全球黄曲霉毒素研究的文献计量学分析
2022-09-01肖鹏飞
肖鹏飞
(东北林业大学林学院,黑龙江 哈尔滨 150040)
黄曲霉毒素是20世纪60年代初被发现的主要由黄曲霉()、寄生曲霉()等真菌产生的一类具有生物活性的次生代谢产物,其分子结构中含有一个氧杂萘邻酮(香豆素)和双呋喃环。上述真菌在适宜的温度和湿度条件下可以在多种食品和饲料中生长,而且污染可以发生在从产前、采收、处理、输送到贮藏整个食品链中的任何环节,尤其容易导致花生、玉米、稻米、大豆、小麦等粮油产品及乳制品的黄曲霉毒素污染。我国在花生等农产品出口贸易中常因黄曲霉毒素超标而遭到绿色贸易壁垒。目前已知的黄曲霉毒素有20多种,其中毒性最强、危害最大的是黄曲霉毒素B,已被世界卫生组织划定为一级致癌物质,也是目前已知的天然产生的最强致癌物之一。
由于黄曲霉毒素污染给食品工业、饲料工业和畜牧业的发展造成巨大经济并给人畜造成严重的健康损失,黄曲霉毒素研究正受到越来越多的关注和重视。国内外学者围绕黄曲霉毒素的毒性作用、代谢机制、检测方法、食物污染的风险评估、脱毒降解方法等方面开展了大量的研究,黄曲霉毒素研究相关的论文成果日益增多。然而,目前缺乏在大的时间尺度上收集并总结全球黄曲霉毒素研究的系统数据,且国内外相关的研究热点、研究前沿及未来的发展趋势等尚不明朗,有必要针对近20 年来黄曲霉毒素研究进行全面梳理。
文献计量学分析是以文献体系及其计量特征为研究对象,采用数学和统计学的方法研究文献的分布结构、数量关系及变化规律,进而分析、评价和预测科学技术的发展特征和规律,已被广泛应用于诸多研究领域。因此,本文采用文献计量学方法对2003—2020年间全球黄曲霉毒素研究进行了系统回顾,在对相关文献进行量化分析的同时,借助于可视化文献分析工具,分析该研究领域的研究热点与发展前沿。与传统的文献综述相比,本研究是从全球视角对黄曲霉毒素研究领域在大时间尺度上的发展进行回顾和可视化的新尝试,以便帮助国内学者及时了解世界范围内该领域的研究现状与发展趋势,为科学研究人员和政策制定者开展相关工作提供一定的指导。
1 数据来源与研究方法
1.1 数据来源与搜索策略
本文所有文献数据均来源于Web of Science(WoS)核心数据库,包括SCI-EXPANDED和SSCI数据库,几乎覆盖了世界上最重要和最有影响力的文献,是学术和文献计量研究中使用最广泛的数据库之一。为提高调查结果的准确性,对黄曲霉毒素相关术语的搜索范围仅限于标题、摘要与作者关键词,将检索项设置为“TI=(aflatoxin*)or AB=(aflatoxin*) or AK=(aflatoxin*)”,文献语言为英语,文献类型为所有文献类型。经过数据清洗与规范化处理,检索到2003—2020年发表的文献共9 503 篇,其中Article和Review分别有8 182 篇和685 篇,分别占总发文量的86.10%和7.21%,其他文献类型还包括Meeting abstract、Proceedings paper、Editorial Material等。以此作为黄曲霉毒素研究的分析样本进行后续归类计量统计分析,文中所有数据均在2021年5月1日提取,以避免由于该数据库的每日更新而导致的偏差。
1.2 研究方法
利用文献计量学方法对收集到的文献进行量化分析,发文量、国家、期刊、研究方向、作者、高被引论文等使用WoS核心数据库自带统计分析功能进行统计分析。需要注意的是,若一篇文献由多个国家的作者合作完成,WoS核心数据库会将这些信息自动算入该国家的数据中,一定程度上会导致数据重合,但不会对研究现状的总体分析产生明显影响。将所有文献从WoS核心数据库中下载并保存为txt格式文本,按照研究内容的需要导入文献可视化软件进行分析。VOSviewer 1.6.15软件具有文本挖掘功能,可以从大量科学文献中提取重要术语,用于构建和可视化共现网络,在本研究中可进行合作关系分析和共现关键词分析,还可用于提取不同国家和时间段研究文献的高频关键词。在VOSviewer软件的参数设置中,计数方式采用全计数,每个文献的最大作者数设置为25。而CiteSpaceV可视化分析软件则通过对关键词的突发检测以揭示不同时期的研究热点以及未来研究趋势,如一个关键词在一段时间内突发性出现,意味着以该突发性关键词为代表的相关领域已经引起了研究者的广泛关注,并可能成为未来的研究热点。在关键词分析和突发检测的结果中排除了一些重复和无关的词。下一年度文献发表量的增长趋势使用Microsoft Excel 2007软件中的多项式模型预测。
