褪黑素在果蔬采后保鮮中應用的文獻計量及可視化分析

于宛婷，張鑫楠，閻維巍，孫曉楠，賈曉輝

（中國農業科學院果樹研究所，農業農村部園藝作物種質資源利用重點實驗室，遼寧省果品貯藏與加工重點實驗室，遼寧 興城 125100）

褪黑素（Melatonin，MT），化學名N-乙酰基-5-甲氧基色胺，最初于1995年在植物中發現，作為一種內源性植物生長調節劑，其廣泛分布于植物的表皮、果肉以及種子中，具有清除植物活性氧自由基、促進種子萌發、調節生物節律、調控果實成熟和衰老進程等作用[1-2]。近年來相關研究發現，褪黑素處理能夠延長采后果蔬貯藏期和貨架期，并維持其品質，延緩衰老，在低濃度下也能達到較好的保鮮效果[3-4]。因此，褪黑素作為一種天然、無污染、環保的新型保鮮劑越來越受到人們關注。

文獻計量學是指以整個文獻體系和計量數為研究對象，運用統計學、數學等計算方法研究某一學科領域在一段時間跨度的分布、數量與變化情況[5]，從而分析學科研究現狀和預測發展趨勢，已被學者廣泛應用于各個領域的研究分析[6]。近幾年褪黑素在果蔬采后保鮮領域中研究熱度不斷提升，為全面了解褪黑素在果蔬采后保鮮領域的研究現狀、研究熱點和前沿趨勢，以Web of Science（WoS）數據庫和中國知網（CNKI）數據庫中分別收錄并檢索到的中英文文獻為數據源，利用文獻計量方法，通過圖譜分析、聚類分析等對上述發文國家、機構、作者以及關鍵詞等進行統計分析，旨在跟蹤該領域的研究走向和發展趨勢，為該領域后續深入研究提供借鑒與參考。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

本文研究對象由中文文獻和英文文獻組成，中文文獻以中國知網（CNKI）作為數據源，利用知網高級檢索功能，檢索范圍為總庫，設置檢索條件為：主題=“褪黑素保鮮”或“褪黑素采后水果”或“褪黑素采后蔬菜”，時間跨度為2000-06-30至2022-06-30，選擇文獻類型為研究性論文（文章）、綜述（評論）、碩博論文。去除會議、報紙、書籍、專利、英文文獻等，最終得到87篇中文文獻，以Refworks格式導出，并命名為download_01，以“.txt”格式保存。

外文文獻來源于Web of Science（WoS），設置檢索條件：選擇數據庫為Web of Science核心合集[7]，檢索年限為2000-06-30 至2022-06-30，主題為Melatonin storage or Melatonin postharvest fruit or Melatonin postharvest vegetable，學科分類分別為食品科學技術、園藝、農學、植物科學，經篩選去除報紙、會議、書籍等共導出158篇到文獻可視化分析軟件，外文文獻題錄以純文本文件格式導出，選擇全記錄與引用的參考文獻格式，命名為download_02，保存用于后續分析。

1.2 研究方法

運用CiteSpace（6.1.R1 版本）軟件對所選文獻進行可視化分析，設置參數：Time slice（時間切片）以1年為單位，選擇標準為g-index，G指數主要用于節點的選擇；在Pruning 中選擇Pruning sliced network（每個網絡）和Pathfinder network scaling（尋徑網絡算法），主要用于圖譜中網絡連線的展示。其余按照軟件默認參數設置，用Excel統計年發文量并作圖。

2 結果與分析

2.1 數據結果可信度分析

經軟件運行分析發現，所有圖譜模塊度（Q值）均大于0.3，說明聚類結構顯著；一般認為，平均輪廓值（S值）大于0.5 代表聚類合理，S＞0.7 代表該聚類是令人信服的[8]。如表1 所示，WoS 和CNKI 聚類圖譜S值均大于0.7，表明這2種聚類結果可靠。

表1 WoS和CNKI文獻圖譜可信度Q值和S值Table 1 The Q and S values of WoS and CNKI bibliographic credibility

