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Vol.34，Issue 4
February，2009
第 34 卷第 4 期
2009 年 2 月
辣椒碱-羟丙基-β-环糊精包合物制备鉴定及
热力学稳定性研究
陈晓昱，张志荣，任 科，龚 涛*
（四川大学 华西药学院，靶向药物与释药系统教育部重点实验室，四川 成都 610041）
[摘要] 目的：制备及鉴定辣椒碱-HP-β-CD 包合物，并考察辣椒碱和 HP-β-CD 之间的包合摩尔比及包合过程的热力学
常数。方法：采用饱和水溶液法制备辣椒碱-HP-β-CD 包合物，以差示扫描量热法（DSC）、X 射线衍射法（XRD）和红外光
谱法（IR）对包合物进行鉴定，通过表观溶解度法考察包合物中主客分子之间的包合摩尔比及包合过程的热力学常数。结果：
25，35，45 ℃下辣椒碱和 HP-β-CD 能形成 1∶1 摩尔比包合物，相溶解度图呈 AL 型。结论：辣椒碱-羟丙基-β-环糊精包合物
能显著增大药物的溶解度。
[关键词] 辣椒碱；包合物；差示扫描量热法；X 射线衍射法；红外光谱法

2辣椒碱（capsaicin）是一种含酚羟基的生物碱，
又称辣椒素，是从辣椒果实中分离出来结构为：N-
香草基-8-甲基-6-壬烯酰胺，具有治疗关节炎、关节
痛、肌肉痛、牙痛、带状疱疹后传神经痛、糖尿病
性神经痛等作用，且在药效上具有比阿司匹林、吗
啡等药物更为有效的镇痛作用，不少报道指出辣椒
碱有预防治疗皮肤癌，肝癌等多种癌症的作用[1]。
辣椒碱水溶性差，且刺激性较大，为了将辣椒碱制
成合格注射液，就必须提高其在水中溶解度，并降
低 其 刺 激 性 。 HP-β-CD （ hydroxypropyl-β-
cyclodextrin，HP-β-CD）是 β-CD 的衍生物，比 β-CD
具有更高水溶性、安全性和低肾毒性 [2]。本实验选
择 HP-β-CD 作为包合材料制备辣椒碱-HP-β-CD 包
合物，用 X 射线衍射法、差示扫描量热法、红外光
谱法对包合物进行鉴定，再通过相溶解度法考察药
物与 HP-β-CD 之间的物质的摩尔量比，计算表观稳
定常数，为辣椒碱注射剂的制备和临床应用提供依
据。
1 仪器与材料
BP211D 型 Sartorius 电子天平（德国），Buchi
Rotavapor R-114 旋转蒸发仪（瑞士），81-2 型恒温
磁力搅拌器（上海司乐仪器厂），空气浴振荡器（哈
尔滨市东明医疗仪器厂），200SXV 红外光谱仪（美

[收稿日期] 2008-07-07
[通信作者] *龚涛，Tel：(028)85501615，E-mail：gongtaoy@126.com
国 Nicolet），Cary100 紫外分光光度计（瓦里安），
XRD 射线衍射仪（荷兰飞利浦 X’Pert Pro MPD
Dy1291），DSC 差示扫描量热仪（日本精工
EXSTAR6000 TG/DSC6200）。
辣椒碱原料药（上海倍翔生物科技有限公司，
辣椒碱质量分数为 63.63%），辣椒碱对照品（中国
药品生物制品检定所，批号 110839-200403），
HP-β-CD（注射级，西安德立生物化工有限公司），
无水乙醇（成都市方舟化学试剂厂）。
2 方法与结果
2.1 辣椒碱的测定
2.1.1 测定波长选择[3] 取辣椒碱、HP-β-CD、辣
椒碱-羟丙基-β-环糊精包合物，用无水乙醇溶解，
以空白无水乙醇作为对照，分别将 3 种溶液在紫外
分光光度计 200 ~400 nm 进行扫描，HP-β-CD 在此
范围内无吸收，辣椒碱和包合物在230 nm和281 nm
处有较大吸收，因考虑 230 nm 有末端吸收误差，
所以选择 281 nm 为辣椒碱测定波长。
2.1.2 标准曲线制备及方法学研究 精密称取辣
椒碱对照品 5 mg，用无水乙醇溶解制成 500 mg·L-1
贮备液。精密吸取贮备液 0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，
1.0 mL 于 10 mL 量瓶中，加无水乙醇稀释至刻度，
使成浓度分别为 5，10，20，30，40，50 mg·L-1对
照品溶液。以无水乙醇为空白，在 281 nm 处测定
吸光度值。以吸光度（A）对质量浓度（C）回归得


