基于Cite Space对近5年发酵领域的研究进展与热点分析

2024-04-27韦升坚王丽黎冬裕黄玲林光燎苏倩

食品安全导刊·中旬刊 2024年2期

韦升坚王丽黎冬裕黄玲林光燎苏倩

摘要：近年来，我国生物产业快速发展，且发酵对身体和胃肠道健康具有很多益处，有关微生物发酵的研究逐渐增多。为探讨发酵领域近5年的研究现状与发展前景，对中国知网和Web of Science数据库中2019—2023年发表的文献进行检索并筛选，使用Cite Space软件对文章发文量、研究团队、研究热点进行图谱分析。结果表明，近5年国内发酵领域发文量偏少，年发文量平稳上升；国外发文量较多，年发文量超过100篇，2023年发文量达到200篇；国内外研究群体主要是中医药高校和研究机构；国内外研究热点集中在抗氧化和肠道菌群，国内研究重点为发酵技术，而国外研究范围较广，重点为益生菌的研究；国内外学者间合作较为密切，但研究机构间尚未形成紧密的合作关系。高校和研究机构应突破地区间的限制，促进发酵研究领域的融合。肠道菌群是近5年发酵的研究热点，也是未来发酵研究深入的对象。

关键词：食品；发酵；Cite Space软件；文献计量学；热点分析

Abstract： In recent years， Chinas biological industry has developed rapidly， and fermentation has many benefits for body and gastrointestinal health. Research on microbial fermentation has gradually increased. In order to explore the research status and development prospect of fermentation field in the past five years， the literatures published in China knowledge Network and Web of Science database from 2019 to 2023 were searched and screened， and the atlas analysis of the number of articles， research team and research hotspots were carried out by using Cite Space software. The results showed that the number of publications in the field of domestic fermentation in the past five years was relatively small， and the annual number of publications increased steadily. There are more foreign publications， with an annual number of more than 100 papers， and the number of papers will reach 200 in 2023 ; the research groups at home and abroad are mainly Chinese medicine universities and research institutions ; domestic and foreign research focuses on antioxidant and intestinal flora. Domestic research focuses on fermentation technology， while foreign research has a wide range of research， focusing on probiotics. The cooperation between domestic and foreign scholars is relatively close， but the research institutions have not yet formed a close cooperative relationship. Universities and research institutions should break through regional restrictions and promote the integration of fermentation research. Intestinal flora is a research hotspot in fermentation in the past five years， and it is also the object of in-depth research in the future.

Keywords： food; fermentation; Cite Space software; bibliometrics; hot spot analysis

發酵是指通过控制微生物生长及代谢产物并通过不同酶的作用转化营养成分而产生食品和其他制品[1]。发酵可以作为一种食品保存方法，其产生的抗菌代谢物（如有机酸、乙醇、细菌素等）可降低食品被病原微生物污染的风险[2]；发酵还可以产生益生元，改善肠道pH值，调节肠道菌群结构，有利于肠道健康[3]；发酵还可以去除部分食物中苦味酚类化合物，如橄榄等，提高其可食用价值[4-6]；同时，随着“食药同源”逐渐受到国际关注，食药物质发酵也是目前的研究热点之一[7]，发酵过程会通过微生物的代谢活动将大分子物质和抗营养因子转化为更高效、无毒的营养物质原料，提高营养价值[8-11]；某些特定的微生物发酵还可以降低或去除原料中的毒性成分[12-13]，例如，灵芝菌发酵可降低何首乌中二苯乙烯苷这一毒性成分的含量[14]。近5年，发酵与其他学科结合，在增效、减毒、提升质量等方面焕发新的活力[15]，在食品产业[16]、中药材开发方面[3]、饲料行业[17-18]中占重要地位。

文献计量学是指对学术信息进行描述和统计分析，以揭示其数量特征和内在规律，是对研究现状趋势等进行可视化分析的有效方法[19]。2004年，陈超美[20]开发了Cite Space II信息可视化软件，用于可视化科学文献的变化趋势和根本性变化，为知识领域的可视化做出了重要贡献。

