基于文獻計量學分析的牡丹化學成分及其功能研究進展

潘艷花　王衛成　湯玲　楊馥霞　唐小剛　任家玄

摘要：為了探究牡丹及其化學成分的研究現狀和未來的發展趨勢，為牡丹化學成分的研究提供參考，基于 CiteSpace 軟件對CNKI和 Web of Science 核心數據庫中收錄的2000 — 2023年間與牡丹及其化學成分研究相關的文獻進行可視化分析。結果表明，中國在牡丹化學成分的研究領域發文量位居全球第1，發文量最大的研究機構為北京林業大學；在研究內容方面，研究者多側重于牡丹化學成分的基因調控，此外，牡丹籽油的化學成分及牡丹鮮切花的保鮮技術也成為目前研究者關注的熱點內容。

關鍵詞：牡丹；化學成分；功能；CiteSpace；文獻計量學

中圖分類號：S685.11? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2097-2172（2023）10-0962-013

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.10.014

Bibliometric Analysis on Chemical Constituents and Functions in Peonies

PAN Yanhua， WANG Weicheng， TANG Ling， YANG Fuxia， TANG Xiaogang， REN Jiaxuan

（Institute of Fruit and Floriculture Research， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： In order to investigate the research status and future development trend of peony and its chemical constituents， visual analysis was carried out on literatures related to the research of peony and its chemical constituents from 2000 to 2023 in the core databases of CNKI and Web of Science by using CiteSpace software to elucidate the development trend and the hotspots of the research in this research field. The results showed that China ranked the first in the world in terms of the number of articles published in the field of peony chemical composition， and the research institution with the largest number of articles published was Beijing Forestry University. The researchers focused on the gene regulation of peony chemical composition. In addition， the chemical composition of peony seed oil and the preservation technology of peony fresh-cut flowers were the hot topics of researchers' attentionas well.

Key words： Peony; Chemical composition; Function; CiteSpace; Bibliometrics

牡丹（Paeonia × Suffruticosa Andrews），芍藥科芍藥屬多年生落葉灌木植物，原產自我國西北地區，具有較強的適應性，在我國河南、山東、安徽及甘肅等地廣泛栽培，目前我國牡丹的栽培面積已超過2萬hm2［1 ］。牡丹花型豐富、花朵較大，色彩艷麗且氣味芬芳，素有“花王”之稱，是我國園藝品種最多的花卉［2 ］。牡丹花瓣中富含蛋白質、維生素和氨基酸等成分，可作食用，具有清熱解毒、降血脂和抗氧化等作用；其根（牡丹皮）可入藥，具有活血化瘀、涼血鎮痛和提高人體免疫力等功效，其葉煎服具有一定的抗菌作用［3 - 4 ］。牡丹籽含油率較高，其中α-亞麻酸含量40%以上，亞油酸含量30%以上，此外牡丹籽油中還含有多種生物活性物質，故而牡丹籽油被譽為新型木本健康食用油［5 - 6 ］。

目前關于牡丹的化學成分的研究主要側重于牡丹的花、根和牡丹籽油等方面。牡丹花揮發油中富含香茅醇、芳樟醇和酯類等化學成分，這些物質為牡丹花天然香味的主要來源物質［7 ］。牡丹花瓣中富含黃酮類化合物，如花色苷、黃酮和花青素等，此外牡丹花瓣含有多種高級脂肪酸，如棕櫚酸、亞油酸和亞麻酸等［8 - 9 ］。牡丹根的根皮（牡丹皮）干燥后為一種常用的中藥材，牡丹皮中含有牡丹酚、芍藥苷、芍藥酚和生物堿等多種生物活性物質［10 ］。牡丹籽油中富含不飽和脂肪酸、牡丹皂苷和多種氨基酸等［11 ］，不飽和脂肪酸含量高于橄欖油，是一種健康的食用油。隨著牡丹產業的發展，牡丹在食品、香料和醫藥等方面表現出較高的開發利用價值。我們基于CiteSpace可視化分析，對中國知網數據庫（CNKI）和Web of Science（WOS）核心數據庫中有關牡丹化學成分研究的相關文獻進行了可視化分析，以闡明牡丹化學成分研究的現狀和未來研究趨勢等，以期為牡丹化學成分的研究提供參考。

1? ?數據的來源與分析方法

1.1? ?數據來源

中文文獻數據主要來自中國知網數據庫（CNKI），檢索主題詞為“牡丹化學成分”，共檢索到相關文獻237篇。英文文獻主要來自Web of Science核心數據庫（WOS），檢索式為（TS= （（paeonia suffruticosa AND chemical composition） OR （Peony AND chemical composition） OR（Peonies AND chemical composition） OR （tree peony AND chemical composition） OR（paeonia suffruticosa AND chemical constitution） OR（peony AND chemical constitution） OR （Peonies AND chemical constitution） OR（tree peony AND chemical constitution）），共檢索到相關文獻859篇。

