基于CiteSpace 對丁香酚在食品領域中研究進展的可視化分析

李佳璘，王莉麗，孫彤，李秀霞，勵建榮

（渤海大學 a.食品科學與工程學院 b.海洋食品精深加工關鍵技術省部共建協同創新中心，遼寧 錦州 121013）

丁香酚（Eugenol）是一種由愈創木酚取代烯丙基鏈組成的苯丙素基團，是多種精油的主要生物活性物質，約占精油成分的45%～90%。丁香精油通常從丁香花蕾中提取，具有抗菌、抗瘧原蟲、抗病毒、抗炎和抗氧化等多種藥理作用，廣泛用于食品、藥品、化妝品和農藥中[1-2]。根據GB 2760—2014，丁香酚被認為是一種安全的食品添加劑。近年來，基于丁香酚良好的抗氧化[3]和抗菌作用[4]，它在食品領域受到越來越多的關注，但利用科學文獻數據對其進行量化分析卻鮮有報道。

文獻計量學是一種將數學與統計學相結合分析文獻的方法[5]。CiteSpace 是一種適用于研究各學科發展的文獻計量和文獻管理工具[6-7]。CiteSpace 基于共引分析理論（co-citation）和尋徑網絡算法（Path finder）等，對特定領域的文獻進行計量，通過一系列可視化圖譜分析學科領域演化的關鍵路徑及其特殊的知識拐點，反映文獻的引文歷史、主題演變趨勢及熱點之間的內在聯系，探索學科演化的潛在動力機制和發展前沿[8-11]。已有一些學者利用CiteSpace 開展了相關領域文獻的計量研究工作。張鑫等[12]對魚糜研究領域進行了文獻計量分析，發現研究熱點由加工工藝和魚糜品質向保鮮、抗凍劑轉變，研究重心“魚糜蛋白”及“二級結構”已進入分子水平。周鈺等[13]分析了國內外抗食品過敏領域的研究現狀、熱點和趨勢，對探尋有望治療疾病的腸道微生物等進行了展望。郝毫等[14]對天然多酚在食品領域的研究文獻進行了分布特征分析，提出研究熱點將聚焦于多酚提取純化的工藝優化、體外消化及植物提取等方面，為天然多酚在食品領域的研究提供了數據參考。此外，CiteSpace 的可解釋性與可計算性有助于發掘新的科學理論[15]。對丁香酚在食品科學領域的文獻數據進行可視化分析，把控其研究歷史和研究熱點，有助于促進丁香酚在食品領域的深入研究和技術開發[6,16]。

文中以“丁香酚”和“eugenol”為主題詞，對中國知網（China national knowledge infrastructure，CNKI）和WOS 2 個檢索平臺檢索到的文獻，運用文獻計量在線分析平臺和CiteSpace 軟件，從發文量、期刊、合作網絡及關鍵詞等方面進行可視化分析，以期為未來的研究提供新的思路，為進一步開展相關研究和應用提供參考。

1 數據來源和研究方法

1.1 數據來源和轉換

中文文獻以中國知網（China national knowledge infrastructure，CNKI）為檢索平臺，外文文獻以Web of Science（WOS）為檢索平臺，檢索主題詞分別為“丁香酚”和“Eugenol”，檢索學科分類分別設定為“食品”和“Food Science Technology”。對1997 年12 月1 日至2022 年8 月31 日的CNKI 數據庫核心期刊、WOS 數據庫核心文獻進行專業檢索，排除了新聞、會議通知，以及學位論文中作者、年份信息不全、主題不明顯等文獻，共檢索到中文文獻243 篇、英文文獻1 352 篇[17]。

對于檢索的文獻，CNKI 數據庫的導出格式為“Refworks”，WOS 數據庫的導出格式為“Plain text file”，導出信息包含作者、研究機構、標題、發表年份、摘要、關鍵詞等數據[18]。將下載后的數據文件以“download_01.txt”命名保存，并進行后續分析。

1.2 研究工具

采用CiteSpace 6.1.R3 軟件作為研究工具，對年度發文量和相關發文期刊進行統計，分析丁香酚在食品領域中的研究現狀[19]。通過科研合作網絡，從發文作者和國家2 個層次分析食品領域中丁香酚研究的相互合作關系。依據關鍵詞共現圖譜進行聚類分析和突現分析，體現丁香酚在食品領域的研究熱點和研究趨勢[20]。