本文基于中国知网（China National Knowledge Infrastructure，CNKI）和Web of Science（WOS）数据库中近5年发酵领域的相關文献，运用Cite Space软件，对年度发文数量、研究团队、研究领域和研究热点进行可视化分析，生成相关图谱，深入探讨微生物发酵的研究热点及前沿趋势，宏观把握发酵研究的整体情况，以期为后续相关研究提供一定的理论参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

基于CNKI和WOS数据库，在高级检索页面以“发酵”为主题进行检索。其中，CKKI检索期刊来源为北大核心，检索时间设定为2019年1月—2023年12月，检索相关文献，筛选并剔除与主题无直接关联的科技成果文献，最终从CNKI和WOS数据库中分别获得文献257篇和784篇。

1.2 研究方法

首先将得到文献导出为“Refworks”的txt格式，将txt改为“download_2319”，（意为2019—2023年的数据），使用Cite Space可视化分析软件，对发酵相关研究领域的文献进行统计分析并绘制相关数据图表。在图表分析的基础上深入阅读文献，总结归纳出发酵的研究现状及热点。CNKI数据获取流程如下。首先建立4个文件夹，分别以Data、input、output和project命名；然后打开中国知网，从中国知网高级检索界面输入关键词“发酵”进行检索，勾选所有与主题相关的文献并导出，以“Refworks”格式获得数据，存入input文件夹；打开Cite Space软件，在“Data”功能区选择“CNKI”，在弹出的2个文件选项框里分别对应打开已建好的input和output文件夹，然后点击“CNKI Format Concersion”选项框进行数据转化，将转化好的数据从output文件夹复制到Data文件夹；在Cite Space软件中新建项目，“Title”框输入“发酵”，在对应文件选项框里选择已建好的project和Data文件夹，选择“CSSCI”，点击“save”，即项目已建好；然后在功能选择区选择要分析的作者、机构、关键词等功能选项，点击“GO”、“Visualize”，最后获得可视化结果。WOS数据获取与上述步骤基本一致，不同的是在导出文献时选择“纯文本”格式，即可获取转化数据。

2 结果与分析

2.1 发酵发文量整体产出分析

将检索获得的中英文文献导入GraphPad中，整理统计2019—2023年发表的中英文文献数据并对整体产出情况进行分析，结果见图1（a）。从CNKI及WOS文献数据库中共检索筛选获得文献1 041篇，其中来源于WOS数据库的英文文献共784篇，占总发文量的75.31%；中文文献发文量为257篇，仅约为总发文量的1/4。由此可见，英文期刊对于发酵研究的报道较多。

2.2 文献时间分布特征及趋势分析

从CNKI和WOS数据库筛选出的国内外与发酵相关的研究性文献发文量随年份变化的情况如图1（b）所示。对中文文献产出时间分布特征进行分析，2019—2023年的年发文量逐渐增多，处于增长期，随着“十四五”生物经济发展规划对发酵产业提出新的要求[21]，国内对发酵领域的研究越来越重视，2023年发文量达到65篇。

国外发酵领域的发文量较多，年发文量超过100篇，尤其是2022年，发文量达到206篇，这是由于2022年发酵对肠道菌群影响研究热度较高，引起了研究者们的广泛关注。国外的年发文量是国内的2～3倍，说明国内对发酵相关研究的关注度有限。查阅相关文献以及国家政策发现，限制国内发酵领域发展的原因有国外引进的菌种较多、发酵和生物合成大部分核心菌种被国外垄断、高端设备和核心技术缺乏以及高效液相色谱仪、高通量测序仪等依赖进口。因此，我国应加大对发酵工艺及应用的研究，掌握核心技术，在已有成果的基础上选育优良菌种，加深功能性研究，明确发酵机理。

2.3 国内外研究力量分布分析

运用Cite Spaces软件对中英文文献数据以研究地区、国内外研究机构、作者为节点类型分别进行分析，绘制与发酵相关研究者间和机构间合作的网络图谱，图谱中网络密度值越大，说明合作的趋势越明显[22]。

对WOS数据库获得的数据进行分析，共有17个地区对发酵研究具有重要贡献，地区合作图谱显示网络密度为0.010 5（图2），存在256个节点和342条连线，表明有256个地区对发酵开展了研究，各个地区之间合作较为分散，但对发酵领域有重要贡献的地区之间纯在紧密的合作。其中，中国在该领域的研究产出占据绝对的优势地位，其次是韩国、美国、日本和意大利。

