國內(nèi)降血糖功能保健食品分析△

雷蕾，趙鳳丹，邢雁輝，楊策，張竹綠，亢力*，尹仁芳

(1.中國中醫(yī)科學院 中醫(yī)藥信息研究所，北京 100700；2.北京中醫(yī)藥大學，北京 100029)

·健康產(chǎn)業(yè)·

國內(nèi)降血糖功能保健食品分析△

雷蕾1，趙鳳丹2，邢雁輝1，楊策1，張竹綠1，亢力1*，尹仁芳1

(1.中國中醫(yī)科學院 中醫(yī)藥信息研究所，北京 100700；2.北京中醫(yī)藥大學，北京 100029)

目的：探討國內(nèi)降血糖保健食品的主要成分及其共現(xiàn)關(guān)系，為保健食品開發(fā)提供參考。方法：本文基于567個國內(nèi)改善睡眠類保健食品的說明書，使用數(shù)據(jù)統(tǒng)計和關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法，分析了保健食品生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)地域、保健食品的主要成分，以及成分之間的高頻組合、強關(guān)聯(lián)關(guān)系，并使用復雜網(wǎng)絡圖形化展示了中藥-化學成分-靶點的關(guān)系。結(jié)果：在567個保健食品中，涉及的生產(chǎn)廠家492個，廠家分布在30個省市，以北京遙遙領(lǐng)先。北京唐安營養(yǎng)保健食品有限公司和天津阿爾發(fā)保健食品有限公司的產(chǎn)品最多，涉及成分248個，苦瓜及提取物最多。吡啶甲酸鉻和苦瓜及提取物共現(xiàn)頻次最高(支持度最高)，苦瓜及提取物、蜂膠及提取物和吡啶甲酸鉻關(guān)系最為緊密(置信度最高)。通過對高頻藥對包含的化學成分和對應的靶點分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)較多的化學成分槲皮素(quercetin)和靶點腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor)與糖尿病密切相關(guān)。結(jié)論：本文通過對保健食品的廠家和主要成分進行了分析，并得出一些有意義的結(jié)果，可以為保健食品開發(fā)提供參考。

糖尿病 保健食品 關(guān)聯(lián)規(guī)則 復雜網(wǎng)絡

保健食品在國際上通常稱為“功能食品”“食品補充劑”等，是指聲稱具有特定保健功能或者以補充維生素、礦物質(zhì)為目的的食品，即適宜于特定人群食用，具有調(diào)節(jié)機體功能，不以治療疾病為目的，并且對人體不產(chǎn)生任何急性、亞急性或者慢性危害的食品[1]。在我國隨著經(jīng)濟的快速增長，保健食品市場也迅速發(fā)展起來，而且發(fā)展空間巨大，基于天然產(chǎn)物的保健食品是極具活力的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。如果能尋求到合理的發(fā)展空間，保健食品將會成為我國新的經(jīng)濟增長點[2]。

糖尿病(Diabetes mellitus，DM) 作為繼腫瘤、心腦血管病之后的第三大慢性病，以其發(fā)病率高、遺傳性明顯、并發(fā)癥復雜且后果嚴重等特點，已經(jīng)嚴重威脅到人們的健康狀態(tài)[3]。目前，中國糖尿病患病人數(shù)居世界第二位，世界衛(wèi)生組織(WHO)預測至 2025 年全球糖尿病人數(shù)將突破3.00億[4]。同時，糖尿病的保健食品市場潛力巨大，來自中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究網(wǎng)(http：//www.chinaidr.com/tradenews/2012-11/12197.html)的信息顯示，美國每年糖尿病保健食品市場銷售額高達25～30億美元，品種達上百種之多。日本保健食品產(chǎn)業(yè)也發(fā)展較迅速，2002年總銷售額就已突破1萬億日元，其中降血糖減肥保健食品約占1/2份額。在國內(nèi)，據(jù)調(diào)查糖尿病病人每人平均每月用于買保健食品花費可達(336±213)元[5]?？梢娽槍μ悄虿〉谋＝∈称烽_發(fā)將成為一個熱門領(lǐng)域。

本文基于國家食品藥品監(jiān)督管理總局公布的保健食品說明書，篩選出具有降糖作用的保健食品數(shù)據(jù)，使用數(shù)據(jù)統(tǒng)計和數(shù)據(jù)挖掘方法，研究了保健食品的生產(chǎn)廠家和地域分布特點、保健食品主要成分和高頻項集、以及中藥成分-靶點網(wǎng)絡圖，為保健食品開發(fā)提供參考。

