全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 2 期 2011 年 2 月 • 262 •
星点设计-效应面法优化银杏酮酯包合物的制备工艺
王 博 1，任晓文 1, 2，李洪起 1，连潇嫣 1，徐为人 2，汤立达 3
1. 天津药物研究院 制剂工程中心，天津 300193
2. 天津药物研究院 天津市新药设计与发现重点实验室，天津 300193
3. 天津药物研究院 天津药代动力学与药效动力学省部共建国家重点实验室，天津 300193
摘 要：目的 星点设计-效应面法优化银杏酮酯（GBE50）的 β-环糊精（β-CD）包合物的制备工艺。方法 以饱和水溶液
法制备 GBE50-β-CD 包合物，采用星点设计优化制备工艺，以 β-CD 与 GBE50的投料质量比、包合时间和包合温度为自变量，
包合率为因变量，分别进行多元线性回归和二项式方程拟合，并根据最佳数学模型描绘效应面，选择最佳处方工艺进行验证
试验。结果 二项式方程拟合度较高，预测性好，r＝0.966；效应面法优选出的最佳工艺条件为 β-CD 与 GBE50的投料质量
比 3∶1，包合时间 6 h，包合温度 60 ℃。最佳工艺验证试验结果与二项式拟合方程预测值偏差为 1.07%。结论 应用星点
设计-效应面优化法能够精确有效地优化 GBE50-β-CD 包合物的制备工艺，优选出的最佳工艺稳定可行，可用于工业生产。
关键词：银杏酮酯（GBE50）；β-环糊精；星点设计；效应面；包合率
中图分类号：R284.2；R286.02 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2011)02 - 0262 - 04
Optimization on preparation of Ginkgo biloba extract-β-cyclodextrin inclusion
complex by central composite design and response surface
WANG Bo1, REN Xiao-wen1, 2 , LI Hong-qi1, LIAN Xiao-yan1, XU Wei-ren2, TANG Li-da3
1. The Pharmaceutics Engineering Research Center, Tianjin Institute of Pharmaceutical Research, Tianjin 300193, China
2. Tianjin Key Laboratory of Molecular Design and Drug Discovery, Tianjin Institute of Pharmaceutical Research, Tianjin 300193,
China
3. Tianjin Key Laboratory of Pharmacokinetics and Pharmacodynamics, Tianjin Institute of Pharmaceutical Research, Tianjin
300193, China
Abstract: Objective To optimize the preparation of Ginkgo biloba extract-β-cyclodextrin inclusion (GBE50-β-CD inclusion)
complex by central composite design and response surface methodology. Methods Saturated aqueous solution method was used to
prepare GBE50-β-CD inclusion complex. The preparation was optimized by central composite design. With the mass ratio of β-CD/
GBE50, inclusion time and temperature as the independent variables and with the inclusion rate as the dependent variable, the binomial
and linear equations were fitted to the data of overall desirabilities, and the resulting equation was used to produce 3-D response surface
graphs, through which optimal formulation was predicted, the best prescription process was chosen to verification test. Results It
showed that the correlation coefficient of second-order quadratic model was higher and the prediction was better (r = 0.966); The
optimum conditions for the preparation of GBE50-β-CD inclusion complex were as follows: the mass ratio of β-CD/GBE50 3:1,
inclusion time 6 h, inclusion temperature at 60 ℃. The deviation between the result of the best craft verification test and the binomial
fitting equation forecast value is 1.07%. Conclusion Central composite design and response surface methodology is successfully used
to optimize the preparation of GBE50-β-CD inclusion complex. The optimized process is reliable, stable, and available for the industrial
production.