1.2? ?分析方法

文獻數據分析前使用UltraEdit 28.10軟件剔除與主題內容不符的文獻以保證結果的準確性，通過篩選共得中文文獻200篇，英文文獻625篇。使用CiteSpace 6.1.R3和VOSviewer對相關研究文獻的國家/地區、機構、作者和關鍵詞等進行可視化分析。其中CiteSpace軟件參數設置為：時間段（time slicing）為2000 — 2023年，時間切片為1 a，閾值參數 G-index、Top N和Top N%分別設為25、50和100，其他參數為默認值。

2? ?結果與分析

2.1? ?發文國家/地區分析

知識圖譜中相同的顏色表示兩者之間存在合作關系，連線的數量表示合作的密切程度。通過可視化分析（圖1 a）可知，關于牡丹化學成分研究的發文國家共46個，發文量較高的國家分別為中國（561篇）、美國（59篇）、韓國（48篇）和日本（36篇）等（圖1 b）。知識圖譜中，中心值用來衡量節點之間的關聯密切程度，某一節點的中心值與其影響力呈正相關關系。由圖1 b還可知，中國（0.68）、韓國（0.18）和日本（0.21）在國家/地區分析知識圖譜中具有較高的中心性。表明這些國家在此研究領域中具有較高的影響力且與其他國家合作較為密切，美國雖具有較高的發文量，但其節點中心值低于日本和韓國。

2.2? ?發文機構分析

通過對來源于CNKI數據庫的相關文獻的可視化分析，共得相關機構201個，發文量前15的機構如表1所示。其中發文量最大的機構為河南科技大學（8篇）、安徽中醫藥大學（6篇）、菏澤堯舜牡丹生物科技有限公司（4篇）和中國醫學科學院藥用植物研究所（4篇）。此外河南科技大學在知識圖譜中具有較高的中心值（0.03），表明該研究機構在牡丹化學成分研究領域中具有較高的影響力，其次為安徽中醫藥大學（0.02），而菏澤堯舜牡丹生物科技有限公司和南京中醫藥大學少于其他機構間的合作（圖2）。

通過對來源于WOS核心數據庫的相關文獻的可視化分析，共得相關機構538個，其中發文量較高的機構為Beijing Forestry University（北京林業大學）（91篇）、Chinese Academy of Sciences（中國科學院）（86篇）、Henan University of Technology（河南工業大學）（76篇）和Yangzhou University（揚州大學）（67篇）（表1），其中中國科學院與其他研究機構合作較為密切，在知識圖譜中具有較高的中心值（0.26），其次為河南工業大學，而揚州大學雖具有較高的發文量，但與其他機構間的合作少（圖3）。

2.3? ?作者合作知識圖譜分析

通過對來源于CNKI核心數據庫的相關文獻的可視化分析，共得相關發文作者114人，發文量較高的作者為劉譜（8篇）、鄧瑞雪（8篇）、吳德玲（7篇）和王曉（7篇）（表2），其中吳德玲在知識圖譜中具有較高的中心值（0.06）（圖4 a），表明該作者在該研究領域具有較高的影響力；其次為方成武，以兩位作者為主要節點的合作團隊主要來自安徽中醫藥大學，主要從事中藥材活性成分方面的研究。通過對來源于WOS核心數據庫的相關文獻的可視化分析共得相關發文作者713人，其中合作發文量較高的為Jun Tao（61篇）、Daqiu Zhao（55）、Yanlong Zhang（33篇）和Xiaogai Hou（32篇）（表2），其中Jun Tao在知識圖譜中具有較高的中心值（0.05），在圖中的節點最大（圖4 b），表明該研究者在該研究領域中具有較高的影響力。以Jun Tao為主要節點的合作團隊主要來自揚州大學，其主要的研究方向為花卉功能成分挖掘與開發利用等。

2.4? ?關鍵詞共現分析

一篇論文的關鍵詞通常為其核心內容的總結，通過對關鍵詞進行可視化分析可知某一研究領域的研究熱點和研究內容的演替。通過對來源于CNKI的中文文獻數據和來源于WOS的英文文獻數據的可視化分析共得中文關鍵詞259個（圖5），其中共現頻次較高的中文關鍵詞如表3所示。共現頻次較高的中文關鍵詞為牡丹皮（51個）、牡丹籽油（15個）、丹皮酚（12個）、芍藥苷（12個）和指紋圖譜（10個）等，其中關鍵詞牡丹皮、丹皮酚和芍藥苷在知識圖譜中具有較大的節點和較高的中心值。由關鍵詞共現可視化分析可知牡丹皮藥用成分及其藥理作用為國內該研究領域的主要的研究熱點內容。牡丹皮為牡丹根系的韌皮部和皮層部分，干燥以后即稱為丹皮，其中的主要的活性成分為丹皮酚、芍藥苷、兒茶素、沒食子酸和槲皮素等，具有清熱、活血、鎮痛和消炎等功效［12 - 13 ］。牡丹籽油因其中較高含量的不飽和脂肪酸，被譽為油中珍品，關于牡丹籽化學成分的代謝機制和基于基因層面選育優質油用牡丹成為該研究領域的重點研究內容之一［14 ］。Yin等［15 ］通過轉錄組學分析發現牡丹種子中PsFAD3基因能夠參與α-亞麻酸（ALA）不及飽和脂肪酸的合成，該基因可用作油用牡丹新品種選育的重要依據。Xie等［16 ］以不同ALA含量的牡丹品種作為花粉供體，紫斑牡丹作為花粉受體，結果發現，受體ALA的含量與花粉供體的變化一致，高含量ALA的牡丹品種的花粉能夠促進紫斑牡丹中與ALA合成基因的表達量顯著增加。

