基于文献计量学的胡萝卜汁研究现状可视化分析

吕欣然，李欣洁，梁 源，杨雨帆，袁取予，王浩励，鲍诗晗，马婷婷

（西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西杨凌 712100）

胡萝卜是一种适合在凉爽地区生长的一年生根茎类蔬菜，富含类胡萝卜素和花青素等抗氧化功能成分，具有抗衰老和防癌抗癌[1]等功效。据统计，我国是世界第一的胡萝卜生产大国，胡萝卜在我国有着举足轻重的地位，其品种多样，各品种颜色差异取决于存在的色素类型和比例[2]，表现为肉质具有橙色、紫色、黄色、红色、深紫色和白色等颜色的区别。作为一种天然健康营养的食品，胡萝卜汁因其显著的保健作用而逐渐受到消费者的重视[3−4]，成为胡萝卜加工的一种重要形式，与之有关的研究也在不断深入，如有研究表明胡萝卜品种、生产工艺和加工方式等均会对胡萝卜汁的营养成分、感官特性和贮存期等方面产生影响[5−6]。本文选用中外文相关文献作为数据集，运用文献计量学方法进行分析，探究国内外胡萝卜汁领域的研究现状及发展趋势，对胡萝卜汁的研究热点内容进行分析，以期为未来胡萝卜汁的研究方向和胡萝卜汁的开发利用提供科学的参考依据。

1 数据来源与分析

1.1 数据来源与工具

有关胡萝卜汁的文献统计数据来自于Web of Science（WOS）与中国知网（CNKI）数据库。以“carrot juice”作为关键词检索WOS 核心合集中有关文献，共检索出1985 年到2021 年期间发表的1131 篇文献，其中，2011 年到2021 年十年间的文献有708 篇。在CNKI 数据库有关中文文献中通过检索式进行关键词高级检索（检索式=“胡萝卜汁”或“胡萝卜果汁”或“胡萝卜浓缩汁”），检索出1985 年到2021 年发表文献共832 篇。

以WOS 和CNKI 中检索出的文献作为数据集，通过Origin 对所获得的数据进行整理分析并绘制图表，利用VOSviewer、Bibliometric 等文献可视化工具进行文本挖掘和精炼处理，分析胡萝卜汁研究的发展方向，说明国家、作者和关键词等方面的发展趋势与研究热点。

1.2 研究发展趋势分析

1.2.1 年代分布分析 对WOS 和CNKI 中检索文献的年发文量进行分析，见图1。通过观察WOS 检索的相关文献的年发文量变化可以得出，在英文文献中对胡萝卜汁的相关研究呈现较好的总体增长趋势。在近十年间，胡萝卜汁研究领域的发文量虽然波动较大，但基本保持在了较高的数量水平，除2014 年外，年发文量全部稳定在50 篇以上。

图1 WOS 发文数、CNKI 发文数及二者总发文数变化Fig.1 The annual changes of WOS、CNKI and their total publications

通过观察CNKI 检索文献的年发文量变化趋势，可大致将国内胡萝卜汁相关研究分为三个阶段。1993 年前为初始发展阶段，国内对于该领域的研究刚刚起步，不考虑检索年限，CNKI 数据库中研究该领域的第一篇论文发表于1976 年，自第一篇论文发表开始到1993 年共发表论文61 篇，总体上年发文增长率为正；1994 年到2018 年为快速发展期，这二十五年间发文量较大，2006 年的发文量达到57 篇，成为1985 年到2021 年间发文量的峰值；2019 年到2021 年为缓慢发展阶段，在这段时间中胡萝卜汁相关方面的研究成果较少，发文量相对较小。

1.2.2 关键词共现分析 首先对WOS 中检索得到的英文文献进行分析。通过VOSviewer 和Bibliometric 进行WOS 关键词共现及发展趋势分析，对检索到的文献关键词进行筛选提炼与汇总，见图2。通过图2 综合分析可以得出，主要关键词有β-carotene、carotenoids、anthocyanins、antioxidant、lactic acid bacteria、fermentation、inactivation、bioavailability、storage、stability 等，因此，对胡萝卜汁的研究主要集中在胡萝卜汁的抗氧化能力和功能性营养成分的保留、生物利用率及其稳定性的研究中，除此之外，胡萝卜汁的发酵、灭菌及贮藏也是备受关注的研究方向。