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标准曲线，曲线方程为 A=0.010 7C-0.003，r=0.999
7，线性范围 5~50 mg·L-1。
测定浓度为 20，40，50 mg·L-1 对照品溶液的日
内和日间精密度，RSD 分别为 0.76%，0.58%，0.17%
和 0.29%，0.89%，0.97%（n=3）。
精密称取辣椒碱对照品 5 mg，用无水乙醇溶解
制成 200 mg·L-1 贮备液，精密量取 0.5，1.5，2.5 mL
于 10 mL 量瓶中，加入处方量辅料 HP-β-CD，用无
水乙醇溶解制成 10，30，50 mg·L-1的溶液，测得平
均回收率为 98.08%，RSD 1.6%。
2.2 辣椒碱-羟丙基-β-环糊精的制备[4]
通过饱和水溶液法制备，按照主客分子质量比
19 1∶ 分别称取 HP-β-CD 和辣椒碱适量，将
HP-β-CD 制成饱和水溶液，将辣椒碱溶于少量无水
乙醇中，再将辣椒碱的乙醇液缓慢滴入 HP-β-CD 饱
和水溶液中，500 r·min-1，35 ℃下搅拌 1 h，过滤
水溶液，滤液冷冻干燥得辣椒碱-羟丙基-β-环糊精
包合物。
2.3 包合率和含量测定[5-6]
精密称取冻干后的包合物样品 4 mg，用无水乙
醇稀释后于 281 nm 处测定其吸光度，代入标准曲
线方程计算辣椒碱的质量浓度，再计算载药量（载
药量=包合物中辣椒碱质量/包合物质量×100%），3
批包合物平均载药量为 4.46%，RSD 0.17%。包合
率（包合率=被包合的辣椒碱质量/包合前辣椒碱质
量×100%），3 批包合物平均包合率为 87.78%，RSD
为 1.09%。包合物得率[包合物得率=包合物质量/
（HP-β-CD 质量+辣椒碱质量）×100%]，3 批包合
物平均得率 97.45%，RSD 0.95%。
2.4 包合物的鉴定
2.4.1 差示扫描量热法 取辣椒碱、HP-β-CD、两
者物理混和物及辣椒碱-HP-β-CD 包合物适量置样
品室中，升温速度为 10 ℃·min-1，温度测定范围为
25~200 ℃，分别记录样品差示扫描量热曲线，见图
1。辣椒碱在 66 ℃左右有 1 个放热峰，HP-β-CD 在
87.6 ℃左右有 1 个放热峰，物理混合物为两者峰的
叠加峰，包合物的主药峰完全消失，与 HP-β-CD 的
峰相似。
2.4.2 X 射线衍射法 Cu 靶/石墨单色器，管压 40
kV，管流 40 mA，扫描速度 4.8º·min-1，采样时间为
1 s，扫描范围 0~50º，分别对辣椒碱、HP-β-CD，

1. 辣椒碱；2. HP-β-CD；3. 辣椒碱和HP-β-CD的物理混合物；
4. 辣椒碱- HP-β-CD（图2同）。
图1 差示扫描量热图

两者物理混合物和辣椒碱-HP-β-CD 包合物进行粉
末 X 射线衍射分析，见图 2。辣椒碱图谱有多个结
晶峰产生，物理混合物有几个小特征峰消失，可能
是由于受到 HP-β-CD 的干扰所致。在衍射角 4.5°
的位置，物理混合物的峰比包合物的峰减小，为
15.405 9，且 4.0°处出现了 1 个新的峰。包合物和
HP-β-CD 的图谱相似，特征峰消失，说明药物被包
合，晶型特征峰消失。

图2 X射线衍射图

2.4.3 红外光谱法 采用 KBr 压片法测定辣椒
碱、HP-β-CD、两者物理混合物和辣椒碱-HP-β-CD
包合物的红外光谱，分辨率为 2 cm-1，4 000~400
cm-1 全谱扫描，见图 3。辣椒碱-HP-β-CD 包合物与
物理混合物的红外图谱明显不同，有 5 个峰发生红
移，分别为 3 385，2 929.27，1 373.94，948.52，585.56，
有 5 个峰发生紫移，分别为 1 649.56，1 519.19，
1 458.65，1 035.81，854.97，有 9 个峰强度增加，


