保健食品在国际上通常称为功能食品食品补充剂等, 是指声称具有特定保健功能或者以补充维生素矿物质为目的的食品, 即适宜于特定人群食用, 具有调节机体功能, 不以治疗疾病为目的, 并且对人体不产生任何急性亚急性或者慢性危害的食品 [1] 在我国随着经济的快速增长, 保健食品市场也迅速发展起来,

Size: px

Start display at page:

Download "保健食品在国际上通常称为功能食品食品补充剂等, 是指声称具有特定保健功能或者以补充维生素矿物质为目的的食品, 即适宜于特定人群食用, 具有调节机体功能, 不以治疗疾病为目的, 并且对人体不产生任何急性亚急性或者慢性危害的食品 [1] 在我国随着经济的快速增长, 保健食品市场也迅速发展起来,"

败漂佟佳
5 years ago
Views:

1 年月第卷第期中国现代中药ＭＣＭＪＶＮ健康产业国内降血糖功能保健食品分析雷蕾赵凤丹邢雁辉杨策张竹绿亢力尹仁芳中国中医科学院中医药信息研究所北京北京中医药大学北京摘要目的探讨国内降血糖保健食品的主要成分及其共现关系为保健食品开发提供参考方法本文基个国内改善睡眠类保健食品的说明书使用数据统计和关联规则挖掘算法分析了保健食品生产厂家生产于地域保健食品的主要成分以及成分之间的高频组合强关联关系并使用复杂网络图形化展示了中药化学成分靶点的关系结果在个保健食品中涉及的生产厂家个厂家分布在个省市以北京遥遥领先北个苦瓜及提取物最多京唐安营养保健食品有限公司和天津阿尔发保健食品有限公司的产品最多涉及成分吡啶甲酸铬和苦瓜及提取物共现频次最高支持度最高苦瓜及提取物蜂胶及提取物和吡啶甲酸铬关系最为紧密置信度最高通过对高频药对包含的化学成分和对应的靶点分析发现出现较多的化学成分槲皮素和靶点肿瘤坏死因子Ｔｍ与糖尿病密切相关结论本文通过对保健食品的厂家和主要成分进行了分析并得出一些有意义的结果可以为保健食品开发提供参考关键词糖尿病保健食品关联规则复杂网络ＡＤｍＳＨｍＨＰＬＬＺＦＸＹＹＣＺＺＫＹＲＩＩｍＴＣＭＣＡｍＣＭＳＢＣＢＵＣＭＢＣＡｂＯｂＴｍｗＴｂｍｗｍｍＭｂｗｍｍｍｍｍｂｂｗｗｋｍＣｍｍＲＴｗｍＢＴＴＡＨＰｍＴｍＢＴｗｂｍＡｍｍｗｍｍｍｂｗｗｂｗｂｍｗＴｗｍｗｂｍＣＴｍｍｗｍｍｍＫｗＤｂｗｋ基金项目中国中医科学院自主选题项目编号ＺＺ中国中医科学院自主课选题项目编号ＺＺ通信作者亢力助理研究员研究方向中医药信息学Ｅｍｋｍｍ

