基于文献计量学的高温大曲研究进展与发展态势分析

何 琪，沈 毅，张亚东，尹杰兵，杨伟杰，刘 君，袁思棋，王 西*

(1.四川轻化工大学生物工程学院，四川宜宾 644000；2.四川郎酒股份有限公司，四川泸州 646500)

中国白酒是世界六大蒸馏酒之一，根据其特点 分为浓香、酱香、清香、米香四大基础香型。其中酱香型白酒以其酱香突出，幽雅细致，回味悠长，空杯留香的特点独树一帜[1-2]。高温大曲在酱香型白酒中起到发酵、糖化、生香作用。高温大曲以小麦为原料，经过踩曲、安曲、翻曲、贮存等工序制成，是酱香型白酒发酵过程中的糖化发酵剂。高温大曲在室内保温发酵培养过程中，微生物不断地生长、代谢和群落更替，产生酱香型高温大曲的独特风味特征和糖化酶、蛋白酶、纤维素酶等酶类物质[3]。许多学者认为高温大曲中的微生物代谢产物是酱香型白酒中风味物质及其前体物质的重要来源，是酱香型白酒独特风格特征形成的关键[4-7]。高温大曲作为一种多微体系酒曲，微生物发挥着举足轻重的作用[8-10]，其中芽孢杆菌已经被证实与酱香风味产生密切相关，是芳香族、醇类及吡嗪类物质的重要来源[11-12]。在发酵过程中，高温大曲中的微生物菌群受其发酵条件影响，不断地演替[13-14]。近年来，研究学者利用现代分析技术深入全面地解析了高温大曲理化指标、微生物群落结构和风味物质，有助于酱香型白酒风味的解析和发酵进程的调控，最终提升酱香型白酒的品质。

文献计量学是形成于20 世纪60 年代的一门定量审查和调查特定科学领域的学科，是以统计学为主要计量方法，辅以计算机技术和图表、文献分析等现代可视化方法，直观地解释某一研究领域的发展脉络、研究现状及发展趋势的学科[15-16]。本文采用文献计量学的方法，利用可视化知识图谱对高温大曲的研究现状进行分析，统计发文数量和时间，进行发展趋势预测。使用VOSviewer 软件进行知识图谱的绘制，借助关键词共现网络的分析和突现性对高温大曲领域的热点趋势进行分析。

1 数据来源及分析工具

1.1 数据来源

本文选取Web of Science 数据库和中国知网（CNKI）学术期刊数据库为数据来源，WOS 作为世界范围内的研究人员检索和评估不同类型出版物的常用工具，涵盖了包括251 个类别的15000 多份期刊，同时WOS 数据库所导出的数据包括标题、作者、机构等[17]，适合用于计量分析。CNKI 学术期刊数据库是由清华大学和清华同方共同发起的一项知识项目工程，收录期刊、学位论文等，所囊括的范围极其广泛[18]。为了保证检索数据的全面和准确，WOS 数据库以高温大曲为检索主题，检索策略为：ALL=(high temperature daqu or jiang flavor daqu or maotai flavor daqu or soy sauce daqu) ；时间范围：1980-01-01 至2022-11-11；文献类型选择为研究论文（Articles）和研究综述（Review Articles）；限定语言为英语，检索结果去重后获得符合主题的英文文献47 篇。中国知网数据库以“高温大曲”为检索主题，检索策略为：主题=高温大曲；时间范围：1980-01-01 至2022-11-11；来源类别：全部期刊，对检索得到的文献进行筛查去重，获得符合主题的中文文献208篇。

1.2 分析工具

本文利用VOSviewer 软件对关键词共现关系进行绘制，利用Origin 软件绘制发文量折线图。VOSviewer 采用的是基于概率论的数据标准化方法，对高温大曲领域的关键词、发文机构、作者等提供网络视图(Network Visualization)，具有焦点突出、图像美观的特征[19]。

