紅色藥用植物浸制標(biāo)本制作的研究進(jìn)展

白寧寧，景永帥，李朋月，石 歡，吳蘭芳*，鄭玉光

（1 河北中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，河北石家莊 050200；2 河北省中藥炮制技術(shù)創(chuàng)新中心；3 河北科技大學(xué)化工學(xué)院）

浸制標(biāo)本是指將收集到的新鮮植物浸泡在溶液里，利用保存液的化學(xué)性質(zhì)，處理和保存植物標(biāo)本，防止標(biāo)本理化性質(zhì)發(fā)生改變的一種標(biāo)本制作方法[1]。浸制標(biāo)本具有立體感強(qiáng)、形態(tài)逼真，能夠保持植物原有形態(tài)特征和顏色等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于教學(xué)、植物的分類(lèi)鑒定。由于植物體內(nèi)含有多種復(fù)雜化學(xué)成分且變化規(guī)律難以捉摸，使得藥用植物浸制標(biāo)本固色護(hù)色工藝的研究具有一定的難度。有相關(guān)文獻(xiàn)表明，紅色藥用植物呈色原因復(fù)雜，呈色因子極不穩(wěn)定，易受到pH 值、溫度、金屬離子等多重內(nèi)外界因素的影響，導(dǎo)致紅色素易溶出，標(biāo)本保色效果不理想[2-5]。

通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在國(guó)內(nèi)外出版的一系列刊物中，對(duì)紅色藥用植物標(biāo)本進(jìn)行系統(tǒng)研究的報(bào)道較少。因此，通過(guò)總結(jié)紅色浸制標(biāo)本的制作、浸制標(biāo)本的保存、影響標(biāo)本呈色的因素等內(nèi)容，旨在為今后能夠制作出高品質(zhì)的植物標(biāo)本以及對(duì)植物浸制標(biāo)本固色保色技術(shù)的深入研究提供一定的理論參考。

1 紅色浸制標(biāo)本的制作

1.1 標(biāo)本的采集

在自然界中，植物多以花和果實(shí)呈現(xiàn)紅色，因此在采集樣品標(biāo)本時(shí)需遵守一定的規(guī)范。如在野外采集花類(lèi)藥用植物時(shí)，盡量選擇生長(zhǎng)茂盛、體態(tài)完美、色澤鮮艷的植物。文獻(xiàn)表明，含花蕾的花浸制保存效果要優(yōu)于完全開(kāi)放的花朵的浸制保存效果[6]。在采集果實(shí)類(lèi)植物標(biāo)本時(shí)，需要挑選長(zhǎng)勢(shì)良好、七八分成熟的果實(shí)進(jìn)行采摘，過(guò)早采摘的果實(shí)不具有代表性，而完全成熟的果實(shí)則容易腐爛。

收集完樣品后，對(duì)樣品進(jìn)行一定的修剪，去除爛葉、病葉、殘葉以及部分枝條，保留完好的花朵和果實(shí)，盡可能地保留植物的原始形態(tài)，使鑒別特征清晰，重疊較少。修剪完畢后，應(yīng)盡快進(jìn)行標(biāo)本的制作，避免標(biāo)本因失水皺縮導(dǎo)致采集樣本失敗或制作浸制標(biāo)本困難。

1.2 清洗消毒

在野外采集的花和果實(shí)植物樣本，需要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行清洗消毒。首先將新鮮的植物樣本用清水洗去泥沙，去除附著的蟲(chóng)子、蟲(chóng)卵等生物雜質(zhì)。再用70%的乙醇進(jìn)行消毒處理5min 后，用蒸餾水沖洗干凈后重新放入蒸餾水中浸泡15min，取出后再次用蒸餾水沖洗2～3 次[7]。洗凈后，標(biāo)本可用硫酸銅溶液煮，有研究表明，植物標(biāo)本經(jīng)硫酸銅溶液煮后，在相同的保存時(shí)期內(nèi)比未煮直接浸制的標(biāo)本保存效果好[6]。在處理樣品的同時(shí)，也要對(duì)將要使用的標(biāo)本瓶進(jìn)行清洗消毒，擦干后備用。

1.3 固色保色

對(duì)植物標(biāo)本進(jìn)行顏色固定，需要配制固色劑。不同植物因所含化學(xué)成分不同，制作浸制標(biāo)本時(shí)，應(yīng)根據(jù)植物的不同部位選擇相應(yīng)的固色液，使標(biāo)本的保存效果更好且更長(zhǎng)久。一般在24～72h 后倒掉固色液，再用蒸餾水清洗標(biāo)本以及標(biāo)本瓶[6-8]。隨后再進(jìn)行保存液的配制，以便對(duì)紅色藥用植物標(biāo)本進(jìn)行長(zhǎng)期保存、觀察。

