菊花在保健食品中的配方关联性分析

向 福，鲁司卿，叶 诚，薛 松，彭 爽

(1. 经济林木种质改良与资源综合利用湖北省重点实验室，湖北 黄冈 438000；2. 大别山特色资源开发湖北省协同创新中心，湖北 黄冈 438000；3.武汉海关技术中心，湖北 武汉 430050)

菊花(DendranthemamorifoliumTzvel.)又名陶菊、黄华、日精等，是菊科、菊属的多年生宿根的草本植物，性微寒，有清热解毒、平肝明目的功效，广泛分布于华北、华东、西南地区以及东南沿海城市等地[1]。菊花属辛凉解表药，中医上常与桑叶、甘草、金银花配伍，用于治疗风热感冒、目赤眩晕、疮痈肿毒等[2]。现代药理学研究表明，菊花具有降血压、降低胆固醇以及扩张冠状动脉等功效[3]，并作为药食同源的名贵药材广泛用于各类保健食品。

福白菊作为大别山地区特产，是全国首批28个地理标志农产品之一，其绿原酸、木犀草苷、3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸含量均较豪菊、贡菊等品种含量高[4]。研究表明，福白菊精油中含有较高比例的β-榄香烯、α-红没药醇、姜黄烯等活性成分，在抗肿瘤、抗病毒等方面具有较好的应用前景[5]。福白菊的药用保健价值日趋明显，其在大别山地区的种植产业发展迅速，湖北麻城市现已成为全国最大的福白菊生产地，但因福白菊相关研究较少，且品种混杂，导致其资源优势未有效转化为经济优势和产品优势[6]。

本文基于Apriori算法以及Kulc和IR参数对菊花保健食品配方进行数据挖掘，探讨菊花在保健食品开发中的应用规律，从而为大别山福白菊资源的高效加工利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 菊花保健食品的配方收集整理

基于国家食品药品监督管理局国产保健食品数据库，以菊花为原料关键词进行检索，获得有明确批号的保健食品共312项，剔除配方相同的项，并收集整理保健食品中的原料。其中不同的剂型或不同辅料的同一主要原料记录为一项，并依据保健品的功效进行分类处理。

1.2 建立菊花保健食品数据库

将分类处理的数据进行系统梳理，剔除其中非中药辅助原料，根据《中药学》和《中药大辞典》规范统计出的原料的名称、性味、归经与分类。规范名称包括中药的别名、简写、炮制名和多基原药材，部分中药炮制后功效并未发生显著变化则统一为同一名称，发生显著变化的则需分类处理[7]，从而建立含菊花的保健食品数据库。

1.3 数据分析处理

1.3.1保健功效分析

通过建立的数据库分析，从含菊花的保健食品的功效分类中选取五种出现频次最高的功效，对这五个类别的保健食品中药原料进行统计。

1.3.2原料频次数分析

使用Microsoft Excel 2010软件，对各类别功效保健食品原料进行频数分析，按出现频次降序筛选出20味高频中药原料。

1.3.3保健食品组方分析

将菊花保健食品各配方原料按照中药功效分类统计整理，统计频率最高的五种功效保健食品中原料所属中药类别，计算中药类别的占比，解析菊花的各类别保健食品配方中的中药配伍规律[8]。

1.3.4原料网络图分析

使用SPSS Modeler 14. 2软件，分别对五类高频次功效保健品中的前20味高频中药原料关联分析，获得关联网络图，以表示菊花和20味高频中药原料间相关性。

1.3.5关联分析

使用Apriori算法对20味高频中药原料进行两者关联度分析，为排除菊花与所有原料皆有关联的干扰，建立Apriori模型时将菊花从原料中剔除，软件运算设置前项支持度≥10%、规则置信度≥50%、前项数≤1，得到前项支持度、置信度和提升度三个指标，其中支持度表示规则普遍性，置信度反应规则可靠性，提升度体现相关程度[9]。当结果中提升度<1时，认为前后两项不具有关联性[10]，故按提升度值降序筛选提升度最小值为1的中药原料对。

在关联分析基础上，为排除零概率事件干扰，对提升度>1的关联项数据引入Kulc和IR(不平衡比)参数，以剔除无意义的伪强关联项，从而完整描述数据间的相关性[11]。

Kulc和IR的计算公式为：

(1)

(2)

其中，supA表示前项支持度，supB表示后项支持度，supC表示支持度。Kulc的度量值取0～1，Kulc≥0.5时，可视为强关联配伍药组[11]；IR参数为零时，前后项方向蕴含相同，IR数值越小，前后项平衡性越强，设定IR≤0.30控制配伍药组的平衡程度[11]。

