雷蕾，趙鳳丹，邢雁輝，楊策，張竹綠，亢力*，尹仁芳

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

·健康產(chǎn)業(yè)·

國(guó)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(guó)中醫(yī)科學(xué)院 中醫(yī)藥信息研究所，北京 100700；2.北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京 100029)

目的：探討國(guó)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(kāi)發(fā)提供參考。方法：本文基于567個(gè)國(guó)內(nèi)改善睡眠類(lèi)保健食品的說(shuō)明書(shū)，使用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(qiáng)關(guān)聯(lián)關(guān)系，并使用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)圖形化展示了中藥-化學(xué)成分-靶點(diǎn)的關(guān)系。結(jié)果：在567個(gè)保健食品中，涉及的生產(chǎn)廠家492個(gè)，廠家分布在30個(gè)省市，以北京遙遙領(lǐng)先。北京唐安營(yíng)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(gè)，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(guò)對(duì)高頻藥對(duì)包含的化學(xué)成分和對(duì)應(yīng)的靶點(diǎn)分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)較多的化學(xué)成分槲皮素(quercetin)和靶點(diǎn)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(guò)對(duì)保健食品的廠家和主要成分進(jìn)行了分析，并得出一些有意義的結(jié)果，可以為保健食品開(kāi)發(fā)提供參考。

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

保健食品在國(guó)際上通常稱(chēng)為“功能食品”“食品補(bǔ)充劑”等，是指聲稱(chēng)具有特定保健功能或者以補(bǔ)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(jī)體功能，不以治療疾病為目的，并且對(duì)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(guó)隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，保健食品市場(chǎng)也迅速發(fā)展起來(lái)，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(huì)成為我國(guó)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)[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(fù)雜且后果嚴(yán)重等特點(diǎn)，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到人們的健康狀態(tài)[3]。目前，中國(guó)糖尿病患病人數(shù)居世界第二位，世界衛(wèi)生組織(WHO)預(yù)測(cè)至 2025 年全球糖尿病人數(shù)將突破3.00億[4]。同時(shí)，糖尿病的保健食品市場(chǎng)潛力巨大，來(lái)自中國(guó)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(guó)每年糖尿病保健食品市場(chǎng)銷(xiāo)售額高達(dá)25～30億美元，品種達(dá)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(xiāo)售額就已突破1萬(wàn)億日元，其中降血糖減肥保健食品約占1/2份額。在國(guó)內(nèi)，據(jù)調(diào)查糖尿病病人每人平均每月用于買(mǎi)保健食品花費(fèi)可達(dá)(336±213)元[5]?？梢?jiàn)針對(duì)糖尿病的保健食品開(kāi)發(fā)將成為一個(gè)熱門(mén)領(lǐng)域。

本文基于國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局公布的保健食品說(shuō)明書(shū)，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(jì)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(diǎn)、保健食品主要成分和高頻項(xiàng)集、以及中藥成分-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖，為保健食品開(kāi)發(fā)提供參考。

1 資料來(lái)源與研究方法

1.1 資料來(lái)源

本文的數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局公布的國(guó)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(lèi)重要算法，最早應(yīng)用于零售業(yè)，也稱(chēng)為“購(gòu)物籃分析”[6]，通過(guò)在其顧客消費(fèi)記錄事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)上使用購(gòu)物籃分析，就能知道他的顧客在購(gòu)物的時(shí)候什么樣的商品會(huì)同時(shí)購(gòu)買(mǎi)。從事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中挖掘出來(lái)的數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系稱(chēng)之為關(guān)聯(lián)規(guī)則[7]，通常表達(dá)為蘊(yùn)含式X=>Y。

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

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

2 研究結(jié)果

2.1 生產(chǎn)廠家統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，國(guó)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(duì)藥廠生產(chǎn)糖尿病保健食品種類(lèi)數(shù)進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)，排名前10位的如表1所示：

表1 糖尿病保健食品種類(lèi)數(shù)排序前10位的藥廠

我國(guó)生產(chǎn)糖尿病保健食品的廠家分別來(lái)自30個(gè)不同的省份，生產(chǎn)的保健食品種類(lèi)數(shù)排名前5位的省份見(jiàn)圖1：

圖1 生產(chǎn)糖尿病保健食品種類(lèi)數(shù)排序前5位的省份

2.2 保健食品主要成分的統(tǒng)計(jì)

對(duì)567種糖尿病保健食品的主要成分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，共包含248個(gè)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(qiáng)關(guān)聯(lián)關(guān)系，本文采用關(guān)聯(lián)規(guī)則算法進(jìn)行計(jì)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(gè)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(jiàn)表3，置信度排列前10位的降血糖成分組合見(jiàn)表4。“吡啶甲酸鉻，苦瓜及提取物”的支持度最高為12.553%，說(shuō)明二者共同出現(xiàn)的頻次占所有高頻項(xiàng)集的比例是12.553%?！翱喙霞疤崛∥?；蜂膠及提取物=>吡啶甲酸鉻”的置信度最高，為62.857%，說(shuō)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(diǎn)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究

