国内外茶皂素研究的文献计量分析
2021-11-03刘思思李昌珠刘汝宽肖志红张爱华
刘思思, 李昌珠, 刘汝宽, 肖志红, 张爱华
(湖南省林业科学院 省部共建木本油料资源利用国家重点实验室,湖南 长沙 410004)
茶皂素又称茶皂苷,一种重要的油脂加工副产物,是从山茶科山茶属中分离得到的一类结构为五环三萜齐墩果烷型皂苷混合物,同时也是一种性能良好的天然表面活性剂和小分子生物活性物质[1-3]。茶皂素具有溶血、鱼毒、抗菌、杀虫、消炎、抗氧化、抗病毒和抗肿瘤等生物活性,可应用于起泡剂、清塘剂、生物农药、抗肿瘤以及抗病毒新药等的研发[4-6]。近年来,茶皂素因其优良的理化性质和生理功能,在日化、农林、医药以及食品领域的基础理论研究及应用开发日趋增强,其产品受众广,具有广阔的市场前景。为了更好把握茶皂素研究的现状和发展趋势,给研究茶皂素的相关人员提供可靠的决策参考和研究思路,本研究利用Web of Science(WoS)核心合集数据库和中国知网(CNKI)数据库检索系统进行文献搜索,采用文献计量学方法,并结合CiteSpace 5.6的关键词共现分析功能,对1990~2019年被上述两大数据库收录的茶皂素相关文献进行全面的计量分析,通过对研究文献年度分布、涉及学科、基金资助、文献产出的国家和科研机构等多个指标进行分析,阐述国内外茶皂素研究的整体概况,并利用CiteSpace5.6软件的可视化图谱分析,从关键词共现和突现两个角度,分析了国内外茶皂素研究的研究热点与前沿。
1 数据来源和检索结果
本研究数据来源于CNKI和WoS核心合集数据库。在CNKI检索系统中,采用高级检索中的专业检索方法,检索方式为“SU=茶皂素”,时间设定为1990~2019年,来源类别限定为核心期刊、中文社会科学引文索引(CSSCI),截至2019年12月31日,共获得文献326篇。在WoS核心合集数据库中,设定检索式为“tea saponin”,限定主题字段,设定数据的回溯年代为1990~2019年,同时点击“更多设置”,限定数据库为“Science Citation Index Expanded”,检索时间为2020年7月20日,检索后共获得文献498篇。同时,本研究还对CNKI中博、硕士学位论文数据库进行了检索,学位年度设定为1990~2019年,获得茶皂素相关学位论文155篇,其中硕士学位论文144篇,博士学位论文11篇。
2 统计与分析
2.1 研究茶皂素的期刊文献分析
2.1.1年度分布 发文量可在总体上反映学术界对某一领域的关注程度,也可在一定程度上反映该领域的发展速度[7]。从CNKI数据库和WoS核心合集数据库中分别检索到326篇和498篇茶皂素研究相关期刊文献。统计分析表明:国内对茶皂素的研究最早始于1992年,当年的茶皂素文献发表数仅4篇,国际上对茶皂素的研究最早始于1991年,当年文献发表数仅1篇。对1990~2019年国内外茶皂素研究的期刊文献进行年度分析,结果如图1(a)所示。由图可以看出,国外期刊文献数量在一定范围内有小幅波动,但年度产出量总体呈增长趋势,其中1991~2004年产出量较少,仅发表40篇,2004年后文献数量快速增加,2005~2019年产出量总计458篇,2018年达到高峰值61篇,2019年出现回调,产出量为52篇。国内期刊文献量在1992~2016年总体呈增长趋势,其中1992~2007年期刊文献产出量总计81篇,2008~2019年期刊文献产出量总计245篇。值得注意的是国内茶皂素研究期刊文献于2017年开始出现回调,同期国外期刊文献量呈上升趋势,分析产生该现象的原因,可能是由于国内科研评价体系的驱使,使得国内科研工作者倾向于将有关研究结果撰写成英文,发表在国际期刊上。
