基于Cite Space對近5年發(fā)酵領(lǐng)域的研究進展與熱點分析

韋升堅 王麗 黎冬裕 黃玲 林光燎 蘇倩

摘 要：近年來，我國生物產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，且發(fā)酵對身體和胃腸道健康具有很多益處，有關(guān)微生物發(fā)酵的研究逐漸增多。為探討發(fā)酵領(lǐng)域近5年的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景，對中國知網(wǎng)和Web of Science數(shù)據(jù)庫中2019—2023年發(fā)表的文獻進行檢索并篩選，使用Cite Space軟件對文章發(fā)文量、研究團隊、研究熱點進行圖譜分析。結(jié)果表明，近5年國內(nèi)發(fā)酵領(lǐng)域發(fā)文量偏少，年發(fā)文量平穩(wěn)上升；國外發(fā)文量較多，年發(fā)文量超過100篇，2023年發(fā)文量達到200篇；國內(nèi)外研究群體主要是中醫(yī)藥高校和研究機構(gòu)；國內(nèi)外研究熱點集中在抗氧化和腸道菌群，國內(nèi)研究重點為發(fā)酵技術(shù)，而國外研究范圍較廣，重點為益生菌的研究；國內(nèi)外學(xué)者間合作較為密切，但研究機構(gòu)間尚未形成緊密的合作關(guān)系。高校和研究機構(gòu)應(yīng)突破地區(qū)間的限制，促進發(fā)酵研究領(lǐng)域的融合。腸道菌群是近5年發(fā)酵的研究熱點，也是未來發(fā)酵研究深入的對象。

關(guān)鍵詞：食品；發(fā)酵；Cite Space軟件；文獻計量學(xué)；熱點分析

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(fā)酵是指通過控制微生物生長及代謝產(chǎn)物并通過不同酶的作用轉(zhuǎn)化營養(yǎng)成分而產(chǎn)生食品和其他制品[1]。發(fā)酵可以作為一種食品保存方法，其產(chǎn)生的抗菌代謝物（如有機酸、乙醇、細菌素等）可降低食品被病原微生物污染的風(fēng)險[2]；發(fā)酵還可以產(chǎn)生益生元，改善腸道pH值，調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)，有利于腸道健康[3]；發(fā)酵還可以去除部分食物中苦味酚類化合物，如橄欖等，提高其可食用價值[4-6]；同時，隨著“食藥同源”逐漸受到國際關(guān)注，食藥物質(zhì)發(fā)酵也是目前的研究熱點之一[7]，發(fā)酵過程會通過微生物的代謝活動將大分子物質(zhì)和抗?fàn)I養(yǎng)因子轉(zhuǎn)化為更高效、無毒的營養(yǎng)物質(zhì)原料，提高營養(yǎng)價值[8-11]；某些特定的微生物發(fā)酵還可以降低或去除原料中的毒性成分[12-13]，例如，靈芝菌發(fā)酵可降低何首烏中二苯乙烯苷這一毒性成分的含量[14]。近5年，發(fā)酵與其他學(xué)科結(jié)合，在增效、減毒、提升質(zhì)量等方面煥發(fā)新的活力[15]，在食品產(chǎn)業(yè)[16]、中藥材開發(fā)方面[3]、飼料行業(yè)[17-18]中占重要地位。

文獻計量學(xué)是指對學(xué)術(shù)信息進行描述和統(tǒng)計分析，以揭示其數(shù)量特征和內(nèi)在規(guī)律，是對研究現(xiàn)狀趨勢等進行可視化分析的有效方法[19]。2004年，陳超美[20]開發(fā)了Cite Space II信息可視化軟件，用于可視化科學(xué)文獻的變化趨勢和根本性變化，為知識領(lǐng)域的可視化做出了重要貢獻。

本文基于中國知網(wǎng)（China National Knowledge Infrastructure，CNKI）和Web of Science（WOS）數(shù)據(jù)庫中近5年發(fā)酵領(lǐng)域的相關(guān)文獻，運用Cite Space軟件，對年度發(fā)文數(shù)量、研究團隊、研究領(lǐng)域和研究熱點進行可視化分析，生成相關(guān)圖譜，深入探討微生物發(fā)酵的研究熱點及前沿趨勢，宏觀把握發(fā)酵研究的整體情況，以期為后續(xù)相關(guān)研究提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

