全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46 卷 第 5 期 2015 年 3 月

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信息熵理论在热毒宁口服制剂中金银花与栀子提取工艺优选中的应用
王仁杰 1, 2，李 淼 1, 2，闫 明 1, 2，杨素德 1, 2，王振中 1, 2，萧 伟 1, 2*
1. 江苏康缘药业股份有限公司，江苏 连云港 222001
2. 中药制药过程新技术国家重点实验室，江苏 连云港 222001
摘 要：目的 应用信息熵理论优选热毒宁口服制剂中金银花与栀子的提取工艺。方法 以绿原酸、栀子苷、木犀草苷提取
率及浸膏得率为综合评价指标，选取提取时间、加水量及提取次数为影响因素，采用信息熵赋权法确定各指标的客观权重，
实现对提取工艺的正交试验优选。结果 最佳提取工艺为 12 倍量水提取 3 次，每次 1 h。结论 信息熵理论可用于热毒宁口
服制剂中金银花与栀子提取工艺的优选。
关键词：信息熵；热毒宁口服制剂；金银花；栀子；提取工艺；综合评价
中图分类号：R283.6 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2015)05 - 0683 - 05
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2015.05.012
Application of information entropy theory in optimization of extraction
technology for Lonicerae Flos and Gardeniae Fructus in Reduning Oral
Preparation
WANG Ren-jie1, 2, LI Miao1, 2, YAN Ming1, 2, YANG Su-de1, 2, WANG Zhen-zhong1, 2, XIAO Wei1, 2
1. Jiangsu Kanion Parmaceutical Co., Ltd., Lianyungang 222001, China
2. State Key Laboratory of New-tech for Chinese Medicine Pharmaceutical Process, Lianyungang 222001, China
Abstract: Objective To optimize the extraction technology for Lonicerae Flos and Gardeniae Fructus in Reduning Oral Preparation
by information entropy theory. Methods With the contents of chlorogenic acid, gardenoside, luteoloside, and the yield of extract as
comprehensive evaluation indexes, the extraction time, dosage of water, and extraction times were selected as factors, the weight of
them was determined by information entropy theory, and the extraction technology was optimized by orthogonal test. Results
Optimum extraction technology was: Reflux extraction for 3 times with 12 folds water, 1 h each time. Conclusion The information
entropy theory could be used in optimizing the extraction technology for Reduning Oral Preparation.
Key words: information entropy; Reduning Oral Preparation; Lonicerae Flos; Gardeniae Fructus; extraction technology;
comprehensive evaluation

由于中药成分复杂，在进行评价指标选择时，
单一指标具有一定的片面性，实际研究中往往选取
多个指标成分，再通过主观或客观赋权法得到综合
评价指标，来优化中药提取工艺[1-2]。
多指标提取工艺优选本质上是多属性决策问
题，按照评价指标的重要性赋予相应的权重。主观
赋权法主要由经验进行判定，受研究者的主观影响
大；客观赋权法经过对实验数据的整理、计算和分
析，从而得到权重系数，数据可靠性更高，目前主
要有特征向量法、基于模糊理论或粗糙集、Fisher
线性判别率、信息熵等。
依据热力学中熵的概念，把信号集的平均信息
量称为信息熵[3]。在信息论中，信息熵是系统不确
定性和无序性的度量。信息熵理论用于多指标综合
评价时，相当于将每个评价指标作为 1 个随机变量，
计算指标的信息熵，给出各个指标的不同权重。
热毒宁注射液由青蒿、金银花、栀子 3 味中药
提取精制而成，具有清热、疏风、解毒的功效，用

