菊花在保健食品中的配方關(guān)聯(lián)性分析

向 福，魯司卿，葉 誠，薛 松，彭 爽

(1. 經(jīng)濟林木種質(zhì)改良與資源綜合利用湖北省重點實驗室，湖北 黃岡 438000；2. 大別山特色資源開發(fā)湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 黃岡 438000；3.武漢海關(guān)技術(shù)中心，湖北 武漢 430050)

菊花(DendranthemamorifoliumTzvel.)又名陶菊、黃華、日精等，是菊科、菊屬的多年生宿根的草本植物，性微寒，有清熱解毒、平肝明目的功效，廣泛分布于華北、華東、西南地區(qū)以及東南沿海城市等地[1]。菊花屬辛涼解表藥，中醫(yī)上常與桑葉、甘草、金銀花配伍，用于治療風(fēng)熱感冒、目赤眩暈、瘡癰腫毒等[2]?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，菊花具有降血壓、降低膽固醇以及擴張冠狀動脈等功效[3]，并作為藥食同源的名貴藥材廣泛用于各類保健食品。

福白菊作為大別山地區(qū)特產(chǎn)，是全國首批28個地理標志農(nóng)產(chǎn)品之一，其綠原酸、木犀草苷、3,5-O-二咖啡?；鼘幩岷烤^豪菊、貢菊等品種含量高[4]。研究表明，福白菊精油中含有較高比例的β-欖香烯、α-紅沒藥醇、姜黃烯等活性成分，在抗腫瘤、抗病毒等方面具有較好的應(yīng)用前景[5]。福白菊的藥用保健價值日趨明顯，其在大別山地區(qū)的種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，湖北麻城市現(xiàn)已成為全國最大的福白菊生產(chǎn)地，但因福白菊相關(guān)研究較少，且品種混雜，導(dǎo)致其資源優(yōu)勢未有效轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢和產(chǎn)品優(yōu)勢[6]。

本文基于Apriori算法以及Kulc和IR參數(shù)對菊花保健食品配方進行數(shù)據(jù)挖掘，探討菊花在保健食品開發(fā)中的應(yīng)用規(guī)律，從而為大別山福白菊資源的高效加工利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 菊花保健食品的配方收集整理

基于國家食品藥品監(jiān)督管理局國產(chǎn)保健食品數(shù)據(jù)庫，以菊花為原料關(guān)鍵詞進行檢索，獲得有明確批號的保健食品共312項，剔除配方相同的項，并收集整理保健食品中的原料。其中不同的劑型或不同輔料的同一主要原料記錄為一項，并依據(jù)保健品的功效進行分類處理。

1.2 建立菊花保健食品數(shù)據(jù)庫

將分類處理的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)梳理，剔除其中非中藥輔助原料，根據(jù)《中藥學(xué)》和《中藥大辭典》規(guī)范統(tǒng)計出的原料的名稱、性味、歸經(jīng)與分類。規(guī)范名稱包括中藥的別名、簡寫、炮制名和多基原藥材，部分中藥炮制后功效并未發(fā)生顯著變化則統(tǒng)一為同一名稱，發(fā)生顯著變化的則需分類處理[7]，從而建立含菊花的保健食品數(shù)據(jù)庫。

1.3 數(shù)據(jù)分析處理

1.3.1保健功效分析

通過建立的數(shù)據(jù)庫分析，從含菊花的保健食品的功效分類中選取五種出現(xiàn)頻次最高的功效，對這五個類別的保健食品中藥原料進行統(tǒng)計。

1.3.2原料頻次數(shù)分析

使用Microsoft Excel 2010軟件，對各類別功效保健食品原料進行頻數(shù)分析，按出現(xiàn)頻次降序篩選出20味高頻中藥原料。

1.3.3保健食品組方分析

將菊花保健食品各配方原料按照中藥功效分類統(tǒng)計整理，統(tǒng)計頻率最高的五種功效保健食品中原料所屬中藥類別，計算中藥類別的占比，解析菊花的各類別保健食品配方中的中藥配伍規(guī)律[8]。