1.3 研究指标
本文从文献的发表数量和质量2 个维度出发,采用发文量、被引频次、H指数、影响因子等指标进行文献计量分析,这些指标一定程度上可反映出国家或作者在某领域的研究水平和学术地位。发文量即论文的产出篇数,是衡量科研生产能力的重要指标;被引频次是指该统计项目的论文或某篇论文被其他论文作为参考文献引用的次数,包括总被引频次和篇均被引频次,能够反映出论文在该领域的价值和被关注的程度;H指数是指将相关统计项目所发表的文章按照被引频次进行从高到低的排序,至少有篇文献被引用了至少次,该指标已成为广泛用于评估该项目在一定时期内的学术产出数量与研究质量的衡量标准。期刊影响因子和JCR分区收集自2020年公布的期刊引文报告(Journal Citation Reports),是反映期刊的学术水平和论文质量的重要指标。
2 结果与分析
2.1 发文量的变化趋势
分析发文量随年份的变化,可在一定程度上了解黄曲霉毒素研究领域的发展速度。如图1所示,全球在2003年仅发表了253 篇黄曲霉毒素方面的文献,随后以每年数十篇的数量增加。2019年,黄曲霉毒素研究文献发表量达到最高的930 篇,当年发文量接近2003—2020年间总发文量的1/10,表明黄曲霉毒素研究已经成为当下全球关注的焦点。可见在食品安全和人类健康的研究中,与黄曲霉毒素相关的问题日益受到重视。全球文献数量的快速增长部分得益于中国在黄曲霉毒素研究方面的飞速发展。2003—2004年间国内学者黄曲霉毒素研究的发文量仅为21 篇,不到世界总发文量的5%。但随着国内自2013年前后进入研究的爆发期,黄曲霉毒素研究发文量快速增加,至2020年我国发文量已经达到了270 篇,占世界总发文量的30.27%,表明国内学者对黄曲霉毒素研究的重视程度和产出成果数量均在不断增加。采用多项式趋势线模拟了全球和中国文献发表数量随着年份的变化关系,其趋势线模型拟合结果良好,决定系数分别为0.968 6和0.977 3(图1)。根据趋势线可以预测,2021年全球和中国发文量将分别会接近1 000 篇和300 篇。而截止至2021年5月1日,WoS核心数据库收录的全球和中国的2021年实际发文量已分别达到288 篇和89 篇。
图1 黄曲霉毒素研究的发文量及增长趋势Fig. 1 Number and growing trend of publications in aflatoxin research
2.2 发文国家及国际合作
2003年全年仅有51 个国家/地区发表了黄曲霉毒素研究领域的论文,而2020年全年有96 个国家/地区发表了相关论文,表明越来越多国家/地区的学者参与到该领域的研究中来。2003—2020年间全球共有114 个国家发表了黄曲霉毒素相关的论文,其中发文量排名前10 位的国家如表1所示。美国和中国以2 192篇和1 641 篇分列发文量的前两位,分别占总发文量的23.07%和17.27%,远远领先于第三名印度(653 篇,6.88%)以及其他国家。近年来,国内学者对黄曲霉毒素研究的热度不断增加,反映了国内对解决黄曲霉毒素造成的食品污染和健康损失的迫切需求,也体现出国内在该领域科研生产力的迅速提升。除中国外,印度、伊朗、巴西、土耳其和埃及发文量都进入前10 位,与这些发展中国家较高的急性黄曲霉毒素疾病的发病率有关。同时,美国和中国还位列总被引频次和H指数的前两名。但也要看到,中国篇均被引频次(19.68)远低于法国(44.31)、美国(33.13)、西班牙(30.6)和意大利(29.05),而与印度、伊朗、巴西、土耳其等国家相近。由此可见,虽然近年来中国在黄曲霉毒素研究领域产出了较多的成果,但成果的受关注程度和学术影响力仍落后于发达国家,在整体研究质量和创新性上还需要进一步提升。