1 資料來源與研究方法

1.1 資料來源

本文的數(shù)據(jù)來自國家食品藥品監(jiān)督管理總局公布的國產(chǎn)保健食品信息(2004-2014年)。以“降血糖”為關(guān)鍵詞，檢索得到567條數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

本文主要使用關(guān)聯(lián)規(guī)則算法。關(guān)聯(lián)規(guī)則算法是數(shù)據(jù)挖掘中的一類重要算法，最早應用于零售業(yè)，也稱為“購物籃分析”[6]，通過在其顧客消費記錄事務數(shù)據(jù)庫上使用購物籃分析，就能知道他的顧客在購物的時候什么樣的商品會同時購買。從事務數(shù)據(jù)庫中挖掘出來的數(shù)據(jù)項之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系稱之為關(guān)聯(lián)規(guī)則[7]，通常表達為蘊含式X=>Y。

關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘具有如下兩個重要的屬性[8]，支持度：P(A∪B)，即 A和 B這兩個項集在事務集D中同時出現(xiàn)的概率。置信度：P(B/A)，即在出現(xiàn)項集 A的事務集D中，項集B也同時出現(xiàn)的概率。

此外，本文使用Cytoscape3.2作為復雜網(wǎng)絡可視化研究工具。

2 研究結(jié)果

2.1 生產(chǎn)廠家統(tǒng)計

統(tǒng)計結(jié)果顯示，國產(chǎn)具有降糖作用的保健食品共567種，生產(chǎn)糖尿病保健食品的藥廠共492家，對藥廠生產(chǎn)糖尿病保健食品種類數(shù)進一步統(tǒng)計，排名前10位的如表1所示：

表1 糖尿病保健食品種類數(shù)排序前10位的藥廠

我國生產(chǎn)糖尿病保健食品的廠家分別來自30個不同的省份，生產(chǎn)的保健食品種類數(shù)排名前5位的省份見圖1：

圖1 生產(chǎn)糖尿病保健食品種類數(shù)排序前5位的省份

2.2 保健食品主要成分的統(tǒng)計

對567種糖尿病保健食品的主要成分進行統(tǒng)計分析，共包含248個主要成分。其中頻次排序在前15位的成分如表2所示：

表2 567種糖尿病保健食品中排序前15位的降血糖成分

為了分析糖尿病保健食品中常用降血糖成分的組合情況，以及各成分之間的強關(guān)聯(lián)關(guān)系，本文采用關(guān)聯(lián)規(guī)則算法進行計算。設(shè)定支持度最小閾值為0.3，置信度最小閾值為0.3，得到了107個降血糖成分組合以及它們的支持度和置信度。支持度排列前10位的降血糖成分組合見表3，置信度排列前10位的降血糖成分組合見表4?！斑拎ぜ姿徙t，苦瓜及提取物”的支持度最高為12.553%，說明二者共同出現(xiàn)的頻次占所有高頻項集的比例是12.553%?！翱喙霞疤崛∥铮环淠z及提取物=>吡啶甲酸鉻”的置信度最高，為62.857%，說明在苦瓜及提取物和蜂膠及提取物存在的情況下，吡啶甲酸鉻出現(xiàn)的概率是62.857%。

表3 支持度排序前10位的降血糖成分組合

表4 置信度排序前10位的降血糖成分組合

2.3 保健食品主要成分和靶點的復雜網(wǎng)絡研究

圖1 保健食品主要成分和靶點的復雜網(wǎng)絡展示圖

為了明確保健食品的生物學機制，主要成分針對哪些靶點起作用，本文研究了保健食品包含的高頻藥對對應的靶點情況，并使用復雜網(wǎng)絡將主要成分和靶點(包括蛋白和基因)的關(guān)系進行了可視化展示。本文選取支持度排列前10位的高頻藥對做網(wǎng)絡圖分析。如圖1所示。紅色的節(jié)點表示保健食品中包含的成分，黃色節(jié)點表示中藥及提取物中包括的化學成分單體，綠色成分表示靶點。通過圖1，可以看到，支持度前10位的藥對包括7個成分，其中6個是中藥及提取物，1個是化學藥品。6個中藥及提取物對應的化學成分單體有267個，出現(xiàn)最多的單體是亞葉酸(folinicacid)。靶點有2 280個，出現(xiàn)最多的靶點是腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor)。在6個中藥及提取物中，桑葉包含化學成分最多，有95個，它包含的化學成分單體槲皮素(quercetin)對應的靶點有322個。

