基于文獻計量學的胡蘿卜汁研究現狀可視化分析

呂欣然，李欣潔，梁 源，楊雨帆，袁取予，王浩勵，鮑詩晗，馬婷婷

（西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西楊凌 712100）

胡蘿卜是一種適合在涼爽地區生長的一年生根莖類蔬菜，富含類胡蘿卜素和花青素等抗氧化功能成分，具有抗衰老和防癌抗癌[1]等功效。據統計，我國是世界第一的胡蘿卜生產大國，胡蘿卜在我國有著舉足輕重的地位，其品種多樣，各品種顏色差異取決于存在的色素類型和比例[2]，表現為肉質具有橙色、紫色、黃色、紅色、深紫色和白色等顏色的區別。作為一種天然健康營養的食品，胡蘿卜汁因其顯著的保健作用而逐漸受到消費者的重視[3?4]，成為胡蘿卜加工的一種重要形式，與之有關的研究也在不斷深入，如有研究表明胡蘿卜品種、生產工藝和加工方式等均會對胡蘿卜汁的營養成分、感官特性和貯存期等方面產生影響[5?6]。本文選用中外文相關文獻作為數據集，運用文獻計量學方法進行分析，探究國內外胡蘿卜汁領域的研究現狀及發展趨勢，對胡蘿卜汁的研究熱點內容進行分析，以期為未來胡蘿卜汁的研究方向和胡蘿卜汁的開發利用提供科學的參考依據。

1 數據來源與分析

1.1 數據來源與工具

有關胡蘿卜汁的文獻統計數據來自于Web of Science（WOS）與中國知網（CNKI）數據庫。以“carrot juice”作為關鍵詞檢索WOS 核心合集中有關文獻，共檢索出1985 年到2021 年期間發表的1131 篇文獻，其中，2011 年到2021 年十年間的文獻有708 篇。在CNKI 數據庫有關中文文獻中通過檢索式進行關鍵詞高級檢索（檢索式=“胡蘿卜汁”或“胡蘿卜果汁”或“胡蘿卜濃縮汁”），檢索出1985 年到2021 年發表文獻共832 篇。

以WOS 和CNKI 中檢索出的文獻作為數據集，通過Origin 對所獲得的數據進行整理分析并繪制圖表，利用VOSviewer、Bibliometric 等文獻可視化工具進行文本挖掘和精煉處理，分析胡蘿卜汁研究的發展方向，說明國家、作者和關鍵詞等方面的發展趨勢與研究熱點。

1.2 研究發展趨勢分析

1.2.1 年代分布分析 對WOS 和CNKI 中檢索文獻的年發文量進行分析，見圖1。通過觀察WOS 檢索的相關文獻的年發文量變化可以得出，在英文文獻中對胡蘿卜汁的相關研究呈現較好的總體增長趨勢。在近十年間，胡蘿卜汁研究領域的發文量雖然波動較大，但基本保持在了較高的數量水平，除2014 年外，年發文量全部穩定在50 篇以上。

圖1 WOS 發文數、CNKI 發文數及二者總發文數變化Fig.1 The annual changes of WOS、CNKI and their total publications

通過觀察CNKI 檢索文獻的年發文量變化趨勢，可大致將國內胡蘿卜汁相關研究分為三個階段。1993 年前為初始發展階段，國內對于該領域的研究剛剛起步，不考慮檢索年限，CNKI 數據庫中研究該領域的第一篇論文發表于1976 年，自第一篇論文發表開始到1993 年共發表論文61 篇，總體上年發文增長率為正；1994 年到2018 年為快速發展期，這二十五年間發文量較大，2006 年的發文量達到57 篇，成為1985 年到2021 年間發文量的峰值；2019 年到2021 年為緩慢發展階段，在這段時間中胡蘿卜汁相關方面的研究成果較少，發文量相對較小。

1.2.2 關鍵詞共現分析 首先對WOS 中檢索得到的英文文獻進行分析。通過VOSviewer 和Bibliometric 進行WOS 關鍵詞共現及發展趨勢分析，對檢索到的文獻關鍵詞進行篩選提煉與匯總，見圖2。通過圖2 綜合分析可以得出，主要關鍵詞有β-carotene、carotenoids、anthocyanins、antioxidant、lactic acid bacteria、fermentation、inactivation、bioavailability、storage、stability 等，因此，對胡蘿卜汁的研究主要集中在胡蘿卜汁的抗氧化能力和功能性營養成分的保留、生物利用率及其穩定性的研究中，除此之外，胡蘿卜汁的發酵、滅菌及貯藏也是備受關注的研究方向。