表1 发文量前10 位国家的各项指标Table 1 Indicators of top 10 countries in the terms of the number of publications
国家之间的学术合作对促进学者之间的交流与知识传播具有重要作用。本研究使用VOSviewer软件对发文国家进行共现网络分析,以掌握不同国家之间在黄曲霉毒素研究领域的合作关系。2003—2020年间发文量排名前50 位国家之间的学术合作关系网络如图2所示,图中的节点代表不同的国家,其面积大小代表发文量,连接节点的线条表示国家间的国际合作,线条的粗细表示合作发文数量的多少,代表了合作的密切程度。从图2可见,中国和美国是两个最大的网络节点,分别与前50 位国家中的47 个和45 个国家有学术合作,与其他主要发文国家的联系最为紧密。其中,中国与美国之间的线条最粗,表明两国是全球黄曲霉毒素研究领域最大的合作关系体。合作密切程度排在第2~5位的依次是美国-尼日利亚、沙特-埃及、美国-意大利和美国-巴西。与中国合作最密切的国家依次为美国、加拿大、德国、巴基斯坦、韩国、澳大利亚、新加坡、英国、印度和比利时(图3)。可见,中国与多数国家之间均开展了黄曲霉毒素方面的合作研究,使国内学者有更多的机会与国外高水平机构和学者进行交流与合作,有助于国内黄曲霉毒素研究紧跟国际研究前沿。但也要看到,国内与国外合作发文数量和美国还有不小差距,与印度、意大利、伊朗、巴西、土耳其等世界主要发文国的合作研究较少,应大力加强与这些国家的学术合作。
图2 不同国家开展黄曲霉毒素研究的共现网络图谱Fig. 2 Co-occurrence network map of countries in the field of aflatoxin research
图3 中国与其他国家之间开展黄曲霉毒素研究的共现网络图谱Fig. 3 Co-occurrence network map between China and other countries in the field of aflatoxin research
2.3 发文期刊
作为传播科学知识的载体,期刊在促进学科发展与学术交流中起重要作用。2003—2020年,全球共有1 359 家期刊出版了黄曲霉毒素方面的学术论文,其中发文量前10 位的期刊均发文100 篇以上,合计发文量占总发文量的23.67%(表2)。以474 篇成为发表黄曲霉毒素研究成果最多的期刊,占总发文量的4.99%,其次为和,分别发表了401 篇和232 篇论文,分别占总发文量的4.22%和2.44%。以15 887的总被引频次和63的H指数同样领先其他期刊,的这两项指标均列第2位。篇均被引频次在前10 位期刊中相差较大,发文量第7位的以54.75的篇均被引频次高居首位,(38.72)和(36.85)分列二、三位。这10 种期刊中,7 种期刊位于Q1分区,3 种位于Q2分区,其影响因子分布在3.057到7.514之间,其中的影响因子最高。分析表明,这些期刊是发布黄曲霉毒素研究成果最具影响力和学术权威性的国际期刊,更容易受到各国学者的关注。此外,这10 种期刊中有7 种期刊的发文方向与食品科学直接相关,表明食品中黄曲霉毒素污染的相关研究备受关注。
表2 发文量前10 位期刊的各项指标Table 2 Indicators of top 10 journals in the terms of the number of publications
2.4 研究方向