基于CNKI和WOS數(shù)據(jù)庫，在高級檢索頁面以“發(fā)酵”為主題進行檢索。其中，CKKI檢索期刊來源為北大核心，檢索時間設(shè)定為2019年1月—2023年12月，檢索相關(guān)文獻，篩選并剔除與主題無直接關(guān)聯(lián)的科技成果文獻，最終從CNKI和WOS數(shù)據(jù)庫中分別獲得文獻257篇和784篇。

1.2 研究方法

首先將得到文獻導(dǎo)出為“Refworks”的txt格式，將txt改為“download_2319”，（意為2019—2023年的數(shù)據(jù)），使用Cite Space可視化分析軟件，對發(fā)酵相關(guān)研究領(lǐng)域的文獻進行統(tǒng)計分析并繪制相關(guān)數(shù)據(jù)圖表。在圖表分析的基礎(chǔ)上深入閱讀文獻，總結(jié)歸納出發(fā)酵的研究現(xiàn)狀及熱點。CNKI數(shù)據(jù)獲取流程如下。首先建立4個文件夾，分別以Data、input、output和project命名；然后打開中國知網(wǎng)，從中國知網(wǎng)高級檢索界面輸入關(guān)鍵詞“發(fā)酵”進行檢索，勾選所有與主題相關(guān)的文獻并導(dǎo)出，以“Refworks”格式獲得數(shù)據(jù)，存入input文件夾；打開Cite Space軟件，在“Data”功能區(qū)選擇“CNKI”，在彈出的2個文件選項框里分別對應(yīng)打開已建好的input和output文件夾，然后點擊“CNKI Format Concersion”選項框進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，將轉(zhuǎn)化好的數(shù)據(jù)從output文件夾復(fù)制到Data文件夾；在Cite Space軟件中新建項目，“Title”框輸入“發(fā)酵”，在對應(yīng)文件選項框里選擇已建好的project和Data文件夾，選擇“CSSCI”，點擊“save”，即項目已建好；然后在功能選擇區(qū)選擇要分析的作者、機構(gòu)、關(guān)鍵詞等功能選項，點擊“GO”、“Visualize”，最后獲得可視化結(jié)果。WOS數(shù)據(jù)獲取與上述步驟基本一致，不同的是在導(dǎo)出文獻時選擇“純文本”格式，即可獲取轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵發(fā)文量整體產(chǎn)出分析

將檢索獲得的中英文文獻導(dǎo)入GraphPad中，整理統(tǒng)計2019—2023年發(fā)表的中英文文獻數(shù)據(jù)并對整體產(chǎn)出情況進行分析，結(jié)果見圖1（a）。從CNKI及WOS文獻數(shù)據(jù)庫中共檢索篩選獲得文獻1 041篇，其中來源于WOS數(shù)據(jù)庫的英文文獻共784篇，占總發(fā)文量的75.31%；中文文獻發(fā)文量為257篇，僅約為總發(fā)文量的1/4。由此可見，英文期刊對于發(fā)酵研究的報道較多。

2.2 文獻時間分布特征及趨勢分析

從CNKI和WOS數(shù)據(jù)庫篩選出的國內(nèi)外與發(fā)酵相關(guān)的研究性文獻發(fā)文量隨年份變化的情況如圖1（b）所示。對中文文獻產(chǎn)出時間分布特征進行分析，2019—2023年的年發(fā)文量逐漸增多，處于增長期，隨著“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃對發(fā)酵產(chǎn)業(yè)提出新的要求[21]，國內(nèi)對發(fā)酵領(lǐng)域的研究越來越重視，2023年發(fā)文量達到65篇。

國外發(fā)酵領(lǐng)域的發(fā)文量較多，年發(fā)文量超過100篇，尤其是2022年，發(fā)文量達到206篇，這是由于2022年發(fā)酵對腸道菌群影響研究熱度較高，引起了研究者們的廣泛關(guān)注。國外的年發(fā)文量是國內(nèi)的2～3倍，說明國內(nèi)對發(fā)酵相關(guān)研究的關(guān)注度有限。查閱相關(guān)文獻以及國家政策發(fā)現(xiàn)，限制國內(nèi)發(fā)酵領(lǐng)域發(fā)展的原因有國外引進的菌種較多、發(fā)酵和生物合成大部分核心菌種被國外壟斷、高端設(shè)備和核心技術(shù)缺乏以及高效液相色譜儀、高通量測序儀等依賴進口。因此，我國應(yīng)加大對發(fā)酵工藝及應(yīng)用的研究，掌握核心技術(shù)，在已有成果的基礎(chǔ)上選育優(yōu)良菌種，加深功能性研究，明確發(fā)酵機理。