2.2 時間序列分析

時間可以從一維表明事物的發展進程、變化以及客觀存在，在一定程度上可以反映某一學科領域的發展情況[9]。2000年7月至2022年7月發文數量與趨勢如圖1 所示，由圖1 可知，褪黑素應用于果蔬采后保鮮的英文文獻最早于2009年發表，發文量1篇，在隨后幾年內發文量均低于或等于1篇，2014—2015年開始出現波動，2017年以后呈現逐年上升趨勢，相鄰兩年之間增幅逐漸擴大，其中2021年發文量最多，為55篇，分析其原因可能是由于近年果樹種植面積和產量逐年增加，保鮮需求不斷增大。據國家統計局數據顯示[10]，近10年我國果蔬種植面積和產量呈穩步增長趨勢，2010—2020 年我國水果產量增長41.86%，2020年我國水果產量達2.87億t，同比增長4.7%，2021年我國水果種植面積約12 962 khm2，同比增長2.5%；2021 年我國蔬菜種植面積約為21 872.21 khm2，同比增長為1.8%，產量約為7.67 億t，同比增長2.4%。根據聯合國糧農組織（FAO）統計數據顯示，2020 年全球水果總產量達8.87 億t，同比增長0.6%，2019 年全球蔬菜產量14.3 億t，較2018 年增加了0.5 億t[11]。隨著果蔬種植面積的不斷擴大，果蔬產量逐年增加，果蔬貯藏保鮮壓力越來越大，因此新型果蔬采后保鮮技術的研發尤為重要，而褪黑素作為近幾年發現的一種新型果蔬采后保鮮劑受到人們的廣泛關注。第一篇與褪黑素采后保鮮相關的中文文章發表于2007年，早于外文文獻，說明我國在褪黑素保鮮領域的研究先于國際。隨后幾年內發文數量基本為0，2015 年開始，中文文獻數量逐漸增多，但總量低于外文文獻，且增長速率較慢。2021 年發文量最高（27 篇）。由此可見，褪黑素在果蔬采后保鮮領域研究雖然起步較晚，但年發文量逐漸增多，保持穩定的上升趨勢。

圖1 WoS和CNKI中關于褪黑素在果蔬采后保鮮研究論文的發布年代趨勢圖Fig.1 Trend chart of publications of WoS and CNKI research papers on melatonin in postharvest fruits and vegetables preservation

2.3 空間序列分析

一個國家的發文量可反映其在某一研究領域的活躍程度[12]。WoS 檢索結果顯示，目前已經有23 個國家/地區的130多家機構發表了關于褪黑素采后保鮮的相關論文，發文量排名前10 的國家為中國、伊朗、西班牙、美國、印度、墨西哥、土耳其、埃及、韓國和澳大利亞。以上10 個國家發文量共計129 篇，占比81.65%。其中我國發文量位居第1，共計50篇，占全球總發文量的31.65%，其次為伊朗18 篇，西班牙16 篇，美國16 篇，印度8 篇，墨西哥5 篇（表2）。H指數是將作者發文數量與反應論文被引頻次的指標結合在一起，其中H篇被認為是最能反映學者學術水平的代表性論文[13]，中國H指數排名第1，均篇被引頻次排名第2，表明我國在該領域研究處于國際領先水平，文獻總體質量高，受到國際認可，研究內容較為系統深入。另外，研究表明，美國的均篇被引頻次排名第1，H指數排名第2，雖然發文量較少，但其在該領域的研究具有一定的國際權威性。

表2 WoS中褪黑素在果蔬采后保鮮研究領域發文量前10名的國家Table 2 WoS ranked top 10 countries in the number of publications on melatonin in the field of postharvest preservation of fruits and vegetables

CiteSpace 軟件分析褪黑素在果蔬采后保鮮相關研究國家/地區分布圖譜結果如圖2 所示，圖譜的節點越大說明發文量越多、文章被引用頻次越多，節點之間的連線代表兩個國家或機構之間存在合作關系[14]。由圖2 可知，中國節點最大，且和其他國家之間的連線最多，說明我國在褪黑素采后相關領域研究面廣，發表論文數量多，與美國、伊朗、朝鮮、巴基斯坦和意大利等國家均存在合作關系。由此可以看出我國在該領域的研究國際認可度高，影響力大，與國際學術關聯性強。除我國外，伊朗、印度、墨西哥和西班牙4個國家之間還構成一個科研團體，在相關研究中存在合作關系。