1.3.4原料網(wǎng)絡(luò)圖分析

使用SPSS Modeler 14. 2軟件，分別對五類高頻次功效保健品中的前20味高頻中藥原料關(guān)聯(lián)分析，獲得關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖，以表示菊花和20味高頻中藥原料間相關(guān)性。

1.3.5關(guān)聯(lián)分析

使用Apriori算法對20味高頻中藥原料進行兩者關(guān)聯(lián)度分析，為排除菊花與所有原料皆有關(guān)聯(lián)的干擾，建立Apriori模型時將菊花從原料中剔除，軟件運算設(shè)置前項支持度≥10%、規(guī)則置信度≥50%、前項數(shù)≤1，得到前項支持度、置信度和提升度三個指標，其中支持度表示規(guī)則普遍性，置信度反應(yīng)規(guī)則可靠性，提升度體現(xiàn)相關(guān)程度[9]。當(dāng)結(jié)果中提升度<1時，認為前后兩項不具有關(guān)聯(lián)性[10]，故按提升度值降序篩選提升度最小值為1的中藥原料對。

在關(guān)聯(lián)分析基礎(chǔ)上，為排除零概率事件干擾，對提升度>1的關(guān)聯(lián)項數(shù)據(jù)引入Kulc和IR(不平衡比)參數(shù)，以剔除無意義的偽強關(guān)聯(lián)項，從而完整描述數(shù)據(jù)間的相關(guān)性[11]。

Kulc和IR的計算公式為：

(1)

(2)

其中，supA表示前項支持度，supB表示后項支持度，supC表示支持度。Kulc的度量值取0～1，Kulc≥0.5時，可視為強關(guān)聯(lián)配伍藥組[11]；IR參數(shù)為零時，前后項方向蘊含相同，IR數(shù)值越小，前后項平衡性越強，設(shè)定IR≤0.30控制配伍藥組的平衡程度[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 保健功效分析

整理國家食品藥品監(jiān)督管理總局國產(chǎn)保健食品檢索結(jié)果，含菊花的保健食品共有312項，剔除配方相同保健食品后，共304項，其中主要的功效保健食品包括緩解視疲勞保健食品54項、增強免疫力保健食品50項、清咽保健食品44項、輔助降血脂保健食品38項、輔助降血壓保健食品25項，與菊花的功效基本相符。且保健食品的中藥原料主要是補虛藥、清熱藥、解表藥、利水滲濕藥、消食藥、瀉下藥、活血化瘀藥、安神藥、化痰止咳平喘藥、理氣藥等。

2.2 原料頻次數(shù)分析

對含菊花的五種不同功效(緩解視疲勞、增強免疫力、清咽、輔助降血脂、輔助降血壓)保健食品中單味中藥(除菊花外)的前20味高頻中藥原料及頻次數(shù)的整理，結(jié)果如表1。

表1 五種不同功效菊花保健食品單味中藥原料頻數(shù)分析Tab. 1 Frequency analysis of single traditional Chinese medicine in five kinds of different functional health food formulas of chrysanthemum

根據(jù)表1可知，緩解視疲勞保健食品中枸杞子和決明子出現(xiàn)頻次較高，枸杞子出現(xiàn)41次，出現(xiàn)頻率為75.9%，決明子出現(xiàn)29次，出現(xiàn)頻率為53.7%；增強免疫力保健食品中枸杞子、甘草出現(xiàn)頻次較高，分別為27次和11次，出現(xiàn)頻率分別為54.0%和22.0%；清咽保健食品中金銀花、薄荷、胖大海出現(xiàn)頻次較高，金銀花出現(xiàn)27次，出現(xiàn)頻率為61.4%，薄荷出現(xiàn)22次，頻率為50.0%，胖大海出現(xiàn)21次，頻率為47.7%；輔助降血脂保健食品中枸杞子出現(xiàn)19次，出現(xiàn)頻率為50.0%，山楂出現(xiàn)13次，出現(xiàn)頻率為34.2%；輔助降血壓保健食品中羅布麻、葛根、茶葉出現(xiàn)頻次較高，分別為9次、8次、7次，出現(xiàn)頻率依次為36.0%、32.0%、28.0%。

