激作用,故應盡量避免過度使用。可使用亞硫酸氫鈉代替亞硫酸,其對花類保存有很大作用,尤其是對黃色花的保存最為明顯,不僅可以提供亞硫酸根離子,而且可維持保存液為弱堿性,相比于傳統(tǒng)保存液,亞硫酸氫鈉的加入可以使植物花的顏色保存更持久。同時,還可以加入環(huán)保綠色的大蒜汁對黃色花及其綠色梗進行保存試驗,但其添加量及預處理時間有待研究。
白色花呈現(xiàn)白色的原因是在白色花的花冠中含有黃酮類物質,這些黃酮類物質易溶于水,顏色為淡黃色或近于無色?;ü谥械募毎撼什灰?guī)則排列,細胞與細胞之間存在的空氣形成小氣泡,與水中看到的氣泡同理[10-11]。白色花的這種特性也為浸漬標本制作帶來了很大的困難,長時間浸泡保存后花瓣中的氣泡被排擠出去,造成標本逐漸透明,失去原有植物特征,難以觀賞。這其中含氧量應當是一個關鍵因素,可以使用甘油等封閉液面,使花瓣中空氣難于逸出。
周群華等[12]取適量甘油倒入燒杯內,加入適量水稀釋,再加入亞硫酸,加水稀釋至一定體積;選取白菊花、百合、槐花等11 種植物進行制作并觀察。結果顯示,葉作為觀察部位時,11 種植物均呈現(xiàn)自然綠色;花作為觀察部位時,植物的花色能夠保持植物原有的顏色,如白菊花的花呈現(xiàn)自然白色,百合和槐花的花也均呈現(xiàn)自然白色。
韓峰等[9]采集新鮮卷耳、野罌粟、紅瑞木果實,剪去殘缺葉、果實及多余小枝,將植物標本放于5%醋酸銅溶液進行生殺處理,取蒸餾水1000mL、甘油6mL、亞硫酸6mL 配成保存液。此方法對白色花朵及果實保存效果較好,卷耳、野罌粟、紅瑞木的白色花朵顏色潔白,形態(tài)完好,且紅瑞木的白色小漿果也保存完好。
甘油有很好的防腐密閉作用,可以先使用亞硫酸對植物進行漂白,再用甘油防止保存液中空氣逸出。但由于亞硫酸的腐蝕性,可考慮使用焦亞硫酸鈉代替,檸檬酸、氯化鈉、氯化鈣對植物體進行護色保存處理。
由于植物的花和成熟的果實有類胡蘿卜素和類黃酮類化合物,使得植物呈現(xiàn)紫、紅色。類黃酮類中花青素占到了一大部分,該類色素水溶性較好,但性質不太穩(wěn)定?;ㄇ嗨卦谒釅A溶液中呈現(xiàn)不同顏色,遇堿時顯示藍色,遇酸時顯示紅色。因此,若要使得植物呈現(xiàn)紅色,可通過添加酸性試劑使得溶液呈現(xiàn)酸性[13-14]。
影響紅色浸漬標本呈色穩(wěn)定的因素有pH 值、溫度、酶、糖、金屬離子等[15]。故在研究新型環(huán)保的植物浸漬標本保存液時應多注重以上因素,調節(jié)pH 值可以考慮硼酸,且硼酸具有一定的防腐作用;有些金屬離子對植物中的色素具有增色作用,可以根據(jù)適宜性考慮加入硫酸鹽、氯化物等。
為了提高花青素的穩(wěn)定性,可適當添加色素、酚類化合物及酚酸、類黃酮、蛋白質、蛋白質水解物多肽、氨基酸、天然甜味劑等[16],也可以考慮加入黃酮類天然甜味劑、甜菊糖苷進行實驗驗證,且高濃度的糖(>20%)可降低多酚氧化酶活性,使花色穩(wěn)定[15]。
在防腐方面,大多數(shù)保存液采用甲醛,而在食品方面的防腐劑應具有安全無害的特性,可以參照食品防腐劑并結合花色素特點進行改進。如一種食品防腐劑:蔗糖酯15~25 份、乙醇5~10 份、丙二醇5~10 份、殼聚糖10~20 份、山梨酸1~5 份、乳酸1~5 份、甘油1~10份、雙乙酸鈉3~8 份[17]。
在文獻調研中,發(fā)現(xiàn)一些有色罐頭加工工藝類文獻,如櫻桃、胡蘿卜、草莓等罐頭制作技術,這類食品加工工藝都添加了檸檬酸來固色。另外,一些顏色鮮艷、色素結構不穩(wěn)定易分解的植物,生產時加入了食用色素等進行染色,也為植物的新型環(huán)保保存液的研制提供一種新思路,即先用食用色素對植物進行漂染,再進行后續(xù)操作。這樣最后在配制保存液時就可避免使用那些強刺激性、強毒性的保色試劑,而選擇使用食品添加劑,如山梨酸鉀等高效無毒的食品防腐劑,來達到制備新型保存液安全環(huán)保的目的。
綜上,隨著科學技術的不斷進步與突破,出現(xiàn)了多種植物標本形式,但是傳統(tǒng)浸漬標本不可能被其他類型標本所代替。在浸漬標本制作過程中,不同植物浸漬標本保存液的制作配方有所差異,在實際制作過程中,應根據(jù)花的顏色調制配制液配比。浸漬標本的制作是多學科交叉與融合的產物,需要掌握植物生物化學、天然有機化學等多方面學科知識。尋求更環(huán)保、人體毒害性更小的新型保存液,也是迫在眉睫的、迫切需要的。