2 结果与分析

2.1 保健功效分析

整理国家食品药品监督管理总局国产保健食品检索结果，含菊花的保健食品共有312项，剔除配方相同保健食品后，共304项，其中主要的功效保健食品包括缓解视疲劳保健食品54项、增强免疫力保健食品50项、清咽保健食品44项、辅助降血脂保健食品38项、辅助降血压保健食品25项，与菊花的功效基本相符。且保健食品的中药原料主要是补虚药、清热药、解表药、利水渗湿药、消食药、泻下药、活血化瘀药、安神药、化痰止咳平喘药、理气药等。

2.2 原料频次数分析

对含菊花的五种不同功效(缓解视疲劳、增强免疫力、清咽、辅助降血脂、辅助降血压)保健食品中单味中药(除菊花外)的前20味高频中药原料及频次数的整理，结果如表1。

表1 五种不同功效菊花保健食品单味中药原料频数分析Tab. 1 Frequency analysis of single traditional Chinese medicine in five kinds of different functional health food formulas of chrysanthemum

根据表1可知，缓解视疲劳保健食品中枸杞子和决明子出现频次较高，枸杞子出现41次，出现频率为75.9%，决明子出现29次，出现频率为53.7%；增强免疫力保健食品中枸杞子、甘草出现频次较高，分别为27次和11次，出现频率分别为54.0%和22.0%；清咽保健食品中金银花、薄荷、胖大海出现频次较高，金银花出现27次，出现频率为61.4%，薄荷出现22次，频率为50.0%，胖大海出现21次，频率为47.7%；辅助降血脂保健食品中枸杞子出现19次，出现频率为50.0%，山楂出现13次，出现频率为34.2%；辅助降血压保健食品中罗布麻、葛根、茶叶出现频次较高，分别为9次、8次、7次，出现频率依次为36.0%、32.0%、28.0%。

2.3 组方分析

对含菊花的缓解视疲劳保健食品、增强免疫力保健食品、清咽保健食品、辅助降血脂保健食品、辅助降血压保健食品中的主要中药原料(除菊花外)的中药类别和占比，统计数据如表2所示。

表2 五种不同功效菊花保健食品中原料中药类别的占比排名Tab. 2 Ranking of the proportion of raw materials and traditional Chinese medicines in five kinds of Chrysanthemum health food with different efficacy

根据表2数据，缓解视疲劳和增强免疫力保健食品多是菊花和补虚药、清热药配伍，前者补虚药占比50.3%、清热药占比23.5%，后者补虚药占比48.4%、清热药占比13.1%，主要中药涉及如枸杞子、决明子等；清咽保健食品中菊花多与清热药、化痰止咳平喘药相配伍，占比依次为33.3%、22.8%，涉及中药原料金银花、胖大海等；辅助降血脂保健食品中菊花多与补虚药、清热药组合，其中补虚药占比26.1%，清热药占比19.4%，常见中药原料如枸杞子、决明子等；辅助降血压保健食品多是菊花和补虚药、安神药、活血化瘀药组合，三种中药类别占比依次是21.4%、17.5%、14.6%，涉及中药原料如杜仲、罗布麻、三七等。

2.4 原料网络图分析

使用SPSS Modeler 14. 2软件处理中药原料中的20味高频中药，通过这20味中药关联性网络图表示高频中药间的关联性，依据图中线条粗细反应关联强度(线条粗细与关联频数成正比关系)[7]，结果如图1。

图1 菊花保健品中高频中药原料网络分析a：缓解视疲劳；b：增强免疫力；c：清咽；d：辅助降血脂；e：辅助降血压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

根据图1可以得出，缓解视疲劳作用保健食品原料中，菊花与枸杞子、决明子间线条较粗，三者的相关性突出；增强免疫力保健食品原料中，菊花与枸杞子间线条最粗，说明二者关联性强；清咽保健食品原料中菊花、金银花、薄荷、胖大海的线条明显较粗，具有较强关联；辅助降血脂保健食品原料中菊花与决明子、山楂、枸杞子、茶叶、银杏叶之间线条相对较粗，山楂与决明子间线条较粗，说明其间有明显关联；辅助降血压保健食品原料中菊花与罗布麻、葛根、茶叶、丹参、杜仲、决明子、天麻间线条突出，具有较强关联，另外杜仲与天麻、山楂与决明子、葛根与决明子的线条也相对较粗，之间也具有一定关联性。

2.5 关联分析

使用SPSS Modeler 14. 2软件处理中药原料中的20味高频中药，建立原料间关系，软件运算得到的支持度、置信度和提升度三个指标，筛选提升度>1的中药配伍组合，并筛选Kulc≥0.50的结果，按提升度降序列出，结果如表3～7所示。