按WoS核心数据库对文献研究方向进行归类,9 503 篇文献可被划分成71 个研究方向。需要指出的是,所有研究方向的百分比总和大于100%,这是由于同一篇文章可能被划分为多个类别。6 个主要研究方向的发文量随时间的变化曲线如图4所示。显然,食品科学技术方向是发文量最大的方向,共发表3 374 篇文献,占总发文量的35.50%;其次是毒理学和化学方向,分别发表了2 079 篇和1 984 篇文献;随后是农学(1 093 篇,10.84%)、生物技术与应用微生物学(778 篇,8.19%)和微生物学(724 篇,7.62%)。此外,生物化学和分子生物学、真菌学、药理学、植物科学、兽医学、环境科学与生态学方向的发文量也超过了400 篇。可见,黄曲霉毒素研究领域呈现出多学科交叉的发展特点,多学科、多领域合作研究越来越受到重视。从各研究方向发文量的时间演变上看,食品科学技术方向的发文量经历了2006—2009年和2012—2019年两个快速增加的阶段,而毒理学和化学方向在2017—2019年间发文量增加明显,而其他方向的发文量则显示出波动中缓慢增加的变化趋势。从图4还可看出,几个主要研究方向的发文量在2020年都有不同程度的下降,这可能与2020年新型冠状病毒肺炎疫情在全球的蔓延影响了研究的开展有关。
图4 主要研究方向发文量随时间变化曲线Fig. 4 Temporal evolution of the numbers of publications in major research directions
2.5 发文作者及合作关系
全球24 000多名学者发表了黄曲霉毒素领域的研究论文,其中共有22 名学者的发文量在50 篇以上。图5列出了在黄曲霉毒素研究领域发文量前10 位的作者,其中有3 名学者来自美国,中国和奥地利各有2 名学者,比利时、尼日利亚和印度各有1 名学者。来自美国亚利桑那大学的Cotty P J是唯一在该方向发文量过百的学者,发表了124 篇文献,他的H指数(34)同样占据榜首。来自美国的Bhatnagar D与奥地利的Krska R分别以98 篇和88 篇位列第2、3位。在被引频次上,Bhatnagar D(4 173)、Cotty P J(3 375)与Krska R(3 154)分列总被引频次的前3 位,同时Bhatnagar D与Krska R还分别以42.58和35.84的篇均被引频次位列前两位,展现出这几位学者在黄曲霉毒素研究领域的绝对优势和影响力。从国内学者方面来看,中国农业科学院油料作物研究所的Li P W(李培武)和Zhang Q(张奇)均以73 篇文献并列国内该方向发文量的首位,同时并列世界发文量的第8位。这两位学者的总被引频次均在2 000左右,篇均被引频次接近30。他们与福建农林大学的Wang S H(汪世华)、中国农业科学院的Zhang W(张文)等均是国内从事黄曲霉毒素研究的重要力量,在国内外均具有一定的学术影响力。
图5 发文量和总被引频次排名前10 位的作者Fig. 5 Numbers of publications and total citations of top 10 most productive authors
图6显示了发文量前65 位作者的合作关系,该合作网络由一个中心大型网络和几个外周小型网络组成。大型合作网络由许多核心作者及其团队组成,包括美国的Cotty P J、Bhatnagar D、Abbas H K,比利时的de Saeger S,奥地利的Krska R、Sulyok M等,他们在黄曲霉毒素研究领域的合作关系较紧密。该合作网络代表全球最活跃、最具有代表性的研究团队,可为其他学者开展相关研究提供科学参考。然而,大多数作者位于外周的小型合作网络,倾向于在一个小的群体内进行合作研究,例如来自中国农业科学院油料作物研究所的Li P W、Zhang Q、Zhang W等。加强作者之间,尤其是来自不同国家或机构的作者之间的合作研究,可以极大地促进研究领域的学术思想的交流和创新。
图6 高发文量作者间的合作网络Fig. 6 Collaboration network of productive authors
2.6 高被引论文