圖1 保健食品主要成分和靶點(diǎn)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)展示圖

為了明確保健食品的生物學(xué)機(jī)制，主要成分針對(duì)哪些靶點(diǎn)起作用，本文研究了保健食品包含的高頻藥對(duì)對(duì)應(yīng)的靶點(diǎn)情況，并使用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)將主要成分和靶點(diǎn)(包括蛋白和基因)的關(guān)系進(jìn)行了可視化展示。本文選取支持度排列前10位的高頻藥對(duì)做網(wǎng)絡(luò)圖分析。如圖1所示。紅色的節(jié)點(diǎn)表示保健食品中包含的成分，黃色節(jié)點(diǎn)表示中藥及提取物中包括的化學(xué)成分單體，綠色成分表示靶點(diǎn)。通過(guò)圖1，可以看到，支持度前10位的藥對(duì)包括7個(gè)成分，其中6個(gè)是中藥及提取物，1個(gè)是化學(xué)藥品。6個(gè)中藥及提取物對(duì)應(yīng)的化學(xué)成分單體有267個(gè)，出現(xiàn)最多的單體是亞葉酸(folinicacid)。靶點(diǎn)有2 280個(gè)，出現(xiàn)最多的靶點(diǎn)是腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor)。在6個(gè)中藥及提取物中，桑葉包含化學(xué)成分最多，有95個(gè)，它包含的化學(xué)成分單體槲皮素(quercetin)對(duì)應(yīng)的靶點(diǎn)有322個(gè)。

3 討論

通過(guò)對(duì)具有降糖作用的保健食品數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)我國(guó)糖尿病保健食品的發(fā)展有如下特點(diǎn)：

3.1 廠家分布主要在發(fā)達(dá)地區(qū)

我國(guó)保健行業(yè)的發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(shí)的增強(qiáng)，糖尿病保健行業(yè)也將會(huì)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(jì)發(fā)達(dá)的省市，可能與這些城市人口較多、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)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(duì)糖尿病保健食品的主要成分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，排序前15位的成分見(jiàn)表2。其中中藥及提取物有12個(gè)，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(duì)應(yīng)[9]，基本病機(jī)是陰虛燥熱，陰虛為本，燥熱為標(biāo)，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(yáng)兩虛、血瘀兼證等。研究發(fā)現(xiàn)，在降糖類(lèi)保健食品的248個(gè)主要成分，主要的功效包括養(yǎng)陰清熱、益氣養(yǎng)陰、溫陽(yáng)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(xué)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(qiáng)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(rèn)為，黃芪配山藥是常用藥對(duì)，見(jiàn)于《施今墨臨床經(jīng)驗(yàn)集》芪淮湯。黃芪長(zhǎng)于補(bǔ)脾益氣升陽(yáng)，利水消腫。山藥長(zhǎng)于補(bǔ)脾養(yǎng)陰生津，益腎固精。二藥配伍，一陰一陽(yáng)，陰陽(yáng)互補(bǔ)，具有健脾補(bǔ)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(shuō)明兩者之間關(guān)系緊密，同時(shí)兩者共現(xiàn)頻次也較高說(shuō)明兩者經(jīng)常配合使用。中醫(yī)理論認(rèn)為，葛根輕揚(yáng)升發(fā)，能解肌退熱，生津止渴，滋潤(rùn)筋脈，擴(kuò)張心、腦血管，改善血液循環(huán)，降低血糖；黃芪長(zhǎng)于補(bǔ)脾益氣升陽(yáng)，利水消腫。二藥配伍可以降低血糖。可見(jiàn)中藥在開(kāi)發(fā)成保健食品方面，有廣闊的應(yīng)用前景。

3.3 主要成分與靶點(diǎn)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(zhǎng)期代謝紊亂等可導(dǎo)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(yán)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(wú)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(yán)重時(shí)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(duì)糖尿病發(fā)揮的作用是多途徑、多環(huán)節(jié)、多靶點(diǎn)、多效應(yīng)的[14]，同時(shí)具備高效、低毒的優(yōu)勢(shì)，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(guò)中藥化學(xué)成和靶點(diǎn)的關(guān)聯(lián)分析，找到了保健食品作用的主要靶點(diǎn)和主要成分，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供參考。在本文的高頻藥對(duì)中，包含的267個(gè)化學(xué)成分單體對(duì)應(yīng)的靶點(diǎn)頻次最高的前五個(gè)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(xì)胞色素P450 1B1(Cytochrome P450 1B1)、過(guò)氧化氫酶(Catalase)、細(xì)胞色素P450 1A1(Cytochrome P450 1A1)，其中腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor)和過(guò)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(xué)成分槲皮素(quercetin)來(lái)自桑葉、黃芪和蜂膠，它可以影響糖尿病大鼠腎臟氧化應(yīng)激和血清炎癥相關(guān)因子[19]，還可以對(duì)2型糖尿病患者外周血單個(gè)核細(xì)胞DNA損傷體外進(jìn)行修復(fù)[20]。

3.4 現(xiàn)有降糖類(lèi)保健食品的局限性

消渴的病機(jī)，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(yáng)命門(mén)不足之論，其中虛實(shí)互見(jiàn)，三焦兼病，頗為復(fù)雜、病位涉及上中下三焦，可見(jiàn)，中醫(yī)對(duì)消渴的認(rèn)識(shí)較為全面，但現(xiàn)有保健食品市場(chǎng)對(duì)消渴的認(rèn)識(shí)多局限于陰虛燥熱、氣陰兩虛、陰陽(yáng)兩虛，如果在未來(lái)的開(kāi)發(fā)中考慮到糖尿病的不同階段、不同類(lèi)型、不同證型的差異，那么保健食品開(kāi)發(fā)將會(huì)有廣闊的發(fā)展空間。

4 結(jié)論

本文基于567個(gè)國(guó)內(nèi)具有降糖功效保健食品的說(shuō)明書(shū)，使用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(qiáng)關(guān)聯(lián)關(guān)系，使用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)圖形化展示了中藥-化學(xué)成分-靶點(diǎn)的關(guān)系，為保健食品開(kāi)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(guó)中醫(yī)科學(xué)院自主選題項(xiàng)目(編號(hào)：ZZ090322)；中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院自主課選題項(xiàng)目(編號(hào)：ZZ090304)

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

10.13313/j.issn.1673-4890.2017.6.029

2017-04-06)

*[