黑木耳降血糖的研究进展及趋势分析

李博文，毛雪,2，姜威，孔祥辉,2，夏海华

（1黑龙江省科学院微生物研究所，哈尔滨 150010；2黑龙江省农产品加工协同创新推广体系，哈尔滨 150000）

0 引言

近年来，越来越多的科学家和研究人员对黑木耳的降血糖作用开展了不同程度的研究，特别是针对当前发病率较高的糖尿病，黑木耳发挥了一定的预防与治疗作用。因此，黑木耳在降血糖产品研发方面具有广阔的开发应用前景，不仅在食品市场的需求量较大，而且在药物研发和保健方面具有开发潜力。黑木耳、姬松茸、猴头菇等食药用菌均具有一定的降糖作用[1-3]。徐思绮[4]通过模拟体外消化黑木耳，分离出有效的降血糖物质，进行紫外光谱扫描，发现其在260、280 nm处均无特征吸收峰，通过13C-NMR图谱推测该分子内部的主键为β-1→4糖苷键，证实该物质是一种多糖类物质。Lu等[5]从黑木耳子实体中提取出木耳多糖模拟体外水解物(APSHs)，通过气相色谱分析得出APSHs 主要由阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖和葡萄糖胺组成，并以0.15 g/kg体重给药于链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病雄性SD 大鼠，灌药7 周后STZ诱导的糖尿病大鼠血糖水平下降了23.72%，证明了APSHs 能有效降低STZ 诱导的糖尿病大鼠血糖。YUAN等[6]通过饲喂法发现，黑木耳粗多糖(FA)使KKAy糖尿病小鼠尿葡萄糖水平下降了57.44%、血清葡萄糖水平下降了21.30%。尹红力等[7]通过灌胃28 d四氧嘧啶诱导的糖尿病小鼠发现低剂量组黑木耳酸性多糖80%醇沉片段组(AAP 80%-L)使糖尿病小鼠空腹血糖值水平下降了47.46%，证明了AAP80%-L具有显著的降血糖作用。黑木耳多糖降血糖的机理主要包括以下3个方面：（1）分子水平的调节机制。黑木耳多糖能促进胰高血糖素样肽1的分泌，从而刺激胰岛β细胞产生更多的胰岛素，也会促进肝糖原的合成从而起到降血糖的作用[8]。黑木耳多糖还可以有效抑制α-葡萄糖苷酶的活性，从而降低血液中葡萄糖的含量，起到降血糖的作用[6]。黑木耳多糖还能显著降低STZ诱导糖尿病小鼠体内的总胆固醇和低密度脂蛋白水平，从而起到调节血糖的作用[9]。（2）代谢组学的调节机制。STZ-糖尿病小鼠糖尿病初期体内血脂异常，血糖含量高，丙二醛含量升高引起机体氧化应激反应和炎症，黑木耳多糖能有效缓解糖尿病小鼠的氧化应激反应和随后引起的糖尿病病理进程[10]。Liu 等[11]通过代谢组学分析得出黑木耳多糖能有效恢复2型糖尿病小鼠的氨基酸代谢、脂质代谢、胆汁酸的合成和甘油磷脂通路，可显著改善胰岛素抵抗。（3）调节肠道菌群的调节机制。糖尿病小鼠的肠道菌群与正常小鼠不同，通过16S rRNA分析，饲喂黑木耳多糖后，糖尿病小鼠肠道内拟杆菌门的丰度增加，厚壁菌门的丰度降低，从而改善糖代谢紊乱，稳定小鼠体重[12]。张廷婷等[13]也证明了黑木耳及其多糖可增加高脂饮食大鼠肠道菌群的多样性，改善小鼠的消化系统。目前，黑木耳多糖研究领域还未形成具有广泛共识基础的完整理论体系，运用CiteSpace软件对黑木耳降血糖研究领域文献信息进行系统梳理的研究也鲜见报道。采用文献科学计量方法，运用可视化知识图谱绘制软件CiteSpace，针对中国知网(CNKI)数据库1993年1月—2022年12月期间有关黑木耳降血糖研究领域国内研究热点、趋势进行可视化分析，探寻其学科研究动态及当下研究热点，系统评估其相对重要程度，预示该领域近期的发展方向，推动中国黑木耳行业的发展。