2.3 組方分析

對含菊花的緩解視疲勞保健食品、增強免疫力保健食品、清咽保健食品、輔助降血脂保健食品、輔助降血壓保健食品中的主要中藥原料(除菊花外)的中藥類別和占比，統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 五種不同功效菊花保健食品中原料中藥類別的占比排名Tab. 2 Ranking of the proportion of raw materials and traditional Chinese medicines in five kinds of Chrysanthemum health food with different efficacy

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，緩解視疲勞和增強免疫力保健食品多是菊花和補虛藥、清熱藥配伍，前者補虛藥占比50.3%、清熱藥占比23.5%，后者補虛藥占比48.4%、清熱藥占比13.1%，主要中藥涉及如枸杞子、決明子等；清咽保健食品中菊花多與清熱藥、化痰止咳平喘藥相配伍，占比依次為33.3%、22.8%，涉及中藥原料金銀花、胖大海等；輔助降血脂保健食品中菊花多與補虛藥、清熱藥組合，其中補虛藥占比26.1%，清熱藥占比19.4%，常見中藥原料如枸杞子、決明子等；輔助降血壓保健食品多是菊花和補虛藥、安神藥、活血化瘀藥組合，三種中藥類別占比依次是21.4%、17.5%、14.6%，涉及中藥原料如杜仲、羅布麻、三七等。

2.4 原料網(wǎng)絡(luò)圖分析

使用SPSS Modeler 14. 2軟件處理中藥原料中的20味高頻中藥，通過這20味中藥關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)圖表示高頻中藥間的關(guān)聯(lián)性，依據(jù)圖中線條粗細反應(yīng)關(guān)聯(lián)強度(線條粗細與關(guān)聯(lián)頻數(shù)成正比關(guān)系)[7]，結(jié)果如圖1。

圖1 菊花保健品中高頻中藥原料網(wǎng)絡(luò)分析a：緩解視疲勞；b：增強免疫力；c：清咽；d：輔助降血脂；e：輔助降血壓Fig.1 Network analysis of high frequency traditional Chinese medicine material in chrysanthemum health products. a: relieving visual fatigue; b: enhancing immunity; c: clearing pharynx; d: auxiliary hypolipidemic; e: assisted hypotension

根據(jù)圖1可以得出，緩解視疲勞作用保健食品原料中，菊花與枸杞子、決明子間線條較粗，三者的相關(guān)性突出；增強免疫力保健食品原料中，菊花與枸杞子間線條最粗，說明二者關(guān)聯(lián)性強；清咽保健食品原料中菊花、金銀花、薄荷、胖大海的線條明顯較粗，具有較強關(guān)聯(lián)；輔助降血脂保健食品原料中菊花與決明子、山楂、枸杞子、茶葉、銀杏葉之間線條相對較粗，山楂與決明子間線條較粗，說明其間有明顯關(guān)聯(lián)；輔助降血壓保健食品原料中菊花與羅布麻、葛根、茶葉、丹參、杜仲、決明子、天麻間線條突出，具有較強關(guān)聯(lián)，另外杜仲與天麻、山楂與決明子、葛根與決明子的線條也相對較粗，之間也具有一定關(guān)聯(lián)性。

2.5 關(guān)聯(lián)分析

使用SPSS Modeler 14. 2軟件處理中藥原料中的20味高頻中藥，建立原料間關(guān)系，軟件運算得到的支持度、置信度和提升度三個指標，篩選提升度>1的中藥配伍組合，并篩選Kulc≥0.50的結(jié)果，按提升度降序列出，結(jié)果如表3～7所示。