被引频次是文献计量学中常用来衡量学术影响力的重要指标[8]。由图1(b)可知,2001年以前,国内外茶皂素研究期刊文献被引频次均较少,且国内茶皂素研究期刊文献的被引频次略高于SCI论文的,究其原因可能是在期刊文献总数不多的情况下,国内茶皂素研究文献数量多于国外期刊文献。SCI论文的被引频次于2004年以后大幅增加,且远远高于国内茶皂素期刊文献的被引频次。2019年,SCI论文的被引频次有所回调,可能是期刊文献较新还未能有时间被充分引用的缘故。整体而言,自2004年开始,茶皂素研究受到了持续的关注,研究热度骤然上升,但在2011年之后茶皂素研究热度有所降温。
图1 1990~2019年发表在国内外期刊上的茶皂素研究期刊文献数量(a)及被引频次(b)
2.1.2所涉学科 统计CNKI和WoS核心合集数据库中茶皂素研究期刊文献所涉学科,其中CNKI是依据《中国图书馆分类法》进行的学科分类,WoS核心合集数据库则是依据美国科技信息所基本科学指标数据库进行的学科分类。根据各自的学科分类体系,CNKI收录的326篇期刊文献涉及学科15个,WoS收录的498篇期刊文献涉及学科90个。分别对CNKI和WoS核心合集数据库中茶皂素研究期刊文献所涉学科排名前10的学科信息进行分析,如表1所示。因为同一篇文章可分属于多种学科,在数据库学科文献数量统计时会存在重复统计,所以存在文献数据总和大于实际文献数量的情况。结果表明:CNKI中茶皂素研究所涉学科排名前5的分别是化学工程、食品、植物保护、环境和畜牧学科,而WoS中茶皂素研究所涉学科排名前5的则分别是食品科学技术、药理学与药学、药物化学、生物化学与分子生物学和化学多学科等。
表1 CNKI和Web of Science收录的茶皂素研究期刊文献所涉及的学科统计
由表1可知,表中结果反映了在国内茶皂素研究领域中,茶皂素研究主要集中在茶皂素的提取纯化、在食品储藏保鲜中的抑菌防腐功效、在农药领域的杀虫效果以及在动物生产中的应用;在国际茶皂素研究领域中,茶皂素研究则重点关注茶皂素成分结构、生物活性及应用。
2.1.3基金资助情况 通过茶皂素相关研究获得资助的基金项目情况可以反映该领域受到关注的程度[9]。统计国内外茶皂素研究期刊文献(CNKI 326篇,WoS 498篇)排名前10的资助基金情况,结果如表2所示。由表可知,茶皂素研究获得中国国家级项目资助类别的有3种,共产出论文173篇,分别为国家自然科学基金145篇,国家科技支撑计划18篇,国家高技术研究发展计划10篇。中国省部级项目资助论文34篇,其中中央高校基础研究经费15篇、浙江省自然科学基金10篇和湖南省科技计划项目9篇。此外,排名前10的文献中,巴西国家级项目类别1种,省部级项目类别1种,分别为巴西国家科学技术发展委员会和巴西教育部直属高等人才教育基金委员会;日本省部级项目类别2种,日本文部科学省和日本科学促进会。在前10种不同资助类别的基金资助所产出论文中,获得中国国家自然科学基金资助的占54.72%,中国国家科技支撑计划项目资助的占6.79%,中国国家高技术研究发展计划资助的占3.77%,中国国家级资助共计65.28%。由此推测,目前国内茶皂素研究主要依托于国家级项目,而从省级基金的投入上可看出,浙江省和湖南省相比于其他省份更加重视茶皂素有关研究。
表2 国内外茶皂素研究期刊论文资助基金或项目的统计