2 分析内容

2.1 发文绩效

统计分析一段时间内的发文数量，在一定程度上能客观地反应科学活动的活跃程度[20]。CNKI 数据库高温大曲领域的发文趋势可分为三个阶段：

①萌芽期（1980 年—1994 年），该时间段共检索出8 篇文章，表明高温大曲领域已经开始被注意。

②奠基期（1995 年—2009 年），该时间段共发文25 篇，年均发表论文1.67 篇。人们研究确认了高温大曲作为糖化发酵剂于酱香型白酒生产过程中的糖化、发酵、生香作用。杨代永等[21]2007 年发表在《酿酒科技》期刊上的题为“高温大曲中的微生物研究”的文章，发现高温大曲是一种细菌曲并且发酵过程中微生物呈现出消长规律，前期是以细菌为主，中后期霉菌大幅度增多，在前期和后期中偶尔发现酵母。高温大曲的感官特性、微生物特性、生化特性以及特征风味的成因在这段时间得到了总结。

③发展期（2010 年—2022 年），该时间段发文量为170 篇，年均发表13.07 篇。江南大学高亦豹等[22]2010 年发表在《微生物通报》上的“利用PCRDGGE 未培养技术对中国白酒高温和中温大曲细菌群落结构的分析”，利用PCR-DGGE 技术鉴定了无法分离培养的部分微生物的种属信息。这段时间的研究集中在高温大曲可培养微生物分离、微生物群落结构及其演替、大曲风味与产香微生物的联系等方面，同时分子生物学与基因工程学的发展，使得学者们运用现代分析方法对大曲的微生物和风味物质有了更加深入全面的了解[23-24]，为研究酱香型白酒主体风味成分及风味物质来源提供助力。

表1 高温大曲领域被引频次最高的WOS文章分布

图1 2010—2022年发文趋势分析

WOS 数据库中有关高温大曲的文章始于2019年，数量为9 篇，呈明显上升趋势。前后共有66 个高校及机构的252 位作者合作发表了47 篇文章，其中8 篇发表在《FRONTIERS IN MICROBIOLOGY》，7 篇发表在《FOOD RESEARCH INTERNATIONAL》。中国学者是该领域的发文主体，与新加坡、美国分别合作发文2 篇。近年来，高温大曲领域发文量逐渐增加，尤其是英文文章增速明显，表明学界对高温大曲的研究热情明显增加，研究方法不断改进，研究成果日益丰硕。

2.2 作者分析

2.2.1 作者发文量

发文量是衡量科学产出率的主要方式，发文量越多说明作者在该领域越活跃。如图2 所示，WOS数据库中发文量最高的分别是王莉、陈小雪和韩北忠，发文量均为7 篇。贵州茅台酒股份有限公司王莉团队文献篇均被引次数为5.71 次，h-index 4，主要研究了高温大曲中功能微生物菌群与风味之间的联系，酵母及其代谢产物与其他微生物在发酵过程中的相互作用[25]。中国农业大学韩北忠团队所发文献篇均被引频次为4.14 次，h-index 3，探讨了成品高温大曲曲皮和曲心的微生物菌群与其代谢产物的相关性及来源，使用高通量测序和核磁共振分析的方法分析了不同大曲的微生物群落和代谢产物[26-27]。贵州茅台酒股份有限公司杨帆团队所发文献篇均被引次数为5.83 次，h-index 3，主要通过全基因组测序对高温大曲中微生物与吡嗪相关的代谢基因和黑褐色大曲的成因进行研究[28]。郎酒集团沈毅在高温大曲领域的发文量为4 篇，篇被引频次达到了10.75 次，h-index 2，主要研究了不同颜色的高温大曲在微生物群落、理化指标和潜在功能方面的差异，并探讨了大曲成熟过程中微生物及其代谢产物的相关性[29]。

CNKI 数据库中发文量最多的分别是程池、姚粟和信春晖（图3）。其中中国食品发酵工业研究院的程池团队发文量为23篇，篇均被引次数为9.83次，h-index 3，主要从高温大曲中筛选嗜热细菌，使用非培养技术对高温大曲中微生物群落进行研究。中国食品发酵工业研究院姚粟团队发文量为19 篇，篇均被引次数为12.53 次，h-index 4，研究集中于高温大曲中放线菌、酵母菌的筛选及应用。山东扳倒井股份有限公司的信春晖团队发文量为12篇，篇均被引次数为13.67，h-index 6，研究了细菌和酵母在白酒大曲中的应用。