1 数据来源和研究方法

1.1 数据来源

研究数据收录于中国知网(CNKI)1993—2022年有关黑木耳降血糖研究的文献，主要为了揭示当前食用菌领域的研究现状。本研究选取“黑木耳降血糖”作为检索条件进行检索，对检索得到的全部文献进行挑选，去除其中包含的报纸、报道等文献条目后，共检索出与黑木耳多糖研究有关的文献4184 篇。运用CiteSpace软件工具生成知识图谱，通过对知识图谱的解读和分析，揭示黑木耳降血糖研究的历史演进历程，并预测未来研究热点[14]。

1.2 研究方法

本研究基于文献计量学方法，利用可视化分析软件对黑木耳降血糖的研究现状进行了定量分析，可视化分析可使复杂的数据得到更清晰的呈现[15]。目前有各种各样的可视化绘图软件可供选择，比如PaperLens、Ucinet、Netdraw、Vosviver 等 ，其中CiteSpace是一个基于JAVA的可视化文献计量应用程序，用于对引文进行多元、动态和分时的可视化分析，因其操作简单和图谱美观而被广泛使用[16]。在比较了几个不同版本的分析软件后，本研究选择了运行较稳定、兼容性好的CiteSpace 6.2.R2（64位）进行分析。所得数据以download.txt 格式保存在CiteSpace 软件中，并将Tineslicing时间段设定为1993—2022年。然后利用软件中嵌入的关键词等分析计算模型，绘制出黑木耳降血糖研究的知识图谱，并对其研究动态和发展过程进行了直观分析。通过这种方式可以确定黑木耳降血糖的研究热点，有助于对食用菌资源的相关研究进行宏观把握，为该领域的深入研究提供参考[17-21]。

2 结果与分析

2.1 论文发表数量分析

论文发表数量随着时间变化而变化的趋势可历时性地反映该研究领域的发展状况[22]。从图1 可看出，1993—2022年中国黑木耳降血糖研究方面的年发文量总体上呈2 个发展阶段(R2=0.944)。（1）1993—2005年每年发文量较少（年平均仅24篇），广大学者开始由黑木耳多糖的提取分离技术[23]转向黑木耳多糖的抗衰老、保健等功能作用研究方向[24]；（2）2006—2022年每年发文量呈波浪式快速增长（年平均约228 篇），此时期内相继涌现大量黑木耳多糖降血糖的研究成果，且中国黑木耳降血糖的研究从宏观的作用效果向生物活性、分子机制及调节通路等微观方向发展[25-27]。总之，随着农业政策的出台，广大学者对黑木耳多糖的功能也愈发重视，并积极探索相关作用机理和开发利用。