在文献计量学研究中,被引频次被视为衡量文章质量的重要指标,它代表了一项研究在学术界的影响力和关注度。表3列出了2003—2020年间黄曲霉毒素研究领域总被引频次最高的10 篇论文,包括7 篇Review和3 篇Article。按照第一作者所属国别,有6 篇论文来自美国,日本、法国、英国和沙特阿拉伯各1 篇,显示出美国在该领域上较强的整体研究实力,引领着全世界该领域的研究热点与前沿。美国杜兰大学的Bennett J W与Klich M于2003年发表的总被引频次最高,达到2 114 次,该文综述了与人类和兽医疾病有关的最重要的真菌毒素如黄曲霉毒素、桔霉素、麦角赤霉素、伏马菌素、赭曲霉毒素A、棒曲霉素和玉米赤霉烯酮等。美国学者Williams J H等于2004年发表的以952的总被引频次排在第二位,该文对发展中国家人群黄曲霉毒素中毒的毒理学、暴露途径、潜在健康后果及干预措施等进行了总结。美国学者Llovert J M等于2016年发表的以886的总被引频次排在第三位,该文围绕包括黄曲霉毒素B的摄入在内的肝癌诱发因素、分子发病机制、早期诊断及治疗方案等展开讨论。其他高被引论文的内容主要集中在黄曲霉毒素的检测方法、生物合成途径、对人和动物的影响以及由黄曲霉毒素诱发的肝癌发生机制与治疗方法等方面。福州大学的Lin Youxiu等于2017年发表的研究论文Signal-on photoelectrochemical immunoassay for aflatoxin B based on enzymatic product-etching MnO nanosheets for dissociation of carbon dots以196的被引频次位列全球第84位,也是被引频次前百名中唯一一篇第一作者为国内学者的文献,该研究设计了一种能快速灵敏检测食品中黄曲霉毒素B的视觉和光电化学免疫传感系统。由此可见,尽管我国在该研究领域取得了快速发展,且发文量已经位列世界第二,但仍缺乏具有较高国际影响力、引领国际研究前沿的核心成果,与论文“量”的突破相比,更需要成果“质”的提升。
表3 黄曲霉毒素研究领域的高被引论文Table 3 Highly cited papers in the field of aflatoxin research
2.7 研究热点分析
2.7.1 高频关键词分析
关键词以简洁的形式清晰地反映了文章的核心内容,通过对高频关键词分析能准确揭示该领域的研究热点和整体发展趋势。利用VOSviewer软件共收集到13 231 个作者关键词,其中9 655 个(73.0%)关键词仅使用一次,1 591 个(12.0%)关键词使用两次,447 个(3.8%)关键词出现10 次以上。大量低频关键词的使用体现出黄曲霉毒素相关领域研究内容的广泛性和研究焦点的差异性。排除直接搜索词Aflatoxin与Aflatoxins,并对相同含义关键词(如Aflatoxin B和Aflatoxin B-1、Mycotoxin和Mycotoxins等)进行归类合并之后,2003—2020年间最常用的15 个作者关键词如表4所示。这些关键词主要涉及以下研究主题:霉菌毒素(Aflatoxin B、Mycotoxin(s)、Aflatoxin M、Ochratoxin A、Fumonisin(s)和Zearalenone)、霉菌(、和)、污染食品及食品安全(Maize、Milk和Food safety)、黄曲霉毒素的检测方法(HPLC)、诱发疾病及疾病的检测方法(Hepatocellular carcinoma和ELISA)。
通过观察不同时期高频关键词排名的变化,可以反映该领域研究热点的变化趋势(表4)。总体上看,第一阶段(2003—2008年)与第二阶段(2009—2014年)的高频关键词类型没有发生太大变化,HPLC、ELISA、Zearalenone、Deoxynivalenol等关键词的出现频率排名提升,而Maize和的排名有所下降。而在第三阶段(2015—2020年),Food safety的出现频次由15 名之外上升至第6位,Oxidative stress和Detoxification也分别上升至第14名和第15名。这表明由黄曲霉毒素引发的食品安全问题、黄曲霉毒素诱导的肝细胞损伤的氧化应激机制、黄曲霉毒素的脱毒与降解等研究在近年来受到国内外学者的广泛关注。