紅色藥用植物標(biāo)本中，主要的呈色物質(zhì)花色素常以結(jié)合態(tài)花色苷存在，少以游離態(tài)形式存在。制作紅色藥用植物浸制標(biāo)本時(shí)，通常會(huì)選擇亞硫酸、甲醛、福爾馬林、酒精等作為紅色浸制標(biāo)本的保存液。在王愛(ài)晶[3]的實(shí)驗(yàn)研究中，對(duì)紅色素的保存各試劑按照保色效果優(yōu)劣依次為：酒石酸＞食鹽＞植酸＞冰乙酸＞麥芽糖＞檸檬酸＞蘋(píng)果酸＞蔗糖＞乳酸＞葡萄糖，其中以植酸對(duì)色素的增色效果最好，酒石酸的保色效果最好。此外，亞硫酸作為浸制標(biāo)本的常用試劑，具有清晰度好、防腐效果好的優(yōu)點(diǎn)。但在應(yīng)用于紅色藥用植物浸制時(shí)，要注意避免氧氣的滲入，在有氧情況下，亞硫酸根的存在會(huì)作用于植物的細(xì)胞壁加強(qiáng)色素的溶出，反而不利于標(biāo)本的保存，同時(shí)在低濃度時(shí)更容易使植物腐爛[2，9]。酒精也常用于標(biāo)本的保存，但要求濃度為75%，在此濃度下的酒精可以順利滲透進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，使細(xì)菌脫水凝固，從而達(dá)到殺菌的目的[10]。甲醛是最常用的保存液，甲醛溶液濃度為10%時(shí)殺菌能力強(qiáng)，護(hù)色效果好，價(jià)格低廉，具有很好的防腐效果，但甲醛具有刺激性氣味，長(zhǎng)期使用會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)人員造成一定的損傷[10，11]。

1.4 標(biāo)本的保存

紅色藥用植物浸制標(biāo)本完成后，制作初期花色素的不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致少部分色素溶出，以及某些雜質(zhì)從標(biāo)本中分離出來(lái)致使保存液變色、變渾濁[12]。因此，選擇適合的保存液是浸制標(biāo)本制作的關(guān)鍵步驟之一。

1.4.1 保存液的配制。左瑩等[13]對(duì)紅花毛茛、康乃馨、月季、薔薇和澳洲臘梅5 種紅花植物的研究，以花萼與花冠的變色程度、保存液的顏色、保色效果3 個(gè)方面作為參考得出結(jié)論：毛茛的保存液配方為2.4%甲醛、1.2%甘油時(shí)的浸制效果最好；薔薇的保存液配方為3.6%亞硫酸、1%甘油時(shí)的浸制效果最好；澳洲臘梅的保存液為3.6%亞硫酸、1%甘油時(shí)的保存效果最好。

馮纓等[14]保色專(zhuān)利技術(shù)中，將紅色花系又分為了粉紅花系、紅色花系、深紅色花系。粉紅花系的保存液為：濃度為6%亞硫酸30mL、硼酸20g 和水1000mL。紅色花系標(biāo)本的保存液為：濃度10%亞硫酸19～21mL、硼酸9～11g 和水950～1050mL。深紅色花系標(biāo)本的保存液為20%的氯化鎂溶液。

從文獻(xiàn)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)在所完成的研究中，仍無(wú)法確保紅色藥用植物浸制標(biāo)本的完全不變色，保存液的配制仍需要進(jìn)一步研究。

1.5 密封保存

根據(jù)植物的形態(tài)，選擇合適的容器進(jìn)行裝瓶。金屬離子會(huì)對(duì)標(biāo)本的制作產(chǎn)生一定的影響，因此多選用合適大小的玻璃瓶進(jìn)行標(biāo)本的保存[2，5]。

在瓶塞的選擇上，若是軟木或橡膠制品，保存液不應(yīng)裝瓶太滿，應(yīng)與瓶塞隔開(kāi)適當(dāng)?shù)木嚯x，避免長(zhǎng)時(shí)間接觸發(fā)生某些化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致瓶塞老化變質(zhì)，污染保存液與標(biāo)本，影響護(hù)色效果。若選擇玻璃瓶塞，要注意溫度的影響，避免因溫度升高產(chǎn)生裂紋。同時(shí)也需要注意封口的嚴(yán)密性，可以選擇合適的方式對(duì)瓶口進(jìn)行密封。

1.5.1 瓶口的封閉。在目前常用的幾種封口方式中：凡士林質(zhì)地油膩，容易沾灰塵，影響外觀的整潔度，破壞觀賞性；環(huán)氧樹(shù)脂在后期標(biāo)本產(chǎn)生問(wèn)題時(shí)，不容易開(kāi)封更換保存液；市售油灰透明度不好，更換保存液時(shí)難以去除；石蠟或火漆受溫度、濕度等影響較大，容易被環(huán)境因素破壞。