3 討論

通過對具有降糖作用的保健食品數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)我國糖尿病保健食品的發(fā)展有如下特點：

3.1 廠家分布主要在發(fā)達地區(qū)

我國保健行業(yè)的發(fā)展與國民經(jīng)濟水平密切相關(guān)，隨著糖尿病患病率的急劇增加，人民收入水平的提高，保健意識的增強，糖尿病保健行業(yè)也將會隨之迅速發(fā)展。本文研究發(fā)現(xiàn)糖尿病保健食品的廠家主要分布在北京、上海、廣東、山東、浙江等經(jīng)濟發(fā)達的省市，可能與這些城市人口較多、經(jīng)濟發(fā)達有密切的關(guān)系。

3.2 保健食品中主要成分為中藥及其提取物

對糖尿病保健食品的主要成分進行統(tǒng)計分析，排序前15位的成分見表2。其中中藥及提取物有12個，包括苦瓜及其提取物、桑葉及其提取物等。糖尿病與中醫(yī)消渴對應[9]，基本病機是陰虛燥熱，陰虛為本，燥熱為標，二者互為因果，燥熱甚則陰愈虛，陰愈虛則燥熱愈甚。病位涉及肺、胃、腎三臟。糖尿病主要證型分為陰虛燥熱、氣陰兩虛、陰陽兩虛、血瘀兼證等。研究發(fā)現(xiàn)，在降糖類保健食品的248個主要成分，主要的功效包括養(yǎng)陰清熱、益氣養(yǎng)陰、溫陽育陰等，例如養(yǎng)陰清熱藥西洋參可用于氣虛陰虧，虛熱頃倦等，而鮮地黃可用于清熱生津，涼血，止血等，益氣養(yǎng)陰藥黃精可用于脾胃氣虛，體倦乏力，胃陰不足。從現(xiàn)代藥理學角度分析，桑葉、黃精和枸杞多糖都可以有效調(diào)節(jié)糖代謝[10-12]。

保健品多數(shù)不是單一的成分，而是多種成分的組合。本研究使用關(guān)聯(lián)規(guī)則研究了糖尿病保健食品中常用降血糖成分的組合情況，以及各成分之間的強關(guān)聯(lián)關(guān)系。在表3中，黃芪及提取物與山藥及提取物共現(xiàn)頻次較高。中醫(yī)認為，黃芪配山藥是常用藥對，見于《施今墨臨床經(jīng)驗集》芪淮湯。黃芪長于補脾益氣升陽，利水消腫。山藥長于補脾養(yǎng)陰生津，益腎固精。二藥配伍，一陰一陽，陰陽互補，具有健脾補腎，益氣生津之功，可用于治療糖尿病。在表4中，“葛根及提取物 =>黃芪及提取物”的置信度較高，說明兩者之間關(guān)系緊密，同時兩者共現(xiàn)頻次也較高說明兩者經(jīng)常配合使用。中醫(yī)理論認為，葛根輕揚升發(fā)，能解肌退熱，生津止渴，滋潤筋脈，擴張心、腦血管，改善血液循環(huán)，降低血糖；黃芪長于補脾益氣升陽，利水消腫。二藥配伍可以降低血糖。可見中藥在開發(fā)成保健食品方面，有廣闊的應用前景。

3.3 主要成分與靶點的討論

糖尿病是一組由于胰島素分泌缺陷或胰島素作用障礙所致的以高血糖為特征的代謝性疾病。持續(xù)高血糖與長期代謝紊亂等可導致全身組織器官，特別是眼、腎、心血管及神經(jīng)系統(tǒng)的損害及其功能障礙和衰竭。嚴重者可引起失水，電解質(zhì)紊亂和酸堿平衡失調(diào)等急性并發(fā)癥酮癥酸中毒和高滲昏迷。臨床表現(xiàn)早期無癥狀，發(fā)展到癥狀期，臨床上可出現(xiàn)多飲、多食、多尿、疲乏、消瘦等癥候群，嚴重時發(fā)生酮癥酸中毒。