圖2 WoS中褪黑素在果蔬采后保鮮領域研究國家/地區分布圖譜Fig.2 National/regional distribution map of melatonin in WoS in postharvest preservation of fruits and vegetables

2.4 國內外主要研究機構

WoS 中褪黑素在果蔬采后貯藏保鮮應用領域發文量前10 的機構如表3 所示，高校是該領域的科研主力。中國浙江大學發文量排名第1，占比9.49%。發文量排名前10 的機構中，除伊朗伊瑪目霍梅尼國際大學和西班牙米格爾·埃爾南德斯·德埃爾切大學外，其余8個機構均為我國農林類科研頂尖機構。其中中國熱帶農業科學院雖發文量不多，但均篇被引頻次排名第1，H指數排名第2，海南大學均篇被引頻次排名第2，H指數排名第1，表明這兩大國內機構論文質量高，研究實力強。另外米格爾·埃爾南德斯·德埃爾切大學發文數量雖在前10 之內，但其均篇被引頻次低，說明該機構發表論文質量一般，研究內容不夠深入。

表3 WoS和CNKI中褪黑素在果蔬采后保鮮領域的研究發文量前10名的機構Table 3 WoS and CNKI ranked top 10 institutions in the number of publications on melatonin in the postharvest preservation of fruits and vegetables

CNKI檢索結果表明，我國有90多家研究機構從事有關褪黑素在果蔬采后保鮮領域應用的研究工作。發文量前10 的機構均為我國農林類高校，西北農林科技大學發表文章均篇被引頻次排名第1，中國農業大學排名第2，第3名為山東農業大學，說明這些機構的論文受國內研究學者們的認可度高。山東農業大學發文數量第1，占比8.05%，說明其對褪黑素在果蔬采后貯藏保鮮領域的研究做了大量工作。

國內外從事褪黑素應用于果蔬采后貯藏保鮮領域研究的合作機構圖譜見圖3，通過比較兩個圖譜發現，全球各機構之間合作關系較多，基本呈網狀鋪開。國際上有關研究機構的合作情況可以分成兩組：第一是以浙江大學為首，分別與國內的華南農業大學、伊朗的伊瑪目霍梅尼國際大學組成的合作團體；第二是以海南大學為首，與國內的中國農業大學、中國科學院大學、中國熱帶農業科學院等機構組成的合作團體，說明我國與國際交流頻繁，合作質量高。而在CNKI中，國內機構合作僅局限于幾個機構，且發文數量多，論文質量較高的西北農林科技大學、山東農業大學、沈陽農業大學、海南大學、中國農業大學等機構均是獨立發文，這表明我國在中文文章的研究與發表方面還需進一步加強國內機構之間的合作與交流。

圖3 WoS（A）和CNKI（B）中褪黑素采后保鮮論文發布機構分布圖譜Fig.3 Distribution map of publications on postharvest melatonin preservation in WoS(A)and CNKI(B)

2.5 研究作者分析

WoS發文量前10的作者如表4所示，其中中國6名，伊朗和西班牙各2 名。這10 名作者共計發表文章78篇，占比49.37%，幾乎達到總發文量的一半。相關研究中發文量排名第1的是伊朗作者Aghdam M S，伊朗作者Jannatizadeh A 和中國作者Luo Z S 發文量并列第2名。CNKI中作者（第一作者或者通訊作者）發文量基本保持一致，董曉慶、董新紅、朱守亮和李靜以3 篇論文并列發文量第一，作者董曉慶、朱守亮均來自于貴州大學，主要研究方向為富士蘋果、酥梨、蜂糖李等果品采后貯藏保鮮方法與技術。而西北農林科技大學辛丹丹主要研究方向為褪黑素處理對提高黃瓜采后貯藏品質以及抗冷性機理的影響，其發表論文的均篇被引頻次排名第1，說明該作者的論文在國內研究學者中影響力較大。

表4 WoS和CNKI中褪黑素在果蔬采后保鮮領域研究排名前10的作者Table 4 The authors of melatonin in WoS and CNKI ranked top 10 in the field of postharvest preservation of fruits and vegetables