Key words: Ginkgo biloba L. extract (GBE50); β-cyclodextrin (β-CD); central composite design; response surface; inclusion rate

银杏叶为银杏科银杏属植物银杏 Ginkgo biloba
L．的干燥叶，性平，味甘、苦、涩，归心、肺经，
功能敛肺，平喘，活血化瘀，止痛[1]。银杏酮酯
（GBE50）是从银杏叶中提取的黄酮和萜内酯类混合
物，总黄酮质量分数≥44%，萜内酯质量分数≥6%。
GBE50 具有降低血清胆固醇，改善心血管循环，抗

收稿日期：2010-09-22
基金项目：“十二五”重大新药创制科技重大专项项目（2011ZX09201-101-19）；国家科技部支撑项目（2007BAI41B00，2007BAI41B01）；
天津市科技支撑项目（09ZCKFSH01200）
作者简介：王 博（1983—），男，硕士，主要从事药物新剂型与新技术方面研究。Tel: (022)23006953 E-mail: wangbo0990@163.com
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氧化、抗病毒、抗癌等药理作用，被广泛用于心脑
血管疾病。研究表明，GBE50 对心脑血管疾病的防
治作用与其抗氧化活性密切相关[2-3]；而其中抗氧化
作用主要的活性成分为黄酮类成分，内酯类成分无
明显抗氧化作用[4]。环糊精包合技术能够提高难溶
性药物的溶解度，调节药物的释放速率，提高药物
的生物利用度和稳定性等优点[5]。星点设计是近几
年来国外药学工作者常用的集数学和统计方法于
一体的实验设计方法，与国内经常采用的均匀设计
和正交设计相比具有精度高、预测性好、简便等优
点[6]。为此，本实验采用 β-环糊精（β-CD）对 GBE50
中总黄酮成分进行了包合，并采用星点设计（central
composite design，CCD）-效应面（response surface
methodology，RSM）法对 GBE50-β-CD 包合物制备
工艺进行了优化和研究。
1 试药与仪器
GBE50（总黄酮醇苷质量分数≥24%，银杏总内
酯质量分数≥6%，黄酮醇苷、黄烷醇、内酯比例为
12∶10∶3，银杏酸质量分数≤5×10−6）（上海杏灵
科技药业股份有限公司）；芦丁对照品（批号 100080-
200306，中国药品生物制品检定所）；β-CD（上海
元吉化工有限公司）；其余试剂均为分析纯。
UV—2550 紫外-可见分光光度仪（日本岛津公
司）；Mettler AG104 电子天平（瑞士梅特勒-托利多
公司）；KA—1000 离心机（上海安亭科学仪器厂）；
Autoscience AS3120 超声波清洗机（奥特赛恩斯仪
器有限公司）；RE—5205 型旋转蒸发器（上海亚荣
生化仪器厂）；DF—101S 型智能集热式恒温加热磁
力搅拌器（河南省予华仪器有限公司）；SHB—Ⅲ型
循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司）。
SPSS V16.0 统计学软件（美国 SPSS 软件公
司）；Origin V8.0 绘图软件（美国 Origin Lab 公司）。
2 方法与结果
2.1 GBE50总黄酮的测定[7]
2.1.1 供试品溶液的配制 精密称取银杏酮酯原药
约 5 mg（含 GBE50 总黄酮约 2.5 mg）置 100 mL 量
瓶中，用 70%乙醇溶解，40 mL/次，每次超声溶解
10 min，共 2 次，滤过，将滤液定量转移至 100 mL
量瓶中，并用 70%乙醇稀释至刻度，摇匀，即得。
2.1.2 对照品溶液的配制 取在 105 ℃干燥至恒
重的芦丁对照品 30 mg，精密称定，置 100 mL 量瓶
中，加 70％乙醇适量，于水浴上微热使溶解，放冷，
再加 70%乙醇至刻度，摇匀，即得质量浓度为 0.3
mg/mL 对照品溶液。
2.1.3 测定波长的确定 分别精密量取芦丁对照
品溶液、供试品溶液适量，置 25 mL 量瓶中，按“标
准曲线的制备”项下依法操作，置紫外-可见分光光
度计中，在 400～600 nm 进行全波长扫描，结果均
显示在 510 nm 波长处有最大吸收，其他成分对测
定无干扰，故选择 510 nm 为测定波长。
2.1.4 标准曲线的制备 精密量取芦丁对照品溶
液 0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL，分别置 25 mL
