叶黄素在保健食品中的处方规律和功效分析

李 想，孙思琪，刘晓云，任雪阳，王 宇，董 英，马嘉慕，宋若兰，王秀环，折改梅

（北京中医药大学中药学院，北京 102488）

叶黄素（xanthophylls）属于类胡萝卜素家族，含有两个不同的紫罗酮环，无维生素A活性，广泛存在于蔬菜、水果和花卉中。叶黄素是构成人眼视网膜黄斑区的重要色素[1]，且广泛存在于大脑的各个部分，其浓度与大脑发育和认知功能呈正相关[2]。人眼视网膜黄斑色素中主要的两种叶黄素是叶黄素（lutein）和玉米黄质（zeaxanthin），互为同分异构体，不同点是其中一个紫罗酮环的双键位置不同[3]。研究表明，叶黄素对老年性黄斑退化病和白内障等视力疾病有防护作用，还可缓解视疲劳，对眼涨、眼痛、畏光、视力模糊、眼干涩等症状有改善作用[4]；玉米黄质有保护视力[5]、预防心血管疾病、预防癌症和增强免疫力[6]等生理作用。目前，叶黄素已广泛用于医药、保健食品、化妆品、饲料等领域[7]。本研究通过对 目前已上市的叶黄素保健食品配方和已公布的叶黄素保健食品专利中出现的原料进行频数分析，并结合SPSS Modeler Version 18.0软件，针对叶黄素在保健食品中的应用规律进行系统梳理，旨在为更精准、有效地开发叶黄素提供一定科学依据。

1 方法

1.1 叶黄素保健食品配方信息收集

1.1.1 检索策略 以药智网（https://db.yaozh.com/）-食品-保健食品处方数据库中已公开的信息为数据来源，以叶黄素为主要原料进行检索，整理检索结果，建立叶黄素保健食品配方数据库。

1.1.2 纳入标准 数据来源中的保健食品已公布其主要原料和保健功能，且保健功能与《市场监督管理局关于征求调整保健食品保健功能意见的公告》中涉及的条目有关。

1.2 叶黄素保健食品专利信息收集

1.2.1 检索策略 于国家知识产权局网站（http://epub.sipo.gov.cn）专利高级查询界面勾选“发明授权”、“发明公布”及“实用新型”，时间自建库至2020年12月13日，名称字段分别为“叶黄素 and保健”、“叶黄素 and 保健食品”关键词组合，整理检索结果。于中国知网（https://www.cnki.net/）以“叶黄素 and 保健食品”、“叶黄素 and 缓解视疲劳”、“叶黄素 and 抗氧化”、“叶黄素 and 增强免疫力”和“叶黄素 and 对辐射危害有辅助保护功能”为主题检索，整理检索结果，建立叶黄素保健食品专利数据库。

1.2.2 纳入标准 （1）专利属于保健食品技术领域、保健食品领域、保健品领域、中药保健品技术领域、食品保健品技术领域、保健品和医药领域、医疗保健技术领域等与保健食品相关的技术领域；（2）专利属于保健食品、保健品、功能食品、营养食品；（3）专利中的产品具有明确保健功能，即属于《市场监督管理局关于征求调整保健食品保健功能意见的公告》中的《首批拟调整功能生成表述的保健功能》涉及的条目；（4）专利中的产品具有保健功能，即与《市场监督管理局关于征求调整保健食品保健功能意见的公告》中涉及的条目有关。

1.2.3 排除标准 （1）专利属于食品加工领域、食品精加工领域、食品制备领域、压片糖果技术领域、酵素生产领域、酒酿技术领域、饮料技术领域，或产品属于食品、调味品等；（2）专利属于海洋药物领域、医药领域，或产品属于药物，具有明确的治疗作用；（3）专利属于饲料生产领域；（4）专利属于外用制剂，如面膜、喷雾剂、按摩油等；（5）专利涉及提取、制备和检测等技术；（6）专利中产品的功能与《市场监督管理局关于征求调整保健食品保健功能意见的公告》中的条目无关。