2 保健食品在国际上通常称为功能食品食品补充剂等, 是指声称具有特定保健功能或者以补充维生素矿物质为目的的食品, 即适宜于特定人群食用, 具有调节机体功能, 不以治疗疾病为目的, 并且对人体不产生任何急性亚急性或者慢性危害的食品 [1] 在我国随着经济的快速增长, 保健食品市场也迅速发展起来, 而且发展空间巨大, 基于天然产物的保健食品是极具活力的产业领域如果能寻求到合理的发展空间, 保健食品将会成为我国新的经济增长点 [2] 糖尿病 (Diabetesmelitus,DM) 作为继肿瘤心脑血管病之后的第三大慢性病, 以其发病率高遗传性明显并发症复杂且后果严重等特点, 已经严重威胁到人们的健康状态 [3] 目前, 中国糖尿病患病人数居世界第二位, 世界卫生组织 (WHO) 预测至 2025 年全球糖尿病人数将突破 3 00 亿 [4] 同时, 糖尿病的保健食品市场潜力巨大, 来自中国产业发展研究网 (htp: //www chinaidr com/tradenews/ /12197 html) 的信息显示, 美国每年糖尿病保健食品市场销售额高达 25~30 亿美元, 品种达上百种之多日本保健食品产业也发展较迅速,2002 年总销售额就已突破 1 万亿日元, 其中降血糖减肥保健食品约占 1/2 份额在国内, 据调查糖尿病病人每人平均每月用于买保健食品花费可达 (336± 213) 元 [5] 可见针对糖尿病的保健食品开发将成为一个热门领域本文基于国家食品药品监督管理总局公布的保健食品说明书, 筛选出具有降糖作用的保健食品数据, 使用数据统计和数据挖掘方法, 研究了保健食品的生产厂家和地域分布特点保健食品主要成分和高频项集以及中药成分靶点网络图, 为保健食品开发提供参考 1 资料来源与研究方法 1 1 资料来源本文的数据来自国家食品药品监督管理总局公布的国产保健食品信息 ( 年 ) 以降血糖为关键词, 检索得到 567 条数据 1 2 研究方法本文主要使用关联规则算法关联规则算法是数据挖掘中的一类重要算法, 最早应用于零售业, 也称为购物篮分析 [6], 通过在其顾客消费记录事务数据库上使用购物篮分析, 就能知道他的顾客在购物的时候什么样的商品会同时购买从事务数据库中挖掘出来的数据项之间的关联关系称之为关联规则 [7], 通常表达为蕴含式 X=>Y 关联规则挖掘具有如下两个重要的属性 [8], 支持度 :P(A B), 即 A 和 B 这两个项集在事务集 D 中同时出现的概率置信度 :P(B/A), 即在出现项集 A 的事务集 D 中, 项集 B 也同时出现的概率此外, 本文使用 Cytoscape3 2 作为复杂网络可视化研究工具 2 研究结果 2 1 生产厂家统计统计结果显示, 国产具有降糖作用的保健食品共 567 种, 生产糖尿病保健食品的药厂共 492 家, 对药厂生产糖尿病保健食品种类数进一步统计, 排名前 10 位的如表 1 所示 : 表 1 糖尿病保健食品种类数排序前 10 位的药厂序号药厂名称频次 1 北京唐安营养保健品有限公司 6 2 天津阿尔发保健品有限公司 6 3 上海交大昂立股份有限公司 4 4 北京世纪中康医药科技有限公司 3 5 北京同仁堂健康药业股份有限公司 3 6 北京优倍特健康科技有限公司 3 7 陕西省科学院制药厂 3 8 石家庄王钢柱糖尿病研究院 3 9 新乡健王保健食品有限公司 3 10 中山益盛生物制药有限公司 3 我国生产糖尿病保健食品的厂家分别来自 30 个不同的省份, 生产的保健食品种类数排名前 5 位的省份见图 1: 图 1 生产糖尿病保健食品种类数排序前 5 位的省份 887

2 2 保健食品主要成分的统计对 567 种糖尿病保健食品的主要成分进行统计分析, 共包含 248 个主要成分其中频次排序在前 15 位的成分如表 2 所示 : 表 2 567 种糖尿病保健食品中排序前 15 位的降血糖成分序号保健食品成分出现频次比例 (%) 1 苦瓜及提取物 150 26 46 2 黄芪及提取物 143 25 22 3 桑叶及提取物 130 22 93 4