图1 1993—2022年中国黑木耳降血糖研究方向的年发表文献数量变化趋势

2.2 关键词共现分析

一篇论文的关键词在很大程度上可以体现论文的主题，而且往往代表着论文的中心思想和核心内容。对某一学科或领域论文出现的关键词数量进行统计分析，是确定该学科研究领域热点的一个重要手段[27]。将数据经过转换后导入CiteSpace，并使用CiteSpace可视化功能进行关键词分析，参数设置如下：设置关键词(Keyword)为CiteSpace 软件中的节点类型；调整时间为1993—2022年，选取单个时间分区跨度为1年；其余参数保持为默认状态，生成的黑木耳降血糖研究的关键词共现图谱见图2。根据得到的图谱结构，每个节点都代表一个关键词，图2 显示的节点大小与关键词的频数大小成正比，将节点连接起来的连线的粗细代表2 个关键词之间的联系强度，连线越粗，表示联系越紧密，中心度也就越高[28-30]。本次研究关键词分析运行CiteSpace后得到424个节点，2099条连线，网络密度为0.0234，其中出现频次越高的关键词在得到的图中展现的节点越大。图2直观展示了在这期间黑木耳降血糖研究热点高频关键词及相互的连接关系。在黑木耳研究中，与黑木耳密切相关的多糖的功能特性备受关注，研究内容主要包括黑木耳多糖的提取分离纯化、结构表征及生物活性3个维度[31-33]。为更好分析现有研究主题，本研究统计出排名前20的高频关键词及其中心性（该关键词在所有关键词中的重要性），详见表1。

2.3 关键词聚类分析

CiteSpace 聚类图谱中的网络结构与聚类清晰度用模块值（Q值）和平均轮廓值（S值）表征，Q值＞0.3时网络结果显著，S值＞0.5时聚类结构可信[34-35]。设置时间切片为1，节点类型为关键词，其他默认，构建的关键词聚类图谱中Q值为0.3364，S值为0.715，表明该聚类结构可信，结果显著，聚类间有较高的清晰度，同类间的关联度高（图3）。关键词聚类后的结果见表2：#0纯化，其包含的主要关键词有单糖、单糖组成、胞内多糖、胞外多糖、含量测定等，该聚类研究是以黑木耳多糖的分离纯化及深入研究黑木耳多糖组成成分[36-37]等为主。#1 抗氧化，其包含的主要关键词有羧甲基化、抗炎、化学修饰、中草药、抗辐射等，该聚类研究是以经分子修饰后的黑木耳多糖增强药理活性[38]等为主。#2黑木耳，其包含的关键词有产量、评价、复合饮料、单因素试验、红枣等，该聚类研究是以黑木耳功能性食品的开发以及黑木耳产业链的延伸[39-41]等为主。#3生物活性，其包含的主要关键词有作用机制、表征、结构表征、脂质代谢、抗炎活性等，该聚类研究是以黑木耳多糖结构表征的基础研究，并就其抗炎活性和降脂活性[42-43]等为主。#4 糖尿病，其包含的主要关键词有高血压、红葡萄酒、大蒜素、健康食品、维生素等，该聚类研究主要是以黑木耳食品的保健功效[44]等为主。#5 食用菌，其包含的主要关键词有综合利用、活性成分、研究进展、现状等，该聚类研究是以食用菌精深加工及当下黑木耳中功效成分的挖掘和利用[45]等为主。#6 增强免疫，其包含的主要关键词有增强免疫、抗病毒、ndv、发酵乳、硫酸化修饰等，该聚类研究是以黑木耳多糖硫酸化修饰物的抗病毒和增强免疫活性[46-48]等为主。

图3 关键词聚类

2.4 关键词的突现图谱

基于图2 的关键词共现图谱，进一步分析黑木耳降血糖领域1993—2022年关键词突现情况，得到图4排名前20位的突现关键词。由图4可知，关键词突现强度最高的为结构表征，突现值为17.88，首次突现时间为2019年，突现结束时间为2022年，突现持续4年，可能与当时的十三届全国人大二次会议提出的倡导黑木耳产业转型升级有关，会上人大代表郭成宇建议国家对黑木耳产业给予政策和资金上的支持，以打破黑木耳产业发展的瓶颈[49]。从关键词突现的持续时间来看，“真菌多糖”、“维生素”、“保健食品”、“胡萝卜素”、“分离”和“液体发酵”这些词的持续时间较长，从1993—2022年，其突现强度分别为6.99、8.99、5.95、6.03、7.19 和5.13，说明这几个词涉及的主题是广大学者在黑木耳多糖分离纯化及其功能特性持续关注的热点。从关键词突现时间变化序列来看，由“真菌多糖”、“维生素”、“保健食品”、“胡萝卜素”到“分离”、“液体培养”、“深层发酵”、“纯化”、“菌丝体”和“提取”最后到“功能特性”、“结构解析”、“抗氧化活性”、“结构鉴定”、“结构表征”和“稳定性”的突现，表征黑木耳降血糖研究领域经历黑木耳有效成分功能[37]—黑木耳多糖分离纯化[39]—黑木耳多糖药理作用与分子结构[40,42]等过程。