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分别为 3 385，2 929.27，1 458.65，1 373.94，1 156.12，
1 035.81，948.52，854.97，585.56，有 2 个峰消失，
分别为 1 421.50，1 284.30，且包合物的图谱与
HP-β-CD 的图谱基本相似，所以说明辣椒碱与
HP-β-CD 形成了新的物相。

1. 辣椒碱；2. HP-β-CD；3. 辣椒碱和HP-β-CD的物理混合物；
4. 辣椒碱- HP-β-CD。
图3 红外光谱图

2.5 表观溶解度（摩尔梯度法）[7-8]
称取 HP-β-CD 加水分别配制成浓度为 0，
1.74×10-4，3.45×10-4，6.93×10-4，13.81×10-4，27.6×10-4
mol·L-1的溶液。分别吸取 10 mL 置具塞试管中，各管
均加入 20 mg 辣椒碱固体，超声 5 min，固定试管于
25，35，45 ℃恒温空气浴振荡器中，调整振荡频率
为 70 次/min，振荡 48 h。溶液用 0.2 μm 微孔滤膜滤
过，在 281 nm 处测定吸光度值，并代入标准曲线计
算辣椒碱浓度。以 HP-β-CD 浓度为横坐标，辣椒碱
浓度为纵坐标，绘制平衡相溶解度图，见图 4。

1. 25 ℃；2. 35 ℃；3. 45 ℃。
图4 辣椒碱在不同质量浓度HP-β-CD溶液中的
平衡相溶解度图

根据 Higuchi 分类法，该体系相溶解度图属于
AL 型，表示体系中形成了 1 1∶ 包合物。表观稳定
常数 KC 是衡量包合物稳定性的重要参数，溶液中
游离药物分子与被包合药物分子间存在动态平衡，
KC 越大，说明 HP-β-CD 对药物稳定作用越强。根
据不同温度下的增溶特性方程，利用平衡相图的的
直线回归方程的截距 So和斜率 tgφ可计算各温度下
包合作用的表观稳定常数 KC［KC＝
0
tg
(1 tg )S
φ
φ− ］，
（分别得到 25，35，45 ℃下包合物的表观稳定常
数。根据 Gibbs 定律，lgKC=- 2.303
H
RT
Δ +
2.303
S
R
Δ ，
以 lgKC 对 1/T 做回归方程，得 lgKC ＝ 190
9.1 1
T
-3.007 9。由直线的斜率和截距可计算出包合
反应的热焓值 H△ 和熵值 S△ ，再根据公式 G△ ＝
H△ -T S△ ，计算出反应自由能，结果见表 1。在不
同温度下，辣椒碱溶解度随 HP-β-CD 浓度的增加而
呈线性增加，相溶解度图均为 AL型。包合物热力学
参数测定结果表明，随温度增高，包合物表观稳定
常数减小，表明升温不利于包合物的形成，所以在
制备包合物时，应选择合适温度进行包合。包合过
程中的吉布斯自由能（ G△ ）变化为负值，表明在
恒温恒压下，包合反应在机械力作用下可以自发进
行。
3 讨论
本实验原料药为辣椒总碱，其中辣椒碱质量分
数为 63.63%，在所有实验测定过程中是以总碱中的
辣椒碱为参照物进行测定。
相溶解度图（药物分子浓度对环糊精浓度的函
数图）通常分为 A 型和 B 型。A 型是药物浓度随环
糊精浓度增大而增加，表观为增溶作用，可进一步
分为 3 个亚型：AL，AP，AN。若环糊精对药物以 1 1∶
物质的量进行包合，相溶解度图呈线性增加，表观
为 AL，而 AP，AN 分别为线性增加的正偏差和负偏
差。B 型又分为 BS，BL2 个亚型，BS为药物随环糊
精浓度增大先上升，再经历平台期，最后由于微晶
态包合物沉淀而下降，BL型为药物随环糊精浓度增
大而起初浓度不变，然后逐渐下降，表明难溶性包
合物的形成。辣椒碱的相溶解度图呈 AL型，即呈线


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表 1 不同温度下包合物的动力学参数
温度／℃ 方程 r KC/L·mol-1 G/kJ·mol-1 H△ /kJ·mol-1 S△ /J·mol-1
25
35
45
Y=0.146 5X+0.000 07
Y=0.145 6X+0.000 1
Y=0.157 9X+0.000 2
0.998 4
0.997 6
0.995 0
245 2.1
170 4.1
937.5
–19.39
–18.81
–18.24