图2 WOS 关键词共现及发展趋势图（a）及WOS 历年关键词数量变化图（b）Fig.2 WOS keywords co-occurrence and development trend chart (a) and WOS keywords quantity change chart over the years (b)

综合分析结果，可以发现，对胡萝卜汁中类胡萝卜素的研究正在逐年增多，尤其是近三年呈突增趋势；对胡萝卜汁中花青素方面的研究主要集中在2015 年到2020 年的五年时间中，但在2021 年对花青素的研究较少。胡萝卜汁的抗氧化能力和抗氧化成分的相关研究在近十年时间中较为热门，并且随着近两年人们对于食品成分的关注升级和对天然健康饮食的迫切需求，胡萝卜汁的这一功能特性受到广泛深入的关注。总结来说，通过对关键词的分析可知，胡萝卜汁的抗氧化能力和相关功能成分是胡萝卜汁的研究重点之一，通过对时间年份的分析，这可能与人们越来越关注人体健康和饮食生活方式有关。

在众多关键词中，乳酸菌一词出现次数不多但持续可见，观其发展趋势在近几年出现较频繁。发酵一词在2018 年出现较多，但在近几年出现次数不是很突出，分析其发展趋势，在2018 年相关研究较密集但在近几年发展较为缓慢，说明对于胡萝卜汁发酵这一方面的研究在2018 年前后备受关注，发展情况较好，但在近几年的研究进展速度放缓。

对胡萝卜汁的杀菌贮藏方面的研究呈现较为持续的发展，在2019 年到2021 年的三年时间里对这一方面的研究具有逐渐增多的趋势，Escherichia coli、Salmonella、shelf-life 等有关词汇也与胡萝卜汁的贮藏紧密相关，所以胡萝卜汁的贮藏也是胡萝卜汁这一研究领域发展前景较光明且非常必要的一个研究方向。

对CNKI 中检索得到的中文文献进行关键词共现及发展趋势分析，见图3。CNKI 中出现较多的关键词主要有胡萝卜汁、胡萝卜、胡萝卜素、维生素、复合饮料、发酵、乳酸菌、稳定性等，再结合其发展趋势分析得出，近些年国内的研究主要集中在胡萝卜汁的稳定性、胡萝卜汁的抗氧化能力和功能性营养成分、乳酸菌发酵果汁或酸奶以及制备胡萝卜汁复合饮料上。但结合WOS 中检索文献的关键词分析结果可知，胡萝卜汁复合饮料制备的研究主要局限在国内，在国外对这一方面的探索较少，发展前景有待观察。此外，对胡萝卜汁的杀菌工艺也是近几年国内研究的一个新热点。这一热点与国际上关注的研究方向较为贴合，可见对胡萝卜汁杀菌保藏工艺的创新研究具有较大的发展潜力和发展空间。

图3 CNKI 关键词共现及发展趋势图Fig.3 CNKI keywords co-occurrence and development trend chart

1.2.3 出版物分析 在出版物上，以WOS 核心合集中有关文献作为数据集进行分析，共有356 种期刊刊登过相关文献，通过参考WOS 检索结果中的文献数量及其分析结果，得出此研究主题的英文文献核心出版物并进行比较，如表1。其中，Food Chemistry发表最多，共发表67 篇，占全部出版文献的5.924%；Journal of Agricultural and Food Chemistry 紧随其后，共出版文献51 篇，占全部出版文献的4.509%。除此之外，LWT Food Science and Technology、Journal of Food Processing and Preservation 和Journal of Food Engineering 三种期刊出版数量均在30 篇以上。总体来说，食品科学学科相关期刊是此主题文献主要刊登的期刊，文献刊登较为分散，排名第一的Food Chemistry 的文献出版数占全部出版文献的比例尚不足十分之一。