此外,通过比较不同国家发文中的高频关键词可以反映出不同国家在该领域的重点研究方向。如表5所示,在美国发文中,Maize、Corn、Peanut、Food safety等的排名比其他主要发文国要高,表明更多的研究集中在黄曲霉毒素对玉米、花生等食品的污染、黄曲霉毒素与食品安全等方面。中国发文中Aptamer、Oxidative stress、Detoxification、Apoptosis的排名要明显高于其他国家,表明中国在黄曲霉毒素的代谢解毒机制、开发黄曲霉毒素的检测方法以及黄曲霉毒素诱导细胞氧化应激与凋亡机制等方面开展了较多的工作。关键词Essential oil、Broilers、Lipid peroxidation、Antifungal、Antioxidant等在印度发文中出现频次较高,体现出该国学者对植物精油、肉鸡等该国传统食物中黄曲霉毒素污染、黄曲霉毒素诱发的脂质过氧化及抗氧化方面的浓厚研究兴趣。此外,在意大利发文中经常出现Milk、Patulin和Deoxynivalenol,而ELISA、Pistachio、Risk assessment则在伊朗发文中经常被使用。
表4 不同研究时期的排名前15 位作者关键词Table 4 Top 15 high-frequency keywords from papers published in different periods
表5 发文最多5 个国家的排名前15 位作者关键词Table 5 Top 15 high-frequency keywords from papers published by top five most productive countries
2.7.2 聚类分析
按照关键词之间紧密关联程度,可将其分类成不同的聚类。一般来说,在同一聚类中的关键词共现频率较高,共同代表了一个相近的研究领域。本研究利用VOSviewer软件对使用频次在30 次以上的124 个关键词进行共现聚类分析,其网络可视化图谱见图7。这些关键词被划分为7 个不同的聚类,代表了几个不同的主要研究领域。聚类1(红色)是最大的一个关键词集合,共有37 个,主要包括Aflatoxin B(B-1)、Hepatocellular carcinoma、Oxidative stress、Antioxidant、Antifungal、Toxicity、Liver、Apoptosis、Cytochrome P450、Gene expression、Genotoxicity、Biomarker(s)、Cancer、Liver Cancer、AMES test、Broilers等,这部分涵盖了黄曲霉毒素的细胞毒性作用及致癌机制等与健康相关的主要关键词。聚类2(绿色)共有29 个关键词,主要有Aflatoxin M(M-1)、Mycotoxins、Milk、Feed、Risk Assessment、Occurrence、Cereals、Wheat、Food、Cheese、Immunoaffinity column、Validation、ELISA、HPLC、LC-MS/MS、LC-MS、HPLC-FLD、Mass spectrometry等,这些关键词主要集中在各类食物中黄曲霉毒素的常规测定与检测技术,以及食物中黄曲霉毒素的暴露与风险评估研究。聚类3(深蓝色)包括26 个关键词,主要有Aflatoxin、、、Maize、Peanut(s)、Biocontrol、Biological control、Corn、、Cyclopiazonic acid、Groundnut、Aflatoxin Biosynthesis、Antifungal activity、、Secondary metabolism、Sterigmatocystin等,多数为黄曲霉毒素的来源、生物防治、生物合成及其调控等方面研究所使用的关键词。聚类4(黄色)包括Ochratoxin A、Fumonisin(s)、Fungi、Zearalenone、Patulin、、Trichothecenes、Sorghum等12 个关键词,这部分关键词包括了除黄曲霉毒素之外的一些其他真菌毒素。聚类5(紫色)包括Mycotoxin、Fluorescence、Aptamer、Biosensor、Immunosensor、Immunoassay等与食物中黄曲霉毒素新型快速检测技术相关的关键词。聚类6(浅蓝色)包括Detoxification、Decontamination、Biodegradation等与黄曲霉毒素污染控制技术相关的关键词。