图3 高温大曲领域CNKI作者发文量

2.2.2 科研团队

WOS 数据库中高温大曲研究领域形成了以韩北忠、徐岩、王莉和罗惠波等为核心的科研团队。中国农业大学韩北忠团队是活跃度较高，成果较丰富的团队之一，该团队于2021 年在《FRONTIERS IN MICROBIOLOGY》上发表了“Understanding the Shifts of Microbial Community and Metabolite Profile From Wheat to Mature Daqu”一文，分析对比了新制大曲与成熟大曲的微生物群落与代谢产物之间的相关性以及微生物来源，发现糖多孢菌、芽孢杆菌和不动杆菌等优势菌群在不断地动态变化，且与酯类、糖类的产生有很强的相关性[30]。2022 年发表 在《JOURNAL OF THE SCIENCE OF FOOD AND AGRICULTURE》期刊上的“Bacteria-induced amino acid metabolism involved in appearance characteristics of high-temperature Daqu”，文中利用PacBio 测序分析了不同大曲样品中微生物组和代谢组的差异，发现芽孢杆菌属是黄色大曲的优势菌群，热放线菌属和热子囊菌属是棕色大曲的优势菌群，伯克霍尔德菌属、鞘氨醇单胞菌属和雷氏菌属是深色大曲的优势菌群，不同种属的优势菌群在氨基酸代谢途径中的差异是导致大曲颜色差异的主要原因[31]。

贵州茅台酒股份有限公司王莉团队于2019 年发表在《JOURNAL OF THE INSTITUTE OF BREWING》期刊中，题为“Yeasts and their importance to the flavour of traditional Chinese liquor:a review”的一文综述了高温大曲酿造过程和白酒酿造过程中的酵母群落、酵母衍生风味化合物、酵母与其他微生物之间的相互作用[32]。四川轻化工大学罗惠波团队于2019 年发表在《FRONTIERS IN MICROBIOLOGY》上的“Unraveling the Contribution of High Temperature Stage to Jiang-Flavor Daqu,a Liquor Starter for Production of Chinese Jiang-Flavor Baijiu,With Special Reference to Metatranscriptomics”，借助转录组学的方法，揭示了大曲在70 ℃高温下的230 种碳水化合物活性酶，不仅阐述了大曲“高温制曲”工艺的科学性，而且推进了酱香型白酒的质量研究进程[33]。

2.3 高引文章

文献被引频次的高低体现了该文献的参考应用价值和学术影响力，被引次数越多表明对学术交流和研究产生的作用越大。如表1 所示，在WOS数据库中，四川大学周荣清于2019 年发表在《FOOD RESEARCH INTERNATIONAL》期刊的“Correlation between volatile profiles and microbial communities: A metabonomic approach to study Jiang-flavor liquor Daqu”一文被引65 次，发现乳杆菌主要存在于大曲表面，芽孢杆菌集中于大曲内部，分别与酯类、吡嗪类风味化合物的代谢相关[34]。结合表2 可知，在CNKI 数据库中，江南大学徐岩与高亦豹在2010 年发表在《微生物学通报》一刊的“利用PCR-DGGE 未培养技术对中国白酒高温和中温大曲细菌群落结构的分析”文章，被引次数达136次。

表2 高温大曲领域被引频次最高的CNKI文章分布

综合表1 和表2 的20 篇文献可知，在高温大曲领域研究的热点为大曲中微生物组成和产香机理，研究方法主要为Illumina MiSeq 测序、PCR-DGGE未培养技术等。高温大曲由于其发酵过程中特殊的高温，导致微生物群落演替和风味形成机制复杂，需要研究人员根据不同的需求作为研究导向，利用现代分析技术，合理利用高温大曲这一微生物资源宝库。

2.4 关键词

2.4.1 WOS关键词分析

关键词能鲜明而直观地表述文献论述或表达的主题，使读者在未看文摘和正文之前便能一目了然地知道论文论述的主题[35]。利用VOSviewer 软件对WOS数据库文献进行关键词分析，共检出294个关键词，设定最小共线次数为2，其中有72 个关键词达到阈值。由图4 分析可知，全图围绕着“daqu”这一主题展开，是文献中出现频次最高的主题（22 次）。图中元素的大小与被引量相关，每个颜色代表着属于同一个聚类。“solid-state fermentation（固态发酵）”“microbial community（微生物群落）”等关键词词频最高，表明高温大曲中的微生物群落和多样性是该领域研究的热点；“high-throughput sequencing（高通量测序）”“16S ribosomal-rna（16S 核糖体RNA）”等关键词表明现代生物学技术在高温大曲微生物群落的研究中是常用方法。

