葛根在保健食品開發(fā)中的應(yīng)用規(guī)律分析

方元平，陳曉龍，楊 康，馮偉凡，向 福

(1.經(jīng)濟(jì)林木種質(zhì)改良與資源綜合利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 黃岡 438000；2. 黃岡師范學(xué)院 李時(shí)珍大健康研究院，湖北 黃岡 438000；3. 湖北省中科產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，湖北 黃岡 438000)

葛根為豆科植物野葛的干燥根，是常用的傳統(tǒng)中藥，其性味甘、辛、涼，歸脾、胃經(jīng)，具有解肌退熱、生津止渴、升陽止瀉之功效[1]?，F(xiàn)代藥理研究表明其具有解熱作用、擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈血管和腦血管、增加冠狀動(dòng)脈血流量和腦血流量、降低心肌耗氧量、增加氧供應(yīng)、降低血壓、降血糖和解除腸管痙攣等作用[2]。目前作為藥食兩用藥材廣泛運(yùn)用于保健食品中。

大別山野生葛根資源豐富，發(fā)泛分布于大別山區(qū)域,因其屬于藥食同源藥材,人們對(duì)葛根的價(jià)值不斷發(fā)掘，已經(jīng)形成完善產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)桨l(fā)展，人工種植的葛根面積不斷增加，野生葛根也得到有效保護(hù)。據(jù)調(diào)查，大別山區(qū)葛根一年生產(chǎn)量達(dá)到2萬噸以上,葛根生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)已逐步成為大別山地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要手段[3]。

本文欲通過關(guān)聯(lián)規(guī)則Apriori算法[4-5]探討葛根在保健食品中的應(yīng)用規(guī)律，從而為大別山葛根資源的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 方法

1.1 葛根保健食品配方中藥材收集整理

借助國家食品藥品監(jiān)督管理局網(wǎng)站(NMPA)，以“葛根”作為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，收集得到具有明確批準(zhǔn)文號(hào)的含有葛根的保健食品550條,剔除有效成分相同的保健食品，將同一保健食品中藥材相同但功效不同的食品按照兩條處理，并根據(jù)保健功能進(jìn)行整理分類。

1.2 構(gòu)建葛根保健食品數(shù)據(jù)庫

通過《中藥大辭典》和《中藥學(xué)》對(duì)分類后的保健食品中的有效成分進(jìn)一步整理，剔除其中的非中藥材和化學(xué)成分，并統(tǒng)一中藥名，將別名、俗名及簡(jiǎn)寫改為學(xué)名[6-7]，部分經(jīng)炮制后功效發(fā)生改變的中藥則重新進(jìn)行分類整理，炮制后中藥功效沒有顯著變化仍歸為同一類，從而構(gòu)建葛根保健食品數(shù)據(jù)庫。

1.3 數(shù)據(jù)處理和分析

1.3.1葛根保健食品數(shù)據(jù)整理

以葛根為主要材料的保健食品中，對(duì)化學(xué)性肝損傷有輔助保護(hù)功能、增強(qiáng)免疫力、輔助降血糖、輔助降血脂、輔助降血壓、調(diào)節(jié)血脂、緩解體力疲勞、提高缺氧耐受力這八種保健功能出現(xiàn)次數(shù)最多，對(duì)其所含中藥材料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析葛根在不同的保健食品中中藥配伍規(guī)律。

1.3.2頻數(shù)和網(wǎng)絡(luò)圖分析

利用Microsoft Excel 2010對(duì)8個(gè)不同功效保健食品的藥材進(jìn)行數(shù)據(jù)透視分析，得出在配方中中藥頻數(shù)分析排名、出現(xiàn)的頻率和在所有藥方中中藥的占比，篩選出降序排名前21味的中藥。利用IBM SPSS Modeler 14.2軟件對(duì)排名前21味的中藥材進(jìn)行關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖分析，來表示葛根和前20味高頻中藥材之間的關(guān)聯(lián)性。

1.3.3關(guān)聯(lián)性分析

通過IBM SPSS Modeler 14.2軟件中的關(guān)聯(lián)規(guī)則Apriori算法對(duì)不同功效的保健食品配方中所篩選出的前20味中藥進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析[8]，尋找滿足最小置信度為50%[9]、最小前項(xiàng)支持度為10，最小前項(xiàng)數(shù)為1的頻率項(xiàng)集。得到置信度，前項(xiàng)支持度和提升度。在最后的結(jié)果中當(dāng)提升度大于1時(shí)前后兩項(xiàng)具有關(guān)聯(lián)性，且提升度越大越好[10]。為排出誤差干擾，對(duì)提升度大于1的關(guān)聯(lián)項(xiàng)進(jìn)行Kulc和IR算法進(jìn)行分析，以排除誤差對(duì)數(shù)據(jù)分析的影響。