收稿日期：2014-09-03
基金项目：科学技术部国家重大新药创制项目（2013ZX09402203）：现代中药创新集群与数字制药技术平台
作者简介：王仁杰（1988—），男，助理工程师，主要从事中药制药新技术和工艺过程研究。E-mail: wrj447320766@126.com
*通信作者 萧 伟，男，研究员级高级工程师，博士，研究方向为中药新药的研究与开发。
Tel: (0518)81152337 13905136437 E-mail: wzhzh-nj@163.net
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于外感风热所致感冒、咳嗽、上呼吸道感染或急性
气管-支气管炎等。相关药理研究表明，热毒宁注射
液对禽流感病毒、甲型流感病毒、A16 型柯萨奇病
毒等均有一定程度的抑制作用[4-8]。热毒宁口服制剂
是一款基于热毒宁注射液处方而开发的口服剂型新
产品。在前期的药效筛选中确定了金银花和栀子合
提工艺。本实验尝试将信息熵理论应用到热毒宁口
服制剂金银花与栀子合提工艺的优化，以解决多指
标综合评价时主观因素过多干扰的问题。
1 仪器与材料
U3000 型液相色谱仪，美国戴安公司；DZTW
型调温电热套，北京市永光明医疗仪器厂；Sartorius
BP 211D 电子分析天平，德国 Sartorius 公司；
JK-250DB 型数控超声波清洗器，合肥金尼克机械
制造有限公司；RE-300 型旋转蒸发仪，上海亚荣生
化仪器厂；超纯水机，美国 Millipore 公司。
金银花 Lonicerae Flos（产地江苏东海县）、栀
子 Gardeniae Fructus（产地江西），经连云港康缘大
药房吴周执业药师鉴定分别为忍冬科忍冬属植物忍
冬 Lonicera japonica Thumb. 的干燥花蕾和茜草科
栀子属常绿灌木栀子 Gardenia jasminoides Ellis. 的
干燥成熟果实；绿原酸（批号 110753-200413）、栀
子苷（批号 110749-200714）和木犀草苷（批号
110720-201106）对照品，中国食品药品检定研究院；
甲醇、乙腈为色谱纯，其他试剂均为分析纯，水为
超纯水。
2 方法与结果
2.1 信息熵计算步骤[9]
对于一项评价指标，其取值变异程度越大，指
标越有序，信息熵就越小，其提供的信息量越多，
该指标就越重要；反之，该指标就越不重要[10]。利
用信息熵计算各指标的权重，可为中药提取工艺多
指标的综合评价提供依据[11]。计算步骤为：
① 建立原始评价指标矩阵 (Xij)mn。
⎥⎥
⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢⎢
⎣
⎡
=
nmnn
m
m
xxx
xxx
xxx
X
L
LLLL
L
L
21
22221
11211

xij 表示第 i 次实验时第 j 个评价指标的取值
② 将原始数据阵 (Xij)mn 转换为概率矩阵
(pij)mn，在信息熵公式中 Pi 为某个信息的概率，满
足 0≤Pi≤1，所以需将原始矩阵进行归一化处理，
得到指标的概率矩阵。
Pij＝Xij/∑
=
n
j 1
Xij
Pij 表示第 j 次实验在 i 指标下的概率
③ 计算信息熵（Hi）。
Hi＝∑
=
n
j 1
PijlnPij/lnn
④ 计算各指标的权重系数（Wi）。
Wi＝(1－Hi)/∑
=
m
i 1
(1－Hi)
由上式可知，当 Hi 越小，Wi 越大，即 Xij值相
差越大时，该指标传递的信息量越多，作用越大，
其权重值越大。
⑤ 依据各指标的权重，计算综合评价指标，
对正交试验数据进行分析。
2.2 指标成分测定
2.2.1 绿原酸、栀子苷的测定方法
（1）色谱条件：Phenomenex Luna C18 硅胶柱
（250 mm×4.6 mm，5 μm），柱温 30 ℃，检测波长
237、324 nm，进样量 10 µL，流动相为甲醇-0.1%
磷酸水溶液，梯度洗脱程序：0～20 min，12%～30%
甲醇；20～60 min，30%～50%甲醇；体积流量 1.0
mL/min。
（2）对照品溶液的制备：分别精密称取绿原酸、
栀子苷对照品 16.79、13.85 mg 用 50%甲醇溶解制
成质量浓度分别为 839.50、692.50 μg/mL 的对照品
混合溶液，0.22 μm 微孔滤膜滤过，冷藏备用。
（3）供试品溶液的制备：精密量取待测提取液
2.0 mL，置 10 mL 量瓶中，加入 50%甲醇溶液稀释
至刻度摇匀，0.22 μm 微孔滤膜（有机膜）滤过，
取续滤液作为供试品溶液。
（4）线性范围的考察：精密量取绿原酸、栀子
苷对照品混合溶液 0.1、0.2、0.4、1.0、2.0、4.0、
10.0 mL，分别置于 10 mL 量瓶中，加 50%甲醇稀
释并定容至刻度，摇匀，再按拟定色谱条件进样检
测，记录色谱峰面积，绘制标准曲线（纵坐标 Y、
横坐标 X 分别为对照品的峰面积和质量浓度），得
线性回归方程，绿原酸 Y＝29.39 X＋11.52，R2＝
1.000 0；栀子苷 Y＝14.322 9 X－4.775 4，R2＝0.999 9；
表明绿原酸在8.40～839.50 μg/mL、栀子苷在6.93～
692.50 μg/mL 与峰面积呈良好线性关系。
2.2.2 木犀草苷的测定方法
（1）色谱条件[12]：Diamonsil-C18 色谱柱（150