在探索更好的封口方法中，上海科技館應(yīng)用了一種新的封口材料——107 硅橡膠[15]。此材料全稱(chēng)為羥基封端聚二甲基硅氧烷，是一種無(wú)色透明液體，具有無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)腐蝕性的性質(zhì)。在室溫下加入一定量的催化劑、交聯(lián)劑靜置24h，可固化為無(wú)色透明且具有一定彈性的固體，凝固后外觀與玻璃材質(zhì)外觀相似，且具有不沾灰、不粘連標(biāo)本瓶的優(yōu)點(diǎn)。此外，李朝源[16]通過(guò)試驗(yàn)得出結(jié)論：將100mL 氯仿溶液和30g 泡沫塑料混合，得到的混合溶液涂抹于瓶口具有很好的嚴(yán)密性，且更為經(jīng)濟(jì)。

1.5.2 保存環(huán)境的控制。應(yīng)選用低溫儲(chǔ)藏標(biāo)本，溫度控制在20℃左右。展廳最好采取弱光照，避免使用天然光，人工光源應(yīng)采用不含短波輻射的光源，濕度一般控制在50%即可[17]。在保存管理中要定期做好清潔除塵工作，在梅雨天氣加強(qiáng)通風(fēng)，做好防潮處理。在搬運(yùn)時(shí)固定好標(biāo)本之后再進(jìn)行運(yùn)輸，最大程度地降低對(duì)標(biāo)本的損傷。同樣，在實(shí)驗(yàn)時(shí)也要進(jìn)行浸制標(biāo)本的文字及圖片記錄，標(biāo)好編號(hào)，以便對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析。

1.6 效果評(píng)價(jià)

在浸制標(biāo)本進(jìn)入保存觀察期間，需要定時(shí)對(duì)保存效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。可以借助儀器測(cè)量保存液的透光率，或是肉眼、相機(jī)記錄等方式觀察花、果實(shí)的褪色情況，以及液面是否有菌膜等變量對(duì)保存液的保存效果進(jìn)行綜合性的評(píng)價(jià)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

2 影響紅色浸制標(biāo)本呈色穩(wěn)定的因素

在自然界中，植物呈現(xiàn)主要紅色的部位是花及果實(shí)，呈色原因主要是因?yàn)橹参矬w內(nèi)含有花色素?；ㄉ卦谥参矬w內(nèi)大多數(shù)與糖結(jié)合形成苷類(lèi)，少數(shù)以游離形式存在。在已知的結(jié)構(gòu)非配糖體中，以矢車(chē)菊色素（Cyanidin）、芍藥色素（Peonidin）、錦葵色素（Malvidin）、飛燕草色素（Delphinidin）、牽?；ㄉ兀≒etunidin）和天竺葵色素（Pelargonidin）6 種為主。天竺葵色素在植物體內(nèi)呈現(xiàn)磚紅色，矢車(chē)菊素及芍藥花色素呈現(xiàn)紫紅色，其他3 種呈現(xiàn)藍(lán)紫色[4]。伴隨植物的生長(zhǎng)，植物體內(nèi)酶催化物質(zhì)形成花色素，花色素上取代基與不同物質(zhì)結(jié)合形成苷類(lèi)，并在植物體內(nèi)不斷積累增加。在較低的pH 值下，以花色素為主體使花、果實(shí)呈現(xiàn)紅色?；ㄉ赜謽O易受到pH 值、酶、金屬離子等多種因素的影響，使標(biāo)本的呈色不穩(wěn)定。

2.1 pH 值的影響

在結(jié)構(gòu)上，花色素骨架上的氧原子為四價(jià)氧原子，化學(xué)性質(zhì)為堿性，羥基為酚羥基顯酸性，這使得花色素在不同pH 值下的分子構(gòu)型不同。隨著pH 值的變化，花色素在假堿、醌堿、黃藥陽(yáng)離子和查爾酮4 種結(jié)構(gòu)中發(fā)生可逆變化。當(dāng)pH 值小于2 時(shí)，花色素主要以紅色閉合陽(yáng)離子形式存在；當(dāng)pH 值為3～6 時(shí)，主要以無(wú)色甲醇假堿和查爾酮假堿形式存在；當(dāng)pH 值為中性或微酸性時(shí)，主要以紫色中性醌堿形式存在；當(dāng)pH 值為8～10 時(shí)，主要以藍(lán)色醌堿形式存在[2]。