表1 WOS 中主要期刊发表文献情况Table 1 Literature published in major journals of WOS

以CNKI 数据库中检索出的中文文献作为数据集进行分析，参考CNKI 数据库中文文献的检索结果，得出此研究主题的中文文献核心出版物并进行比较，如表2 所示。通过分析发现，《食品工业科技》是刊登相关文献最多的期刊，发表44 篇，占全部出版文献的11.14%；位列第二的是《食品研究与开发》，发表34 篇，占全部出版文献的8.61%；《饮料工业》排名第三，发表33 篇，占全部出版文献的8.35%。除此之外，《食品科技》与《食品科学》的文献出版数也都在30 篇以上。由此可见，中文文献出版物的分布较英文文献更集中，大家在期刊的选择上集中在食品领域期刊。

表2 CNKI 中主要期刊发表文献情况Table 2 Literature published in major journals of CNKI

1.2.4 国家共现分析 通过VOSviewer 和Bibliometric 进行国家共现及发展趋势分析，见图4。通过WOS 查阅文献并分析检索结果，比较发文量可以看出，美国共出版165 篇，占文献数量的14.59%，在国家中发文量排在第一位。第二位是西班牙，共发文109 篇；土耳其位列第三，发文106 篇；中国发文量排名第四，发文105 篇；德国、印度、巴西、波兰和意大利的发文量也都在40 篇以上。但从发展趋势上来看，中国发展趋势较好，在近些年间的研究成果较多；波兰在近些年逐渐兴起，是新兴的研究此领域且发文量较高的国家之一。在国家间的关系上，各个国家间联系密切，美国与其他国家的联系最多，这与美国在该领域的研究较多，开始时间较早有一定的关系。

图4 WOS 国家共现及发展趋势图（a）及国家间合作关系（b）Fig.4 Co-occurrence and development trends of WOS countries (a) and cooperation between countries(b)

1.2.5 作者共现及国内研究机构分析 以WOS 检索获得的有关文献作为数据集，运用VOSviewer 进行作者共现及发展趋势分析，见图5。

图5 WOS 作者共现及发展趋势图Fig.5 WOS author co-occurrence and development trend chart

在WOS 检索结果中，CARLE R 在此主题下发表文章数目最多，达到27 篇，在该领域的研究较为深入。来自于中国农业大学的LIAO X J（廖小军）紧随其后，发文量达到18 篇，是中国发表相关文章数量最多、研究较为深入的专家之一，其文献被引频次最高达到101 次。除此二人外，ESTEVE M J（发文16 篇）、FRIGOLA A（发文16 篇）和MARTINBELLOSO O（发文15 篇）的发文量也达到了15 篇以上，也是该领域研究较多、成果较丰富的主要作者。西北农林科技大学MA T T（马婷婷）、中国农科院农产品加工所BI J F（毕金峰）等在该领域成果也较多。

以CNKI 检索得到的中文文献为数据集进行国内主要研究机构的分析，其中，发文数前十五位的机构及其排名见图6。由图可知，国内对于胡萝卜汁这一主题的研究主要集中在高校，其中，西华大学、石河子大学和中国农业大学为发文篇数前三的高校，在国内胡萝卜汁研究领域地位较高，研究较为深入。江南大学和西北农林科技大学在胡萝卜汁相关领域的发文量也都在10 篇以上，属于国内该领域研究的主要高校。总体来说，目前国内对于胡萝卜汁的研究主要是以全国各大高校为中坚研究力量，未来发展潜力较好，在此方向上的研究有待继续深入。

图6 国内主要研究机构及其发文数Fig.6 Major domestic research institutions and their publications