由图3和图4可知，国内作者和机构的网络密度值分别为0.017 1和0.009 2，说明国内作者和机构间的合作都较为分散。由图3可知，CNKI作者间合作图谱有181个节点，连线数为279条，表明有181个作者参与了发酵相关研究，连线数大于节点数，说明国内在该邻域有重要贡献的研究者之间存在紧密的合作关系，其中以黑龙江省中医药科学院的陈丽艳、王伟明，河南中医药大学的王瑞生、张振凌，广西医科大学的黄建春，山东农业大学的毛志泉、尹承苗，河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所的孔维丽、崔筱、刘芹以及北京中医药大学的张加余等为代表的作者合作网络规模较大。宓月光等[23]明确了淡豆豉发酵过程中游离氨基酸的含量变化，为药效研究提供参考；陈祎甜等[24]、王瑞生等[25]研究了五倍子发酵炮制对小鼠止咳功效的影响，为五倍子发酵百药煎止咳化痰的作用机理提供了参考；刘皓皓等[26]用非靶向代谢组学技术分析检测了玉米芯发酵培养料制备中微生物代谢产物的种类及含量，探讨了主要代谢物的组成及变化规律，为稳定发酵料质量提供了理论基础；董凡等[27]总结了中药发酵技术的现状和发酵对中药感官、成分含量、药理作用的影响，对中药发酵的发展方向提出了建议，为开发利用中药发酵技术提供了科学思路。而CNKI机构间合作图谱（图4）中有140个节点，但连线数为90条，小于节点数，说明国内研究机构间还未形成紧密的合作网络，相关研究机构集中在北京中医药大学和河南中医药大学。

由图5、图6可得到国外科研合作关系，作者间合作和机构间合作的网络密度值都较小，分别为0.011 3和0.008 6，与国内相比合作强度更弱，说明国外作者和机构间合作更加分散。WOS作者合作图谱（图5）有239个节点，连线数为321条，说明有239个机构对发酵开展了相关研究，连线数大于节点数，说明对该邻域有重要贡献的研究者之间存在紧密的合作，其中以ANUSORN CHERDTHONG、ANNA CZECH和XIN ZHAO为代表的作者合作网络规模较大。WOS机构间合作图谱（图6）中有199个节点，连线数为169条，连线数小于节点数，说明国外研究机构间还未形成紧密的合作网络，相关研究机构主要为Khon Kaen Univ、China Agr Univ、Jiangnan Univ和Kyung Hee Univ。

2.4 关键词共现分析

关键词是对文献内容的高度概括和总结，其出现频率往往能反映出某一领域的研究热点。基于Cite Space软件对关键词的分析来认识发酵相关研究的热点[28]。以关键词为节点，通过软件构建由节点和连线组成的共现图谱，即为关键词共现分析。本文对CNKI数据库中257篇中文文献的关键词进行共现网络分析（图7），涉及188个关键词，其中高频关键词有发酵、化学成分、液体发酵、固态发酵、肠道菌群、抗氧化以及黄芪等。对WOS数据库中784篇英文文献的关键词进行共现网络分析得到图8，涉及321个关键词，其中fermentation、lactic and bacteria、food、probiotics、growth performance、gut microbiota以及antioxidant activity为高频关键词。发酵相关的中英文文献研究热点都有抗氧化和肠道菌群，中文文献偏向于发酵技术性研究，而英文文献更偏向于益生菌研究。此外，国外的研究方向比国内更广，研究层次更深。

2.5 关键词聚类分析

基于上述关键词共现分析结果，对CNKI、WOS数据库中热点关键词进行聚类分析并可视化。图9显示除发酵外，发酵相关研究的中文关键词聚类图谱共形成7个聚类标签，有188个节点，315条连线，聚类模块值Q=0.686 8（Q≥0.5），说明聚类结构显著；平均轮廓值S=0.937 1（S≥0.7），说明聚类结果可信。除发酵外，第一大聚类是肠道菌群，说明发酵与肠道菌群的关联是目前国内的研究热点。图10显示发酵相关研究的英文关键词聚类图谱共形成15个聚类标签，有321个节点，548 5条连线，聚类模块值Q=0.763 7（Q≥0.5），说明聚类结构显著；平均轮廓值S=0.937 1（S≥0.7），说明聚类结果可信。与中文文献不同，英文文献中第一大聚类是probiotic，并且英文文献的关键词较中文文献更加聚集，集中度和重叠度更高，表明各关键词相关研究方面存在一定关联。

