葛根在保健食品開發中的應用規律分析

方元平，陳曉龍，楊 康，馮偉凡，向 福

(1.經濟林木種質改良與資源綜合利用湖北省重點實驗室，湖北 黃岡 438000；2. 黃岡師范學院 李時珍大健康研究院，湖北 黃岡 438000；3. 湖北省中科產業技術研究院，湖北 黃岡 438000)

葛根為豆科植物野葛的干燥根，是常用的傳統中藥，其性味甘、辛、涼，歸脾、胃經，具有解肌退熱、生津止渴、升陽止瀉之功效[1]。現代藥理研究表明其具有解熱作用、擴張冠狀動脈血管和腦血管、增加冠狀動脈血流量和腦血流量、降低心肌耗氧量、增加氧供應、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用于保健食品中。

大別山野生葛根資源豐富，發泛分布于大別山區域,因其屬于藥食同源藥材,人們對葛根的價值不斷發掘，已經形成完善產業鏈式發展，人工種植的葛根面積不斷增加，野生葛根也得到有效保護。據調查，大別山區葛根一年生產量達到2萬噸以上,葛根生產產業已逐步成為大別山地區經濟發展的重要手段[3]。

本文欲通過關聯規則Apriori算法[4-5]探討葛根在保健食品中的應用規律，從而為大別山葛根資源的開發利用提供科學依據。

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督管理局網站(NMPA)，以“葛根”作為關鍵詞進行檢索，收集得到具有明確批準文號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，并根據保健功能進行整理分類。

1.2 構建葛根保健食品數據庫

通過《中藥大辭典》和《中藥學》對分類后的保健食品中的有效成分進一步整理，剔除其中的非中藥材和化學成分，并統一中藥名，將別名、俗名及簡寫改為學名[6-7]，部分經炮制后功效發生改變的中藥則重新進行分類整理，炮制后中藥功效沒有顯著變化仍歸為同一類，從而構建葛根保健食品數據庫。

1.3 數據處理和分析

1.3.1葛根保健食品數據整理

以葛根為主要材料的保健食品中，對化學性肝損傷有輔助保護功能、增強免疫力、輔助降血糖、輔助降血脂、輔助降血壓、調節血脂、緩解體力疲勞、提高缺氧耐受力這八種保健功能出現次數最多，對其所含中藥材料進行統計，分析葛根在不同的保健食品中中藥配伍規律。

1.3.2頻數和網絡圖分析

利用Microsoft Excel 2010對8個不同功效保健食品的藥材進行數據透視分析，得出在配方中中藥頻數分析排名、出現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軟件對排名前21味的中藥材進行關聯網絡圖分析，來表示葛根和前20味高頻中藥材之間的關聯性。

1.3.3關聯性分析

通過IBM SPSS Modeler 14.2軟件中的關聯規則Apriori算法對不同功效的保健食品配方中所篩選出的前20味中藥進行關聯度分析[8]，尋找滿足最小置信度為50%[9]、最小前項支持度為10，最小前項數為1的頻率項集。得到置信度，前項支持度和提升度。在最后的結果中當提升度大于1時前后兩項具有關聯性，且提升度越大越好[10]。為排出誤差干擾，對提升度大于1的關聯項進行Kulc和IR算法進行分析，以排除誤差對數據分析的影響。

(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。

當Kulc≥0.5，IR≤0.3時，前項與后項的關聯性較強。

2 結果與分析

2.1 組方特點分析

以葛根為主要材料的保健食品中，包含對化學性肝損傷有輔助保護功能、增強免疫力、輔助降血糖、輔助降血脂、輔助降血壓、調節血脂、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虛藥為主要材料，故剔除,并對相應中藥所屬類別在整個中藥類別中所占比例進一步分析，結果見表1。

根據表1可知在對化學性肝損傷有輔助保護功能的保健食品中除解表藥外，利水滲濕藥對其也有一定功效，如枳椇子等；在增強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，活血化瘀藥也經常使用，如丹參等；在輔助降血壓中除解表藥外，平肝息風藥也經常使用，如天麻等；在調節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 單味中藥材頻數分析及網絡圖分析

對八種功效保健食品配方中已剔除葛根以外的前20味中藥材進行分析。使用IBM SPSS Modeler 14.2軟件分析各個保健食品中多次出現的藥材之間的關聯性，對各個保健功能的除葛根外前20項進行網絡圖分析(圖1)，圖1中線條粗細表示關聯性強度，且呈正比關系。