圖2 WOS 關鍵詞共現及發展趨勢圖（a）及WOS 歷年關鍵詞數量變化圖（b）Fig.2 WOS keywords co-occurrence and development trend chart (a) and WOS keywords quantity change chart over the years (b)

綜合分析結果，可以發現，對胡蘿卜汁中類胡蘿卜素的研究正在逐年增多，尤其是近三年呈突增趨勢；對胡蘿卜汁中花青素方面的研究主要集中在2015 年到2020 年的五年時間中，但在2021 年對花青素的研究較少。胡蘿卜汁的抗氧化能力和抗氧化成分的相關研究在近十年時間中較為熱門，并且隨著近兩年人們對于食品成分的關注升級和對天然健康飲食的迫切需求，胡蘿卜汁的這一功能特性受到廣泛深入的關注?？偨Y來說，通過對關鍵詞的分析可知，胡蘿卜汁的抗氧化能力和相關功能成分是胡蘿卜汁的研究重點之一，通過對時間年份的分析，這可能與人們越來越關注人體健康和飲食生活方式有關。

在眾多關鍵詞中，乳酸菌一詞出現次數不多但持續可見，觀其發展趨勢在近幾年出現較頻繁。發酵一詞在2018 年出現較多，但在近幾年出現次數不是很突出，分析其發展趨勢，在2018 年相關研究較密集但在近幾年發展較為緩慢，說明對于胡蘿卜汁發酵這一方面的研究在2018 年前后備受關注，發展情況較好，但在近幾年的研究進展速度放緩。

對胡蘿卜汁的殺菌貯藏方面的研究呈現較為持續的發展，在2019 年到2021 年的三年時間里對這一方面的研究具有逐漸增多的趨勢，Escherichia coli、Salmonella、shelf-life 等有關詞匯也與胡蘿卜汁的貯藏緊密相關，所以胡蘿卜汁的貯藏也是胡蘿卜汁這一研究領域發展前景較光明且非常必要的一個研究方向。

對CNKI 中檢索得到的中文文獻進行關鍵詞共現及發展趨勢分析，見圖3。CNKI 中出現較多的關鍵詞主要有胡蘿卜汁、胡蘿卜、胡蘿卜素、維生素、復合飲料、發酵、乳酸菌、穩定性等，再結合其發展趨勢分析得出，近些年國內的研究主要集中在胡蘿卜汁的穩定性、胡蘿卜汁的抗氧化能力和功能性營養成分、乳酸菌發酵果汁或酸奶以及制備胡蘿卜汁復合飲料上。但結合WOS 中檢索文獻的關鍵詞分析結果可知，胡蘿卜汁復合飲料制備的研究主要局限在國內，在國外對這一方面的探索較少，發展前景有待觀察。此外，對胡蘿卜汁的殺菌工藝也是近幾年國內研究的一個新熱點。這一熱點與國際上關注的研究方向較為貼合，可見對胡蘿卜汁殺菌保藏工藝的創新研究具有較大的發展潛力和發展空間。

圖3 CNKI 關鍵詞共現及發展趨勢圖Fig.3 CNKI keywords co-occurrence and development trend chart

1.2.3 出版物分析 在出版物上，以WOS 核心合集中有關文獻作為數據集進行分析，共有356 種期刊刊登過相關文獻，通過參考WOS 檢索結果中的文獻數量及其分析結果，得出此研究主題的英文文獻核心出版物并進行比較，如表1。其中，Food Chemistry發表最多，共發表67 篇，占全部出版文獻的5.924%；Journal of Agricultural and Food Chemistry 緊隨其后，共出版文獻51 篇，占全部出版文獻的4.509%。除此之外，LWT Food Science and Technology、Journal of Food Processing and Preservation 和Journal of Food Engineering 三種期刊出版數量均在30 篇以上?？傮w來說，食品科學學科相關期刊是此主題文獻主要刊登的期刊，文獻刊登較為分散，排名第一的Food Chemistry 的文獻出版數占全部出版文獻的比例尚不足十分之一。