如表3所示，根据设定规则，缓解视疲劳中药组合为菊花-葛根-白芍，菊花-当归-熟地黄，菊花-枸杞子-决明子。表中涉及相关中药白芷、白芍、葛根、当归、熟地黄、决明子、茯苓、枸杞子。根据表2组方分析该类功效保健食品应主要为补虚药和清热药，表3涉及的中药中，白芍、当归、熟地黄、决明子、枸杞子符合表2结论，其中代表性的中药白芍通肝明目；枸杞子补肝明目，且含有的枸杞多糖具有保肝功能，且有研究表明其对人视网膜具保护作用[12]；决明子主要功效为清热明目，与所得中药组结果相符。中药组菊花-白芷-白芍，IR参数值0.33，数值偏大，且白芷为解表药，主要功能去风止痛，其精油多用于抗过敏及镇痛方面，可认为该药组不具有缓解视疲劳功效。另外中药组菊花-决明子-茯苓、菊花-枸杞子-茯苓，但不平衡值IR为0.70和0.80，数值偏高，表示药组关联并不平衡，且茯苓主要功效为利水渗湿，有效成分茯苓多糖作用与抗肿瘤、免疫调节相关[13]，综合参数值与功能认为两中药组并不能作为有功效的中药组。

表3 以菊花为主要原料的缓解视疲劳保健食品关联性分析Tab. 3 Relevance analysis of health food for alleviating visual fatigue with chrysanthemum as main raw material

如表4所示，根据设定规则，增强免疫力的中药组合为菊花-茶叶-金银花。中药组中茶叶中所含茶叶糖蛋白具有调节免疫的作用[14]，金银花花则具有抗炎和免疫调节作用，且该中药组IR值为0.09，说明中药组间关联性趋于平衡，是有效中药组。香菇中的香菇多糖具有促进免疫力的功能[15]，茯苓主要功效为利水渗湿，有效成分茯苓多糖作用与抗肿瘤、免疫调节相关，两者有组合成强关联药组的可能，但中药组菊花-茯苓-香菇的IR参数值为0.50，较大，单从本文所建数据库信息来看不能认为是强关联中药组，还需中药配伍相关资料佐证。枸杞子主要温补肝肾，具有一定增强免疫功能[16]；决明子具降血脂血压等作用，而不具有免疫相关功能[17]；红花则为活血化瘀药，也不具有免疫相关功能，且菊花-枸杞子-红花、菊花-枸杞子-决明子两组IR值分别为0.81和0.68，中药组间蕴含方向不平衡，是无效药组。

表4 以菊花为主要原料的增强免疫力保健食品关联性分析Tab. 4 Relevance analysis of health food for enhancing immunity with chrysanthemum as main raw material

如表5所示，根据设定规则，清咽中药组合为菊花-蜂蜜-苦杏仁，菊花-蜂蜜-川贝母，菊花-枇杷-川贝母，菊花-枇杷-蜂蜜，菊花-苦杏仁-川贝母，菊花-枇杷-苦杏仁，菊花-蒲公英-玄参，菊花-麦冬-玄参，菊花-麦冬-蒲公英，菊花-桔梗-麦冬，菊花-薄荷-胖大海，菊花-薄荷-金银花，菊花-金银花-胖大海。蜂蜜一般用于治疗胃肠炎、创伤，民间医术也可应用于咳嗽喉痛[18]；苦杏仁临床上可用于治疗咳嗽气喘和消化疾病，治疗咳嗽时常与桑叶、菊花、川贝母、北沙参同用[19]；枇杷药理作用主要为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，可用于治疗呼吸道感染、急性扁桃腺炎等症状[21]；玄参作为清热药，可用于治疗咽喉肿痛、急性咽炎和慢性咽炎[22]；麦冬因其含有皂苷这一有效活性成分，具有抗炎作用，可用于咽喉炎的治疗，其含有的皂苷D具有很好的镇咳作用[23]；桔梗中含有桔梗皂苷，是桔梗止咳化痰的主要活性成分，可以促进唾液和支气管产生分泌物[24]；薄荷在中医上有利咽止痛的药理作用，作为药食同源产品，可用于伤风流涕症状[25]；胖大海临床上泡水做茶饮，用于治疗咽喉肿痛、声音嘶哑[26]。综合上述中药功能特性，与表5中IR值≤0.30所筛选出的中药组相符合，可认为以上结论得出中药组是强关联且有效的。

表5 以菊花为主要原料的清咽保健食品关联性分析Tab. 5 Relevance analysis of health food for throat-clearing with chrysanthemum as main raw material