2.2 酶的影響

植物中存在多種酶，其中的酚類(lèi)物質(zhì)在氧化酶和過(guò)氧化物的共同作用下容易被氧化，導(dǎo)致植物褐變。引起該反應(yīng)的底物通常是與鄰苯二酚類(lèi)似的酚類(lèi)物質(zhì)，而糖苷酶和多酚氧化酶是引起花色苷降解和色素?fù)p失的2 種主要酶。當(dāng)多酚氧化酶與綠原酸或咖啡酸同時(shí)存在時(shí)，能促進(jìn)花色苷的降解，使鄰苯二酚結(jié)構(gòu)氧化為苯醌結(jié)構(gòu)，再將花色苷氧化為無(wú)色化合物[2]。

2.3 金屬離子的影響

骨架上具有鄰位羥基結(jié)構(gòu)的花色苷可以與鈣、鐵、鎂等金屬離子形成配合物，這種配合物的形成對(duì)植物顯色度呈正向作用。此時(shí)，花色苷B 環(huán)上的羥基將電離并與金屬離子反應(yīng)形成絡(luò)合物，例如矢車(chē)菊素類(lèi)花色苷就可與金屬離子絡(luò)合使植物顏色更加鮮艷。這種反應(yīng)是不可逆的，只有在高pH 值時(shí)才會(huì)發(fā)生。但在實(shí)際應(yīng)用中，如將紅櫻桃放在馬口鐵罐中，金屬罐中的金屬離子與花色苷形成花色苷-錫絡(luò)合物，使原來(lái)的紅色變成紫紅色，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量[5]。

2.4 糖的影響

高濃度（＞20%）糖會(huì)降低多酚氧化酶的活性，因?yàn)樗钚缘慕档蜁?huì)減緩花色苷向假堿式的轉(zhuǎn)化，所以花色穩(wěn)定。但低濃度（＜20%）糖會(huì)加速花色苷的降解和變色[2]。其中，乳糖和果糖比蔗糖和葡萄糖更容易引起花色苷的降解。此外，也要考慮到糖類(lèi)可以在酸性條件下水解，例如蔗糖在酸性條件下會(huì)水解為果糖及葡萄糖。因此在配制保存液時(shí)也需考慮此影響。

2.5 二氧化硫的影響

二氧化硫作為常用的防腐劑和漂白劑，濃度為30μg/g 時(shí)不僅可以防止酶降解花色苷，同時(shí)還不會(huì)對(duì)花色苷產(chǎn)生漂白作用。二氧化硫可以和水發(fā)生反應(yīng)生成亞硫酸，它是一種弱酸，會(huì)產(chǎn)生少量的亞硫酸根離子。亞硫酸根離子會(huì)與花色苷發(fā)生反應(yīng)，增加細(xì)胞壁的通透性，使色素更易溶出，但只要避免與氧的繼續(xù)結(jié)合，這種反應(yīng)對(duì)標(biāo)本保存的影響不大[2]。

2.6 溫度的影響

花色苷的穩(wěn)定性受溫度的影響非常大，伴隨溫度的上升，降解速度加快，在制作標(biāo)本時(shí)，花色苷的降解會(huì)隨著溫度的上升而加速，導(dǎo)致花色苷的含量降低。

試驗(yàn)表明，隨著溫度和加熱時(shí)間的增加，對(duì)花色苷有褪色作用。雖然花色苷在低溫下是穩(wěn)定的，但在高溫下瞬時(shí)加熱對(duì)花色苷的降解是可以忽略的[4]。因此，在制作標(biāo)本之前，可以通過(guò)高溫處理去除酶，并選擇低溫保存。此外，需注意花色素在110℃左右時(shí)會(huì)分解[2]，所以在制作浸制標(biāo)本時(shí)可以對(duì)溫度影響進(jìn)行相關(guān)研究，選取最適溫度。

花色素是使植物呈色的重要因素，但是因受到各種因素的影響使得穩(wěn)定性較差，深入研究花色素的降解機(jī)制，提高花色素的穩(wěn)定性，是目前解決紅色藥用植物浸制標(biāo)本保存易變色問(wèn)題的有效辦法。

3 結(jié)論

目前的紅色植物標(biāo)本制作中仍存在花色保存困難的問(wèn)題，因不同的植物材料、不同的研究人員試驗(yàn)方法存在很大的差異，無(wú)法對(duì)所有紅色藥用植物標(biāo)本的固色液、護(hù)色液進(jìn)行相對(duì)統(tǒng)一的研究。在現(xiàn)階段的試驗(yàn)中雖可以保留顏色，但是在保存時(shí)仍然存在紅色易褪去的問(wèn)題。因此，無(wú)論是在花色苷的穩(wěn)定性、標(biāo)本瓶的封口、保存液的選擇都需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

隨著國(guó)家對(duì)中醫(yī)藥重視程度提高和各地中藥標(biāo)本管的建立，藥用植物原色浸制技術(shù)就顯得尤為重要。相信隨著研究的繼續(xù)深入以及科學(xué)技術(shù)的逐步發(fā)展，浸制標(biāo)本將會(huì)得到更好的保存。