1.3 数据规范与录入

对于某原料和该原料的提取物，两者合为一种记录即原料（提取物）；涉及的原料包括中药原料类和非中药原料类，统计时将中药及中药提取物归为中药原料类；同种原料但是名称不同，统一为相同名称，如“玉米黄质”和“ （3R,3’R）-二羟基-β-胡萝卜素”统一称为“玉米黄质”；对于叶黄素类原料（“叶黄素”、“叶黄素酯”、“玉米黄质”），含有其中一种或两种及以上时，统一为“叶黄素”；需剔除重复的关键词，如将“叶黄素粉（叶黄素、淀粉）”替换为“叶黄素”（原料列）和“淀粉”（辅料列）；原料未指明具体种类者以“维生素”、“矿物质”、“水果”等词语概括；根据《市场监督管理局关于征求调整保健食品保健功能意见的公告》，规范数据库中配方和专利的保健功能名称。

1.4 数据处理与分析

1.4.1 频数分析 分别建立叶黄素保健食品配方数据库和叶黄素保健食品专利数据库。将配方和专利信息录入Microsoft Excel 2019进行频数分析，包括原料种类、原料使用频次、产品保健功能和剂型。

1.4.2 网络图分析 采用SPSS Modeler 18.0软件对分别叶黄素保健食品配方数据库和叶黄素保健食品专利数据库中的除叶黄素之外的原料进行关联网络图分析，揭示高频原料之间的相关性。

1.4.3 关联分析 采用SPSS Modeler 18.0软件关联规则Apriori算法分别对叶黄素保健食品配方数据库和叶黄素保健食品专利数据库中筛选出的除叶黄素以外的原料进行关联度分析，寻找支持度≥10.0 %、置信度≥50 %、前项数≤5 %[8]。

2 结果

2.1 整体情况分析

2.1.1 配方及常用原料 共收集到含叶黄素的保健食品83个，全部为公开配方。保健食品处方组成分析见图1。用药频次分析表明，除叶黄素外，叶黄素保健食品数据库中共涉及原料52种，累计频次259次。共涉及中药原料11味，累计频次38次。使用频次≥10的原料有11种，涉及中药原料2味。

共收集到与叶黄素保健功能相关的专利321项，通过剔除重复和筛选规则，最终筛选出190项，全部为公开配方，其中5项专利所用原料不确定。保健食品专利组成分析见图2。通过用药频次分析发现，除叶黄素外，叶黄素保健食品专利数据库中涉及原料250种，累计频次923次。共涉及中药原料71种，非中药原料179种。使用频次≥15的原料有15种。使用频次≥10的中药原料有5味。

图2 叶黄素保健食品专利组成分析

2.1.2 保健功能 我国批准的保健食品一般有1～2种功能。叶黄素保健食品配方数据库中申报1 种保健功能的保健食品共72个，申报2 种保健功能的保健食品共9个，共涉及缓解视疲劳、增强免疫力、抗氧化、对辐射有保护作用4个功能，见图3 A。叶黄素保健食品专利数据库中，主要涉及缓解视疲劳、抗氧化、增强免疫力等10个功能，其中功能不明确的专利有12项，见图 3 B。

图3 叶黄素保健食品保健功能

现代药理学研究表明，叶黄素具有抗氧化、增强机体免疫、抗衰老等多种药理作用，在癌症、视网膜保护、心血管疾病等方面具有广泛的预防保护作用[9]。说明目前叶黄素保健食品配方和叶黄素保健食品专利涉及的保健功能具有合理性。

2.1.3 剂型 叶黄素保健食品配方数据库共涉及胶囊、软胶囊、颗粒剂、片剂、饮料、粉剂共6种剂型。其中，使用最多的是软胶囊，占总数的43.4 %，见图4 A。叶黄素保健食品专利数据库共涉及胶囊、软胶囊等21种剂型（将组合物记为一种剂型），此外65项专利未提及剂型。使用最多的是组合物，占总数的31.2 %，见图4 B。