3 2 2 保健食品主要成分的统计对 567 种糖尿病保健食品的主要成分进行统计分析, 共包含 248 个主要成分其中频次排序在前 15 位的成分如表 2 所示 : 表种糖尿病保健食品中排序前 15 位的降血糖成分序号保健食品成分出现频次比例 (%) 1 苦瓜及提取物黄芪及提取物桑叶及提取物吡啶甲酸铬蜂胶及提取物葛根及提取物山药及提取物枸杞及提取物西洋参及提取物富铬酵母人参及提取物黄精及提取物地黄及提取物玉竹及提取物膳食纤维素为了分析糖尿病保健食品中常用降血糖成分的组合情况, 以及各成分之间的强关联关系, 本文采用关联规则算法进行计算设定支持度最小阈值为 0 3, 置信度最小阈值为 0 3, 得到了 107 个降血糖成分组合以及它们的支持度和置信度支持度排列前 10 位的降血糖成分组合见表 3, 置信度排列前 10 表 3 支持度排序前 10 位的降血糖成分组合序号二项集共现频次支持度 (%) 1 吡啶甲酸铬 ; 苦瓜及提取物位的降血糖成分组合见表 4 吡啶甲酸铬, 苦瓜及提取物的支持度最高为 %, 说明二者共同出现的频次占所有高频项集的比例是 % 苦瓜及提取物 ; 蜂胶及提取物 => 吡啶甲酸铬的置信度最高, 为 %, 说明在苦瓜及提取物和蜂胶及提取物存在的情况下, 吡啶甲酸铬出现的概率是 % 表 4 置信度排序前 10 位的降血糖成分组合关联规则置信度 (%) 支持度 (%) 苦瓜及提取物 ; 蜂胶及提取物 => 吡啶甲酸铬苦瓜及提取物 ; 葛根及提取物 => 黄芪及提取物山药及提取物 ; 葛根及提取物 => 黄芪及提取物玉竹及提取物 => 黄芪及提取物地黄及提取物 => 黄芪及提取物黄精及提取物 => 桑叶及提取物黄精及提取物 => 黄芪及提取物葛根及提取物 => 黄芪及提取物地黄及提取物 => 葛根及提取物山药及提取物 ; 黄芪及提取物 => 葛根及提取物保健食品主要成分和靶点的复杂网络研究为了明确保健食品的生物学机制, 主要成分针对哪些靶点起作用, 本文研究了保健食品包含的高频药对对应的靶点情况, 并使用复杂网络将主要成分和靶点 ( 包括蛋白和基因 ) 的关系进行了可视化展示本文选取支持度排列前 10 位的高频药对做网络图分析如图 1 所示红色的节点表示保健食品中包含的成分, 黄色节点表示中药及提取物中包括的化学成分单体, 绿色成分表示靶点通过图 1, 可以看到, 支持度前 10 位的药对包括 7 个成分, 其中 2 桑叶及提取物 ; 苦瓜及提取物苦瓜及提取物 ; 黄芪及提取物葛根及提取物 ; 黄芪及提取物吡啶甲酸铬 ; 蜂胶及提取物桑叶及提取物 ; 黄芪及提取物吡啶甲酸铬 ; 桑叶及提取物吡啶甲酸铬 ; 黄芪及提取物山药及提取物 ; 黄芪及提取物苦瓜及提取物 ; 蜂胶及提取物图 1 保健食品主要成分和靶点的复杂网络展示图