图7 黄曲霉毒素研究中关键词的共现网络可视化图谱Fig. 7 Co-occurrence network visualization map of keywords in aflatoxin research
2.7.3 突现词检测
除了分析高频关键词,也可以找出出现频次可能不高但在某一时期集中出现的关键词,以更加全面地掌握不同时期的研究热点和前沿,为研究人员确定新的研究方向提供思路。突现关键词是指使用频率在某一时期突然增加的词,突现强度越强,该关键词所代表的研究内容成为新兴研究方向的可能性就越大。本研究使用CiteSpace V软件来识别2008—2020年间文献中的突现关键字,设置突现的最短时间是3 年。表6显示了突现性最强的前25 个关键词及突现周期。在2010年之前间开始突现的关键词如Rat、Rat liver、Aflatoxin contamination、HPLC、Lipid peroxidation、Protein、Essential oil、Inhibition、Cereal等,突现周期在3~7 年之间,说明这些相关研究在这一时期发展较快。而Wheat、Validation、Rice、Cancer、Broiler、Antioxidant、Gene expression则是2011—2015年间开始出现的突现词,其突现周期为3~6 年不等,这一时期不同关键词之间的突现强度差异较大。另外,Immunoassay、Food safety、Detoxifacation、Risk assessment、Biosensor、Gene、Biological control、Lactic acid bacteria、Oxidative stress则是2016年之后开始陆续出现的新的突现词,其突现时间一直持续到2020年,其中Detoxifacation、Risk assessment和Lactic acid bacteria的突现强度均超过30。该结果也预示着这些关键词所代表的研究方向可能持续成为未来一段时间的研究焦点。
表6 2008—2020年间黄曲霉毒素研究中的突现关键词Table 6 Burst keywords in aflatoxin research from 2008 to 2020
2.8 研究前沿领域
2.8.1 黄曲霉毒素新型检测技术的开发
传统的黄曲霉毒素检测技术需要昂贵的仪器和设备,且样本前处理复杂、对操作人员的要求高、分析时间长,难以对大量样本进行快速检测。近年来,基于免疫学原理的快速检测技术发展迅速,由于具有灵敏度高、特异性强、方便快捷的特点,该检测技术适用于现场快速检测。目前,除了酶联免疫吸附法、免疫层析分析法、荧光免疫分析法、放射免疫法之外,化学发光免疫分析法、时间分辨荧光免疫分析法、量子点标记荧光免疫法等新型免疫学检测方法与技术也被不断开发出来并引入到黄曲霉毒素的检测中。生物传感器是近年来发展起来的测定霉菌毒素的一种新兴技术,免疫传感器、适配体传感器、分子印迹聚合物生物传感器等逐渐被开发并应用于食品领域中监测生物膜中的黄曲霉毒素。随着小型便携式仪器的发展,开发检测结果重现性和准确性更高,且能够用于同时富集、分离和检测的多功能生物传感器将成为现场检测应用的必然趋势。此外,由于纳米材料具有独特的电、催化和光学特性等,基于纳米材料的生物传感器将可能成为未来的研究热点。
2.8.2 黄曲霉毒素解毒方法研究