(1)

(2)

其中，supA表示前項(xiàng)支持度，supB表示后項(xiàng)支持度，supC表示支持度。

當(dāng)Kulc≥0.5，IR≤0.3時(shí)，前項(xiàng)與后項(xiàng)的關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 組方特點(diǎn)分析

以葛根為主要材料的保健食品中，包含對(duì)化學(xué)性肝損傷有輔助保護(hù)功能、增強(qiáng)免疫力、輔助降血糖、輔助降血脂、輔助降血壓、調(diào)節(jié)血脂、緩解體力疲勞及提高缺氧耐受力八種功效，但由于保健食品中多以補(bǔ)虛藥為主要材料，故剔除,并對(duì)相應(yīng)中藥所屬類別在整個(gè)中藥類別中所占比例進(jìn)一步分析，結(jié)果見表1。

根據(jù)表1可知在對(duì)化學(xué)性肝損傷有輔助保護(hù)功能的保健食品中除解表藥外，利水滲濕藥對(duì)其也有一定功效，如枳椇子等；在增強(qiáng)免疫力和輔助降血糖保健食品中除解表藥外，清熱藥也被廣泛使用，如金銀花等；在輔助降血脂保健食品中除解表藥外，活血化瘀藥也經(jīng)常使用，如丹參等；在輔助降血壓中除解表藥外，平肝息風(fēng)藥也經(jīng)常使用，如天麻等；在調(diào)節(jié)血脂中常用消食藥來搭配解表藥使用，如山楂等；在緩解體力疲勞中利水滲濕藥和收澀藥也經(jīng)常使用，如茯苓、覆盆子等；在提高缺氧耐受力中，常使用收澀藥與解表藥搭配，如銀杏葉等。

表1 八種不同功效的含葛根保健食品配方中排名前五位的中藥材所屬中藥分析

2.2 單味中藥材頻數(shù)分析及網(wǎng)絡(luò)圖分析

對(duì)八種功效保健食品配方中已剔除葛根以外的前20味中藥材進(jìn)行分析。使用IBM SPSS Modeler 14.2軟件分析各個(gè)保健食品中多次出現(xiàn)的藥材之間的關(guān)聯(lián)性，對(duì)各個(gè)保健功能的除葛根外前20項(xiàng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)圖分析(圖1)，圖1中線條粗細(xì)表示關(guān)聯(lián)性強(qiáng)度，且呈正比關(guān)系。

圖1 葛根保健食品不同保健功能單味藥材網(wǎng)絡(luò)圖分析:(a)對(duì)化學(xué)性肝損傷有輔助保護(hù)功能；(b)增強(qiáng)免疫力；(c)輔助降血糖；(d)輔助降血脂；(e)輔助降血壓；(f)調(diào)節(jié)血脂；(g)緩解體力疲勞；(h)提高缺氧耐受力

根據(jù)中藥頻率數(shù)據(jù)分析，可知在對(duì)化學(xué)性肝損傷有輔助保護(hù)功能的保健食品中除葛根外，枳椇子和五味子出現(xiàn)次數(shù)最，分別為53次和51次；在增強(qiáng)免疫力保健食品中除葛根外，黃芪和枸杞子出現(xiàn)頻數(shù)最多，分別為21次和20次；在輔助降血糖保健食品中除葛根外，黃芪出現(xiàn)次數(shù)最多，為46次；在輔助降血脂保健食品中除葛根外，絞股藍(lán)和丹參出現(xiàn)次數(shù)最多，分別為34次和31次。在輔助降血壓保健食品中，除葛根外，杜仲出現(xiàn)頻數(shù)最多為19次；在調(diào)節(jié)血脂保健食品中，除葛根外山楂出現(xiàn)最多為14次；在緩解體力疲勞保健食品中，除葛根外，枸杞子、淫羊藿和黃芪出現(xiàn)次數(shù)最多，都為13次；在提高缺氧耐受力保健食品中，除葛根外，紅景天出現(xiàn)頻數(shù)最多為9次。

