基于CiteSpace的普洱茶及其污染物研究現狀可視化分析

張曉鳳，鄧志華*，藍增全

1. 西南林業大學 生態與環境學院，云南 昆明 650224；2. 西南林業大學 綠色發展研究院，云南 昆明 650224

普洱茶主要產于我國云南省，是以云南大葉種曬青毛茶為原料，經過渥堆發酵，在水分、溫度、微生物作用等綜合因素影響下形成的產品[1]。普洱茶中的污染物可歸納為農藥殘留、重金屬和有害微生物三類。這些污染物的來源既有人為因素也有自然因素，如農藥化肥的施用，而目前茶葉種植過程還無法百分之百杜絕使用農藥[2]；重金屬污染主要來自茶樹生長過程中土壤或大氣沉降或茶葉揉捻等加工過程[3]。有害微生物菌群一般是在高溫、高濕的環境中，來自茶葉再加工、運輸、貯存和銷售過程[4]。為減少以上污染，普洱茶種植茶園正努力朝綠色無公害的有機生態茶園邁進[5]。隨著普洱茶需求量日益增加，總結普洱茶中污染物的研究進展，對普洱茶產業健康可持續發展具有重要意義。知識圖譜是指運用圖形學、統計學、應用數學和計算機技術等手段，將文獻可視化呈現，以展示學科體系知識群組、學科特點、研究熱點和前沿等信息的計量學方法[6]。當前，VOSviewer、CiteSpace是廣泛認可的用于文獻整理分析并繪制相應科學知識圖譜的可視化軟件[7]。VOSviewer主要以節點的距離、密度、顏色、大小等方面直觀地體現出聚類關系，CiteSpace則可以更加形象地展現節點的動態發展趨勢，并行使用兩者能夠完成優勢互補，做到準確挖掘研究本質[8]。因此，為掌握當前普洱茶及其污染物主要的研究進展及其發展趨勢，文章結合 Web of Science（WoS）核心合集和中國知網（CNKI）發表的有關普洱茶及三類主要污染物的相關文獻進行總結分析，繪制了時間軸和關鍵詞等知識圖譜，以期為普洱茶污染物的控制及品質提升提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 文獻來源

本研究以WoS核心合集和CNKI中的相關文獻進行統計分析，檢索時間段為2001年到2021年。其中，WoS核心合集使用主題詞（TS）進行檢索，檢索格式為TS= Pu'er tea，文獻類別為ARTICLE和REVIEW；CNKI數據庫以主題詞（SU）進行搜索，檢索格式為SU=普洱茶+農藥、普洱茶+重金屬、普洱茶+微生物。

1.2 分析方法

CiteSpace軟件由陳超美等[9]開發，用于實現文獻、關鍵詞、國家、機構和研究熱點等信息的可視化。該軟件能夠直觀的顯示各節點之間的關系及大小，通過設置不同的功能選項，如共現網絡分析（特征詞、關鍵詞、來源和學科類別）、合作網絡分析（作者、機構和國家合作）和共被引分析（文獻、作者和期刊）等功能模塊，繪制網絡圖譜，幫助研究者迅速掌握該領域的發展歷程、研究動態和熱點前沿等信息。VOSviewer軟件基于文獻的共引和共被引原理，以節點間的距離、節點大小和密度為關鍵因子生成文獻的聚類視圖、疊加視圖和密度視圖，可評估研究對象的發展狀況和熱點分布[10]。

本研究使用CiteSpace繪制國際上普洱茶領域的時間軸圖譜和關鍵詞圖譜，利用VOSviewer繪制普洱茶污染物的關鍵詞共線網絡圖譜及關鍵詞時間年度分布圖譜。CiteSpace具體參數設置如表1所示。在CiteSpace軟件生成的合作圖譜中，節點大小代表國家/地區、機構或作者的發文數量，節點連線反映合作強度關系；文獻主題、關鍵詞以及學科類別圖譜中，節點大小反映其出現頻次，節點間連線代表共現強度；中介中心性代表節點在網絡圖譜中的重要性。一般高中介中心性的節點是連接不同領域的關鍵樞紐。并使用WoS的自帶分析功能對數據統計分析。