1.3 分析方法

基于所檢索到的文獻，針對文獻的作者、國家合作網絡、關鍵詞共現、聚類和突現進行可視化分析。設置 CiteSpace 軟件的參數：時間切片選擇1997—2022 年，每隔1 年為1 個片段，節點類型選擇機構、作者和關鍵詞，選擇標準為g-index，k=30。另外，對CNKI 數據庫中的發文期刊使用Origin 2021軟件繪制；在WOS 數據庫中，利用文獻計量在線分析平臺（https://bibliometric.com）對各個國家的文獻數量年度分布、關鍵詞年度分布和國家合作網絡圖進行分析和繪制。英文發文期刊圖利用 WOS 平臺（www.webofscience.com）繪制。年發文量統計、年累計發文量統計和回歸驗證使用Excel 2019 軟件（美國微軟公司）進行分析和繪制。

2 結果與分析

2.1 丁香酚在食品領域中的發文量及發文期刊分析

對檢索到的243 篇CNKI 文獻和1 352 篇WOS文獻進行統計分析，其年度發文量、年度累計發文量和回歸驗證結果分別如圖1 所示。由于文獻檢索日期截至2022 年8 月31 日，因此2022 年的文獻數量在年度發文趨勢上無參考價值。

圖1 年度發文量、年度累計發文量統計及回歸驗證Fig.1 Statistics and regression verifications for the annual|publication number and annual cumulative publication number

WOS 數據庫的年度發文量均遠高于CNKI 數據庫的年度發文量，2 個數據庫中的年度發文量和年度累計發文量總體上均呈上升趨勢。CNKI 的年度發文量變化趨勢與WOS 數據庫一致，年度發文量增速的轉折點在2000 年和2016 年，可能在這2 年有經典文獻的發表或關鍵技術的攻關推動了該領域的研究。如陳建煙等[21]闡述了植物精油抗菌、抗氧化、抗病毒、消炎等多種生物活性的作用機理，并展望了植物精油在今后研究中的重點和突破方向。根據圖1 的數據對年度累計發文量進行了擬合分析，結果表明，CNKI數據庫的年度累計發文量呈指數增長（R2=0.981 9），WOS 數據庫的年度累計發文量呈二次冪增長（R2=0.999 5），表明在食品領域中丁香酚相關研究的發文量不斷增加，受到的關注越來越多。

在WOS 數據庫中，各國歷年的發文數量如圖2所示。丁香酚在食品領域的發文總量逐年增加，2021年達到90 多篇。25 年來發文總量超過100 篇的國家有5 個，分別是中國、美國、西班牙、印度和巴西。我國的發文總量為205 篇，僅次于美國，位居第二。美國、法國和日本是較早開展該領域研究的國家，中國從1998 年開始開展該領域的研究。我國自2017 年起發文量大幅增大，之后幾年保持穩定的上升趨勢，2021 年的發文量達到33 篇，較2017 年增幅達到154%，表明我國近年來對該領域的研究熱度一直較高。

圖2 WOS 數據庫中各國年度發文量統計Fig.2 Statistics of annual publication number sorted by country in WOS database

243 篇CNKI 文獻來源于82 種期刊，1 352 篇WOS 文獻來源于150 種期刊。在CNKI 數據庫中，發文量前10 位的期刊如圖3a 所示。《食品科學》是CNKI 數據庫中刊載量最多的期刊，為31 篇，占比為22%。《中國食品學報》的刊載量為5 篇。丁香酚在食品領域中的研究文獻較多地發表在食品科學學科的高質量核心期刊上，涉及基礎理論、調味品及工業應用等方面，說明丁香酚在食品領域中具有較高的研究活力。在WOS 數據庫中，發文量前10 位的期刊如圖3b 所示。在發文量前3 位的期刊中，《Journal of Agricultural and Food Chemistry》《Food Chemistry》均為TOP 1 區期刊，發文量分別為144 篇和100 篇。此外，在發文量前10 位的期刊中，《LWT Food Science and Technology》《Food and Chemical Toxicology》《International Journal of Food Microbiology》也都是TOP 1 區期刊。說明在食品領域中，丁香酚相關研究的學術質量和影響力初步獲得了國際權威期刊的認可，進一步表明丁香酚在食品領域的相關理論和應用研究具有重要的價值。

圖3 CNKI 和WOS 數據庫中發文量前10 位期刊的統計結果Fig.3 Statistics of top 10 journals sorted by publication number in CNKI and WOS databases