糖尿病是多方面的因素共同作用的結(jié)果[13]。中藥對糖尿病發(fā)揮的作用是多途徑、多環(huán)節(jié)、多靶點、多效應的[14]，同時具備高效、低毒的優(yōu)勢，而且多數(shù)中藥的降糖作用溫和，不易出現(xiàn)低血糖，兼有多種西藥的作用[15-16]。通過中藥化學成和靶點的關(guān)聯(lián)分析，找到了保健食品作用的主要靶點和主要成分，為進一步開發(fā)提供參考。在本文的高頻藥對中，包含的267個化學成分單體對應的靶點頻次最高的前五個分別是腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor)、前列腺素G/H合酶2(Prostaglandin G/H synthase 2)、細胞色素P450 1B1(Cytochrome P450 1B1)、過氧化氫酶(Catalase)、細胞色素P450 1A1(Cytochrome P450 1A1)，其中腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor)和過氧化氫酶(Catalase)與糖尿病密切相關(guān)[17-18]。出現(xiàn)頻次最高的化學成分槲皮素(quercetin)來自桑葉、黃芪和蜂膠，它可以影響糖尿病大鼠腎臟氧化應激和血清炎癥相關(guān)因子[19]，還可以對2型糖尿病患者外周血單個核細胞DNA損傷體外進行修復[20]。

3.4 現(xiàn)有降糖類保健食品的局限性

消渴的病機，河間主燥，子和主火，丹溪主腎虛，趙養(yǎng)葵、張景岳又提出腎陽命門不足之論，其中虛實互見，三焦兼病，頗為復雜、病位涉及上中下三焦，可見，中醫(yī)對消渴的認識較為全面，但現(xiàn)有保健食品市場對消渴的認識多局限于陰虛燥熱、氣陰兩虛、陰陽兩虛，如果在未來的開發(fā)中考慮到糖尿病的不同階段、不同類型、不同證型的差異，那么保健食品開發(fā)將會有廣闊的發(fā)展空間。

4 結(jié)論

本文基于567個國內(nèi)具有降糖功效保健食品的說明書，使用數(shù)據(jù)統(tǒng)計和關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法，分析了保健食品生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)地域、保健食品的主要成分、成分之間的高頻組合以及強關(guān)聯(lián)關(guān)系，使用復雜網(wǎng)絡圖形化展示了中藥-化學成分-靶點的關(guān)系，為保健食品開發(fā)提供參考。

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AnalysisofDomesticStatusforHypoglycemicHealthProducts

LeiLei1，ZhaoFengdan2，XingYanhui1，YangCe1，ZhangZhulv1，Kangli1*，YinRenfang1

(1.InstituteofInformationonTraditionalChineseMedicine，ChinaAcademyofChineseMedicalSciences，Beijing100700,China; 2.BeijingUniversityofChineseMedicine，Beijing100700，China)

Objective：To provide a reference for the development of health care products，we investigated the status of the domestic hypoglycemic health care products.Methods：This paper based on 567 domestic health care products which help reduce blood sugar，we used data statistics and association rule mining algorithm，analyzed the health care products manufacturers，production region，the main ingredients of health care products，and the high frequency combination and strong correlation between ingredients，and finally used complex network to demonstrate the relationship of traditional Chinese medicine，chemical composition and target.Results：There were 492 manufacturer producing 567 products and Beijing Tangan nutritional health products company and Tianjin Aerfa Health Products company had the most products.The manufacturers located in 30 provinces and cities，and Beijing stand on the top.The 567 health care products contained 248 components，in which balsam pear (including its extract) appeared the most frequently.At the same time，it was found that the common frequency of chromium picolinate and balsam pear (including its extract) was the highest (the highest degree of support)，while the relationship between balsam pear (including its extract)，propolis (including its extract) and chromium picolinate was the closest (the highest degree of confidence).Through the analysis of high frequency components and the corresponding target，it was found that component quercetin and targets tumor necrosis factor were related to diabetes mellitus.Conclusion：This paper analyzes the manufacturers and the main components of health care products，and draws some meaningful results，it can provide reference for the development of health care products.

Diabetes，health products，association rules，complex networks

中國中醫(yī)科學院自主選題項目(編號：ZZ090322)；中國中醫(yī)科學院自主課選題項目(編號：ZZ090304)

] 亢力，助理研究員, 研究方向 ：中醫(yī)藥信息學；E-mail：kangli@mail.cintcm.ac.cn

10.13313/j.issn.1673-4890.2017.6.029

2017-04-06)

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