表1 CiteSpace參數設置Table 1 Parameter setting for CiteSpace

2 結果與討論

2.1 國際上普洱茶領域的研究

2.1.1 文獻發文量分析

文獻作者的國家分布情況可以反映不同區域對所研究內容的重視程度。通過檢索2001—2021年WoS核心合集中普洱茶的收錄文獻發現，總體呈逐年遞增的趨勢（圖1），但是發文總量較少，總共獲取文獻100篇，2010年和2016年發文量出現了明顯增加，可見這兩年對普洱茶領域的關注度更高。

圖1 普洱茶領域在WoS的發文量Figure 1 The publication numbers about Pu'er tea in WoS

在發文國家方面，在該領域發文量排名靠前的國家分別為中國、韓國、美國和德國（表2）；中國在本領域的發文量遠遠高于其他國家和地區，發文量占總發文量的82%，中國在該領域的研究熱度較高，貢獻較大。2001年開始普洱茶打開了韓國市場，普洱茶在韓國的關注度也開始上漲[11]。

表2 普洱茶領域發文總量居前10名的國家/地區Table 2 The top 10 countries/regions with published papers in the field of Pu'er tea

2.1.2 研究機構分析

發文研究機構可直觀判斷機構對普洱茶研究領域的貢獻程度。通過對發文研究機構分布情況進行統計，結果如表3所示。從表3的數據可以得出，發文數量排名前10位的研究機構均來自中國，其中中國科學院發文量最多，中國科學院和云南農業大學是研究普洱茶領域全球發表成果最多的單位。

表3 普洱茶領域發文量居前10位的機構（來自WoS數據）Table 3 The top 10 institutions published papers in the field of farmland soil pollution from 2000 to 2021（data from WoS）

2.1.3 研究熱點與前沿分析

關鍵詞是對文章核心內容的高度濃縮和概括。關鍵字出現頻率越高，說明該主題受關注程度越高，即反映了該領域熱點問題[12]。由CiteSpace 軟件進行關鍵詞聚類（圖2）并導出高頻關鍵詞（表4）可知，關于普洱茶研究出現最多的關鍵詞是普洱茶（pu'er tea，詞頻為20次），其次為綠茶（green tea，詞頻為15次），第3位為鑒別（identification，詞頻為9次），第4位為兒茶素（catechin，詞頻為9次），第5位為酸（acid，詞頻為8次），這幾個關鍵詞是該研究領域的核心研究點；同時，諸如脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic）、多酚（polyphenol）、元素（element）、黃酮類化合物（flavonoid）、咖啡堿（caffeine）、癌癥（cancer）、重金屬（heavy metal）、細菌（bacteria）等類關鍵詞的研究也是重要的組成部分。關鍵詞的中心性表示關鍵詞之間信息流的數量和對整個文獻網絡的控制度。節點的中心性越大，節點在所在網絡中越重要。對于關鍵詞來說，中心度越高，該關鍵詞方面的文獻受關注度就越大，相關文獻的影響力就越高[13]。根據CiteSpace軟件的統計，居于中心性排名靠首位的除了像茶類的關鍵詞之外，值得注意的還有黃酮類化合物（flavonoid）、咖啡堿（caffeine）、癌癥（cancer）和重金屬（heavy metal）。

圖2 普洱茶領域關鍵詞聚類視圖Figure 2 Keyword clustering view in Pu'er tea field

表4 普洱茶領域高頻關鍵詞前20位Table 4 Top 20 high-frequency keywords in the field of Pu'er tea

