基于Citespace 的粉葛研究进展可视化分析

康家和,段志程,唐雪珂,吴文婷,刘远朋,施平丽,王爱勤

(1.广西大学农学院,广西 南宁 530004; 2.贵州财经大学,贵州 贵阳 550025; 3.广西壮族自治区农业科学院,广西 南宁 530007)

葛是卫健委认定的药食同源植物,素有“亚洲人参”的美称[1],含有丰富的淀粉、膳食纤维、黄酮、氨基酸、铁、钙、铜、硒等[2]。 粉葛的主要产地包括广西、江西、广东、湖南、湖北等地,粉葛的市场开发前景广阔,目前已经开发出一系列初加工产品,如葛粉、葛根挂面、葛根饮料等[3]。 最近30 年,人们对粉葛的研究逐渐深入,取得了一系列研究成果。 但是,当前未见有对粉葛的研究成果和研究热点进行梳理的报道,粉葛研究的发展趋势和内在联系尚不明确,通过文献计量学工具对粉葛研究相关文献进行梳理十分必要。

科学知识图谱作为一种新型计量学工具,以可视化技术来呈现某个学科或者专业之间的内在联系、演化发展趋势[4],其研究对象是科学知识,是一种显示科学知识发展进程与结构关系的图形,属于科学计量学的范畴[5]。目前,国内外学者利用此方法已成功地绘制出大量关于某一领域的相关论文、专利等信息图谱。 目前,知识图谱可视化在粉葛研究领域已有小规模应用。 徐敬宣等应用可视化方法分析了近30 年葛根芩连汤的研究概况,通过检索中国知网1990 年1 月～2020 年1 月期间收录的葛根芩连汤相关文献,应用 CiteSpace 软件将纳入的文献进行关键词、作者、研究机构的可视化分析,以了解葛根芩连汤的研究现状、热点及趋势[6]。 容林采用文献计量法,对2007～2012 年葛根领域发表的学术期刊和学位论文进行统计分析,分析了葛根文献的学科和内容分布、刊物类型分布等信息[7]。 本研究运用知识图谱可视化分析技术,系统梳理了1993 ～2022 年粉葛研究领域的总体概况,分析了粉葛研究领域的研究热点与演化发展路径,可为从事本领域研究的专家学者提供一定参考。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

文献来源于中国知网检索平台(CNKI),以“粉葛”和“甘葛藤”为主题词,对1993 年5 月8 日～2022 年11 月29 日CNKI 数据库中文文献进行检索,剔除不相关文献、毕业论文、广告等,共检索出文献377 篇。

将筛选出的文献以Refworks、全记录与引用的参考文献格式导出,以“download”开头命名的txt 格式进行保存和后续分析。

1.2 研究方法

本文采用的研究工具Citespace5.8R3 软件,是陈超美博士应用Java 语言开发的一款科学分析软件[5],其功能主要是探寻科学领域演进的路径,反映研究文献的引文历史、主题演变趋势与热点之间的内在联系。

选取1993 ～2022 年粉葛论文,时间切割(time slice)为 1 年,阈值设置为 Top 50 per slice,Term source 为title、abstract、author keywords、keywords plus(ID)。 选择作者、机构、关键词等节点绘制网络图谱对其进行可视化分析。

2 结果与分析

2.1 粉葛相关文献年度发文量统计

年度发文量是反映该领域研究热度的一项重要指标,并在一定程度上体现该领域发展历程[8,13]。 粉葛相关文献年度发文量变化趋势见图1。

图1 粉葛相关文献年度发文量变化趋势Figure 1 Number viariation tendency of published articles of Pueraria lobata research

根据图1,可将粉葛相关文献年度发文量划分为3 个阶段。 1993～1998 年是粉葛研究的初步探索阶段,此阶段年度发文量很低,保持在每年1～2 篇的区间。 1998～2019年为平稳发展阶段,此阶段年度发文量整体呈现增长趋势,同时不少年份出现回落,较为明显的如2006 ～2007年,2008～2009 年等,该阶段总发文量达到268 篇,峰值为2017 年的31 篇。 2020～2022 年为快速发展阶段,年发文量均在30 篇以上,2022 年达到峰值,该年发文量为39篇,可见粉葛研究进入了新的发展阶段,发文量增速明显。