2.1.4文献产出的国家和科研机构 国家或机构的论文产出量和论文的被引频次,均可反映一定时间内该国家或机构在特定研究领域的整体科研实力[10]。分析茶皂素研究期刊文献产出的国家和科研机构有助于了解中国茶皂素研究在世界范围内的研究水平,同时也有助于研究者聚焦高水平研究论文和寻找相应合作伙伴。以WoS核心合集数据库收录的498篇文献为分析对象,统计其产出国家及影响力(表3),由统计结果可以看出:茶皂素研究文章产出最多的3个国家依次是中国、日本和美国,对应的h指数分别为31、 27和17,h指数越高表明代表的论文水平越高。从论文数量上看,中国以256篇SCI期刊文献总量远超日本和美国,这种优势的获得一定程度上依托于中国所具有的植物资源优势。统计国内和国际上茶皂素期刊文献产出量排名前10 的科研机构(表4),结果表明:国内发文量排名前三的机构依次是华南农业大学(18篇)、安徽农业大学(15篇)、湖南农业大学(14篇)和江南大学(14篇),而在国际上发文量排名前三的机构依次是浙江大学(35篇)、日本京都药科大学(28篇)和中国科学院(20篇),中国的科研机构占了2个席位,而排名前10中,中国的科研机构则占了6个席位。但篇均被引频次最多的是日本京都药科大学,由此可见,虽然我国整体发文量排在世界前列,但是篇均被引次数略低于国外同行所发论文,这一反差值得思考。浙江大学和中国科学院作为中国国内首屈一指的科研型院校,在统计的期刊文献中,中文文献发文量较少,SCI论文量分居世界第一和第三,表明浙江大学和中国科学院对于茶皂素有较多的研究。
表3 茶皂素研究期刊文献(WoS)的主要产出国家和地区及其影响力
表4 国内和国际茶皂素研究期刊文献产出量排名前10位的科研机构
2.1.5主要作者分布 对本研究中检索到的茶皂素研究期刊文献(CNKI 326篇,WoS 498篇)作者进行分析,可便于读者快速了解该领域国内外主要作者,有利于促进该领域的学术交流[11]。从表5可知,国内茶皂素研究期刊文献发文量排名前10位的作者的发文数量相差很小,且都低于10篇;结合篇均引用次数来看,湖南农业大学的周建平和华南农业大学的王小艺、胡美英和李辉等发表的茶皂素相关文献被引次数较多。从国际上来看,排名前10位的作者中来自日本的有5人,其中京都药科大学的有4人,近畿大学1人;来自中国的有5人,其中浙江大学3人,沈阳药科大学1人,陕西科技大学1人。排名前5位的作者分别是日本京都药科大学的YOSHIKAWA M、MATSUDA H、NAKAMURA S、MORIKAWA T和浙江大学的刘建新。根据上述分析结果可知,对于寻求国内外合作的有志于开展茶皂素研究的科研工作者而言,合作人员可优选浙江大学和日本京都药科大学的相关研究者。
表5 国内和国际茶皂素研究期刊论文发文量排名前10的作者分布
2.1.6文献的来源期刊分析 对来源期刊的分析,一方面可帮助相关科研工作者针对性进行文章投稿,另一方面可侧面反映出茶皂素研究所涉及的领域。表6列出了本研究选取的CNKI收录的326篇文献其来源期刊名称。
表6 CNKI中所载茶皂素研究期刊文献篇数超过6篇的期刊情况
由表可知,国内刊载茶皂素研究论文超过6篇的杂志分别为《中国油脂》《中国粮油学报》《食品工业科技》《印染》《日用化学工业》《食品科学》《食品科技》《应用化工》等。对排名前三的杂志《中国油脂》《中国粮油学报》《食品工业科技》分析可以得出茶皂素作为重要的油脂加工副产物,在油脂领域相关期刊发表的期刊论文最多,而在食品保鲜、化工应用领域的研究相对较少。WoS收录刊载茶皂素研究文献超过5篇的来源期刊(表7)中排名前三的分别是《Chemical Pharmaceutical Bulletin》(IF=1.416)、《Journal of Agricultural And Food Chemistry》(IF=4.192)和《Molecules》(IF=3.267),此外,影响因子最高的是《Food Chemistry》(IF=6.306)。由此可见,国际上茶皂素研究文献多集中在茶皂素的化学结构和生理活性方面。