量瓶中，加蒸馏水至 6 mL，加 5%亚硝酸钠 1.0 mL，
摇匀、静置 6 min，再加入 10%硝酸铝溶液 1.0 mL，
摇匀、静置 6 min，再加入 4%氢氧化钠溶液 5 mL，
加 70%乙醇至刻度，摇匀、静置 15 min。以 0 号溶
液作为空白对照，照紫外-可见分光光度法（《中国
药典》2010 年版一部附录ⅤA）试验，在 510 nm 波
长处测定吸光度。以吸光度为纵坐标，芦丁质量浓
度为横坐标绘制标准曲线，得回归方程A＝0.012 2 C－
0.006 6，r＝0.999 8，表明芦丁在 12.2～61.0 mg/L
线性关系良好。
2.1.5 精密度试验 取同一批显色后的供试品溶液
5 份，分别在 510 nm 波长处测定吸光度，结果吸光
度的 RSD 为 0.68%。
2.1.6 稳定性试验 取显色后的供试品溶液，每隔
5 min 测一次吸光度，连续测定 6 次，结果吸光度
的 RSD 为 0.32%，结果表明样品溶液在测定时间
30 min 内稳定。
2.1.7 重现性试验 精密量取同一供试品溶液 5
份，照“标准曲线的制备”项下的方法测定吸光度，
计算得样品中总黄酮的平均质量分数为 46.5%，
RSD 为 0.57%。
2.1.8 加样回收率试验 精密量取芦丁对照品 12
mg，分别加入到已知总黄酮质量分数的样品中，
照“标准曲线的制备”项下的方法测定吸光度，计
算回收率，结果平均回收率为 98.57%，RSD 为
0.55%。
2.1.9 样品的测定 精密量取供试品溶液，照“标
准曲线的制备”项下的方法，依法测定吸光度，并
根据标准曲线测定中得到的回归方程计算出样品溶
液中总黄酮的质量分数（以芦丁为基准物计）。
2.2 GBE50-β-CD 包合物的制备方法
采用饱和水溶液法制备 GBE50-β-CD 包合物。
称取一定量原料药 GBE50 加 70%乙醇 40 mL，以热
水浴加热至 60 ℃使其完全溶解，按物质的量 2∶1
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称取一定量的 β-CD，加水 40 mL 加热至 60 ℃使其
溶解，恒温，电磁搅拌。将 GBE50乙醇溶液移至分
液漏斗中，维持温度在 50 ℃左右，缓慢滴入 β-CD
饱和水溶液中，在恒温状态下搅拌 5 h，室温静置
12 h，滤过，沉淀用蒸馏水、乙醇各洗涤 3 次，再减
压干燥（45 ℃），即得棕黄色的 GBE-β-CD 包合物。
2.3 工艺评价标准
精密称取 GBE50-β-CD 包合物适量，用适量
70%乙醇分多次洗脱，并定量转移至 50 mL 量瓶
中，然后照“标准曲线的制备”项下的方法，依法
测定吸光度，并根据回归方程计算出洗脱溶液中
总黄酮的质量浓度（以芦丁为基准物计），计算包
合物中 GBE50 总黄酮的包合率（GBE50 总黄酮包
合率＝包合物中 GBE50 总黄酮质量/GBE50 总黄酮
投 入 量 ）， 并 以 GBE50 总 黄 酮 包 合 率 作 为
GBE-β-CD 包合物包合工艺的评价指标。
2.4 星点设计-效应面法优化处方[8-10]
2.4.1 因素与水平的确定 采用单因素考察法对处
方中各影响因素的作用进行了初步考察，其中 β-CD
与 GBE50 的投料质量比、包合时间和包合温度是影
响包合物包合率的最主要因素。根据初步考察结果
确定 β-CD 与 GBE50 的投料质量比（X1）、包合时间
（X2）和包合温度（X3）作为主要考察因素，3 个自
变量取值范围分别为 X1：1∶2～5∶1；X2：0.5～6 h；
X3：40～80 ℃。
根据星点设计的原理，每个因素设 5 个水平，
用代码值−a、−1、0、1、a 分别表示。对于三因素
的星点设计 a＝1.682。代码值之间与实际操作物理
量之间为等比关系，见表 1，方案安排及结果见表 2。
2.4.2 模型拟合 根据结果，应用 SPSS 16.0 统计
软件，以包合物的包合率为因变量，β-CD 与 GBE50
的投料质量比、包合时间和包合温度为自变量，进
行多元线性回归和二项式方程拟合，模型的好坏通
过相关系数（r）进行判断。拟合后所得多元线性拟
合方程为 Y＝53.352＋3.345 Xl＋3.624 X2＋0.207
X3（r＝0.726，0.05＜P＜0.10），二次多项式方程
为 Y＝－47.019＋17.801 Xl＋12.680 X2＋2.677 X3－
2.966 Xl2－1.477 X22－0.021 X32＋0.194 XlX2＋0.020
X1X3（r＝0.966，0.05＜P＜0.10）。可知，二项式拟
合 r 值高于多元线性回归，拟合度高，预测性较好，