图4 叶黄素保健食品剂型

叶黄素的理化性质不稳定，在制剂过程中存在水溶性差、性质不稳定和生物利用度低等问题，在制备、贮藏、加工等过程中会不可避免的发生异构、氧化等反应，因此需通过物理包埋或化学改性等方法改变剂型，目前市面上的剂型主要有油混悬液、水分散性干粉、微胶囊、脂质体等。对于油类原料，软胶囊是最好的选择，且胶囊剂具有便携、方便服用的特点。

2.2 网络图分析

为进一步揭示高频原料间的关联性，对叶黄素保健食品配方数据库和叶黄素保健食品专利数据库中的除叶黄素外的原料进行关联网络图分析，其中线条的粗细与关联频数呈正比，结果见图5。叶黄素保健食品配方数据库中关联性最强的前三组原料为越橘-维生素A and 葡糖糖酸锌、葡糖糖酸锌-维生素A and 越橘、越橘-葡糖糖酸锌（图5A）；叶黄素保健食品专利数据库中关联性最强的前三组原料为枸杞子-菊花，维生素C-维生素E，牛磺酸-葡萄糖酸锌（图5B）。

图5 叶黄素保健食品原料的关联网络图

2.3 关联分析

应用关联规则分析除叶黄素外其他原料之间的关联性。其中关联规则中支持度是百分比，是指某个组合出现的次数与总次数之间的比例。支持度越高，代表这个组合出现的频率越大，反映规则的普遍性。置信度是条件概念，即在 A出现的情况下，B 出现的概率是多少，反映规则的可靠性。对支持度百分比≥10.0，置信度百分比≥ 50[10]的原料进行排序。

结果表明，叶黄素保健食品配方数据库中，常见的原料搭配组合为叶黄素-越橘-维生素A-葡萄糖酸锌，叶黄素-越橘-葡萄糖酸锌等（表1）。叶黄素保健食品专利数据库中，常见的原料搭配组合为叶黄素-枸杞子-菊花，叶黄素-维生素C-维生素E等（表2）。

表1 叶黄素保健食品处方数据库中原料的关联性分析

表2 叶黄素保健食品专利知识产权数据库中原料的关联性分析

3 讨论

有研究表明人通过膳食摄取的叶黄素中有93 %是游离叶黄素，仅有7 %是酯化叶黄素[10]，现有产品中使用叶黄素的频次也确实高于叶黄素酯。因此建议在保健食品中添加叶黄素类原料时应尽可能使用叶黄素而不是叶黄素酯。叶黄素（xanthophylls）具有顺式和反式两种结构，即叶黄素（lutein）和玉米黄质（zeaxanthin），两者均具有缓解视疲劳的功能，在使用时无需区分。

中医认为视疲劳的病机与阴阳失调、气血津液失常相关，如肝郁气滞、肝血不足、肾阴亏虚、脾胃气虚、心火上炎等。本次研究中出现频次最高的3种中药原料分别为枸杞子、菊花和决明子。枸杞子甘、平，归肝、肾经，具有滋补肝肾、益精明目的功能，用于虚劳精亏，腰膝酸痛，眩晕耳鸣，目昏不明等症[11]。菊花甘、苦，微寒，归肺、肝经，具有疏风散热，平肝明目，清热解毒的功能，用于风热感冒，头痛眩晕，目赤肿痛，眼目昏花，疮痈肿毒[12]。决明子甘、苦、咸，微寒。归肝、大肠经，具有清热明目，润肠通便的功能，用于目赤涩痛，羞明多泪，头痛眩晕，目暗不明，大便秘结[13]。由此可见，以叶黄素为原料的保健食品，中药原料选择原则与中医药治疗视疲劳的理论基本契合。

通过关联分析筛选叶黄素保健食品配方和叶黄素保健食品专利中常用的原料搭配组合，结合数理统计、关联规则挖掘分析方法，揭示叶黄素保健食品开发过程中存在的规律，对叶黄素产品未来的精准开发有参考价值。

另外，由于叶黄素属于非中药原料，与中药原料相比，功能较为单一[12]，因此收集数据量相对较少。正在开发的与叶黄素相关的保健食品以及相关的保健食品原料在不断更新，且本研究不包括国外的保健食品处方数据库的相关内容，因此存在一定的局限性，后续将通过对其他数据库进行数据挖掘来佐证。