表1 WOS 中主要期刊發表文獻情況Table 1 Literature published in major journals of WOS

以CNKI 數據庫中檢索出的中文文獻作為數據集進行分析，參考CNKI 數據庫中文文獻的檢索結果，得出此研究主題的中文文獻核心出版物并進行比較，如表2 所示。通過分析發現，《食品工業科技》是刊登相關文獻最多的期刊，發表44 篇，占全部出版文獻的11.14%；位列第二的是《食品研究與開發》，發表34 篇，占全部出版文獻的8.61%；《飲料工業》排名第三，發表33 篇，占全部出版文獻的8.35%。除此之外，《食品科技》與《食品科學》的文獻出版數也都在30 篇以上。由此可見，中文文獻出版物的分布較英文文獻更集中，大家在期刊的選擇上集中在食品領域期刊。

表2 CNKI 中主要期刊發表文獻情況Table 2 Literature published in major journals of CNKI

1.2.4 國家共現分析 通過VOSviewer 和Bibliometric 進行國家共現及發展趨勢分析，見圖4。通過WOS 查閱文獻并分析檢索結果，比較發文量可以看出，美國共出版165 篇，占文獻數量的14.59%，在國家中發文量排在第一位。第二位是西班牙，共發文109 篇；土耳其位列第三，發文106 篇；中國發文量排名第四，發文105 篇；德國、印度、巴西、波蘭和意大利的發文量也都在40 篇以上。但從發展趨勢上來看，中國發展趨勢較好，在近些年間的研究成果較多；波蘭在近些年逐漸興起，是新興的研究此領域且發文量較高的國家之一。在國家間的關系上，各個國家間聯系密切，美國與其他國家的聯系最多，這與美國在該領域的研究較多，開始時間較早有一定的關系。

圖4 WOS 國家共現及發展趨勢圖（a）及國家間合作關系（b）Fig.4 Co-occurrence and development trends of WOS countries (a) and cooperation between countries(b)

1.2.5 作者共現及國內研究機構分析 以WOS 檢索獲得的有關文獻作為數據集，運用VOSviewer 進行作者共現及發展趨勢分析，見圖5。

圖5 WOS 作者共現及發展趨勢圖Fig.5 WOS author co-occurrence and development trend chart

在WOS 檢索結果中，CARLE R 在此主題下發表文章數目最多，達到27 篇，在該領域的研究較為深入。來自于中國農業大學的LIAO X J（廖小軍）緊隨其后，發文量達到18 篇，是中國發表相關文章數量最多、研究較為深入的專家之一，其文獻被引頻次最高達到101 次。除此二人外，ESTEVE M J（發文16 篇）、FRIGOLA A（發文16 篇）和MARTINBELLOSO O（發文15 篇）的發文量也達到了15 篇以上，也是該領域研究較多、成果較豐富的主要作者。西北農林科技大學MA T T（馬婷婷）、中國農科院農產品加工所BI J F（畢金峰）等在該領域成果也較多。

以CNKI 檢索得到的中文文獻為數據集進行國內主要研究機構的分析，其中，發文數前十五位的機構及其排名見圖6。由圖可知，國內對于胡蘿卜汁這一主題的研究主要集中在高校，其中，西華大學、石河子大學和中國農業大學為發文篇數前三的高校，在國內胡蘿卜汁研究領域地位較高，研究較為深入。江南大學和西北農林科技大學在胡蘿卜汁相關領域的發文量也都在10 篇以上，屬于國內該領域研究的主要高校?？傮w來說，目前國內對于胡蘿卜汁的研究主要是以全國各大高校為中堅研究力量，未來發展潛力較好，在此方向上的研究有待繼續深入。

圖6 國內主要研究機構及其發文數Fig.6 Major domestic research institutions and their publications