2.2 食品領域中丁香酚相關研究的合作網絡及合作關系分析

在CNKI 數據庫中檢索到的相關文獻涉及作者600 人。在WOS 庫中檢索到的相關文獻涉及作者889人。在CNKI 和WOS 數據庫中，研究者的合作網絡圖分別如圖4a、b 所示。如圖4 所示，每個節點代表一位作者，節點上圓環的顏色代表發文年份，圓環的厚度與該年份發文的數量成正比[22]。如圖4a 所示，發文量最多的是北京工商大學食品與健康學院的孫寶國教授，他采用膜蒸餾及超臨界流體萃取等技術對食品香料風味物質的回收及應用做了大量研究工作[23]。自2021 年起，發文較多的有上海海洋大學食品學院的謝晶教授團隊和渤海大學食品與材料工程學院的孫彤教授團隊。如圖4b 所示，發文量最多的是維也納大學生命科學學院的Buchbauer G 教授，他主要從事精油成分及其生理生化性能研究[24]；近期發文較多的有 National University of Sciences & Technology-Pakistan 的Iqbal Arfa 教授。與CNKI 數據庫相比，WOS 數據庫近期發文作者的節點較多，作者間的合作相對緊密。總體說來，近期許多學者進行了丁香酚在食品領域的研究，且形成了一個較緊密的合作網絡。

圖4 CNKI 和WOS 數據庫中研究作者的合作網絡Fig.4 Collaboration networks of research authors in CNKI and WOS databases

節點之間的連線代表作者間的合作，連線越粗表示作者間的合作越緊密[25]。如圖4a 所示，共有連線1 097 條，密度為0.006 1，產生了11 個作者集群。其中，大部分作者處于一個相對穩定的合作者集群中，喬宇、張莉會、廖濤和廖李等幾位核心作者形成了一個較大的集群，其他集群的作者數量較少。各集群內部的合作緊密，但各集群間缺乏合作。如圖4b所示，共有連線1 042 條，密度為0.002 6，產生了6個非單一作者集群。國外的作者形成了若干個分散且較小的集群，各集群之間的關系較松散，集群作者間的合作較少。國內的研究者以Zhang Y、Zhong Q、Zhang J、Wang Y 為中心向周圍鋪陳形成網絡，形成了一個較大的集群，但他們與國外發文量較高的學者之間缺乏交流。在CNKI 和WOS 數據庫中，各個研究團隊的合作關系總體上較松散，可加強各集群間的合作交流。

2.3 丁香酚研究熱點分析

關鍵詞是對研究內容的高度概括和凝練[26]。這里在關鍵詞共現圖譜的基礎上進行了關鍵詞聚類分析和關鍵詞突現檢測，分析了丁香酚在食品領域的研究熱點、研究前沿和研究趨勢[20,27]。采用對數似然比算法（LLR）生成關鍵詞聚類標簽，分析關鍵詞之間的內在關系。關鍵詞突現分析運用了CiteSpace 軟件中“Burstness”功能，通過研究特定時間段內某一關鍵詞的關注程度，探索丁香酚在食品領域的研究前沿及其迭代情況[28-29]。

在CNKI 和WOS 數據庫中，丁香酚在食品領域研究的關鍵詞共現圖譜如圖5 所示。關鍵詞間的連線和粗細代表關鍵詞間的親疏關系，連線越多表示關鍵詞共現次數越多[30]。如圖5a 所示，CNKI 數據庫共有385 個關鍵詞節點，各節點的連線有835 條，網絡密度為0.011 3。如圖5b 所示，WOS 數據庫共有427個關鍵詞節點。節點數量較多說明丁香酚在食品領域的研究類型較廣泛。如圖5b 所示，WOS 數據庫共有連線3 106 條，網絡密度為0.034 2，大于CNKI 數據庫的網絡密度，說明在WOS 數據庫中丁香酚在食品領域的網絡連接結構更緊密，各個關鍵詞之間的聯系更頻繁，形成了一個緊密的研究體系。

圖5 CNKI 和WOS 數據庫中的關鍵詞共現圖譜Fig.5 Co-occurrence mappings of key words in CNKI and WOS databases