2.2 核心作者分析

核心作者是学术研究领域的骨干力量,在研究中发挥着重要的引领和向导作用[9]。 采用Citespace 软件生成粉葛研究的作者合作关系图谱,图中出现网络节点数555条,连线数721 条(图2)。 其中节点代表作者,节点大小与作者发表的文章数量成正比;连线代表作者间的合作关系,连线越粗,则说明作者间的合作关系越强。 1993 ～2022 年以来,江西中医药大学的朱卫丰是发文量最高的学者,共发表文章12 篇,其中核心期刊(包含CSSCI、北大核心、科技核心等)10 篇。 朱卫丰教授是“国家重点研发计划中药现代化专项项目:中药材大品种——葛(葛根、粉葛)的开发”的牵头人。 其次是欧昆鹏发表了9 篇,再次是曹升、刘荣华、严华兵、尚小红、黄欠如、王艳均发表了8 篇文章,根据普赖斯定律,核心作者的计算公式是MP=0.749 NPmax,其中Npmax为发文量第一位的作者的文献数量,Mp为核心作者的最低发文量[10]。 由于发文量最高的作者共发表了粉葛相关文献12 篇,根据公式计算,发文量大于等于3 篇的作者为核心作者,共计69 位,其中发文量前10 名的作者见表1。

表1 粉葛研究发文量前10 名的作者Table 1 Top 10 most productctive authors of Pueraria lobata research

图2 粉葛研究核心作者合作网络Figure 2 Co-occrrence of core authors of Pueraria lobata research

Citespace 生成的粉葛研究核心作者网络图显示,当前粉葛领域的研究人员关系图呈现出“网状结构”,以上核心作者有3 组合作关系紧密,分别为严华兵、尚小红、曹升、欧昆鹏、肖亮、王艳等,朱卫丰、葛菲、刘荣华、黄欠如等,周礼仕、潘小燕、唐敏。 这3 组关系都可以归为“学缘”,即高校内的师生同门关系或研究机构中的同事关系[11]。

2.3 机构分布与分析

根据粉葛研究机构相关数据,绘制从事粉葛研究的机构合作共现图(图3),结果显示共有节点376 个,连线200 条,其中节点代表粉葛研究机构,节点间的连线代表机构间的合作关系。

图3 粉葛研究机构合作共现Figure 3 Research core institutional collaboration network map of Pueraria lobata

科研机构肩负服务国家战略需求与培养人才的使命[11],因此有必要对其情况进行分析。 本研究核心参照作者分析的方式,将发表文章数量在4 篇及以上的定义为核心机构[12]。 江西中医药大学以22 篇文章排名第一。之后是广西农业科学院、广西大学、广东农业科学院等。可见,开展粉葛研究的机构,主要以中医药大学和农业科研院所为主。 特别是粉葛主要产地的高校和科研机构对粉葛的研究较多。 根据粉葛研究机构合作共现图(图3)可知,当前机构间的合作,以平台内部为主。 例如基于江西中医药大学这一平台,药学院、中医学院、现代中药制剂教育部重点实验室等开展合作,进行粉葛相关研究;基于广西壮族自治区农业科学院这一平台,广西农业科学院经济作物研究所、广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室、广西农业科学院生物技术研究所、广西农业科学院植物保护所等开展合作。 同时也存在着“地缘”合作关系,例如广西大学和广西农业科学院间的合作等。

研究发现,从事粉葛研究的核心机构与核心作者的排序基本一一匹配。 推测该领域的学科高产作者群即将形成,并且彼此存在一定的学术壁垒。

2.4 期刊分布与分析

通过分析文献的期刊分布情况(表2),能帮助从事粉葛研究的工作人员及时查询相关信息和资料,有助于自身知识框架和逻辑的建立,从前人的研究基础上发现新的研究着力点,并帮助其了解所属成果发表的资源信息。根据表2 可知,载文期刊最多的是《现代农业科技》,共发表了11 篇葛根相关文章。 其次是《食品工业科技》。 本研究统计了载文量5 篇及以上的期刊,共计12 个。