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mm×4.6 mm，5 μm），柱温 35 ℃，检测波长 350 nm，
进样量 10 µL，流动相为乙腈-0.5%冰醋酸溶液，梯
度洗脱程序：0～15 min，10%～20%乙腈；15～30
min，20%乙腈；30～40 min，20%～30%乙腈，体
积流量 1.0 mL/min。
（2）对照品溶液的制备：精密称取木犀草苷对
照品适量，用 70%乙醇超声溶解制成质量浓度为
40.50 μg/mL 的对照品溶液，0.22 μm 微孔滤膜滤过，
冷藏备用。
（3）供试品溶液的制备：精密量取待测提取液
2.0 mL，置 10 mL 量瓶中，加入 70%乙醇溶液稀释
至刻度摇匀，0.22 μm 微孔滤膜（有机膜）滤过，
取续滤液作为供试品溶液。
（4）线性范围的考察：用木犀草苷对照品分别
配制 15.63、31.25、62.50、125.00、500.00 μg/mL
的木犀草苷标准液，按拟定色谱条件进样检测，记
录色谱峰面积，绘制标准曲线（纵坐标 Y、横坐标
X 分别为对照品的峰面积和质量浓度），得线性回归
方程为 Y＝3.97×106 X＋89 036，R2＝1.000 0，表明
木犀草苷在 15.63～500.00 µg/mL 与峰面积呈良好
线性关系。
2.2.3 方法学考察
（1）精密度考察：精密量取绿原酸、栀子苷混合
对照品溶液和木犀草苷对照品溶液，分别按照各自色
谱条件连续进样 6 次，每次进样 10 µL，测定峰面积，
结果绿原酸、栀子苷、木犀草苷峰面积的 RSD 分别
为 0.28%、0.12%、0.69%，表明仪器精密度较高。
（2）稳定性试验：取同一供试品溶液，分别于
制备后 0、2、4、6、8、12、24 h 注入液相色谱仪，
记录各自的峰面积值。结果绿原酸、栀子苷、木犀
草苷峰面积的 RSD 分别为 1.4%、1.0%、1.2%，表
明在 24 h 内供试品溶液稳定性良好。
（3）重复性试验：精密量取待测提取液 2.0 mL，
平行量取 6 份，按“2.2.1”和“2.2.2”项下方法制
备供试品溶液，分别按拟定的色谱条件进行测定。
结果绿原酸、栀子苷、木犀草苷质量分数的 RSD 分
别为 0.73%、0.35%、0.51%，表明方法重复性良好。
（4）加样回收率试验：精密量取已测定的提取
液 6 份，每份 1.0 mL，分别精密加入绿原酸、栀子苷
混合对照品溶液和木犀草苷对照品溶液 1.0 mL，按
“2.2.1”和“2.2.2”项下方法制备供试品溶液，按相
应的色谱条件进行测定，计算得绿原酸的平均回收
率为 99.50%，RSD 为 0.63%，栀子苷的平均回收率
为 99.13%，RSD 为 0.95%，木犀草苷的平均回收率
为 99.00%，RSD 为 1.07%，表明本法准确度良好。
2.2.4 浸膏得率测定 精密量取待测样品适量（取
样体积计为 V1），置于已恒定质量的蒸发皿中（M1），
在 105 ℃烘箱内干燥至恒定质量，取出置于干燥器
中冷却 30 min，迅速精密称定质量（M2），计算浸
膏得率。
浸膏得率＝(M2－M1)V2/mV1
m 为待测样品中药材总质量，V2 为待测样品总体积
2.3 基于信息熵理论的热毒宁口服制剂金银花与
栀子提取工艺评价
2.3.1 金银花与栀子合提工艺正交试验 通过查阅
相关文献报道[13-15]结合预试验，选取提取时间（A）、
加水量（B）、提取次数（C）为考察因素，称取金
银花（粗粉）180 g、栀子（粗粉）144 g 为 1 份，
共 9 份，以绿原酸、栀子苷、木犀草苷提取率以及
浸膏得率为综合评价指标（M），按 L9(34) 正交表
进行煎煮提取。试验设计及结果见表 1。
2.3.2 金银花与栀子合提工艺研究数据的处理 根
据前面所给的步骤，建立原始评价指标矩阵（X）。
计算 Pij，将原始评价矩阵转换为“概率”矩阵（P）。
计算各项指标的Hi，得到评价指标的Hi。
Hi＝[0.990 2 0.992 2 0.989 9 0.989 7]
计算第 i 项指标的 Wi。
Wi＝[0.257 6 0.205 6 0.266 0 0.270 9]
对于 1 个 m 行 n 列的概率矩阵，综合评价指标
Mm＝P1m×W1＋P2m×W2＋P3m×W3＋…＋Pnm×Wn。