故选择二项式拟合模型为最佳模型。
2.4.3 效应面优化及预测性评价 根据所拟合的二
项式方程，应用 OriginV8.0 软件分别绘制各指标与
表 1 考察因素各水平的代码值及实际操作物理量（n＝3）
Table 1 Code value and physical practice of independent
variables levels (n＝3)
因素
水平
X1 X2 X3
−1.682 0.500 0.500 40.000
−1 1.412 1.615 48.109
0 2.750 3.250 60.000
1 4.088 4.885 71.891
1.682 5.000 6.000 80.000
表 2 星点设计表及结果
Table 2 Central composite design and results
试验号 X1 X2 X3 包合率/%
1 −1 −1 −1 73.80
2 1 −1 −1 75.63
3 −1 1 −1 81.82
4 1 1 −1 88.39
5 −1 −1 1 76.60
6 1 −1 1 82.71
7 −1 1 1 87.62
8 1 1 1 92.43
9 −1.682 0 0 68.38
10 1.682 0 0 93.24
11 0 −1.682 0 72.92
12 0 1.682 0 96.35
13 0 0 −1.682 83.23
14 0 0 1.682 91.50
15 0 0 0 95.18
16 0 0 0 93.95
17 0 0 0 95.32
18 0 0 0 95.61
19 0 0 0 96.14
20 0 0 0 94.26

影响较显著的 2 个自变量的三维效应面和二维等高
图（其他 1 个自变量设为中心点值），从中筛选出较
佳的工艺水平，结果见图 1。选取 GBE50-β-CD 包合
物包合条件的最佳范围为：β-CD 与 GBE50 的投料
质量比为 3∶1～5∶1，包合时间为 5.5～6 h 和包合
温度为 60～62.5 ℃。
2.4.4 最优处方工艺验证 综合考虑工业可行性和
投入产出比，选取 GBE50-β-CD 包合物的最佳包合
条件为 β-CD 与 GBE 的投料质量比为 3∶1，包合时
间为 6 h 和包合温度为 60 ℃。按照选取的最佳包合
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图 1 各因素对包合率影响的三维效应面和二维等高图
Fig. 1 3D-Response surface and 2D-contour map of various factor effects on inclusion rate
条件重复 3 次试验，将预测值与实测值进行比较并
计算偏差（偏差＝（预测值－实测值）／预测值×100%），
结果见表 3。可知，预测值与实测值的偏差为 1.07%
（小于 2％），证明所得到的拟合方程可以较好地描
述工艺中各因素与评价指标的关系。
表 3 验证试验结果（n＝3）
Table 3 Results of verification test (n＝3)
项目 总黄酮包合率/%
实验 1 93.62
实验 2 94.23
实验 3 94.18
平均值 94.01
预测值 95.03
偏差 1.07

3 讨论
目前国内外对 GBE50 的大量实验研究表明，银
杏叶体外抗氧化作用的主要活性物质为黄酮类成
分，即 GBE50 总黄酮[11]。理论上讲，β-CD 在包合
GBE50 中总黄酮成分的同时，也可能存在同时包合
其他成分的情况。本研究实际显示的是 β-CD 对
GBE50 总黄酮类成分进行的有效包合，由于包合作
用而引起的药物组成成分变化，从而改变活性的情
况还需要进行进一步的深入研究。
在环糊精包合物的制备工艺优选方面，本实验
采用星点设计结合效应面法，而在模型建立上采用
非线性数学模型拟合，这样得到的数学模型相关系
数较高，预测值更接近真实值，结果较理想。相对
于均匀设计和正交设计，本实验的设计所得到的信
息量更大，更直观，更适合于探索性的试验研究。
本实验采用星点设计结合效应面法优化 GBE-
β-CD 包合物的制备工艺，通过二项式拟合描绘三维
效应面，从而确定较优的制备工艺区间。实验结果
科学可靠，实验优选出的最佳工艺范围较宽，且在
此范围内包合率变化较小，证明工艺稳定可靠，适
合于工业生产，并通过最优处方工艺验证试验证明，
所得处方工艺包合率较高，重现性较好，达到了优
选处方工艺的目标。
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