如圖5a 所示，高頻關鍵詞有水產品、抑菌活性、保鮮和氣相色譜?質譜等。關鍵詞丁香酚、水產品、植物精油、揮發性成分、氣相色譜?質譜的中介中心性均大于0.1，說明這些關鍵詞是貫穿不同研究的重要樞紐。經分析，丁香酚在食品領域的應用研究主要集中在2 個方面。一方面是水產品中的應用研究，丁香酚作為水產養殖中的一種常用麻醉劑，學者們對丁香酚在水產品中的麻醉效果、代謝動力學、殘留檢測方法和安全性評價等進行了大量研究[31]，此外，丁香酚對水產品致病菌鰻弧菌、腐敗菌芽孢桿菌等也表現出良好的抑菌效果[32-33]。另一方面是食品保鮮研究，以丁香酚為抗菌劑，輔以高功率脈沖微波冷殺菌、氣調包裝等保鮮技術的聯用受到了研究者們的關注[33-34]，丁香酚的緩釋處理技術、不同材質的保鮮材料的制備和保鮮機制研究也得到較多學者的關注[35]。

品質、氣相色譜?質譜等關鍵詞的出現頻次也較高。丁香酚類物質的檢測技術由前期的單一質譜和氣相色譜到后期的氣相色譜?質譜與超高效液相色譜?串聯質譜聯用技術[36]，其提取技術由水蒸餾法到氟化共價有機聚合物固相萃取技術[37-38]。提取技術和檢測儀器的精進為丁香酚在食品領域中的研究和應用奠定了基礎。

如圖5b 所示，除主題詞eugenol（丁香酚）外，出現頻數較高的關鍵詞還有essential oil（精油）、antimicrobial activity（antibacterial activity，抗菌活性）、chemical composition（化學成分）和antioxidant activity（抗氧化活性）等，體現了對丁香精油組成、丁香酚性質、抗菌和抗氧化等機理等方面的研究。Zhu等[39]研究了經丁香酚處理后抑制鮮切水荸薺褐變的潛在機制，發現丁香酚可增強酶促/非酶抗氧化能力，間接抑制了水荸薺的酶促褐變。Bai 等[40]研究發現，丁香酚通過抑制志賀氏菌內超氧化物歧化酶活性，提高了細胞內活性氧和丙二醛濃度，破壞了細胞膜的完整性，從而達到了抑菌目的。關鍵詞eugenol（丁香酚）、component（組分）、essential oil composition（精油成分）的中介中心性達到0.1，為重要的研究樞紐。由此可見，國內外對丁香酚在食品領域的研究聚焦于丁香酚的提取、檢測技術、抗氧化和抗菌特性等方面。

CNKI 數據庫和WOS 數據庫的關鍵詞聚類圖譜如圖6a、b 所示。模塊值（Q）和平均輪廓值（S）是檢驗聚類可信度的2 個指標，分別表征網絡結構和聚類清晰度[41]。在圖6a 中Q為0.848 8，S為0.962 2。在圖6b 中Q為0.773 0，S為0.934 5。Q均大于0.3，S均大于0.7，表明聚類是高效率且十分可信的[42]。

圖6 CNKI 數據庫和 WOS 數據庫中的關鍵詞聚類圖譜Fig.6 Clustering mappings of key words in CNKI and WOS databases

在圖6a 中共形成了8 個有意義的關鍵詞聚類，聚類標簽數字越小，表示所包含的關鍵詞數量越多。在聚類圖譜中，1#水產品、2#品質、3#植物精油、5#抑菌活性、6#化學成分、7#保鮮聚類發生重疊，表明這些聚類關系緊密。特別是5#抑菌活性和7#保鮮聚類與大部分標簽重合，表明保鮮應用的理論基礎主要來自對抑菌活性的研究。另外，聚類0#丁香酚與7#保鮮雖未重疊，但二者通過關鍵詞“丁香酚”和“抑菌作用”進行聯系，5#抑菌活性和1#水產品2 個聚類也僅用關鍵詞“抗氧化活性”和“漁用麻醉劑”相連接，體現了丁香酚的應用與抗菌機理存在緊密聯系。5#抑菌活性的“抗氧化活性”與6#化學成分的“丁香羅勒”連接，這是因為抗氧化活性是丁香酚的主要特性之一。所有聚類通過重疊或關鍵詞連線被聯系起來，表明丁香酚在食品領域的相關研究主題集中且相互關聯。