=
79.3843.2506.4103.2723.4068.3304.4106.3649.21
24.8724.5562.9003.6665.9531.8014.10090.8035.52
85.8273.5603.8718.6783.8572.7225.8395.8843.49
42.6812.4627.7246.5918.8753.7853.9095.8355.54
X









=
3127.04083.07134.07088.09131.05110.06134.03118.05070.0
1123.09077.09127.02093.00135.04113.03141.02114.09073.0
9122.02084.01129.07099.03127.09107.05123.09131.03073.0
7106.09071.07112.08092.00136.05122.02141.09130.01085.0
P


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将概率矩阵的数据进行加权处理，得到综合评
价指标 M，再进行方差分析，以确定最优实验方案。
正交试验结果见表 1，方差分析见表 2。由极差分
析结果可知，各因素对综合指标的影响主次顺序为
C＞B＞A，即提取次数＞加水量＞提取时间。由方
差分析结果可知，C 因素具有显著性差异，A、B
因素各个水平间无显著性影响。最终确定最佳提取
工艺为 A2B3C3，即加 12 倍量水提取 3 次，每次 1 h。

表 1 L9(34) 正交试验设计与结果
Table 1 Design and results of L9(34) orthogonal test
提取率/(mg·g−1) 试验号 A/h B/倍 C/次 D (空白)
绿原酸 栀子苷 木犀草苷
浸膏得率/% M
1 0.5 (1) 8 (1) 1 (1) (1) 54.55 49.43 52.35 21.49 0.075 75
2 0.5 (1) 10 (2) 2 (2) (2) 83.95 88.95 80.90 36.06 0.123 28
3 0.5 (1) 12 (3) 3 (3) (3) 90.53 83.25 100.14 41.04 0.135 84
4 1.0 (2) 8 (1) 2 (2) (3) 78.53 72.72 80.31 33.68 0.113 82
5 1.0 (2) 10 (2) 3 (3) (1) 87.18 85.83 95.65 40.23 0.132 87
6 1.0 (2) 12 (3) 1 (1) (2) 59.46 67.18 66.03 27.03 0.093 19
7 1.5 (3) 8 (1) 3 (3) (2) 72.27 87.03 90.62 41.06 0.126 09
8 1.5 (3) 10 (2) 1 (1) (3) 46.12 56.73 55.24 25.43 0.079 17
9 1.5 (3) 12 (3) 2 (2) (1) 68.42 82.85 87.24 38.79 0.119 99
K1 0.334 87 0.315 66 0.248 11 0.328 61
K2 0.339 88 0.335 32 0.357 09 0.342 56