2.4.2 CNKI关键词分析

利用VOSviewer 软件对CNKI 数据库文献进行关键词分析，共有851 个关键词，设定最小共线次数为2，其中有209 个关键词达到阈值，节点的颜色代表该关键词出现的年份。CNKI 数据库中研究方法以分子生物学为主，是研究大曲中微生物的主要方法。高温大曲的质量与制曲环境、酱香型白酒质量之间的关系、产酱香风味微生物的分离鉴定及其代谢途径等是高温大曲领域的研究热点且研究数量多；“季节”“机械制曲”“曲房温度”等关键词节点的出现表明大曲的质量是近年来研究的一个热点。

微生物方面，图5 中“芽孢杆菌”“高温放线菌”“酵母”等关键词节点表明自高温大曲中筛选出功能菌，再将其应用于大曲风味和理化指标的提升是一个热门的研究方向[36]。值得注意的是关键词“四甲基吡嗪”在高温大曲风味物质的研究中受到了较高的关注，特别是吡嗪类化合物受到高度关注。围绕着吡嗪类化合物的研究包括产吡嗪类化合物的细菌分离及应用、吡嗪类化合物检测方法的改进以及四甲基吡嗪在酱香型白酒中含量的提高[37-38]。

2.5 研究热点与发展态势

为更加清晰地了解高温大曲领域突然爆发的研究热点，本文使用citespace 软件的Bursts（爆发词）分析功能对研究热点进行分析，如图6 所示。研究热点主要集中在产酱香风味细菌、微生物群落、大曲质量及风味物质等，其中“分离鉴定”“淀粉酶”“曲房空气”自2016 年开始至2022 年仍受到持续关注[39]。

图6 1980—2022 年高温大曲领域爆发词分布

研究学者们一方面通过现代分子生物学技术对大曲中的微生物进行鉴定，另一方面使用传统分离技术分离以芽孢杆菌为主的产酱香风味细菌并研究风味物质的代谢通路[40]。“曲房空气”出现在近两年，表明大曲质量与发酵过程中环境因子这一研究方向是当下的热点[41-42]。未来需通过多组学研究方法探索功能微生物的代谢调控机制，从而揭示高温大曲关键风味物质和功能活性成分的形成机理，通过环境因子定向调控功能微生物的生长代谢，达到提升高温大曲质量的目的。

在不断运用现代技术和方法验证制曲原料、时节、工艺的科学性的同时，高温大曲领域正从可培养方法的菌株筛选向免培养的菌群结构分析演变，从大曲质量标准研究向大曲生产环境因子调控演变，从剖析菌株的生理代谢特征向解析大曲重要微生物生态学功能演变。掌握生产过程群体微生物互作规律等方向已成为高温大曲研究领域的新态势。

总而言之，高温大曲是酱香型白酒的主体骨架，是影响酱香型白酒品质的重要因素，开展有关大曲的基础应用研究、完善大曲质量的评价标准体系，必将对白酒酿造产业高质量发展、促进行业进步、助推白酒酿造进入品质化时代具有重要意义。

3 结论

高温大曲中的微生物及风味物质直接或间接地影响了酱香型白酒的质量。本文采用文献计量学的方法，对高温大曲领域WOS 数据库和CNKI数据库的文献进行系统性的综述及可视化分析，共涉及相关英文文献47 篇，中文文献208 篇。中国学者是该领域发文的主力军，其中WOS 数据库发文量增长明显，郎酒集团、茅台集团、江南大学、中国农业大学、中国食品发酵工业研究院等单位是该领域的研究主体。“Correlation between volatile profiles and microbial communities: A metabonomic approach to study Jiang-flavor liquor Daqu”和“利用PCR-DGGE 未培养技术对中国白酒高温和中温大曲细菌群落结构的分析”分别是WOS 数据库和CNKI 数据库中该领域被引次数最高的文献，被引次数为65次和136次。

微生物群落结构、制曲条件调控、功能微生物分离是该领域的研究热点，目前高温大曲微生物菌群和理化指标的研究与PCR-DGGE、GC-MS、高通量测序等现代技术紧密结合，有效促进了高温大曲微生物群落和理化指标、风味物质关联机制研究的开展。紧紧将理论研究与实际生产结合，开展以高温大曲为主题的科学研究有助于揭示酱香型白酒特征酱香风味的来源和组成，对酱香型白酒质量的提升和白酒行业的可持续发展具有重要意义。