2 胡蘿卜汁研究熱點內容

2.1 胡蘿卜汁中類胡蘿卜素

類胡蘿卜素是一種廣泛存在于胡蘿卜等植物中的較為廉價易得的抗氧化劑。在最新的研究中，它在預防心血管疾病[7]、非酒精性脂肪性肝病[8]、糖尿病視網膜病變[9]、神經退行性疾病[10?11]、前列腺疾病[12]和癌癥[13]等方面發揮著良好的作用，是胡蘿卜汁中最主要的抗氧化功能物質，胡蘿卜汁中類胡蘿卜素的含量受多種因素的影響。首先，不同的加工條件如加工溫度[14]和加工時間等會影響胡蘿卜汁中類胡蘿卜素的含量。例如，MA 等[15]的研究得出了不同燙漂時間和燙漂溫度會導致胡蘿卜汁中類胡蘿卜素的損失程度不同的結論。其次，較好加工方式的選擇也有利于胡蘿卜汁中類胡蘿卜素含量的提升。例如，JABBAR 等[16?17]研究了熱燙和超聲波的聯合作用可以促使胡蘿卜汁中類胡蘿卜素含量的增加；MARTíNEZFLORES 等[18]也發現了熱超聲處理對胡蘿卜汁中類胡蘿卜素的保留率較高。并且，胡蘿卜汁中類胡蘿卜素的含量也與胡蘿卜汁的品種有較大關系。PURKIEWICZ 等[19]研究發現以不同的胡蘿卜品種為原料和通過不同的加工處理方法制得的胡蘿卜汁中的類胡蘿卜素含量不同，要結合不同胡蘿卜汁的特點選用合適的加工工藝才能更好地保留胡蘿卜汁中的類胡蘿卜素。

此外，胡蘿卜汁中的特征營養素如類胡蘿卜素的保留與生物利用率也是胡蘿卜汁加工工藝中需要關注并解決的重要問題。作為胡蘿卜汁中抗氧化功能的代表成分，類胡蘿卜素的保留率是判斷胡蘿卜汁加工工藝優劣的重要指標。除類胡蘿卜素的保留率外，其的生物利用率也是備受關注的研究熱點。β-胡蘿卜素是重要的一種類胡蘿卜素，隨著加工技術的不斷發展，現今胡蘿卜汁中β-胡蘿卜素的含量已經得到了大幅提升。而食品基質中釋放的β-胡蘿卜素只有可吸收的部分才能發揮作用，因此，如何進一步提高胡蘿卜汁中β-胡蘿卜素的生物利用率具有重要的現實意義。

2.2 黑胡蘿卜汁中花青素

黑胡蘿卜是胡蘿卜中花青素含量豐富的特色品種，在果汁中其花青素含量可以達到488 mg/L[20]，黑胡蘿卜汁中花青素穩定性受到溫度、pH 和加工方式等的影響[21?22]，并且花色苷極有可能是黑胡蘿卜中抗癌等功能的主要來源[23]。

花青素作為一種優秀的天然著色劑，在食品加工中應用廣泛。例如KIRCA 等[24]對黑胡蘿卜汁在血橙果汁中著色的穩定性進行了實驗，KIRCA 等[25]也研究了來自于濃縮黑胡蘿卜汁的花青素對草莓果醬色澤穩定性的影響，研究發現貯藏溫度對花青素的穩定性影響較顯著。BARIA 等[26]研究發現了黑胡蘿卜汁在酸奶中也具有較好的著色效果和較高的穩定性。黑胡蘿卜汁還常用于發酵，沙爾加姆果汁（Shalgam juice）是一種以黑胡蘿卜汁為主要原料的土耳其傳統發酵飲料，其顏色主要來自于黑胡蘿卜汁中的花青素，花青素在發酵果汁中的降解除受到溫度、pH 等因素影響外，還受到花青素結構的影響[27?28]。

2.3 胡蘿卜汁發酵

在胡蘿卜汁的發酵過程中，主要運用益生菌尤其是乳酸菌對其進行發酵。所用菌種有雙歧桿菌[29]、植物乳桿菌[30?31]、干酪乳桿菌[32]、鼠李糖乳桿菌[33?34]和加氏乳桿菌[35]等。益生菌發酵后，胡蘿卜汁色澤鮮亮，狀態穩定，兼具果蔬汁鮮味和發酵后產生的花香和果香物質[36]，深受消費者喜愛。胡蘿卜汁除單獨進行發酵外，還常常混合其他植物共同發酵，以獲得更優良的產品。例如：DO 等[37]選取胡蘿卜、豆薯和冬瓜共同進行乳酸菌發酵；XU 等[38]采用胡蘿卜、橙子、蘋果和紅棗混合進行益生菌發酵；BALOGUN 等[39]用胡蘿卜與菠蘿混合發酵成酒；武運等[40]以胡蘿卜與蘋果為原料混合發酵果醋等。