如圖6b 所示，聚類分析圖譜得到了8 個有意義的聚類。0#essential oil（精油）連接該領域所有研究，1#volatile compound（揮發性成分）、2#natural antioxidant（天然抗氧化劑）、3#essential oil composition（精油成分）為丁香酚在食品領域的主要研究內容，3#essential oil composition（精油成分）、4#ocimum basilicum（羅勒）和7#antioxidant activity（抗氧化活性）模塊發生重疊，這些聚類之間聯系緊密，歸因于丁香酚為羅勒精油的主要成分，且丁香酚的抗氧化性為食品保鮮領域中一項重要的研究內容[43]。5#escherichia coli（大腸桿菌）為該領域研究的重要微生物，6#carvacrol（香芹酚）是與丁香酚具有相似結構的萜類化合物，應用于食品保鮮領域都能抑制腐敗乳酸菌的生長[44]。CNKI 數據庫與WOS 數據庫中的聚類相似，都注重化學成分、抗菌、抗氧化和保鮮這些方面的研究，但WOS 數據庫中的聚類對象更明確，表明丁香酚在食品領域中的微生物研究對象和內容更廣泛。

通過突現詞分析，可研究丁香酚在食品領域中的受關注程度[28]。在CNKI 數據庫中共有55 個關鍵詞發生了突現，在WOS 數據庫中共有197 個關鍵詞發生了突現。

在CNKI 數據庫中突現強度前 25 位的關鍵詞如圖7a 所示。突現條中陰影線段表示關鍵詞的突現時間。大部分關鍵詞的突現時間較短。丁香、抗菌活性和抗氧化等關鍵詞的突現始于2006 年，分別止于2015、2013、2012 年，突現時間較長，表明丁香酚的抗菌和抗氧化作用受到了持續關注[45]。化學成分和氣相色譜?質譜法2 個關鍵詞的突現始于2009 年，比關鍵詞精油和檸檬醛的突現時間早2 a，檢測和提取技術為精油及與檸檬醛等其他抗菌劑復配的后期研究提供了基礎[46-47]。在2015 年出現了突現詞——揮發性成分、保鮮劑和漁用麻醉劑，此時的研究重點開始傾向于丁香酚在食品領域中的應用。在2018 年出現了突現詞——丁香酚、高效液相色譜法、檢測方法、主效成分、殘留，表明學者們進一步探索了丁香酚的檢測和提取技術。主效成分和麻醉劑的突現時間持續至2022 年，表明精油的主效成分及相關應用是目前的研究熱點。

圖7 CNKI 數據庫和WOS 數據庫中的關鍵詞突現圖譜Fig.7 Emergence mappings of key words in CNKI and WOS databases

在WOS 數據庫中突現強度前25 位的突現詞如圖7b 所示，突現時間截至2022 年的關鍵詞有stability（穩定性）、microencapsulation（微膠囊）、dove essential oil（精油）、chitosan（殼聚糖）、inactivation（失活）、biofilm formation（生物膜的形成）、antioxidant（抗氧化劑），表明目前這些突現詞的被關注程度較高。由于丁香酚在應用中存在高揮發性、化學不穩定性和生物利用度低等問題，將丁香酚或含丁香酚物質的精油以微膠囊等結構進行封裝，是拓展丁香酚在食品領域中應用的一個有前途的研究內容[48-49]。丁香酚的封裝技術也促進了對新抑菌機理的研究，如Toushik 等[50]研究了丁香酚在海產品中抑制病原微生物生物膜形成的機理。

依據關鍵詞的共現、聚類和突現分析結果，將丁香酚在食品領域中的研究熱點歸納如下：對丁香酚抗氧化活性和抗菌性能的研究，尤其是應用于水產品保鮮的研究；為保持丁香酚在應用中的穩定性，對其納米封裝技術的研究，如微膠囊、靜電紡絲等；對丁香酚提取純化和檢測技術的研究；對丁香酚抑菌機理的深入研究，如微生物群體感應的影響機制等。

3 結語

通過對243 篇CNKI 文獻和1 352 篇WOS 文獻進行可視化分析發現，國內外關于丁香酚在食品領域的研究較為活躍，發文量逐年上升，且具有較高的學術質量和影響力。前期研究主要聚焦于丁香酚的抗氧化、抗菌和檢測技術等方面，目前的研究熱點主要聚焦于保鮮、封裝、提取純化、檢測及抗菌作用等方面，未來的研究可能側重于丁香酚的封裝體系、新的抑菌機制及在活性食品包裝方面的應用。雖然我國對丁香酚的研究起步較晚，但發展較快。今后可進一步加強各研究團隊之間的合作交流，以提升科研能力。