表7 Web of Science收录的茶皂素研究期刊文献数超过5篇的期刊分布情况及其影响因子
2.2 研究茶皂素的博、硕士学位论文分析
博、硕士学位论文经过了相关科研工作者的深思熟虑和导师的悉心指导,系统性强,专业性强,在一定程度上可有效衡量研究人员或研究机构学术研究的深度[12]。对检索的155篇茶皂素相关学位论文进行分析,结果见表8。由表8可知,根据茶皂素相关研究的学位论文总数排名,湖南农业大学(19篇)、安徽农业大学(14篇)和中南林业科技大学(11篇)的博硕士学位论文总数分列前三,但这三所大学茶皂素研究的博士学位论文产出分别只有1、1和0篇,而浙江大学博硕士学位论文总数虽以10篇排名第4,但其博士学位论文有5篇。一般而言,博士学位论文研究的课题相比硕士学位论文更深入,更系统。由此可见,浙江大学对于茶皂素的研究更为系统和深入。对155篇茶皂素相关研究的学位论文的指导老师进行分析可知:排名前三的分别为浙江大学的刘建新(指导博士3篇、硕士2篇),湖南农业大学周建平(指导硕士3篇)和山东农业大学的李光德(指导硕士3篇)。
表8 CNKI收录的茶皂素相关研究的博士、硕士学位论文的产出情况
2.3 茶皂素研究热点与前沿
为了便于聚焦茶皂素有关研究的研究热点与前沿,作者利用CiteSpace 5.6软件研究了1990~2019年间WoS数据库和CNKI数据库中包括学位论文在内的茶皂素研究文献高频关键词图谱(图2和图3)。线条粗细反映频次大小,字体大小反映中心性强弱。图2和表9显示,1990年以来基于CNKI数据库,茶皂素研究文献中与茶皂素同时作为关键词出现的频率较高的词有纳米乳液、提取率、响应面法、壳聚糖和工艺水等。结合图3和表9来看,基于WoS核心合集数据库检索,与茶皂素共现频率较高的关键词分别是invitro、antioxidant、extract、fermentation和methanogenesis等。以茶皂素为乳化剂或复合乳化剂制备山茶油、甜橙油等纳米乳液以及用响应面法优化茶皂素提取工艺是目前国内茶皂素的研究热点,而茶皂苷单体的提取以及体外抗氧化活性研究是国际上茶皂素的研究热点。
图2 国内茶皂素研究文献关键词共现网络图谱
图3 国际茶皂素研究文献关键词共现网络图谱
表9 CNKI和Web of Science中茶皂素研究文献中排名前10位的关键词
此外,为了探明茶皂素的研究前沿,进一步利用CiteSpace5.6软件分析了关键词的突现强度,关键词的突现强度和对应的时间特征能够反映研究领域在一定时间范围内的发展趋势和热点特征。结果表明:国内1990~2019年间突现强度大于2.0的关键词有2个:稳定性和提取,按突现词出现时间早晚排序分别是稳定性和提取,其中突现词“提取”的突现强度最高(4.7505),持续时间为2008~2013年;而突现词“稳定性”(3.599)持续时间为1990~2007年。由此推知,2008年以前国内茶皂素研究前沿集中在茶皂素作为一种天然的表面活性剂,它的起泡性能以及泡沫稳定性研究;而2008~2013年间则主要集中在高纯度茶皂素的高效提取方面。国外1990~2019年突现强度大于2.0的关键词有9个:assamsaponin、oligoglycoside、bioactive saponin、seed、medicinal flower、Camelliasinensis、sinensis、methanogenesis和L.,其中强度最高的突现词是 “methanogenesis”(甲烷生成,4.7906),持续时间为2015~2017年,表明该段时间内研究热点为茶皂素调控反刍动物瘤胃中的甲烷生成。持续时间最长的突现词为“assamsaponin”(阿萨姆皂苷),此皂苷为一类从茶籽中分离得到的茶皂苷类单体化合物,其药理活性得到了较为充分的研究。因为软件算法原因,突现词“Camelliasinensis”、“sinensis”和“L.”实为“CamelliasinensisL.”(茶树),2011年以来,CamelliasinensisL.作为茶皂素研究的主要植物来源成为了新的趋势。