2 胡萝卜汁研究热点内容

2.1 胡萝卜汁中类胡萝卜素

类胡萝卜素是一种广泛存在于胡萝卜等植物中的较为廉价易得的抗氧化剂。在最新的研究中，它在预防心血管疾病[7]、非酒精性脂肪性肝病[8]、糖尿病视网膜病变[9]、神经退行性疾病[10−11]、前列腺疾病[12]和癌症[13]等方面发挥着良好的作用，是胡萝卜汁中最主要的抗氧化功能物质，胡萝卜汁中类胡萝卜素的含量受多种因素的影响。首先，不同的加工条件如加工温度[14]和加工时间等会影响胡萝卜汁中类胡萝卜素的含量。例如，MA 等[15]的研究得出了不同烫漂时间和烫漂温度会导致胡萝卜汁中类胡萝卜素的损失程度不同的结论。其次，较好加工方式的选择也有利于胡萝卜汁中类胡萝卜素含量的提升。例如，JABBAR 等[16−17]研究了热烫和超声波的联合作用可以促使胡萝卜汁中类胡萝卜素含量的增加；MARTÍNEZFLORES 等[18]也发现了热超声处理对胡萝卜汁中类胡萝卜素的保留率较高。并且，胡萝卜汁中类胡萝卜素的含量也与胡萝卜汁的品种有较大关系。PURKIEWICZ 等[19]研究发现以不同的胡萝卜品种为原料和通过不同的加工处理方法制得的胡萝卜汁中的类胡萝卜素含量不同，要结合不同胡萝卜汁的特点选用合适的加工工艺才能更好地保留胡萝卜汁中的类胡萝卜素。

此外，胡萝卜汁中的特征营养素如类胡萝卜素的保留与生物利用率也是胡萝卜汁加工工艺中需要关注并解决的重要问题。作为胡萝卜汁中抗氧化功能的代表成分，类胡萝卜素的保留率是判断胡萝卜汁加工工艺优劣的重要指标。除类胡萝卜素的保留率外，其的生物利用率也是备受关注的研究热点。β-胡萝卜素是重要的一种类胡萝卜素，随着加工技术的不断发展，现今胡萝卜汁中β-胡萝卜素的含量已经得到了大幅提升。而食品基质中释放的β-胡萝卜素只有可吸收的部分才能发挥作用，因此，如何进一步提高胡萝卜汁中β-胡萝卜素的生物利用率具有重要的现实意义。

2.2 黑胡萝卜汁中花青素

黑胡萝卜是胡萝卜中花青素含量丰富的特色品种，在果汁中其花青素含量可以达到488 mg/L[20]，黑胡萝卜汁中花青素稳定性受到温度、pH 和加工方式等的影响[21−22]，并且花色苷极有可能是黑胡萝卜中抗癌等功能的主要来源[23]。

花青素作为一种优秀的天然着色剂，在食品加工中应用广泛。例如KIRCA 等[24]对黑胡萝卜汁在血橙果汁中着色的稳定性进行了实验，KIRCA 等[25]也研究了来自于浓缩黑胡萝卜汁的花青素对草莓果酱色泽稳定性的影响，研究发现贮藏温度对花青素的稳定性影响较显著。BARIA 等[26]研究发现了黑胡萝卜汁在酸奶中也具有较好的着色效果和较高的稳定性。黑胡萝卜汁还常用于发酵，沙尔加姆果汁（Shalgam juice）是一种以黑胡萝卜汁为主要原料的土耳其传统发酵饮料，其颜色主要来自于黑胡萝卜汁中的花青素，花青素在发酵果汁中的降解除受到温度、pH 等因素影响外，还受到花青素结构的影响[27−28]。

2.3 胡萝卜汁发酵

在胡萝卜汁的发酵过程中，主要运用益生菌尤其是乳酸菌对其进行发酵。所用菌种有双歧杆菌[29]、植物乳杆菌[30−31]、干酪乳杆菌[32]、鼠李糖乳杆菌[33−34]和加氏乳杆菌[35]等。益生菌发酵后，胡萝卜汁色泽鲜亮，状态稳定，兼具果蔬汁鲜味和发酵后产生的花香和果香物质[36]，深受消费者喜爱。胡萝卜汁除单独进行发酵外，还常常混合其他植物共同发酵，以获得更优良的产品。例如：DO 等[37]选取胡萝卜、豆薯和冬瓜共同进行乳酸菌发酵；XU 等[38]采用胡萝卜、橙子、苹果和红枣混合进行益生菌发酵；BALOGUN 等[39]用胡萝卜与菠萝混合发酵成酒；武运等[40]以胡萝卜与苹果为原料混合发酵果醋等。