2.3 國內(nèi)外研究力量分布分析

運用Cite Spaces軟件對中英文文獻數(shù)據(jù)以研究地區(qū)、國內(nèi)外研究機構(gòu)、作者為節(jié)點類型分別進行分析，繪制與發(fā)酵相關(guān)研究者間和機構(gòu)間合作的網(wǎng)絡(luò)圖譜，圖譜中網(wǎng)絡(luò)密度值越大，說明合作的趨勢越明顯[22]。

對WOS數(shù)據(jù)庫獲得的數(shù)據(jù)進行分析，共有17個地區(qū)對發(fā)酵研究具有重要貢獻，地區(qū)合作圖譜顯示網(wǎng)絡(luò)密度為0.010 5（圖2），存在256個節(jié)點和342條連線，表明有256個地區(qū)對發(fā)酵開展了研究，各個地區(qū)之間合作較為分散，但對發(fā)酵領(lǐng)域有重要貢獻的地區(qū)之間純在緊密的合作。其中，中國在該領(lǐng)域的研究產(chǎn)出占據(jù)絕對的優(yōu)勢地位，其次是韓國、美國、日本和意大利。

由圖3和圖4可知，國內(nèi)作者和機構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)密度值分別為0.017 1和0.009 2，說明國內(nèi)作者和機構(gòu)間的合作都較為分散。由圖3可知，CNKI作者間合作圖譜有181個節(jié)點，連線數(shù)為279條，表明有181個作者參與了發(fā)酵相關(guān)研究，連線數(shù)大于節(jié)點數(shù)，說明國內(nèi)在該鄰域有重要貢獻的研究者之間存在緊密的合作關(guān)系，其中以黑龍江省中醫(yī)藥科學(xué)院的陳麗艷、王偉明，河南中醫(yī)藥大學(xué)的王瑞生、張振凌，廣西醫(yī)科大學(xué)的黃建春，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)的毛志泉、尹承苗，河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所的孔維麗、崔筱、劉芹以及北京中醫(yī)藥大學(xué)的張加余等為代表的作者合作網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大。宓月光等[23]明確了淡豆豉發(fā)酵過程中游離氨基酸的含量變化，為藥效研究提供參考；陳祎甜等[24]、王瑞生等[25]研究了五倍子發(fā)酵炮制對小鼠止咳功效的影響，為五倍子發(fā)酵百藥煎止咳化痰的作用機理提供了參考；劉皓皓等[26]用非靶向代謝組學(xué)技術(shù)分析檢測了玉米芯發(fā)酵培養(yǎng)料制備中微生物代謝產(chǎn)物的種類及含量，探討了主要代謝物的組成及變化規(guī)律，為穩(wěn)定發(fā)酵料質(zhì)量提供了理論基礎(chǔ)；董凡等[27]總結(jié)了中藥發(fā)酵技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)酵對中藥感官、成分含量、藥理作用的影響，對中藥發(fā)酵的發(fā)展方向提出了建議，為開發(fā)利用中藥發(fā)酵技術(shù)提供了科學(xué)思路。而CNKI機構(gòu)間合作圖譜（圖4）中有140個節(jié)點，但連線數(shù)為90條，小于節(jié)點數(shù)，說明國內(nèi)研究機構(gòu)間還未形成緊密的合作網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)研究機構(gòu)集中在北京中醫(yī)藥大學(xué)和河南中醫(yī)藥大學(xué)。

由圖5、圖6可得到國外科研合作關(guān)系，作者間合作和機構(gòu)間合作的網(wǎng)絡(luò)密度值都較小，分別為0.011 3和0.008 6，與國內(nèi)相比合作強度更弱，說明國外作者和機構(gòu)間合作更加分散。WOS作者合作圖譜（圖5）有239個節(jié)點，連線數(shù)為321條，說明有239個機構(gòu)對發(fā)酵開展了相關(guān)研究，連線數(shù)大于節(jié)點數(shù)，說明對該鄰域有重要貢獻的研究者之間存在緊密的合作，其中以ANUSORN CHERDTHONG、ANNA CZECH和XIN ZHAO為代表的作者合作網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大。WOS機構(gòu)間合作圖譜（圖6）中有199個節(jié)點，連線數(shù)為169條，連線數(shù)小于節(jié)點數(shù)，說明國外研究機構(gòu)間還未形成緊密的合作網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)研究機構(gòu)主要為Khon Kaen Univ、China Agr Univ、Jiangnan Univ和Kyung Hee Univ。