如表3所示，根據(jù)設(shè)定規(guī)則，緩解視疲勞中藥組合為菊花-葛根-白芍，菊花-當(dāng)歸-熟地黃，菊花-枸杞子-決明子。表中涉及相關(guān)中藥白芷、白芍、葛根、當(dāng)歸、熟地黃、決明子、茯苓、枸杞子。根據(jù)表2組方分析該類功效保健食品應(yīng)主要為補虛藥和清熱藥，表3涉及的中藥中，白芍、當(dāng)歸、熟地黃、決明子、枸杞子符合表2結(jié)論，其中代表性的中藥白芍通肝明目；枸杞子補肝明目，且含有的枸杞多糖具有保肝功能，且有研究表明其對人視網(wǎng)膜具保護作用[12]；決明子主要功效為清熱明目，與所得中藥組結(jié)果相符。中藥組菊花-白芷-白芍，IR參數(shù)值0.33，數(shù)值偏大，且白芷為解表藥，主要功能去風(fēng)止痛，其精油多用于抗過敏及鎮(zhèn)痛方面，可認為該藥組不具有緩解視疲勞功效。另外中藥組菊花-決明子-茯苓、菊花-枸杞子-茯苓，但不平衡值IR為0.70和0.80，數(shù)值偏高，表示藥組關(guān)聯(lián)并不平衡，且茯苓主要功效為利水滲濕，有效成分茯苓多糖作用與抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)相關(guān)[13]，綜合參數(shù)值與功能認為兩中藥組并不能作為有功效的中藥組。

表3 以菊花為主要原料的緩解視疲勞保健食品關(guān)聯(lián)性分析Tab. 3 Relevance analysis of health food for alleviating visual fatigue with chrysanthemum as main raw material

如表4所示，根據(jù)設(shè)定規(guī)則，增強免疫力的中藥組合為菊花-茶葉-金銀花。中藥組中茶葉中所含茶葉糖蛋白具有調(diào)節(jié)免疫的作用[14]，金銀花花則具有抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用，且該中藥組IR值為0.09，說明中藥組間關(guān)聯(lián)性趨于平衡，是有效中藥組。香菇中的香菇多糖具有促進免疫力的功能[15]，茯苓主要功效為利水滲濕，有效成分茯苓多糖作用與抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)相關(guān)，兩者有組合成強關(guān)聯(lián)藥組的可能，但中藥組菊花-茯苓-香菇的IR參數(shù)值為0.50，較大，單從本文所建數(shù)據(jù)庫信息來看不能認為是強關(guān)聯(lián)中藥組，還需中藥配伍相關(guān)資料佐證。枸杞子主要溫補肝腎，具有一定增強免疫功能[16]；決明子具降血脂血壓等作用，而不具有免疫相關(guān)功能[17]；紅花則為活血化瘀藥，也不具有免疫相關(guān)功能，且菊花-枸杞子-紅花、菊花-枸杞子-決明子兩組IR值分別為0.81和0.68，中藥組間蘊含方向不平衡，是無效藥組。

表4 以菊花為主要原料的增強免疫力保健食品關(guān)聯(lián)性分析Tab. 4 Relevance analysis of health food for enhancing immunity with chrysanthemum as main raw material