图4 黑木耳降血糖研究领域排名前20位的突现关键词

2.5 作者合作网络分析

对本研究所调查的文献进行作者合作分析，如表3 所示发文量最多的作者是王振宇：哈尔滨工业大学化工与化学学院，19篇；孔祥辉：黑龙江省科学院微生物研究所，12篇；李婷婷：东北林业大学林学院，11篇；尹红力：中国农业科学院农产品加工研究所主食加工技术研究院，10 篇；依据普赖斯开发的核心作者计算公式(1)计算[50]。

表3 1993—2022年发表文献数量前10名作者

其中Nmax为黑木耳降血糖领域发文量最多的作者所发表的文章篇数，由表3 可知在1993—2022年间的作者发表文章数量最多为19 篇，所以Nmax=19，代入到普赖斯公式进行计算得出M=3.2，表明作者的发文量大于3篇即为该领域核心作者，发文量≥3篇的作者共96位，说明研究该领域的作者较多，且研究的较为深入。基于图5 的作者合作网络分析图谱，网络中共110 个节点，96 条连线，网络密度0.016，表示发文作者共110个，作者间合作线96 条。研究该领域的团队较多，且以王振宇为代表的合作团队规模较大，团队内部成员间合作较密切但与不同团队间合作较少。其中王振宇、尹红力、李婷婷合作团队主要研究新资源功能性食品研究与开发。孔祥辉、张介驰合作团队致力于食用菌精深加工。

图5 黑木耳降血糖研究领域作者合作分析网络图

2.6 研究机构网络分析

对本研究所调查的文献进行机构网络分析，结果如表4所示，发文量最多的机构为吉林农业大学，发文量为111 篇；其次为福建农林大学，发文量为87 篇；南京农业大学，发文量为66篇。基于CiteSpace在CNKI数据库检索到4184 篇文章的发文机构进行可视化分析，并生成图6 的机构网络图谱。图谱中节点的大小与机构发表文章数量成正比，即节点越大所代表的机构发表文章的数量越多[51]。网络中共268 个节点，31条连线，网络密度0.0009，表示发文机构共268 个，机构间合作线31 条。对研究机构的类别进行分析可以发现，高等院校所占比例达到了100%。从该结果可得出黑木耳降血糖研究的机构较多，但机构之间的相互联系缺乏紧密性，需要进一步加强各科研机构之间的交流与合作，笔者建议和国际上比较著名的大学与研究机构在该领域内开展合作，切实提高中国食用菌领域内的水平。

表4 1993—2022年发表文献数量排名前10名机构

图6 黑木耳降血糖研究领域机构合作分析网络图谱

3 结论与讨论

本研究从论文发文量、关键词、作者、研究机构4个方面对黑木耳降血糖相关研究文献的计量分析结果，对黑木耳降血糖领域相关研究的整体情况和脉络进行梳理和分析。黑木耳降血糖主要研究关注点可分为2个部分，一部分为黑木耳多糖的分离纯化，主要包括提取工艺、液体发酵和结构鉴定等，而另一部分则为黑木耳多糖的生物活性，其中以药理活性为主要研究对象，具体涵盖了抗氧化活性、降血糖、降血脂和免疫调节等。黑木耳降血糖相关研究呈现的主要特点：一是总体研究文献量呈现先缓慢后快速上升的趋势；二是研究热点从提取、分离纯化和液体发酵等宏观水平向生物活性、功能特性和结构表征等分子水平推进；三是作者与研究机构分散度程度高，不集中。