WoS和CNKI中主要研究作者之間的合作共現關系如圖4 所示，在WoS 圖譜中可以看出，發文量排名前2的作者不僅來自同一機構，相互之間還存在合作關系，二者在整個合作網絡中與外界也存在聯系。發文量排名第2、3 的中國作者Luo Z S（浙江大學）和Zhang Z K（海南大學）分別占據合作網絡的一角，也是牽頭褪黑素在果蔬采后貯藏保鮮應用研究的主要作者。在合作網絡的另一邊，是以米格爾·埃爾南德斯·德埃爾切大學的Serrano M 和Valero D 為首組成的5人合作團隊，但沒有跨團隊交流。圖譜中節點大小與發文量統計結果保持一致，除個別學者的研究相對獨立外，合作網絡整體上呈現錯綜復雜的形式，說明國際團隊之間交流密切。在CNKI 圖譜中，合作網絡整體比較分散，大多是同一機構小團隊之間的合作關系。CNKI 圖譜沒有節點，這與作者中文文章發文數量少是一致的。由此可見，我國在褪黑素采后保鮮領域發表的中文論文整體呈現出少數領導帶領同一機構、團隊、課題組人員的合作網絡關系，跨團隊之間的交流比較少。

圖4 WoS（A）和CNKI（B）中褪黑素在果蔬采后保鮮研究領域作者分布圖譜Fig.4 Authors distribution of melatonin in WoS(A)and CNKI(B)in postharvest fruits and vegetables preservation

2.6 研究熱點分析

關鍵詞代表了一個領域現階段的研究內容和研究方向，可以通過解析關鍵詞來分析某個領域的研究熱點[15]。使用CiteSpace 分別提取國內外論文排名前15 的關鍵詞，結果如表5 所示，在WoS 中，出現頻次較多的關鍵詞為Quality（品質）、Metabolism（代謝）、Peach fruit（桃果實）、Plant（植物）、Tolerance（耐受性）。綜合前15個關鍵詞分析得出，國際上研究主要是圍繞褪黑素處理對采后果蔬貯藏保鮮品質、代謝、抗冷害作用、呼吸速率、活性氧（ROS）、酶活性等的影響，主要研究的樹種為桃樹。在CNKI 中，褪黑素、品質、保鮮、冷害、貯藏等是該領域研究中出現頻次較多的關鍵詞。綜合前15 個關鍵詞分析得出，國內研究論文多圍繞褪黑素處理對果蔬品質、保鮮、貯藏和冷害等的影響，主要研究的樹種有荔枝、葡萄、獼猴桃等，蔬菜方向有黃瓜、番茄等。

表5 WoS和CNKI中褪黑素在果蔬采后保鮮研究文獻中出現頻次前15名的關鍵詞Table 5 WoS and CNKI ranked top 15 keywords on melatonin in the literature of fruits and vegetables postharvest preservation

關鍵詞共現分析是指對某個領域的關鍵詞共同出現在同一篇文獻進行分析，進而了解該領域中研究主題之間的關聯性[16]。WoS和CNKI中關鍵詞共現圖譜如圖5所示。WoS中高頻關鍵詞Quality（品質）、Metabolism（代謝）、Peach fruit（桃果實）、Plant（植物）、Tolerance（耐受性）在褪黑素采后相關文獻中與其他關鍵詞之間連線較多，表明共現次數多，能夠代表當下國際社會的研究熱點。Chilling injury（冷害）、Quality（品質）、Fruit（水果）之間的連線較多、較粗，說明相關領域的研究較為緊密，研究多集中于褪黑素處理對水果貯藏品質和冷害的影響。CNKI中，褪黑素、品質、保鮮、冷害等關鍵詞與其他關鍵詞之間連線較多，共現次數較多，表明以上研究主題是國內學者們研究的熱點內容，是發表中文文章的主要方向。

圖5 WoS（A）和CNKI（B）中褪黑素在果蔬采后保鮮研究領域關鍵詞共現分析Fig.5 Key words co-occurrence analysis of melatonin in WoS(A)and CNKI(B)in postharvest preservation of fruits and vegetables