由于胡蘿卜汁中含有較多的烯萜類物質，具有較濃的令人不愉快的烯萜味。胡蘿卜處理成胡蘿卜汁只能減弱其烯萜味，然而通過發酵可以去除這一味道并產生許多芳香物質從而獲得良好的香氣。此外，胡蘿卜汁的發酵過程還會產生一些新的營養成分[41]，并且果汁的抗氧化活性也會有所提高[42]，特定發酵胡蘿卜汁還能提高礦物質的溶解度[43]，發酵過程對胡蘿卜汁的顏色屬性也會產生積極的影響?？傊?，胡蘿卜汁是益生菌發酵的良好基質，發酵胡蘿卜汁可以為因乳糖不耐受或其他健康問題而無法食用乳制品的人補充益生菌[44]，同時發酵胡蘿卜汁在降血糖[45]等功效上相較于胡蘿卜汁能發揮更好的作用。

2.4 胡蘿卜汁殺菌工藝

胡蘿卜汁的殺菌工藝是胡蘿卜汁研究中的一個新重點，如何對胡蘿卜汁中微生物的污染進行控制并最大程度地保留其中的有益成分是胡蘿卜汁殺菌中面臨的重大問題。目前，對于胡蘿卜汁的殺菌處理主要有熱殺菌處理、超高壓結合化學或熱處理、超聲處理、紫外處理和輻照處理等，其中，巴氏殺菌、高溫短時殺菌和超高溫瞬時殺菌等熱殺菌技術應用最為廣泛。但是熱殺菌過程必須經歷高溫，較高的溫度在有效殺菌鈍酶的同時，也對食品品質造成了一定的負面影響，例如：破壞了胡蘿卜汁中的類胡蘿卜素，影響胡蘿卜汁的顏色、香氣和口感等特性，例如MARX 等[46]發現熱殺菌破壞了胡蘿卜汁中的β-胡蘿卜素，并且會使β-胡蘿卜素發生異構化現象；MA 等[47]發現巴氏殺菌會導致胡蘿卜汁中多酚含量及抗氧化活性顯著降低。因此，可以通過非熱殺菌方式代替熱殺菌處理以獲得更好的感官特性和營養特性。超高壓結合化學或熱處理是非熱殺菌中一種常見的殺菌方式，例如POKHREL 等[48]使用乳酸鏈球菌素結合高壓和低熱處理對胡蘿卜汁進行殺菌處理，顯著降低了胡蘿卜汁殺菌的能源需求并提高產量。超聲處理在胡蘿卜汁的加工中應用較廣泛[49]，殺菌效果較好，例如KHANDPUR 等[50]研究發現經超聲波處理后胡蘿卜汁中的微生物數量顯著降低，顏色變化較小，抗氧化劑的保留優于熱處理。紫外處理的使用在殺菌處理中也較為常見，例如RIGANAKOS 等[51]研究發現使用短波紫外線進行殺菌處理可以延長胡蘿卜汁貯藏期，且對比于熱處理可以更好的保持胡蘿卜汁營養特性和顏色等；BAYKU?等[52]研究了紫外殺菌對胡蘿卜、角豆和葡萄等混合飲料的殺菌效果，結果表明該處理對類胡蘿卜素含量的保留效果優于熱處理。通過輻照處理，可以起到良好的殺菌效果并且對果汁抗氧化能力的提高有一定的作用[53]，能減少熱處理造成的胡蘿卜汁中營養成分的損失。

3 結論

胡蘿卜汁中含有豐富類胡蘿卜素、花青素等功能性成分，是一種廣受人們青睞的營養健康食品。本論文依托文獻計量學方法，通過VOSviewer 和Bibliometric 等軟件進行可視化分析，直觀地表現胡蘿卜汁領域的研究現狀和發展趨勢，以期為未來胡蘿卜汁的前沿熱點預測提供一定的支持和幫助。胡蘿卜汁因其豐富的營養成分與抗氧化能力等特點深受關注，為更好利用胡蘿卜汁優秀的抗氧化能力，需對其加工方式不斷深入改進和持續創新，以期最大程度地減少其抗氧化物質的損失。黑胡蘿卜作為一種花青素含量高的胡蘿卜品種成為近幾年的研究熱點。目前，胡蘿卜汁的發酵是人們較為關注的一種胡蘿卜汁的加工方式。胡蘿卜汁發酵可以使胡蘿卜汁獲得更好的口感，同時在提高胡蘿卜汁中功能性成分含量等方面也起到了一定的積極作用。此外，對胡蘿卜汁的殺菌及貯藏是胡蘿卜汁研究中不可忽視的重要內容。通過改進其殺菌方式，可在延長貯藏期的同時減少有益成分的損失，使胡蘿卜汁更好地在實際生產銷售中擴大規模，從而使其具有更廣闊的發展前景。