3.1 主要关注领域

关键词共现分析、关键词聚类分析以及关键词的突现图谱可以归纳出黑木耳降血糖研究主要的关注领域。其中，从关键词共现分析看，除去多糖和黑木耳这2个关键词外，对于分离纯化、生物活性和结构分析方面也开展了大量的研究。例如，骆嘉原等[52]利用生物酶法从黑木耳中提取多糖，经分离纯化后对其α-淀粉酶活力抑制率进行测定，发现其α-淀粉酶抑制率为26.72%，证明这种方法分离的多糖有很好的体外降血糖作用。孙永敢等[53]通过不同的方法提取黑木耳粗多糖并比较多糖得率以及利用HPSEC 分析、FT-IR 光谱分析、甲基化分析确定其中两种黑木耳分级精多糖组成成分与结构。刘楠楠[32]也初步表征了黑木耳的结构并通过转录组和宏基因组学的方法从分子水平上探讨黑木耳降血糖的作用机理。从关键词突现图谱可以发现不同时间关注的研究重点不同，在研究初期主要关注了黑木耳多糖的分离纯化等方面；而在研究后期也就是近期的研究中主要关注黑木耳多糖的生物活性和分子结构等分子水平方面，这也将成为未来黑木耳降血糖的发展趋势。整体来看，黑木耳降血糖的研究热点随分析设备的迭代、分析手段的进步、系统生物学的发展得以深入进行[54-55]，研究方向与农业政策、食品行业政策及相关法律法规息息相关[56]。

3.2 研究主要特点

总体研究文献量呈现先缓慢后快速的上升趋势，其中，研究高峰期出现在2006—2022年间，年均总体研究文献量为228 篇。从研究作者来看，该领域存在着多个研究团队，其中王振宇和孔祥辉各自带领的团队内部合作稳定，但缺乏中心性更强或更具影响力的作者。从研究机构来看，研究主体多为高等院校，合作模式更多地在机构内或地域内进行，而跨机构和跨地域的合作相对较少[57]。究其原因，食用菌资源十分丰富，具有种类多，分布广，产量大的特点[58-59]。不同机构或地域基于各自独特的食用菌生产条件与产业工厂化进程，故而形成地域受限的特征[60]。

3.3 研究不足之处

尽管黑木耳多糖降血糖的研究经过近几十年的发展，在分离纯化、有效成分、生物活性方面已经取得了很大成功，为治疗糖尿病提供了一些理论依据，但仍存在以下几方面的问题：（1）研究对象不够多样化：目前的研究大都采用小鼠、大鼠等动物进行实验研究，缺乏人体临床研究，因此在实际应用时仍需进行更多的人体临床研究。（2）研究机制尚不明确：尽管已有报道证明黑木耳多糖具有降血糖的作用，但是具体是何种分子或某几种分子共同起作用，以及降血糖过程中涉及的代谢通路和靶点等仍有待进一步深入研究。（3）糖尿病研究深度和广度不足：尽管2 型降血糖研究已经取得了一定的成果，但病因复杂，涉及多条代谢通路，具体的发病机制尚未阐明，预防手段尚不清楚。

3.4 预测发展

目前，黑木耳在降血糖领域的研究还处于初级阶段，但随着科学技术的不断发展以及对黑木耳营养成分的深入研究，其在降血糖领域的应用前景十分广阔。未来，黑木耳在降血糖领域的发展预测主要包括：（1）更深入的研究黑木耳的活性成分和机制，发掘黑木耳营养成分中更多的降血糖物质。（2）针对糖尿病等慢性病的临床应用研究，如探索黑木耳对胰岛素分泌和细胞损伤的保护作用、对高血糖引起的病理机制的影响等。（3）进一步完善黑木耳的加工和制备技术，提高黑木耳的效用和保健价值，为降低血糖提供更好的健康产品。