2.3 關(guān)聯(lián)分析

因葛根與其它中藥材均有關(guān)聯(lián)，干擾了其它中間藥的關(guān)聯(lián)度顯現(xiàn)，故將葛根剔除。通過IBM SPSS Modeler 14.2軟件中關(guān)聯(lián)性分析，可以得到含葛根的保健食品的常見組合。其中關(guān)聯(lián)規(guī)則中提升度反映相關(guān)性的強(qiáng)弱，支持度反映規(guī)則的普遍性，置信度反映規(guī)則的可靠性，因此對(duì)置信度大于50%的藥物在提升度大于1的前提下對(duì)Kulc進(jìn)行降序排列。其中，當(dāng)提升度大于1，Kulc≥0.5，IR≤0.3時(shí)，三者同時(shí)滿足即達(dá)到要求。以葛根為主要材料的各種功能保健食品關(guān)聯(lián)分析結(jié)果見表2-9。

對(duì)化學(xué)性肝損傷有輔助保護(hù)功能的176項(xiàng)保健食品進(jìn)行分析(表2)，結(jié)果可知Kulc和IR值沒有滿足要求，此配方存在一定誤差。其中，五味子具有護(hù)肝、誘導(dǎo)肝臟藥物代謝酶的功效[11]，丹參和茯苓同樣對(duì)肝損傷有防治作用，所以葛根-五味子-丹參、葛根-枳椇子-茯苓等兩組配方均對(duì)化學(xué)性肝損傷有輔助保護(hù)作用。

表2 對(duì)化學(xué)性肝損傷有輔助保護(hù)功能的保健食品關(guān)聯(lián)分析

對(duì)增強(qiáng)免疫力的71項(xiàng)保健食品進(jìn)行分析(表3)，結(jié)果可知Kulc和IR值并未達(dá)到要求，只有第一組的Kulc值比較接近。其中，枸杞子、山藥都屬補(bǔ)虛藥，具有增強(qiáng)免疫功能。此外，茯苓和黃精[12]也有增強(qiáng)免疫的藥理作用，但其Kulc和IR沒有第一組好，因此葛根-枸杞子-山藥、葛根-枸杞子-茯苓、葛根-枸杞子-黃精等三組配方均具有增強(qiáng)免疫力的功效，以第一組為佳。

表3 增強(qiáng)免疫力的保健食品關(guān)聯(lián)分析

對(duì)輔助降血糖的87項(xiàng)保健食品進(jìn)行分析(表4)，根據(jù)其Kulc和IR值可看出第二組的IR<0.3,滿足要求，但其Kulc<0.5,未到達(dá)要求。其中，苦瓜屬清熱藥下分類的清熱瀉火藥，具有良好的降血糖功效[13]，黃芪同樣具備一定的降血糖、降血壓功效，故第二組即葛根-黃芪-苦瓜配方具有一定的輔助降血糖功能。其余組的配方分析中的IR均未到達(dá)要求，說明其配方的可信度不高。

表4 輔助降血糖的保健食品關(guān)聯(lián)分析

對(duì)輔助降血脂的66項(xiàng)保健食品進(jìn)行分析(表5)。通過分析Kulc和IR值，可知共有三組符合要求，分別為葛根-丹參-絞股藍(lán)、葛根-絞股藍(lán)-丹參、葛根-丹參-銀杏葉。事實(shí)上，丹參、絞股藍(lán)、銀杏葉均具有降血脂功效，且三種藥材均是輔助降血脂保健食品中出現(xiàn)的高頻藥材，雖然提升度不高，但這三組藥方均有一定的關(guān)聯(lián)性，是三組可信藥方。剩余組的Kulc和IR之均不滿足要求，藥方間的關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，可信度不高。

表5 輔助降血脂的保健食品關(guān)聯(lián)分析

對(duì)輔助降血壓的32項(xiàng)保健食品進(jìn)行分析(表6)，結(jié)果可知Kulc和IR之都滿足要求的有前三組，且提升度和Kulc值較大，說明其具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。事實(shí)上，酸棗仁和川穹均具有降血壓的藥理作用，因此前三組配方的輔助降血壓功效有一定的可信度。葛根-丹參-山楂配伍的IR<0.3，滿足要求，且丹參和山楂同樣具有降血脂功效，且其Kulc值非常接近要求，因此該組藥方也具有一定的可信度。