如圖3所示，節點大小與頻次成正比，而節點位置則與關鍵詞出現年份緊密相關。圖3結合表4可看出，2001年出現了cancer （癌癥）、inhibition（抑制）、carcinogen（致癌物）、polyphenol（多酚）等關鍵詞，2013年開始出現該領域的關鍵詞是disease（疾病）、consumption（損耗）、paenibacillus camelliae（山茶類芽孢桿菌）、bacillus curdlanolyticus（溶凝乳桿菌）、proanthocyanidin（原花青素）等。近五年出現的關鍵詞包含 chromium（鉻）、aflatoxin （ 黃 曲 霉 素 ）、antioxidant activity（抗氧化活性）、biflavonoid（雙黃酮）、food sample（食物樣本）、ftir spectra（紅外光譜）、chemical constituent（化學成分）、quantification（量化）等。圖3還可看出，從2001年以來，各聚類聯系密集，關系復雜，研究一直都較活躍，且在此期間對普洱茶內微生物成分分析及測定等方面的研究較多。

圖3 普洱茶領域關鍵詞時線圖Figure 3 Timeline chart of key words in the field of Pu'er tea

在CiteSpace軟件中關鍵詞共現圖譜（數據來自WoS）的基礎上，計算了從2001年以來的突顯關鍵詞（圖4）。從圖中可以看出2001年以來，普洱茶領域出現了以多酚、癌癥、單寧（葡萄酒中所含有的兩種酚類化合物）和山茶等為熱點的相關研究。關鍵詞突顯強度代表該關鍵詞的高關注度。其中突顯強度相對較高的有deoxyribonucleic acid（突顯強度 =2.22，2015—2018年）、tannin（突顯強度=1.46，2005—2014年）和 quantification（1.45，2019—2021年） 等，由近幾年突顯強度較高的詞可以看出當前的研究熱點為脫氧核糖核酸、黃酮類化合物和抑制劑。其余出現的突顯關鍵詞還有heavy metal和flavonoid等，表現了在該領域的研究呈現出專業化和深入化等特點。結合我國近幾年發表在核心期刊的文獻總結，多數學者圍繞微生物、茶品質、成分分析、黑曲霉、茶多酚、腸道菌群、渥堆發酵等展開更微觀和更細致化的研究[14-17]。由此得出，圍繞普洱茶成分分析，普洱茶有害物質抑制及普洱茶發酵的影響因素等多角度探究是該領域的研究前沿。

圖4 普洱茶領域研究關鍵詞突現圖譜（數據來自WoS）Figure 4 Keyword emergence map for research in the field of Pu'er tea (data from WoS）

2.2 普洱茶中污染物控制相關研究

2.2.1 農藥殘留

茶葉的農藥殘留除部分來自被污染的環境外，主要來源于直接施用農藥化肥[18]。農藥殘留是農藥使用后一定時期內沒有被分解而殘留在生物體、植物、土壤、大氣中的微量農藥原體、有毒代謝物、降解物和雜質的總稱[19]。普洱茶中農藥殘留的不安全問題來源于普洱茶種植過程中，亂用毒性強、高殘留的農藥導致殘留農藥在茶葉表面及土壤中逐漸被茶樹吸收到根莖葉中[20]。2009年以來，我國學者就相繼開展普洱茶農藥的測定和降解方面的研究，結合VOSviewer軟件導出的國內普洱茶中相關農藥污染物的關鍵詞年度分布圖（圖5）來分析。2010年，寇婷婷[21]等人利用氣相色譜技術測定出茶葉中多種有機磷農藥殘留，結果表明云南省五個普洱茶生產區使用的有機磷農藥種類較多，包括殺螟硫磷、樂果、敵敵畏、馬拉硫磷、乙酰甲胺磷、喹硫磷和三唑磷等，所檢出的農藥殘留量均低于國家及歐盟的限量標準。對應了當年出現的organophosphorus pesticide（有機磷農藥）、residue detemination（殘留量測定）、DDT等關鍵詞。華建坤[22]等人對西雙版納生產普洱茶中的六六六、滴滴涕、氯菊酯、聯苯菊酯、樂果及殺螟硫磷等多種農藥的殘留量測定后發現西雙版納普洱茶的農藥殘留量較低，均沒有超過普洱茶國家標準。2015年，唐小琴[23]等對云南普洱茶中吡蟲啉殘留狀況的研究結果顯示30份普洱生茶樣品中檢測出吡蟲啉的含量未超過國家規定，普洱熟茶中未檢出吡蟲啉。對應了當年出現的pesticide residue（農藥殘留）、imidacloprid（吡蟲啉）等關鍵詞。隨著普洱茶中農藥的研究發展，單治國等[24]進行了普洱茶固態發酵過程中聯苯菊酯降解規律研究，顯示接種釀酒酵母、黑曲霉、黃青霉進行固態發酵，可以有效降低普洱茶中聯苯菊酯的殘留量，為控制茶葉產品農藥殘留提供了新的研究熱點。2021年，曾小娟[25]對普洱茶中3種手性農藥檢測方法的建立及微生物降解呋蟲胺的初步研究中指出過普洱茶發酵分離出煙曲霉與黑曲酶2株菌株對呋蟲胺有降解作用，且在37℃時降解呋蟲胺的速率更快。