通過知識圖譜網絡定位其他高頻關聯詞，結合關鍵詞出現的頻次和主要聚類標簽（圖6）以及文獻摘要內容，歸納總結出國內外在該領域的幾個熱點研究方向：

圖6 WoS（A）和CNKI（B）中褪黑素在果蔬采后保鮮研究領域關鍵詞聚類分析Fig.6 Keywords cluster analysis on melatonin in postharvest preservation of fruits and vegetables in WoS(A)and CNKI(B)

（1）品質：品質一詞是WoS 和CNKI 中出現頻次均較多的關鍵詞，且在CNKI中，第一大聚類標簽即為品質，國內外在該領域的許多研究都圍繞品質展開，主要包括外觀品質和營養品質，其中外觀品質是最直接的評價方式，相關研究表明，外源褪黑素處理能夠顯著降低果實腐爛發生率并維持較好的外觀品質[17]。品質評價指標主要包括單果質量、色度、硬度及可溶性固形物、可滴定酸、抗壞血酸、總酚和花青素含量等。荔枝經褪黑素處理后能夠維持果實顏色，有效減緩質量損失和硬度下降，降低可溶性固形物、可滴定酸、總酚以及總花青素含量的變化速率，但不改變其貨架終期總量[18]。品質好壞對于果蔬來說十分重要，也是消費者選擇購買的標準，因此國內外研究學者們都致力于研發高效保鮮劑維持果蔬品質。

（2）代謝：果蔬在采摘前和采摘后的一段時間內都能維持一個比較活躍的狀態，主要進行果蔬的呼吸代謝和能量代謝，且能夠在貯藏一定時間內達到呼吸高峰，消耗大量腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）[19]。強呼吸作用加劇果蔬后熟作用并加速其衰老進程，相關研究表明，經褪黑素處理后果蔬的呼吸速率減慢[20]，能量代謝相關酶活性增強，ATP生成增多，可維持較高的不飽和脂肪酸/飽和脂肪酸（USFA/SFA）比例[21]，延緩果蔬衰老，維持其品質。

（3）冷害：一些果蔬在貯藏保鮮過程中容易遭受冷害，如香蕉[22]、芒果[23]等熱帶水果以及不耐低溫的果蔬如西紅柿[24]、荔枝[25]、黃瓜[26]、獼猴桃[27]等。桃、西紅柿、荔枝、黃瓜、獼猴桃等在關鍵詞中出現頻次較多，以上果蔬均易發生冷害作用，因此圍繞其展開有關冷害的研究也是該領域研究的熱點內容。在研究中發現，經褪黑素處理的果蔬冷害指數顯著降低，降低了果蔬的冷害發生率[28]。

（4）抗氧化、抗衰老：果蔬自身含有較高的抗壞血酸含量，使得其容易發生氧化作用，果蔬體內的活性氧含量增多會導致脂質過氧化，威脅膜的穩定性，生成丙二醛（MDA）等[29]。相關研究表明，褪黑素處理能夠顯著提升貯藏期間果蔬體內的抗氧化酶活性，增強自由基清除能力，提高果蔬的耐貯藏性。果蔬在采摘后的一段時間仍能進行生理代謝活動，在衰老進程中常常伴隨著果皮顏色變化、乙烯釋放增多、失水和品質劣變等現象的發生[30]，根據前人的研究結果得知，經褪黑素處理后能顯著延緩果蔬的衰老進程，延長貨架期[31]。

以上研究熱點內容之間存在一定的關聯性，衰老和代謝過程都會導致果蔬品質劣變。同樣，冷害也會影響果蔬的貯藏品質，且冷害過程的發生以及發生的程度與代謝過程的能量轉換和酶活性等相互關聯。從圖譜中也可觀察到關鍵詞之間的連線形成錯綜復雜的網絡體系，這也充分說明目前褪黑素應用于果品保鮮的研究較為廣泛。

2.7 研究前沿分析

按照WoS 中關鍵詞出現的時間進行排序，利用CiteSpace 軟件時間序列圖譜與突現關鍵詞爆發點圖譜綜合分析該領域的研究前沿[32]。關鍵詞時間序列圖譜（圖7、圖8）顯示的是該領域在所有分析年份中的研究內容，隨著年份的增大不斷更新，圖譜右邊的聚類標簽代表其對應的水平線即時間軸上出現的所有關鍵詞節點的一個聚類。通過該圖譜可以了解到該領域研究在整個聚類發展過程中研究的所有熱點話題，以及該話題哪一年熱度趨冷。結合突現關鍵詞爆發圖譜（見圖9），分析褪黑素在果蔬采后貯藏保鮮中的應用研究前沿。