表2 载文量前12 名期刊统计Table 2 Top 12 journals related to of Pueraria lobata research

运用Citespace 软件生成期刊共现图(图4),图4 和表2 共同分析发现:(1)粉葛类文章发文期刊比较分散,排名前12 名的期刊,占比仅占总量的21.7%。 (2)粉葛类文章主要发表在三类期刊中。 第一类是中医医学类期刊,如中国中药杂志(10 篇)、中药材(9 篇)、时珍国医医药(8 篇)、中成药(6 篇),这与粉葛药食同源的属性具有紧密联系。 第二类是食品加工类期刊,如食品工业科技(10 篇)、食品研究与开发(5 篇)。 第三类是农业科技类期刊,如现代农业科技(11 篇)、南方园艺(6 篇)、长江蔬菜(6 篇)。 (3)本研究分析的377 篇文献中,核心期刊共有152 篇,占比40.31%。 排名前12 的期刊中,《食品工业科技》、《中国中药杂志》、《中药材》、《时珍国医国药》、《中成药》、《中国实验方剂学杂志》、《食品研究与开发》属于核心期刊,《现代农业科技》、《南方园艺》、《农业与技术》、《长江蔬菜》、《现代园艺》属于普刊。 可见粉葛仍然是一个较为小众的领域。

图4 粉葛载文期刊共现Figure 4 Contains the text of the journal co-presentation chartof Pueraria lobata research

2.5 关键词共现分析

关键词可以展现文章的中心内容,高频关键词分析可以刻画出研究领域的热点问题[8]。 在Citespace 软件中选择Keywords 模块对关键词进行可视化分析。 图谱共有网络节点417 个,节点越大、越突出,则表明该关键词频次越高,研究热度也越高,节点连线为916 条,越粗说明联系越紧密,研究越重要。

从图5 可以发现,粉葛研究领域关键词多、联系强,表明粉葛涉及的研究领域是比较广泛的。

图5 粉葛研究的关键词共现图谱Figure 5 Keywords co-occurrence analysis of of Pueraria lobata research

在关键词共现图谱的基础上绘制排名前15 的高频关键词和中心性列表(表3),从表中可以看出,前15 位的高频关键词出现频次都在8 次以上。 关键词频次前15 名分别为粉葛、葛根、葛根素、栽培技术、野葛、总黄酮、指纹图谱、异黄酮、含量测定、大豆苷元、产量、化学成分、种质资源、大豆苷、hplc。 关键词的中心性与频次基本吻合,中心性越高则对应频数相对越大。 “粉葛”和“葛根”呈双子星格局,连接了其余的关键词。 通过关键词共现图谱,可将频次最高的15 个词大致分为4 类,一是“粉葛”、“葛根”、“野葛”,这一组词为粉葛研究的词组本身;二是“葛根素”、“总黄酮”、“异黄酮”、“ 大豆苷元”、“化学成分”、“大豆苷”;三是“指纹图谱”、“hplc”;四是“栽培技术”、“含量测定”、“产量”、“种质资源”。

表3 高频关键词和中心性列表Table 3 High frequency keywords and centrality list

2.6 粉葛研究的路径演进

时区图从时间维度显示视图的知识演化情况,使得研究热点变化和交互影响过程清晰呈现[11]。 图6 为粉葛研究的关键词时区图,根据图6 可知,我国粉葛研究大致可以分为以下3 个阶段,分别是1993 ～2006 年、2007 ～2015 年、2016～2022 年。

图6 粉葛研究关键词时区Figure 6 Keywords time zone diagrams of Pueraria lobata research

第一阶段(1993～2006 年)重点是对粉葛鉴定方法与栽培技术方面的研究。 这一阶段的关键词以“粉葛”“葛根”“栽培技术”“异黄酮”为主。 仲耘刊登在《天然气产物与开发》上的《粉葛采收与加工的研究》一文,是现存较早报道粉葛研究的文献,作者利用紫外分光光度法和高液压相色谱法对粉葛的总黄酮含量进行了测定,并对粉葛采收时间进行了研究,开创了国内粉葛研究的先河[13]。早期中医学应用方面存在粉葛与天花粉混充药用的情况,因此两者间鉴别方法成为当时的一个研究热点。 张丽华、孟黎明、聂磊等介绍了二阶导数光谱法等方法在鉴别上的应用[14～16]。 西南农业大学的周堂英在《中草药》期刊上介绍了粉葛组织培养与同源四倍体诱导的方法[17]。