表6 輔助降血壓的保健食品關(guān)聯(lián)分析

對(duì)調(diào)節(jié)血脂的27項(xiàng)保健食品進(jìn)行分析(表7)。根據(jù)其Kulc和IR分析，前6組都滿足要求，藥材分別為決明子、澤瀉、黃芪、枸杞子、何首烏，均具有調(diào)節(jié)血脂和降血脂的功效，且其Kulc和IR值滿足要求，具有較高的可信度，此六組配方的藥材之間具有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性。

表7 調(diào)節(jié)血脂的保健食品關(guān)聯(lián)分析

對(duì)緩解體力疲勞的35項(xiàng)保健食品進(jìn)行分析(表8)，可知Kulc和IR值同時(shí)滿足要求的只有第2、3、4、5這四組，所涉及的藥材有黃芪、枸杞子、淫羊藿三種均屬補(bǔ)虛藥，具有能補(bǔ)益正氣、增強(qiáng)體質(zhì)、提高抗病能力，其臨床應(yīng)用于乏力、腰膝酸痛、筋骨痿軟[14]。故葛根-枸杞子-黃芪、葛根-枸杞子-淫羊藿這兩種配伍組合緩解體力疲勞具有可信度。其余組的Kulc和IR值不滿足要求，配方之間的可信度較低。

表8 緩解體力疲勞的保健食品關(guān)聯(lián)分析

對(duì)提高缺氧耐受力的24項(xiàng)保健食品進(jìn)行分析(表9)。且結(jié)合Kulc和IR來看，五組配方間的藥材具有較高的關(guān)聯(lián)性，黃芪、人參和紅景天具有治療氣短喘促、加強(qiáng)機(jī)體的適應(yīng)性等功效，對(duì)提供缺氧耐受力有輔助作用[15]；三七也具有提高耐缺氧的功效，其配方的提高缺氧耐受力具有可信度。

表9 提高缺氧耐受力的保健食品關(guān)聯(lián)分析

3 討論與結(jié)論

通過IBM SPSS Modeler14.2軟件對(duì)不同保健食品中不同功效的前20味高頻藥材分析時(shí)，僅依靠支持度、置信度和提升度是無法排除零事務(wù)的影響，故在分析時(shí)通過引入相關(guān)性度量參數(shù)Kulc和不平衡比參數(shù)IR可以有效的降低零事務(wù)造成的影響，來剔除偽強(qiáng)關(guān)聯(lián)性。如表6中葛根-杜仲-天麻的支持率25.00%、置信度88.89%、提升度為1.50、Kulc為0.65，說明其配方間具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，但是其IR為0.50說明該組配方間存在不平衡，是不平衡組合；又如表5中葛根-丹參-荷葉的置信度為72.73%，但不同方向組合葛根-荷葉-丹參的置信度為50.00%,無法判斷它們之間是否具有關(guān)聯(lián)性，通過Kulc為0.49說明其具有關(guān)聯(lián)性，但其IR值卻大于0.3不滿足要求，是不平衡組合，配方不具有可信度。其次，在進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析時(shí)發(fā)現(xiàn)一些藥材具有相應(yīng)的保健功效，但是卻不滿足要求，如表4中苦瓜和西洋參均有輔助降血糖功效，但是葛根-苦瓜-西洋參該組配方的Kulc和IR值分別為0.46和0.40均沒有達(dá)到要求，表示該組配方的關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，可信度不高。

葛根保健產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)兼顧傳統(tǒng)中藥功效和現(xiàn)代藥理活性，如葛根能“止渴生津”，治療消渴癥，消渴癥又多與糖尿病有關(guān)，且現(xiàn)代藥理研究也表明葛根具有調(diào)節(jié)血糖的功效[16]。本文收集以葛根為主要材料的保健食品共550種(包括相同品牌，不同功效的保健食品)，其中包括對(duì)化學(xué)性肝損傷有輔助保護(hù)功能、增強(qiáng)免疫力、輔助降血糖等8種功效，主要涉及到解表藥、利水滲濕藥、清熱藥等。利用Apriori算法對(duì)葛根在保健食品中的配方進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，揭示了葛根保健食品配方中占比排名前5位的材料所屬中藥類別和不同搭配的不同保健功能，發(fā)現(xiàn)了以葛根為主要材料，但保健功能不同的食品中不同高頻中藥材的一般配伍組合應(yīng)用規(guī)律。