食品和粮食中的黄曲霉毒素污染对经济发展和人体健康造成了严重的威胁,开发经济、高效的解毒方法已成为当务之急。相比于化学解毒方法在真菌抗药性、化学药品残留和环境污染等方面的问题,生物解毒方法具有安全系数高、特异性强、绿色清洁等独特优势,被视为最具发展前景和潜力的降解方法。利用微生物酶解作用、微生物菌体的吸附作用、微生物代谢作用等去除黄曲霉毒素已逐渐成为生物解毒黄曲霉毒素的重要研究方向,而筛选和改造具有高效解毒功能的优良菌株、黄曲霉毒素降解产物的结构解析及安全风险评价、改进和优化获得最佳脱除条件、提高复杂环境下黄曲霉毒素脱除能力的稳定性等已成为今后黄曲霉毒素高效解毒的重要突破口。此外,黄曲霉毒素的生物解毒法大多处于实验室水平,需要根据实际生产情况开发出更加经济又实用的处理工艺,使其实现工业化应用。
2.8.3 黄曲霉的生物防治方法与机制研究
开发安全、高效、环保的生物防治方法对黄曲霉进行防治受到越来越多的重视,也更容易被人们所接受。其中,利用微生物之间的竞争或拮抗作用对黄曲霉进行生物防治是控制食品黄曲霉毒素污染的重要方法,而筛选对黄曲霉及毒素具有拮抗作用的菌株成为近年来防治黄曲霉污染研究的热点。乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌、链霉菌、木霉、假单胞菌等已经被证实对黄曲霉具有显著的抑制效果。如乳酸菌对黄曲霉拮抗作用的研究目前多从微生态制剂角度出发开展,今后应致力于从宿主本身角度出发,研究乳酸菌对黄曲霉毒素中毒动物相关调控机制的影响。这不仅可以为乳酸菌拮抗黄曲霉提供新的研究思路,也将为生产实践中开展乳酸菌预防黄曲霉毒素中毒提供理论依据。同时,随着现代生物技术的发展,在分子水平利用抗性相关的基因标记辅助育种和基因工程技术开发黄曲霉菌的拮抗菌株新品种也备受青睐。
2.8.4 黄曲霉毒素生物合成的调控机制研究
尽管黄曲霉毒素的生物合成研究已经超过半个世纪,但对其生物合成调控机制的了解仍远远不够。揭示黄曲霉毒素生物合成的调控机制有利于设计有效新颖的策略干预黄曲霉毒素的侵染代谢,从而高效控制黄曲霉毒素污染。近年来,基因组学技术的发展为真菌次级代谢机制的研究带来机会,为不断挖掘新的黄曲霉毒素合成基因和调控因子提供了重要的技术支持。基因组学技术可为阐明黄曲霉毒素复杂生物合成过程的调控网络、深入了解合成过程中转录因子间的相互作用及构建基因调控网络提供极大的帮助。值得注意的是,近年来对黄曲霉毒素合成调控机制的研究已经从基因的转录水平逐渐向蛋白水平进行转移。随着蛋白组学技术的广泛应用,从蛋白水平阐述黄曲霉毒素生物合成的调控机理可能是今后的重点关注方向。黄曲霉毒素生物合成受多水平、多层次代谢网络的调控,包括合成途径的专一调控和次级代谢的全局调控。可以预见,综合利用基因组、转录组、蛋白质组及代谢组数据等系列技术从多个层面来研究黄曲霉毒素的生物合成调控机制将成为今后重要的研究趋势。
3 结 语
本研究利用文献计量学方法对WoS核心数据库中2003—2020年间发表的黄曲霉毒素研究文献进行量化分析,揭示了目前黄曲霉毒素领域的研究现状与发展趋势。全球黄曲霉毒素研究成果逐年增加,其中中国发文量呈现快速增长的趋势。美国和中国分别位列该研究领域发文量和总被引频次的前两位,也是在该研究领域开展国际合作最活跃的国家。两位中国学者的发文量进入世界前10 位,但国内学者的高被引论文数量及总被引频次较低。利用VOSviewer软件分析了全球不同时期和主要发文国研究文献中的高频关键词,通过聚类可视化分析了黄曲霉毒素的几个重点研究领域。进一步采用CiteSpace可视化分析手段对近年来突现关键词进行检测分析。随着黄曲霉毒素研究的不断发展,一些新的研究热点不断涌现,继续开发黄曲霉毒素的新型检测技术、生物防治技术与脱毒方法,揭示黄曲霉毒素生物合成的调控机制等研究受到国内外学者越来越多的关注,将持续成为今后的研究热点。我国在黄曲霉毒素领域的研究呈现出发展速度快、成果产出多、国际合作水平高、整体实力突出的特点,但在文献质量上未能与数量增长同步提升,缺乏有较高国际影响力、引领国际研究前沿的核心成果,亟待研究成果由“量”向“质”的突破。