圖5 普洱茶農藥方面關鍵詞時間年度分布圖Figure 5 The annual distribution map of the key words of Pu'er tea pesticides

2.2.2 重金屬

普洱茶中有豐富的礦物元素，其中鉀、鈉、鈣、鎂是人體必要的營養元素，而砷、鉛、汞等重金屬元素對人體有害[26]。國內對普洱茶中重金屬元素的研究持續至今（圖6）。

圖6 普洱茶重金屬方面關鍵詞時間年度分布圖Figure 6 The annual distribution map of the key words of Pu'er tea heavy metal

2010年，周亶等[27]進行了茶水中重金屬鉛、銅、鋅、錳的浸出率研究，結果表明茶葉中的錳含量較高。對普洱茶中的鉛、銅、鎘、砷和汞的分析表明，云南省普洱茶主產地的個別普洱茶鉛含量超過限量，鉛殘余含量控制不當，銅含量殘余控制在限量內，鎘金屬質量安全情況良好，砷和汞的富集存在地域差異性，但是未影響質量安全狀況；而對不同產地市售普洱茶及茶水研究中，重金屬浸出率與浸泡溫度和浸泡時間有關，浸出規律顯示，30 min內浸出率隨時間延長而提高，水溫 80 ℃ 以下浸出率隨溫度的升高而提高[28-31]。這與顏媛等[32]學者關于茶湯中重金屬浸出率隨沖泡次數的增加而降低的研究結論一致。黃愛華等[33]認為，普洱茶中鉛的浸出率相對較高。隨著對普洱茶中重金屬的浸出規律研究，有學者提出了普洱茶渥堆發酵過程重金屬的變化研究，渥堆發酵過程中不同的翻堆次數對茶葉中金屬元素的變化較為明顯，不同發酵層的金屬元素變化不同。在不同的時間段，不同的學者分別對普洱茶樣品中的重金屬進行了含量測定及健康風險評價[34]。張麗芳等又對普洱茶樣進行砷、鉛、鎘、鉻、汞和銅 6 種重金屬含量檢測，指出個別地區的普洱茶樣品中銅含量超出了臨界值。從歷年來眾多學者的研究中可以看出，普洱茶中的確存在對人體有害的重金屬，但是總量基本控制在國家限量之內，無健康暴露風險[35]。要保障普洱茶質量持續呈現良好狀態，仍然需要重點關注普洱茶中鉛、錳的含量超標問題。