如表5所示，根據(jù)設(shè)定規(guī)則，清咽中藥組合為菊花-蜂蜜-苦杏仁，菊花-蜂蜜-川貝母，菊花-枇杷-川貝母，菊花-枇杷-蜂蜜，菊花-苦杏仁-川貝母，菊花-枇杷-苦杏仁，菊花-蒲公英-玄參，菊花-麥冬-玄參，菊花-麥冬-蒲公英，菊花-桔梗-麥冬，菊花-薄荷-胖大海，菊花-薄荷-金銀花，菊花-金銀花-胖大海。蜂蜜一般用于治療胃腸炎、創(chuàng)傷，民間醫(yī)術(shù)也可應(yīng)用于咳嗽喉痛[18]；苦杏仁臨床上可用于治療咳嗽氣喘和消化疾病，治療咳嗽時常與桑葉、菊花、川貝母、北沙參同用[19]；枇杷藥理作用主要為抗氧化和抗炎止咳作用，止咳主要是其含的醇提物起作用[20]；蒲公英因其抗炎抑菌效果，可用于治療呼吸道感染、急性扁桃腺炎等癥狀[21]；玄參作為清熱藥，可用于治療咽喉腫痛、急性咽炎和慢性咽炎[22]；麥冬因其含有皂苷這一有效活性成分，具有抗炎作用，可用于咽喉炎的治療，其含有的皂苷D具有很好的鎮(zhèn)咳作用[23]；桔梗中含有桔梗皂苷，是桔梗止咳化痰的主要活性成分，可以促進唾液和支氣管產(chǎn)生分泌物[24]；薄荷在中醫(yī)上有利咽止痛的藥理作用，作為藥食同源產(chǎn)品，可用于傷風(fēng)流涕癥狀[25]；胖大海臨床上泡水做茶飲，用于治療咽喉腫痛、聲音嘶啞[26]。綜合上述中藥功能特性，與表5中IR值≤0.30所篩選出的中藥組相符合，可認為以上結(jié)論得出中藥組是強關(guān)聯(lián)且有效的。

表5 以菊花為主要原料的清咽保健食品關(guān)聯(lián)性分析Tab. 5 Relevance analysis of health food for throat-clearing with chrysanthemum as main raw material

如表6所示，根據(jù)設(shè)定規(guī)則，輔助降血脂中藥組合為菊花-丹參-紅花，菊花-決明子-山楂。丹參中含有的鄰醌類物質(zhì)，對心血管疾病有明顯功效[27]；紅花具有降血壓降血脂的作用，臨床用于治療高血壓、冠心病等[28]；決明子具有降血脂作用，與山楂配伍后效果更顯著[17]。上述中藥功能與設(shè)定規(guī)則篩選出的中藥組相符，可以認為是強關(guān)聯(lián)性中藥組。葛根有降血脂功效，有效成分為葛根總異黃酮[29]；澤瀉中的脂溶性成分有顯著降脂功效，主要為澤瀉醇類物質(zhì)[30]；荷葉因其含生物堿和黃酮類化合物，具有降脂功效[31]，三種中藥有組成強關(guān)聯(lián)性中藥組的可能，但中藥組菊花-葛根-澤瀉、菊花-山楂-荷葉、菊花-決明子-荷葉的IR值表明中藥間不平衡程度較大，單從本文所建數(shù)據(jù)庫信息來看不能認為是強關(guān)聯(lián)中藥組。

表6 以菊花為主要原料的輔助降血脂保健食品關(guān)聯(lián)性分析Tab. 6 Relevance analysis of auxiliary hypolipidemic health food with chrysanthemum as main raw material

如表7所示，根據(jù)設(shè)定規(guī)則，輔助降血壓中藥組合為菊花-紅花-杜仲葉，菊花-決明子-山楂，菊花-杜仲-天麻，菊花-決明子-葛根。紅花具有降血壓降血脂的作用，臨床用于治療高血壓、冠心病等[30]；杜仲與杜仲葉都具有降壓作用，主要降壓成分有木脂素類、環(huán)烯醚萜類等[32]；決明子具有降血壓作用[17]；天麻中含的天麻素和天麻苷元可作用于神經(jīng)系統(tǒng)而起到降壓作用[33]；葛根有降血壓功效，有效成分為葛根總異黃酮[29]。上述中藥功能與篩選藥組基本相符。

表7 以菊花為主要原料的輔助降血壓保健食品關(guān)聯(lián)性分析Tab. 7 Relevance analysis of assisted hypotension health food pressure with chrysanthemum as main raw material