圖1 葛根保健食品不同保健功能單味藥材網絡圖分析:(a)對化學性肝損傷有輔助保護功能；(b)增強免疫力；(c)輔助降血糖；(d)輔助降血脂；(e)輔助降血壓；(f)調節血脂；(g)緩解體力疲勞；(h)提高缺氧耐受力

根據中藥頻率數據分析，可知在對化學性肝損傷有輔助保護功能的保健食品中除葛根外，枳椇子和五味子出現次數最，分別為53次和51次；在增強免疫力保健食品中除葛根外，黃芪和枸杞子出現頻數最多，分別為21次和20次；在輔助降血糖保健食品中除葛根外，黃芪出現次數最多，為46次；在輔助降血脂保健食品中除葛根外，絞股藍和丹參出現次數最多，分別為34次和31次。在輔助降血壓保健食品中，除葛根外，杜仲出現頻數最多為19次；在調節血脂保健食品中，除葛根外山楂出現最多為14次；在緩解體力疲勞保健食品中，除葛根外，枸杞子、淫羊藿和黃芪出現次數最多，都為13次；在提高缺氧耐受力保健食品中，除葛根外，紅景天出現頻數最多為9次。

2.3 關聯分析

因葛根與其它中藥材均有關聯，干擾了其它中間藥的關聯度顯現，故將葛根剔除。通過IBM SPSS Modeler 14.2軟件中關聯性分析，可以得到含葛根的保健食品的常見組合。其中關聯規則中提升度反映相關性的強弱，支持度反映規則的普遍性，置信度反映規則的可靠性，因此對置信度大于50%的藥物在提升度大于1的前提下對Kulc進行降序排列。其中，當提升度大于1，Kulc≥0.5，IR≤0.3時，三者同時滿足即達到要求。以葛根為主要材料的各種功能保健食品關聯分析結果見表2-9。

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

表2 對化學性肝損傷有輔助保護功能的保健食品關聯分析

對增強免疫力的71項保健食品進行分析(表3)，結果可知Kulc和IR值并未達到要求，只有第一組的Kulc值比較接近。其中，枸杞子、山藥都屬補虛藥，具有增強免疫功能。此外，茯苓和黃精[12]也有增強免疫的藥理作用，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免疫力的功效，以第一組為佳。

表3 增強免疫力的保健食品關聯分析

對輔助降血糖的87項保健食品進行分析(表4)，根據其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聯分析

對輔助降血脂的66項保健食品進行分析(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、葛根-絞股藍-丹參、葛根-丹參-銀杏葉。事實上，丹參、絞股藍、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的高頻藥材，雖然提升度不高，但這三組藥方均有一定的關聯性，是三組可信藥方。剩余組的Kulc和IR之均不滿足要求，藥方間的關聯性不強，可信度不高。

表5 輔助降血脂的保健食品關聯分析

對輔助降血壓的32項保健食品進行分析(表6)，結果可知Kulc和IR之都滿足要求的有前三組，且提升度和Kulc值較大，說明其具有很強的關聯性。事實上，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聯分析

對調節血脂的27項保健食品進行分析(表7)。根據其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，均具有調節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關聯性。

表7 調節血脂的保健食品關聯分析

對緩解體力疲勞的35項保健食品進行分析(表8)，可知Kulc和IR值同時滿足要求的只有第2、3、4、5這四組，所涉及的藥材有黃芪、枸杞子、淫羊藿三種均屬補虛藥，具有能補益正氣、增強體質、提高抗病能力，其臨床應用于乏力、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聯分析

對提高缺氧耐受力的24項保健食品進行分析(表9)。且結合Kulc和IR來看，五組配方間的藥材具有較高的關聯性，黃芪、人參和紅景天具有治療氣短喘促、加強機體的適應性等功效，對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聯分析

3 討論與結論

通過IBM SPSS Modeler14.2軟件對不同保健食品中不同功效的前20味高頻藥材分析時，僅依靠支持度、置信度和提升度是無法排除零事務的影響，故在分析時通過引入相關性度量參數Kulc和不平衡比參數IR可以有效的降低零事務造成的影響，來剔除偽強關聯性。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的關聯性，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聯性，通過Kulc為0.49說明其具有關聯性，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，在進行關聯分析時發現一些藥材具有相應的保健功效，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均沒有達到要求，表示該組配方的關聯性不強，可信度不高。

葛根保健產品開發應兼顧傳統中藥功效和現代藥理活性，如葛根能“止渴生津”，治療消渴癥，消渴癥又多與糖尿病有關，且現代藥理研究也表明葛根具有調節血糖的功效[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)，其中包括對化學性肝損傷有輔助保護功能、增強免疫力、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算法對葛根在保健食品中的配方進行關聯分析，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，發現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用規律。