2.4 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞是對文獻內(nèi)容的高度概括和總結(jié)，其出現(xiàn)頻率往往能反映出某一領(lǐng)域的研究熱點?；贑ite Space軟件對關(guān)鍵詞的分析來認識發(fā)酵相關(guān)研究的熱點[28]。以關(guān)鍵詞為節(jié)點，通過軟件構(gòu)建由節(jié)點和連線組成的共現(xiàn)圖譜，即為關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析。本文對CNKI數(shù)據(jù)庫中257篇中文文獻的關(guān)鍵詞進行共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析（圖7），涉及188個關(guān)鍵詞，其中高頻關(guān)鍵詞有發(fā)酵、化學(xué)成分、液體發(fā)酵、固態(tài)發(fā)酵、腸道菌群、抗氧化以及黃芪等。對WOS數(shù)據(jù)庫中784篇英文文獻的關(guān)鍵詞進行共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析得到圖8，涉及321個關(guān)鍵詞，其中fermentation、lactic and bacteria、food、probiotics、growth performance、gut microbiota以及antioxidant activity為高頻關(guān)鍵詞。發(fā)酵相關(guān)的中英文文獻研究熱點都有抗氧化和腸道菌群，中文文獻偏向于發(fā)酵技術(shù)性研究，而英文文獻更偏向于益生菌研究。此外，國外的研究方向比國內(nèi)更廣，研究層次更深。

2.5 關(guān)鍵詞聚類分析

基于上述關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析結(jié)果，對CNKI、WOS數(shù)據(jù)庫中熱點關(guān)鍵詞進行聚類分析并可視化。圖9顯示除發(fā)酵外，發(fā)酵相關(guān)研究的中文關(guān)鍵詞聚類圖譜共形成7個聚類標(biāo)簽，有188個節(jié)點，315條連線，聚類模塊值Q=0.686 8（Q≥0.5），說明聚類結(jié)構(gòu)顯著；平均輪廓值S=0.937 1（S≥0.7），說明聚類結(jié)果可信。除發(fā)酵外，第一大聚類是腸道菌群，說明發(fā)酵與腸道菌群的關(guān)聯(lián)是目前國內(nèi)的研究熱點。圖10顯示發(fā)酵相關(guān)研究的英文關(guān)鍵詞聚類圖譜共形成15個聚類標(biāo)簽，有321個節(jié)點，548 5條連線，聚類模塊值Q=0.763 7（Q≥0.5），說明聚類結(jié)構(gòu)顯著；平均輪廓值S=0.937 1（S≥0.7），說明聚類結(jié)果可信。與中文文獻不同，英文文獻中第一大聚類是probiotic，并且英文文獻的關(guān)鍵詞較中文文獻更加聚集，集中度和重疊度更高，表明各關(guān)鍵詞相關(guān)研究方面存在一定關(guān)聯(lián)。

2.6 發(fā)酵研究趨勢分析

通過Cite Space軟件繪制發(fā)酵中文、英文文獻的關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜，對發(fā)酵研究的中文文獻關(guān)鍵詞進行突現(xiàn)分析。關(guān)鍵詞時間線圖可從時間維度上顯示關(guān)鍵詞的變化，關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖顯示的是某段時間內(nèi)活躍度高的關(guān)鍵詞，能說明研究熱點的變化[29]。

由發(fā)酵中文關(guān)鍵詞演進時間線（圖11）可知，2019—2021年研究主要集中在微生物中藥、中藥炮制、液體發(fā)酵和培養(yǎng)基優(yōu)化；2021—2023年研究主要集中在腸道菌群、代謝組學(xué)、生物轉(zhuǎn)化、固態(tài)發(fā)酵和藥理作用?？梢园l(fā)現(xiàn)，近5年國內(nèi)發(fā)酵研究從發(fā)酵技術(shù)性研究逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟c道菌群、生物轉(zhuǎn)換等更深層的研究。對CNKI數(shù)據(jù)庫發(fā)酵研究的關(guān)鍵詞進行突現(xiàn)分析得到圖12，共獲得8個突現(xiàn)詞，2019—2021年研究熱點集中在黃瓜、生物防治、發(fā)酵液和hplc，其中生物防治突現(xiàn)強度為1.54；2021—2023年的研究熱點主要集中在黃芪、中藥炮制和發(fā)酵工藝。