3 討論與結(jié)論

基于Apriori模型進行數(shù)據(jù)挖掘時，單純依靠支持度、置信度、提升度等指標進行關(guān)聯(lián)性分析易受到零事務(wù)的影響[11]，故對菊花保健食品應(yīng)用規(guī)律分析時引入了Kulc和IR參數(shù)，以剔除無意義的偽強關(guān)聯(lián)項。如表3中藥組菊花-枸杞子-茯苓，支持度14.81%，置信度100.00%，提升度1.32，三項數(shù)據(jù)表明該配伍藥組關(guān)聯(lián)性較強，其Kulc值為0.59，處于較高水平，但IR值為0.81，說明該組合不平衡程度高，處于不平衡傾斜，不是強關(guān)聯(lián)；再如表5中藥組菊花-橘紅-蜂蜜置信度為100%，相同配方不同方向藥組菊花-蜂蜜-橘紅置信度為50%，無法直接判斷是否真正關(guān)聯(lián)，而根據(jù)Kulc、IR參數(shù)進行判斷，兩個方向的Kulc值都為0.75，IR值都為0.50，其中Kulc值顯示藥組關(guān)聯(lián)性較高，但IR值較高，說明該組合是不平衡組合，不能認為該藥組有強關(guān)聯(lián)。

數(shù)據(jù)挖掘過程中發(fā)現(xiàn)，部分配伍組合中的原料具有相應(yīng)保健功能，但其關(guān)聯(lián)性反而不強。比如表4中組合菊花-香菇-茯苓，其中香菇和茯苓均具有良好的免疫調(diào)節(jié)功能，但由于其IR值為0.5，說明不是強關(guān)聯(lián)性組合，其主要原因可能是樣本量不夠所致。

本研究主要從傳統(tǒng)中醫(yī)藥角度總結(jié)菊花保健食品開發(fā)現(xiàn)狀，探討其配方應(yīng)用規(guī)律。收集含菊花的保健食品共304項，其中的保健食品主要功效包括緩解視疲勞、增強免疫力、清咽、輔助降血脂、輔助降血壓等，與菊花的功效基本相符，這些保健食品的中藥原料主要是補虛藥、清熱藥等。

結(jié)合原料頻數(shù)和網(wǎng)絡(luò)圖可知，除菊花以外，枸杞子、決明子等具有較好的緩解視疲勞作用；枸杞子、甘草具有增強免疫力的作用；金銀花、薄荷、胖大海具有顯著清咽作用；決明子、山楂、茶葉有輔助降血脂作用；羅布麻、葛根、茶葉、丹參、杜仲具有輔助降血壓的作用。

根據(jù)關(guān)聯(lián)性分析，緩解視疲勞藥組主要有菊花-當(dāng)歸-熟地黃，菊花-枸杞子-決明子等；增強免疫力的藥組為菊花-茶葉-金銀花；清咽藥組主要有菊花-蜂蜜-苦杏仁，菊花-苦杏仁-川貝母等；輔助降血脂藥組為菊花-丹參-紅花，菊花-決明子-山楂；輔助降血壓藥組為菊花-紅花-杜仲葉，菊花-決明子-葛根等。

研究基于Apriori算法和Kulc、IR參數(shù)，從304種菊花保健食品中挖掘分析了菊花在不同功效保健食品中的配方應(yīng)用規(guī)律，并提供了強關(guān)聯(lián)性配伍藥組，對菊花健康產(chǎn)品的開發(fā)，特別是大別山地區(qū)福白菊大健康產(chǎn)品的開發(fā)具有指導(dǎo)意義和參考價值。需要指出的是，強關(guān)聯(lián)性配伍藥組的預(yù)測分析一定程度上取決于樣本量的代表性和完整性，隨著配方數(shù)據(jù)的不斷完善，可用該方法獲取更可靠的強關(guān)聯(lián)配伍藥組；同時，預(yù)測分析的強關(guān)聯(lián)配伍藥組還需進一步的實驗數(shù)據(jù)驗證。