2.2.3 有害微生物

普洱茶品質的形成過程與普洱茶渥堆發酵過程中微生物的參與活動息息相關。從我國的茶葉檢測結果來看，茶葉微生物含量超標嚴重，茶葉中有害微生物的污染情況不容樂觀，有害微生物主要表現為大腸桿菌、沙門氏桿菌等腸道感染細菌超標, 出口茶葉中大腸桿菌、黃曲霉毒素時有檢出[36]。圍繞普洱茶中微生物相關研究的熱點關鍵詞包含有“發酵工程”“后發酵”“渥堆發酵”“茶褐素”“黑曲霉”“咖啡堿”“酵母菌”“優勢菌種”和“酶”等（圖7）。云南普洱茶渥堆過程中的主要微生物有黑曲霉（Aspergillus niger）、青霉屬（Penicllium）、根霉屬（Rhizopus）、灰綠曲霉（Aspergillus gloucus）、酵母屬（Saccharomyces）、土生曲霉（Aspergillus terreus）、白曲霉（Aspergillus candidus）及細菌類（Bacterium）等[37]。大部分研究報道普洱茶發酵過程中優勢微生物的功效和作用，然而有研究指出某些參與普洱熟茶發酵的微生物有產毒素能力，這是我們值得關注的問題。Abe M學者從普洱茶中檢出了黃曲霉毒素B1、赭曲霉毒素A和嘔吐毒素等[38]。存儲環境或發酵過程存在可能接觸產生黃曲霉毒素的物品從而帶進微量的黃曲霉毒素，或者濕倉快速發酵過程中的某些環節控制不好都可能導致黃曲霉毒素產生[39]。總之，儲藏和發酵與普洱茶品質緊密相關，Tian J學者的研究表明，真菌和細菌的個體數量隨著儲存時間的增加而減少，儲藏時間與普洱茶品質之間關系復雜，這與多酚含量和微生物豐度和多樣性的變化都有關[40]。隨著一些學者提出的黃曲霉受到普洱茶中優勢微生物的抑制及茶多酚類物質的抑制作用而很難生存，且在發酵后期幾乎不會再產生[41]。利用微生物間的拮抗作用來抑制黃曲霉毒素的產生和污染為普洱茶的污染控制研究提供了新的思路[42]。從以上研究看出，普洱茶中的微生物影響普洱茶的品質，而普洱茶的發酵和存儲過程影響微生物的活動，如何更好的控制加工環節和倉儲環境，利用有益微生物的作用抑制黃曲霉類有害微生物產毒有待深入探討。

圖7 普洱茶有害微生物方面關鍵詞共線網絡分析圖譜Figure 7 Collinear network analysis map of key words for Pu'er tea harmful microorganisms

3 結論與展望

對于普洱茶領域的研究，國內外都已經形成了一批研究成果，國內學者開展的研究相對較多，但是解決普洱茶中污染物問題仍然困難復雜，需要進一步深入探討。本文通過綜述普洱茶及其污染物的國內外研究進展，從前人對普洱茶中主要污染物的控制、質量和安全評價等方面進行總結，針對目前存在的不足及未來的研究方向，認為今后研究工作可以從以下幾個方面展開：

（1）加強普洱茶的規模化種植全過程管理，特別是限制農藥使用或者使用低毒農藥，害蟲防治優先選擇農業措施或生物防治。普洱茶發酵過程微生物對農藥類污染殘留的降解已出現了新趨勢，然而殘留農藥種類不一，成分不同，如何通過優勢菌種使特定污染物降解仍是一個需要長期研究的課題。

（2）渥堆發酵是形成普洱熟茶優良品質的關鍵工藝，發酵工藝與渥堆發酵數量、翻堆時間、溫度和通風都有關。渥堆發酵過程中如何利用這些因素來影響普洱茶中重金屬的變化是未來值得研究的課題。

（3）普洱茶中的微生物影響普洱茶的品質，而普洱茶的發酵和存儲過程影響微生物的活動，在保證普洱茶生產過程操作規范、環境整潔的同時，加強普洱茶中微生物影響的系統研究，需要深入研究抑制有害菌群生長的特定菌種及抑制機理。