K3 0.325 25 0.349 02 0.394 80 0.328 33
R 0.004 88 0.011 12 0.048 90 0.004 65

表 2 方差分析
Table 2 Analysis of variance
方差来源 离差平方和 自由度 F 值 显著性
A 3.685×10−5 2 0.865 64
B 1.875×10−4 2 4.403 07
C 3.868×10−3 2 90.866 21 P＜0.05
D (误差) 4.257×10−5 2
F0.05(2, 2) = 19.00, F0.01(2, 2) = 99.00
2.4 验证试验
为确证该工艺的优劣和稳定性，按最佳条件提
取金银花和栀子 3 批进行验证，测定各指标成分提
取率，计算综合评分，结果见表 3。结果表明应用
信息熵理论进行热毒宁口服制剂中金银花和栀子合
提工艺优化的实验方案稳定可行。
表 3 验证试验结果
Table 3 Verification test
提取率/(mg·g−1) 试验号
绿原酸 栀子苷 木犀草苷
浸膏得率/% M
1 91.28 89.03 105.45 41.18 0.140 03
2 91.57 91.12 107.38 43.73 0.143 78
3 92.36 90.53 106.70 42.68 0.142 73
3 讨论
中药治疗疾病具有多靶点、多途径的特色，这
与其具有多种有效成分的物质基础密不可分。中药
在提取工艺设计时，遵循最大程度保留有效成分、
去除无关杂质的原则，这就要求在工艺优选时，需
尽量多地选取评价指标进行综合评价。
评价指标的选择以及各指标间的客观赋权是中
药提取工艺研究过程中的 2 个重要问题。信息熵理
论可以很好地同时解决这 2 个问题。实际研究中，
可以考察指标在单因素试验中的信息熵变化，对于
在不同条件下信息熵变化不明显的指标，可以舍弃，
使实验设计更加科学合理。
本实验只选取了《中国药典》2010 年版一部[16]
中规定的金银花和栀子的质控成分绿原酸、木犀草
苷和栀子苷的提取率作为指标成分对提取工艺进行
评价，对于许多其他在基础研究过程中已知的活性
成分（例如金银花[17]中的新绿原酸、断氧化马钱子
苷，栀子[18]中的京尼平、槲皮素等）没有进行评价，
使得实验结果还是不能够尽可能全面地反映提取工
艺的优劣。此外，在研究过程中，可紧密结合中药
质量控制中的多成分同时测定[19]、一测多评[20]等技
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术，避免评价指标数据单个测定的繁琐步骤，提高
效率。
利用信息熵原理进行客观赋权时，权重数据完
全来自于对实验数据的数理分析，清晰地反映了指
标成分在不同提取条件下变化的客观规律，同时也
避免了各指标数据间大数吃小数的问题。但其作为
一种客观赋权法，也有着自身的缺点。如对于一些
药效物质基础明确的中药或中药复方，单纯应用这
一方法，有时会出现主要药效成分权重低于次要药
效成分权重的现象，从而导致优化后的提取工艺所
提供的样品可能不会体现与药物所定临床适应症相
适应的药理效应。所以，该方法在实际研究中，还
应当根据具体情况考虑是否需要与主观赋权法进行
有效的互补使用。
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