2.4 讨论与展望
近三十年来,茶皂素作为一种天然的非离子表面活性剂和小分子生物活性物质,它的分离纯化[13-15]等制备工艺、起泡性能[16-18]、杀虫抑菌[19-21]效果等均有了较为充分的研究。而国内外茶皂素研究的文献计量分析表明:目前茶皂素的研究前沿主要集中在茶皂苷单体化合物的分离、生物活性及在医药领域的应用探讨[22-23],以及茶皂素在动物生产中的应用研究[24-25]。
健康是人类永恒追求的主题,茶皂素作为一种天然的糖苷类化合物,其在医药健康领域的价值尚未充分体现,原因在于茶皂素是一类五环三萜齐墩果烷型皂苷混合物,虽然从茶皂素中相继分离得到了几十种茶皂苷单体化合物,但具有明显抗肿瘤、抗病毒等药理活性的单体报道较少,同时相关活性单体的药理作用机制仍有待完善,更多的茶皂苷单体和生物活性等着广大科研工作者去分离鉴定和发现验证。此外,茶皂苷单体分离纯化的工艺尚无法满足工业化生产的需求,这在很大程度上限制了茶皂苷产品的深度开发及在医药健康领域的应用。市场中多将茶皂素这一混合物作为产品进行开发,而缺少茶皂苷层面的精深化加工产品。另一方面,为了人类公共健康安全,禁止将饲用抗生素用于动物生产已成为世界各国的必然趋势。根据中华人民共和国农业农村部公告第194号,我国自2020年7月1日起,饲料生产企业停止生产含有促生长类药物饲料添加剂(中药类除外)的商品饲料。茶皂素因具有抑菌、杀虫和调控反刍动物瘤胃微生物群落等生理作用,加之来源广泛、天然绿色、性价比高等特点而广泛应用于动物饲养中[26],如家禽、猪、草食动物、水产动物等。随着“禁抗令”的全面实施,相信茶皂素在动物饲养领域的应用将迎来更广阔的前景。
茶皂素以往的应用研究多将其作为混合物去探讨,造成了一定的资源浪费,同时无法形成统一的技术标准,因为不同厂家所生产的茶皂素,其成分具有一定差异。为了迎合社会发展的精细化需求,也为了更深层次的将茶皂素应用于医药领域和动物饲养领域,茶皂素的有效活性成分有待进一步的分离鉴定。
3 结 论
为了掌握国内外茶皂素研究的整体概况,本研究基于Web of Science核心合集数据库和CNKI中国知识资源总库,利用文献计量分析并结合CiteSpace关键词共现网络分析方法,对1990~2019年的茶皂素研究文献中824篇期刊论文的年度分布、涉及学科、基金资助情况、来源期刊等指标以及国内茶皂素相关的155篇硕博学位论文情况进行了统计分析。研究表明:1990~2019年茶皂素研究论文总量和论文引用率总体均呈逐年增长趋势,且2004年以后国内外茶皂素研究进入快速发展阶段;纵观国内外,茶皂素研究主要集中在中国,其次是日本和美国,而在中国的34个省级行政区中,浙江省和湖南省的资助力度较大;国内有关茶皂素研究的中文文章数量发表最多的机构是华南农业大学,而国际上有关茶皂素研究的SCI论文发表最多的机构是浙江大学,有关茶皂素研究的SCI论文发表最多的作者则是日本京都药科大学的YOSHIKAWA M;通过茶皂素研究文献高频关键词图谱分析可知,目前茶皂素研究热点主要集中在茶皂苷单体的分离纯化、体外药理活性(抗氧化活性等)、瘤胃发酵和甲烷生成等方面。