由于胡萝卜汁中含有较多的烯萜类物质，具有较浓的令人不愉快的烯萜味。胡萝卜处理成胡萝卜汁只能减弱其烯萜味，然而通过发酵可以去除这一味道并产生许多芳香物质从而获得良好的香气。此外，胡萝卜汁的发酵过程还会产生一些新的营养成分[41]，并且果汁的抗氧化活性也会有所提高[42]，特定发酵胡萝卜汁还能提高矿物质的溶解度[43]，发酵过程对胡萝卜汁的颜色属性也会产生积极的影响。总之，胡萝卜汁是益生菌发酵的良好基质，发酵胡萝卜汁可以为因乳糖不耐受或其他健康问题而无法食用乳制品的人补充益生菌[44]，同时发酵胡萝卜汁在降血糖[45]等功效上相较于胡萝卜汁能发挥更好的作用。

2.4 胡萝卜汁杀菌工艺

胡萝卜汁的杀菌工艺是胡萝卜汁研究中的一个新重点，如何对胡萝卜汁中微生物的污染进行控制并最大程度地保留其中的有益成分是胡萝卜汁杀菌中面临的重大问题。目前，对于胡萝卜汁的杀菌处理主要有热杀菌处理、超高压结合化学或热处理、超声处理、紫外处理和辐照处理等，其中，巴氏杀菌、高温短时杀菌和超高温瞬时杀菌等热杀菌技术应用最为广泛。但是热杀菌过程必须经历高温，较高的温度在有效杀菌钝酶的同时，也对食品品质造成了一定的负面影响，例如：破坏了胡萝卜汁中的类胡萝卜素，影响胡萝卜汁的颜色、香气和口感等特性，例如MARX 等[46]发现热杀菌破坏了胡萝卜汁中的β-胡萝卜素，并且会使β-胡萝卜素发生异构化现象；MA 等[47]发现巴氏杀菌会导致胡萝卜汁中多酚含量及抗氧化活性显著降低。因此，可以通过非热杀菌方式代替热杀菌处理以获得更好的感官特性和营养特性。超高压结合化学或热处理是非热杀菌中一种常见的杀菌方式，例如POKHREL 等[48]使用乳酸链球菌素结合高压和低热处理对胡萝卜汁进行杀菌处理，显著降低了胡萝卜汁杀菌的能源需求并提高产量。超声处理在胡萝卜汁的加工中应用较广泛[49]，杀菌效果较好，例如KHANDPUR 等[50]研究发现经超声波处理后胡萝卜汁中的微生物数量显著降低，颜色变化较小，抗氧化剂的保留优于热处理。紫外处理的使用在杀菌处理中也较为常见，例如RIGANAKOS 等[51]研究发现使用短波紫外线进行杀菌处理可以延长胡萝卜汁贮藏期，且对比于热处理可以更好的保持胡萝卜汁营养特性和颜色等；BAYKUŞ等[52]研究了紫外杀菌对胡萝卜、角豆和葡萄等混合饮料的杀菌效果，结果表明该处理对类胡萝卜素含量的保留效果优于热处理。通过辐照处理，可以起到良好的杀菌效果并且对果汁抗氧化能力的提高有一定的作用[53]，能减少热处理造成的胡萝卜汁中营养成分的损失。

3 结论

胡萝卜汁中含有丰富类胡萝卜素、花青素等功能性成分，是一种广受人们青睐的营养健康食品。本论文依托文献计量学方法，通过VOSviewer 和Bibliometric 等软件进行可视化分析，直观地表现胡萝卜汁领域的研究现状和发展趋势，以期为未来胡萝卜汁的前沿热点预测提供一定的支持和帮助。胡萝卜汁因其丰富的营养成分与抗氧化能力等特点深受关注，为更好利用胡萝卜汁优秀的抗氧化能力，需对其加工方式不断深入改进和持续创新，以期最大程度地减少其抗氧化物质的损失。黑胡萝卜作为一种花青素含量高的胡萝卜品种成为近几年的研究热点。目前，胡萝卜汁的发酵是人们较为关注的一种胡萝卜汁的加工方式。胡萝卜汁发酵可以使胡萝卜汁获得更好的口感，同时在提高胡萝卜汁中功能性成分含量等方面也起到了一定的积极作用。此外，对胡萝卜汁的杀菌及贮藏是胡萝卜汁研究中不可忽视的重要内容。通过改进其杀菌方式，可在延长贮藏期的同时减少有益成分的损失，使胡萝卜汁更好地在实际生产销售中扩大规模，从而使其具有更广阔的发展前景。