如表6所示，根据设定规则，辅助降血脂中药组合为菊花-丹参-红花，菊花-决明子-山楂。丹参中含有的邻醌类物质，对心血管疾病有明显功效[27]；红花具有降血压降血脂的作用，临床用于治疗高血压、冠心病等[28]；决明子具有降血脂作用，与山楂配伍后效果更显著[17]。上述中药功能与设定规则筛选出的中药组相符，可以认为是强关联性中药组。葛根有降血脂功效，有效成分为葛根总异黄酮[29]；泽泻中的脂溶性成分有显著降脂功效，主要为泽泻醇类物质[30]；荷叶因其含生物碱和黄酮类化合物，具有降脂功效[31]，三种中药有组成强关联性中药组的可能，但中药组菊花-葛根-泽泻、菊花-山楂-荷叶、菊花-决明子-荷叶的IR值表明中药间不平衡程度较大，单从本文所建数据库信息来看不能认为是强关联中药组。

表6 以菊花为主要原料的辅助降血脂保健食品关联性分析Tab. 6 Relevance analysis of auxiliary hypolipidemic health food with chrysanthemum as main raw material

如表7所示，根据设定规则，辅助降血压中药组合为菊花-红花-杜仲叶，菊花-决明子-山楂，菊花-杜仲-天麻，菊花-决明子-葛根。红花具有降血压降血脂的作用，临床用于治疗高血压、冠心病等[30]；杜仲与杜仲叶都具有降压作用，主要降压成分有木脂素类、环烯醚萜类等[32]；决明子具有降血压作用[17]；天麻中含的天麻素和天麻苷元可作用于神经系统而起到降压作用[33]；葛根有降血压功效，有效成分为葛根总异黄酮[29]。上述中药功能与筛选药组基本相符。

表7 以菊花为主要原料的辅助降血压保健食品关联性分析Tab. 7 Relevance analysis of assisted hypotension health food pressure with chrysanthemum as main raw material

3 讨论与结论

基于Apriori模型进行数据挖掘时，单纯依靠支持度、置信度、提升度等指标进行关联性分析易受到零事务的影响[11]，故对菊花保健食品应用规律分析时引入了Kulc和IR参数，以剔除无意义的伪强关联项。如表3中药组菊花-枸杞子-茯苓，支持度14.81%，置信度100.00%，提升度1.32，三项数据表明该配伍药组关联性较强，其Kulc值为0.59，处于较高水平，但IR值为0.81，说明该组合不平衡程度高，处于不平衡倾斜，不是强关联；再如表5中药组菊花-橘红-蜂蜜置信度为100%，相同配方不同方向药组菊花-蜂蜜-橘红置信度为50%，无法直接判断是否真正关联，而根据Kulc、IR参数进行判断，两个方向的Kulc值都为0.75，IR值都为0.50，其中Kulc值显示药组关联性较高，但IR值较高，说明该组合是不平衡组合，不能认为该药组有强关联。

数据挖掘过程中发现，部分配伍组合中的原料具有相应保健功能，但其关联性反而不强。比如表4中组合菊花-香菇-茯苓，其中香菇和茯苓均具有良好的免疫调节功能，但由于其IR值为0.5，说明不是强关联性组合，其主要原因可能是样本量不够所致。

本研究主要从传统中医药角度总结菊花保健食品开发现状，探讨其配方应用规律。收集含菊花的保健食品共304项，其中的保健食品主要功效包括缓解视疲劳、增强免疫力、清咽、辅助降血脂、辅助降血压等，与菊花的功效基本相符，这些保健食品的中药原料主要是补虚药、清热药等。

结合原料频数和网络图可知，除菊花以外，枸杞子、决明子等具有较好的缓解视疲劳作用；枸杞子、甘草具有增强免疫力的作用；金银花、薄荷、胖大海具有显著清咽作用；决明子、山楂、茶叶有辅助降血脂作用；罗布麻、葛根、茶叶、丹参、杜仲具有辅助降血压的作用。

根据关联性分析，缓解视疲劳药组主要有菊花-当归-熟地黄，菊花-枸杞子-决明子等；增强免疫力的药组为菊花-茶叶-金银花；清咽药组主要有菊花-蜂蜜-苦杏仁，菊花-苦杏仁-川贝母等；辅助降血脂药组为菊花-丹参-红花，菊花-决明子-山楂；辅助降血压药组为菊花-红花-杜仲叶，菊花-决明子-葛根等。

研究基于Apriori算法和Kulc、IR参数，从304种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应用规律，并提供了强关联性配伍药组，对菊花健康产品的开发，特别是大别山地区福白菊大健康产品的开发具有指导意义和参考价值。需要指出的是，强关联性配伍药组的预测分析一定程度上取决于样本量的代表性和完整性，随着配方数据的不断完善，可用该方法获取更可靠的强关联配伍药组；同时，预测分析的强关联配伍药组还需进一步的实验数据验证。