2.6 发酵研究趋势分析

通过Cite Space软件绘制发酵中文、英文文献的关键词突现图谱，对发酵研究的中文文献关键词进行突现分析。关键词时间线图可从时间维度上显示关键词的变化，关键词突现图显示的是某段时间内活跃度高的关键词，能说明研究热点的变化[29]。

由发酵中文关键词演进时间线（图11）可知，2019—2021年研究主要集中在微生物中药、中药炮制、液体发酵和培养基优化；2021—2023年研究主要集中在肠道菌群、代谢组学、生物转化、固态发酵和药理作用。可以发现，近5年国内发酵研究从发酵技术性研究逐渐转变为肠道菌群、生物转换等更深层的研究。对CNKI数据库发酵研究的关键词进行突现分析得到图12，共获得8个突现词，2019—2021年研究热点集中在黄瓜、生物防治、发酵液和hplc，其中生物防治突现强度为1.54；2021—2023年的研究热点主要集中在黄芪、中药炮制和发酵工艺。

由发酵英文关键词演进时间线（图13）可知，国外2019—2023年主要研究内容包括抗氧化活性、抗炎、肥胖、肠道菌群和益生菌等。对WOS数据库发酵研究的关键词进行突现分析得到图14，共获得25个突现词，2019—2021年研究热点主要集中在cancer、inhibition、gut health和broiler chicken，突现强度为3.44～2.72；而2021—2023的研究热点集中在lactobacillus、fecal microbiota、gut microbiome，突现强度为2.95～1.56。近5年，前期国外对发酵的研究主要为发酵对癌症的影响，2020—2021年开始研究发酵与肠道健康的关系，2021—2023年深入研究发酵与乳酸菌等益生菌和肠道菌群的关系，说明发酵与肠道菌群是近5年的研究热点，也可能是未来发酵的研究方向。

3 结论

本研究基于Cite Space文献计量分析软件对2019—2023年CNKI和WOS数据库中发酵研究相关的文献进行可视化研究。近5年，发酵领域中英文文献发文量整体呈波动性上升趋势。随着“十四五”生物经济发展规划对发酵产业提出新的要求[21]，人们对发酵相关产品的需求量上升，国内对发酵领域的研究越来越重视。以陈丽艳、王瑞生、黄建春、毛志泉、孔维丽、张加余等为代表学者的发酵研究主要发表在中药和食品相关的期刊，国内外发酵相关研究机构主要为大学和机构。发文量最多的国家是中国，其次是韩国、美国、日本。中国的生物资源丰富，是世界制造大国，發酵是我国生物产业的重要组成部分，直接生产的产品有有机酸、氨基酸、酶制剂等，其中氨基酸和有机酸产能世界第一，与其密切相关的产品包括抗生素、维生素、基因工程药物等，产值达到3～5万亿元[30-31]。中国正由发酵大国向发酵强国转变。通过绘制和分析关键词共现、聚类、突现图谱，发现国内和国外的研究领域大体一致，肠道菌群、益生菌、抗氧化、固态发酵和液态发酵等是发酵领域的重要研究对象；固态发酵和液态发酵是发酵研究常用的技术[32]。研究表明，肠道菌群与健康密切相关，肠道菌群对免疫调控等方面起着重要的作用。益生菌发酵及其代谢产物对肠道微生物群的调节作用是目前发酵领域的研究热点。

综上所述，采用Cite Space软件对CNKI和WOS数据库中发酵领域的中英文文献进行可视化分析，直观地体现出发酵领域近5年的发展历程和研究热点。发酵领域不同学者之间、不同机构之间、不同地区之间的合作比较分散，但核心作者之间有一定合作，目前还没有形成紧密合作的研究机构网络。因此，各高校和研究机构应突破地区间的各种限制，为发酵研究领域的快速发展提供支持。

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