由發(fā)酵英文關(guān)鍵詞演進時間線（圖13）可知，國外2019—2023年主要研究內(nèi)容包括抗氧化活性、抗炎、肥胖、腸道菌群和益生菌等。對WOS數(shù)據(jù)庫發(fā)酵研究的關(guān)鍵詞進行突現(xiàn)分析得到圖14，共獲得25個突現(xiàn)詞，2019—2021年研究熱點主要集中在cancer、inhibition、gut health和broiler chicken，突現(xiàn)強度為3.44～2.72；而2021—2023的研究熱點集中在lactobacillus、fecal microbiota、gut microbiome，突現(xiàn)強度為2.95～1.56。近5年，前期國外對發(fā)酵的研究主要為發(fā)酵對癌癥的影響，2020—2021年開始研究發(fā)酵與腸道健康的關(guān)系，2021—2023年深入研究發(fā)酵與乳酸菌等益生菌和腸道菌群的關(guān)系，說明發(fā)酵與腸道菌群是近5年的研究熱點，也可能是未來發(fā)酵的研究方向。

3 結(jié)論

本研究基于Cite Space文獻計量分析軟件對2019—2023年CNKI和WOS數(shù)據(jù)庫中發(fā)酵研究相關(guān)的文獻進行可視化研究。近5年，發(fā)酵領(lǐng)域中英文文獻發(fā)文量整體呈波動性上升趨勢。隨著“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃對發(fā)酵產(chǎn)業(yè)提出新的要求[21]，人們對發(fā)酵相關(guān)產(chǎn)品的需求量上升，國內(nèi)對發(fā)酵領(lǐng)域的研究越來越重視。以陳麗艷、王瑞生、黃建春、毛志泉、孔維麗、張加余等為代表學(xué)者的發(fā)酵研究主要發(fā)表在中藥和食品相關(guān)的期刊，國內(nèi)外發(fā)酵相關(guān)研究機構(gòu)主要為大學(xué)和機構(gòu)。發(fā)文量最多的國家是中國，其次是韓國、美國、日本。中國的生物資源豐富，是世界制造大國，發(fā)酵是我國生物產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，直接生產(chǎn)的產(chǎn)品有有機酸、氨基酸、酶制劑等，其中氨基酸和有機酸產(chǎn)能世界第一，與其密切相關(guān)的產(chǎn)品包括抗生素、維生素、基因工程藥物等，產(chǎn)值達到3～5萬億元[30-31]。中國正由發(fā)酵大國向發(fā)酵強國轉(zhuǎn)變。通過繪制和分析關(guān)鍵詞共現(xiàn)、聚類、突現(xiàn)圖譜，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)和國外的研究領(lǐng)域大體一致，腸道菌群、益生菌、抗氧化、固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵等是發(fā)酵領(lǐng)域的重要研究對象；固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵是發(fā)酵研究常用的技術(shù)[32]。研究表明，腸道菌群與健康密切相關(guān)，腸道菌群對免疫調(diào)控等方面起著重要的作用。益生菌發(fā)酵及其代謝產(chǎn)物對腸道微生物群的調(diào)節(jié)作用是目前發(fā)酵領(lǐng)域的研究熱點。

綜上所述，采用Cite Space軟件對CNKI和WOS數(shù)據(jù)庫中發(fā)酵領(lǐng)域的中英文文獻進行可視化分析，直觀地體現(xiàn)出發(fā)酵領(lǐng)域近5年的發(fā)展歷程和研究熱點。發(fā)酵領(lǐng)域不同學(xué)者之間、不同機構(gòu)之間、不同地區(qū)之間的合作比較分散，但核心作者之間有一定合作，目前還沒有形成緊密合作的研究機構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。因此，各高校和研究機構(gòu)應(yīng)突破地區(qū)間的各種限制，為發(fā)酵研究領(lǐng)域的快速發(fā)展提供支持。

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作者簡介：劉騰（1998—），男，湖南婁底人，碩士在讀。研究方向：食品和中藥發(fā)酵。

通信作者：劉東波（1970—），男，湖南長沙人，博士，教授。研究方向：醫(yī)學(xué)營養(yǎng)與大健康，代謝性疾病。E-mail：chinasaga@163.com。