圖7 WoS中褪黑素在果蔬采后保鮮研究領域關鍵詞時間序列圖譜Fig.7 Time series atlas of melatonin in fruits and vegetables postharvest storage in WoS

圖8 CNKI中褪黑素在果蔬采后保鮮研究領域關鍵詞時間序列圖譜Fig.8 Time series atlas of melatonin in fruits and vegetables postharvest storage in CNKI

圖9 WoS（A）和CNKI（B）中褪黑素在果蔬保鮮研究突現領域關鍵詞爆發圖譜Fig.9 Key words outburst pattern of melatonin in WoS(A)and CNKI(B)in fruits and vegetables preservation

在WoS 中，第一大聚類標簽為#0Prunus avium（甜櫻桃），最早于2001 年就有學者圍繞褪黑素處理對其衰老、花青素、抗氧化能力的影響展開研究，隨后一直保持較高的研究熱度，集中在褪黑素處理影響甜櫻桃貯藏品質、代謝、冷害等方面的研究。另一樹種grape（葡萄）起始出現年份較晚，為2015 年，但近年有關褪黑素與葡萄抗氧化之間聯系的研究逐漸增多。#1 chilling injury（冷害）、#6 water stress（水脅迫）、#8 nutritional quality（營養品質）、#9 gene expression（基因表達）等與果蔬采后貯藏保鮮密切相關的話題成為研究的焦點內容。在CNKI 中，基于褪黑素相關研究中，圍繞獼猴桃樹種開展研究較多，近兩年，國內有關褪黑素處理對梨果實品質、能量代謝、乙烯釋放等的研究較為突出，對南果梨、番茄、鮮切花、花椰菜等更多園藝作物的影響逐漸成為研究熱點。且國內發表的中文文獻對分子水平、基因表達等具有一定的關注度。

由關鍵詞爆發圖譜可知，在WoS 中，2016—2020年reactive oxygen species（活性氧）、lipid peroxidation（脂質過氧化）、nitric oxide（NO）等詞匯突現。由此表明，外文文獻中針對褪黑素在果品采后保鮮的研究內容不斷擴充。而CNKI 中，中文文獻關鍵詞突現時間較集中，為2015—2022 年。因此得出中文文獻中關于褪黑素在果品采后保鮮領域的研究內容較單一，創新性不足。

3 結語

3.1 我國在褪黑素應用于果蔬采后貯藏保鮮研究領域國際領先

經過數據統計與圖譜分析結果顯示，我國在褪黑素運用于采后方面的研究占據重要地位，發文數量多，論文質量高，與國際合作交流密切，擁有大量優秀的研究機構和高影響的研究學者，受到國際認可。

3.2 國內機構和作者之間合作發表中文文章數量少

國內研究機構主要以農林類高校和科研院所為主。通過共現分析表明，國內頂尖機構與國際機構合作較多，但國內機構之間合作交流較少，研究相對獨立，國內作者之間相互合作少，科研團隊分布于各個機構，且大多是以機構內小團隊的形式發表中文文章。

3.3 褪黑素采后領域研究熱點與前沿

褪黑素處理對于果蔬采后貯藏品質的影響一直是國內外學者們研究的熱點，還有一些研究圍繞延長果蔬貨架期展開，包括維持抗氧化系統、降低ROS含量、提升1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基清除能力、抑制乙烯釋放速率等。此外褪黑素抑制冷害作用作為近年的新興話題也受到國內外學者的廣泛關注，用于冷害研究的果蔬主要包括荔枝、芒果、桃、櫻桃、獼猴桃、番茄、黃瓜等，除上述果蔬外，近兩年對于梨、蘋果等大宗水果以及鮮切花、蔬菜等更多園藝作物的相關研究也逐漸增多。推測褪黑素可能會作為一種新型果品采后保鮮劑被廣泛應用于園藝作物的貯藏保鮮。