4 6 个是中药及提取物,1 个是化学药品 6 个中药及提取物对应的化学成分单体有 267 个, 出现最多的单体是亚叶酸 (folinicacid) 靶点有 2280 个, 出现最多的靶点是肿瘤坏死因子 (Tumornecrosisfactor) 在 6 个中药及提取物中, 桑叶包含化学成分最多, 有 95 个, 它包含的化学成分单体槲皮素 (quercetin) 对应的靶点有 322 个 3 讨论通过对具有降糖作用的保健食品数据进行分析, 发现我国糖尿病保健食品的发展有如下特点 : 3 1 厂家分布主要在发达地区我国保健行业的发展与国民经济水平密切相关, 随着糖尿病患病率的急剧增加, 人民收入水平的提高, 保健意识的增强, 糖尿病保健行业也将会随之迅速发展本文研究发现糖尿病保健食品的厂家主要分布在北京上海广东山东浙江等经济发达的省市, 可能与这些城市人口较多经济发达有密切的关系 3 2 保健食品中主要成分为中药及其提取物对糖尿病保健食品的主要成分进行统计分析, 排序前 15 位的成分见表 2 其中中药及提取物有 12 个, 包括苦瓜及其提取物桑叶及其提取物等糖尿病与中医消渴对应 [9], 基本病机是阴虚燥热, 阴虚为本, 燥热为标, 二者互为因果, 燥热甚则阴愈虚, 阴愈虚则燥热愈甚病位涉及肺胃肾三脏糖尿病主要证型分为阴虚燥热气阴两虚阴阳两虚血瘀兼证等研究发现, 在降糖类保健食品的 248 个主要成分, 主要的功效包括养阴清热益气养阴温阳育阴等, 例如养阴清热药西洋参可用于气虚阴亏, 虚热顷倦等, 而鲜地黄可用于清热生津, 凉血, 止血等, 益气养阴药黄精可用于脾胃气虚, 体倦乏力, 胃阴不足从现代药理学角度分析, 桑叶黄精和枸杞多糖都可以有效调节糖代谢 [10 12] 保健品多数不是单一的成分, 而是多种成分的组合本研究使用关联规则研究了糖尿病保健食品中常用降血糖成分的组合情况, 以及各成分之间的强关联关系在表 3 中, 黄芪及提取物与山药及提取物共现频次较高中医认为, 黄芪配山药是常用药对, 见于施今墨临床经验集芪淮汤黄芪长于补脾益气升阳, 利水消肿山药长于补脾养阴生津, 益肾固精二药配伍, 一阴一阳, 阴阳互补, 具有健脾补肾, 益气生津之功, 可用于治疗糖尿病在表 4 中, 葛根及提取物 => 黄芪及提取物的置信度较高, 说明两者之间关系紧密, 同时两者共现频次也较高说明两者经常配合使用中医理论认为, 葛根轻扬升发, 能解肌退热, 生津止渴, 滋润筋脉, 扩张心脑血管, 改善血液循环, 降低血糖 ; 黄芪长于补脾益气升阳, 利水消肿二药配伍可以降低血糖可见中药在开发成保健食品方面, 有广阔的应用前景 3 3 主要成分与靶点的讨论糖尿病是一组由于胰岛素分泌缺陷或胰岛素作用障碍所致的以高血糖为特征的代谢性疾病持续高血糖与长期代谢紊乱等可导致全身组织器官, 特别是眼肾心血管及神经系统的损害及其功能障碍和衰竭严重者可引起失水, 电解质紊乱和酸碱平衡失调等急性并发症酮症酸中毒和高渗昏迷临床表现早期无症状, 发展到症状期, 临床上可出现多饮多食多尿疲乏消瘦等症候群, 严重时发生酮症酸中毒糖尿病是多方面的因素共同作用的结果 [13] 中药对糖尿病发挥的作用是多途径多环节多靶点多效应的 [14], 同时具备高效低毒的优势, 而且多数中药的降糖作用温和, 不易出现低血糖, 兼有多种西药的作用 [15 16] 通过中药化学成和靶点的关联分析, 找到了保健食品作用的主要靶点和主要成分, 为进一步开发提供参考在本文的高频药对中, 包含的 267 个化学成分单体对应的靶点频次最高的前五个分别是肿瘤坏死因子 (Tumornecrosisfactor) 前列腺素 G/H 合酶 2(ProstaglandinG/H synthase2) 细胞色素 P4501B1(CytochromeP4501B1) 过氧化氢酶 (Catalase) 细胞色素 P4501A1(Cytochrome P4501A1), 其中肿瘤坏死因子 (Tumornecrosis factor) 和过氧化氢酶 (Catalase) 与糖尿病密切相关 [17 18] 出现频次最高的化学成分槲皮素 (quercetin) 来自桑叶黄芪和蜂胶, 它可以影响糖尿病大鼠肾脏氧化应激和血清炎症相关因子 [19], 还可以对 2 型糖尿病患者外周血单个核细胞 DNA 损伤体外进行修复 [20] 3 4 现有降糖类保健食品的局限性消渴的病机, 河间主燥, 子和主火, 丹溪主肾虚, 赵养葵张景岳又提出肾阳命门不足之论, 其 889