第二阶段(2007～2015 年)随着对粉葛研究的不断深入,研究热点转变为粉葛化学成分的研究。 这一阶段的关键词主要有“葛根素”“总黄酮”“野葛”“大豆苷元”“hplc”“含量测定”“种质资源”“淀粉”。 广西民族大学的陈建明学者运用高效液相色谱法测定广西粉葛中葛根素含量的方法,并将这一成果刊登在《时珍国医医药》杂志[18]。 任亚东、张雁等研究了总黄酮的含量测定和提取工艺方法[19～20]。

第三阶段(2016 ～2022 年)重点是对粉葛生药学、产业发展现状的研究。 这一阶段的关键词主要为“产量”“多糖”“品质”“功效”“相关性”。 朱卫丰、杨碧穗、曾宣荣等着力于粉葛生药学研究,粉葛是药食两用植物,具有较高的经济价值和药用价值,因此对粉葛分子生药学的研究受到学者的广泛关注[21～23]。 尚小红[3]、何绍浪、万清珂、黎俊荣等分别研究了广西、江西、广东佛冈、广东肇庆等地粉葛产业发展现状[24～26]。 黄鸿华、杜鑫潇、王婷等探究了粉葛的栽培技术,分析了栽培现状与经济效益,粉葛研究与种植生产结合程度逐渐提升[27～29]。

3 个阶段中,“粉葛”、“葛根”、“葛根素”等关键词贯穿始终。

根据突现节点的不同,Citespace 突现分析可以划分为突发主题、笔者、关键词等多个研究主题。 在该聚类中,突现的节点包含的个数越多,则说明该领域的研究越活跃,并且在一定程度上代表研究的新动向。 图7 为粉葛研究关键词突现图。 突现图中的浅色部分代表寻常年份,深色部分则代表该关键词突现的年份和显示持续时间。 拟锈病是突现出现时间最早的关键词,并且持续时间较长。 通过对关键词突现分析可以发现粉葛的研究前沿在不同时期存在一定的差异,其中拟锈病、产量、多糖等关键词持续时间较长,葛根素、栽培技术等关键词突现强度较高。

图7 粉葛研究关键词突现分析Figure 7 Burst keywords analysis of of Pueraria lobata research

3 结论

本研究借助Citespace 软件对粉葛研究相关文献进行了知识图谱可视化分析,梳理了国内粉葛研究的现状与发展进程。 研究表明,目前国内粉葛研究领域的发文量呈现上升趋势,文章发文作者呈现明显的“地缘”与“学缘关系”,粉葛研究机构多为医科类大学、农业大学和农业科研院所,核心作者群和核心机构群逐渐形成。 从期刊分布情况分析可知,当前40%粉葛研究相关论文发表于核心期刊,但在国内顶刊上刊登较少。 通过关键词共现分析、突现分析等研究发现,目前粉葛研究领域关键词多、联系强且新的研究热点不断涌现。

目前,我国科研院所、大专院校等对粉葛研究的重视程度不断提高,并为粉葛的开发利用提供了理论依据与技术保障,但是当前对粉葛的研究也存在着一定的问题。一是研究力量较为薄弱:粉葛作为一种药食同源植物,目前,研究的主要力量为我国的中医药大学、涉农高校以及农业科研院所,且多集中于广西、广东、江西等粉葛原产地,机构间合作力度较少。 二是研究内容较为单一:当前粉葛的研究领域主要集中于中医药学和农学,缺乏与其他学科的交叉性研究。 在当前大健康产业背景下,如何提高粉葛葛根素含量,达到药用标准,从而提高粉葛的经济效益和社会价值是值得关注的问题。 三是研究领域较为小众:当前粉葛研究刊登在国内普刊上的文献占比较大,顶刊上的文章较少,说明粉葛研究仍不是薯类作物研究主流方向,仅需专家学者对其进一步加强关注。

基于以上研究,本文提出以下建议:(1)加强机构间合作力度。 粉葛品种众多,不同地区间差异较大,适时开展交流合作,可以更为准确的把握当前研究领域内的热点问题。 (2)依据现实需求开展粉葛选育种与栽培技术相关研究。 深入了解市场消费情况与粉葛种植户实际需求,推广出市场竞争力强、营养价值高、生产经营者有利可图的品种和配套的高产高效栽培技术。 (3)加强多学科、跨学科交叉合作研究,运用中医药学、农作物学、园艺学、农业经济学等多学科角度思维对粉葛进行研究,扩展粉葛研究领域和研究方法。