–36.55

–57.59

性增加，由此可判断 HP-β-CD 对辣椒碱是以 1 1∶
物质的量比例进行包合，虽然在制备包合物过程
中，是以 HP-β-CD 对辣椒碱 4 1∶ 物质的量进行包
合（因为 1 1∶ 包合不完全），但通过表观溶解度实
验则说明 HP-β-CD 与辣椒碱则是以 1 1∶ 物质的量
最终形成了包合物。随着 HP-β-CD 浓度增大，辣椒
碱的溶解度呈线性显著提高。又因为温度升高，表
观稳定常数减小，不利于包合物形成，但温度较低，
包合速度过慢，所以综合下来选择 35 ℃作为制备
辣椒碱-HP-β-CD 包合物的合适温度。
本实验制备并鉴定了辣椒碱-HP-β-CD 包合物，
使辣椒碱在水中溶解度大大增高。HP-β-CD 与天然
β-环糊精比较，水溶性好，具有良好的生物相容性，
几乎无溶血性和肾毒性，已成为替代环糊精的新型
包合材料，是美国 FDA 批准的第一个可以静脉注
射的 β-环糊精衍生物，将辣椒碱制备成 HP-β-CD 包
合物，为辣椒碱注射剂的研制奠定了基础。
[参考文献]
[1] 贾洪锋，贺稚非，刘丽娜，等. 辣椒碱的研究进展[J]. 食品研究
与开发，2006，27（7）：210.
[2] 陶 涛. 羟丙基-β-环糊精的特性及其药剂学应用[J]. 中国医药工
业杂志，2002，33（6）：304.
[3] 洪 慧，龙晓英，李力任，等. 葡聚糖微型凝胶柱测定辣椒碱柔
性脂质体包封率的条件探讨[J]. 广东药学院学报，2005，21（2）：
120.
[4] 艾 莉，董英杰，张乃先，等. 莪术油-羟丙基-β-环糊精包合物的
制备与表征[J]. 沈阳药科大学学报，2007，24（9）：528.
[5] 夏 芸，邱利焱，金 一. 温敏性吲哚美辛/β-环糊精包合物的制
备及体外评价[J]. 药学学报，2005，40（2）：187.
[6] 张 青，尚北城，邵建本，等. 正交实验法制备替硝唑-β-环糊精
包合物[J]. 华西药学杂志，2002，17（3）：208.
[7] 张学农，唐丽华，阎雪莹，等. 马蔺子素-羟丙基-β-环糊精包合物
的鉴定及热力学稳定性研究[J]. 中草药，2005，36（2）：198.
[8] 侯新朴. 物理化学[M]. 4 版. 北京：人民卫生出版社，2000：40.
[9] Brewster M E，Simpkins J W，Hora M S，et al. The potential use of
cyclodextrins in pareateral formulations[J]. J Parenter Sci Tech，
1989，4（5）：231.
[10] Takeru H，Kenneth A. Connors phase-solubility techniques[J]. Adv
Anal Chem Inar，1965，4：117.



Preparation，identification and thermodynamic stability of
capsaicin-hydroxypropyl-β-cyclodextrin inclusion compound

CHEN Xiaoyu，ZHANG Zhirong，REN Ke，GONG Tao*
(Key Laboratory of Drug Targeting and Drug Delivery Systems，Ministry of Education West China School of Pharmacy，
Sichuan University，Chengdu 610041，China)

[Abstract] Objective：To prepare and identify the capsaicin-hydroxypropyl-β-cyclodextrin（capsaicin-HP-β-CD）inclusion
compound the mol ratio between capsaicin and HP-β-CD and the thermodynamic constants in inclusion were studied simultaneously.
Method：The capsaicin-HP-β-CD inclusion compound was prepared with the method of saturation aqueous solution. Meanwhile，the
inclusion compound was identified by differential scanning calorimetry methods（DSC），infrared spectrometry（IR），and X-ray
diffraction（XRD），respectively. The mol ratio between host and guest molecular and the thermodynamic constants during the
inclusion process were also researched by phase solubility method. Result：An 1∶1 molar ratio inclusion compound of capsaicin
with HP-β-CD could form at 25，35 and 45 ℃. The phase diagram was AL type. Conclusion：The solubility of capsaicin- HP-β-CD
inclusion compound can be increased obviously.
[Key words] capsaicin；inclusion compound；differential scanning calorimetry（DSC）；X-ray diffraction（XRD）； infrared
spectrometry（IR）
[责任编辑 周 驰]