5 年月第卷第期中国现代中药中虚实互见三焦兼病颇为复杂病位涉及上中下三焦可见中医对消渴的认识较为全面但现有保健食品市场对消渴的认识多局限于阴虚燥热气阴两虚阴阳两虚如果在未来的开发中考虑到糖尿病的不同阶段不同类型不同证型的差异那么保健食品开发将会有广阔的发展空间ＭＣＭＪＶＮ学雷蕾崔蒙秘仲凯关联规则挖掘在治疗肺癌组分中药发现中的应用研究Ｊ中国中医药志中国中医药数据检索系统ｗｋｍｍｗ罗明? 吴薇刘伟等桑叶不同有效部位对型糖尿中国医院药学杂志病大鼠的降糖作用Ｊ结论本文基于个国内具有降糖功效保健食品的说明书使用数据统计和关联规则挖掘算法分析了保健食品生产厂家生产地域保健食品的主要成分成分之间的高频组合以及强关联关系使用化学成分靶点的关系复杂网络图形化展示了中药为保健食品开发提供参考李友元邓洪波张萍等黄精多糖对糖尿病模型小鼠糖代谢的影响Ｊ中国临床康复尹长江杨坤宝张学军等枸杞总多糖对型糖尿病大鼠细胞因子的影响Ｊ中国实验方剂学杂志王雪冰安新茹中药治疗糖尿病的实验研究进展Ｊ环球中医药朱琳琳中医药治疗糖尿病研究进展Ｄ北京中医药参考文献黎育佐我国现代保健食品的综合分类Ｃ首届广西亚健康学术研讨会论文集徐梦阳李笑然中药保健品的开发应用及市场分析Ｊ亚太传统医药大学张延群中医药治疗糖尿病的优势与不足Ｊ辽宁中医杂志忻志鸣王彪中药有效成分防治糖尿病的研究Ｊ安徽医药张亚军孙燕茹袁婧茹中医药防治糖尿病循证医学研刘红燕王瑞施菁玲糖尿病肾病患者血清结缔组织生究现状分析Ｊ内蒙古医学报长因子和肿瘤坏死因子表达及其临床意义Ｊ医学临ＷＨＯＴＷＨＲＬＭＧＷＨＯ杨泉李瑛曾娇娥等糖尿病患者自行使用保健品替护理学报代口服降糖药物状况调查ＪＭｍＫ数据挖掘概念模型方法和算法Ｍ北京清华大学出版社王琼基于树的关联规则挖掘算法研究Ｄ河南大床研究赵瑞娥刘丽梅过氧化氢酶与糖尿病的研究进展Ｊ国际内分泌代谢杂志王兴红常陆林王丽菲槲皮素对糖尿病大鼠肾脏氧化应激和血清炎症相关因子的影响Ｊ中药药理与临床姜忠槲皮素对型糖尿病患者外周血单个核细胞ＤＮＡ损伤体外修复的观察Ｊ疑难病杂志收稿日期檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿上接第页申万坤刘学医吴春香等不同生长年限牡丹皮中丹皮酚含量研究Ｊ中医药临床杂志史俊清张丽萍薛健等安徽铜陵牡丹皮适宜采收期的研究Ｊ中国现代中药龙全江王晓阁周宙等趁鲜切制法对凤丹皮饮片中丹皮酚含量的影响研究Ｊ中华中医药学会中药炮制分会年学术年会论文集白志川不同采收期川丹皮多组分化学成分变化规律研究Ｊ中国农业科学陈奇安徽凤丹皮的质量研究Ｊ中药材孙志锋丹皮酚提取及药理活性研究进展Ｊ广东化工收稿日期

中国科学技术大学材料工程 05 校外调剂 0870 化学工程吉林大学应用化学 05 校外调剂 0870 化学工程四川大学制药

中国科学技术大学材料工程 05 校外调剂 0870 化学工程吉林大学应用化学 05 校外调剂 0870 化学工程四川大学制药 045700000787 东北大学 07030 分析化学 05 校外调剂 07030 无机化学 68 66 94 04 34 063700000004 沈阳药科大学 07030 分析化学 04 校内跨专业调剂 070303 有机化学 73 56 9 00 30 0007008903 北京大学 0780Z 药学类 05 校外调剂 070303 有机化学 75 67 09 8 4 085750830 苏州大学