通過對來源于WOS的英文文獻數據的可視化分析共得英文關鍵詞642個（圖6），其中共現頻次較高的英文關鍵詞如表3所示。共現頻次較高的英文關鍵詞為轉錄組（transcriptome）（96個）、芍藥苷（paeoniflorin）（70個）、鑒定（identification）（66個）、基因（gene）（64個）、生長（growth）（61個）和基因表達（gene expression）（52個）等，其中轉錄組（transcriptome）、芍藥苷（paeoniflorin）和基因表達（gene expression）等在知識圖譜中具有較大的節點和較高的中心值。而牡丹化學成分的基因表達調控為該研究領域國際范圍內的研究熱點內容，目前研究者多關注于牡丹的花色調控方面［17 ］。花色為牡丹的主要觀賞性狀之一，如紫斑牡丹因其靠近花蕊處有紫色斑點而得名，為中國特有的品種，其花色豐富，香味濃郁，具有較高的觀賞價值，而牡丹花色的調控與花朵中花青素和黃酮類物質的含量有關［18 ］。Qi等［19 ］研究發現，牡丹花色的形成與花青素的組成和濃度密切相關，并證實了bHLHs基因家族中PbHLH1、PbHLH2和PbHLH3是調控牡丹花瓣中花青素生物合成是重要基因。Luo等［20 ］研究發現，黃酮/黃酮醇是黃色牡丹花瓣顏色的主要貢獻者，而與類黃酮生物合成的相關基因的表達與牡丹花瓣中黃色素形成密切相關。Gu? 等［21 ］研究發現，紫斑牡丹中特有的基因PsMYB12能夠與花色相關的基因相互作用，直接激活PsCHS基因的表達，促使牡丹花瓣上形成紫斑。目前關于牡丹花色的形成及調控機制成為該研究領域的潛在熱點內容之一。

2.5? ?關鍵詞聚類分析

知識圖譜中，關鍵詞聚類分析可反映出某一研究領域的熱點領域。我們采用LLR（Log-likelihood Ratio）法對不同來源研究文獻的關鍵詞共現分析所得關鍵詞進行聚類分析，分別得聚類9個（CNKI）和9個（WOS）（圖7、表4）。根據每個聚類的涵義將該研究領域19個聚類分為3類。

2.5.1? ? 牡丹藥用活性成分及藥理作用機制研究

其代表聚類為：#4牡丹皮、#5網絡藥理學、#1氧化芍藥苷、#1 traditional chinese medicine、#0 tree peony、#5 paeoniflorin 、#6 Interleukin-8（表4）。牡丹的藥用部位主要為其根，經加工后即為中藥材牡丹皮，牡丹皮的主要活性成分為丹皮酚，丹皮酚具有良好抗炎、降糖、保護心臟和肝臟及抗腫瘤等功效［22 ］。基于網絡藥理學研究發現丹皮酚的作用機制主要是通過與分子靶點如促炎癥機制、酶和蛋白質等相互作用而達到治療疾病的效果［23 ］，丹皮酚可通過阻斷炎癥細胞因子的表達從而達到抑制炎癥的作用，還可通過阻斷鈣離子通道、抑制血管平滑肌細胞增殖和相關基因的表達對人體心腦血管起到一定的保護作用［24 - 25 ］。此外，牡丹皮中含有多種萜類物質，如芍藥苷、氧化芍藥苷和苯甲酰芍藥苷等，其中氧化芍藥苷屬單萜類糖苷化合物［26 ］。Xing等［27 ］研究發現，氧化芍藥苷能抑制腫瘤細胞的生長，具有良好的抗癌效果。此外氧化芍藥苷可抑制PC12細胞內鈣和鈣/鈣調蛋白激酶II的活性從而起到抗抑郁和保護神經系統的作用。此外，芍藥苷可降低肝臟激酶，從而影響肝功能的相關標志物的濃度，進而對肝臟起到一定的保護作用［28 ］。

2.5.2? ? 牡丹籽油化學成分研究? ? 其代表聚類為：#3牡丹籽油、#7鳳丹、#2 peony seed oil、#7 alpha- linolenic acid、#3 monoterpene glycosides（表4）。牡丹籽油因具有較高的營養價值和保健作用而備受人們的青睞。生產上將出油率大于20%的牡丹品種定義為油用牡丹，目前油用牡丹品種主要有鳳丹和紫斑牡丹，其中鳳丹因其耐旱性較強，瓣化程度較低，適種范圍廣，為主推的油用牡丹品種［29 ］。據研究，牡丹籽油中不飽和脂肪酸約占脂肪酸含量的80%以上，一般食用油中的脂肪酸主要以偶數碳的直鏈羧酸為主，而牡丹籽油中不僅含有少量的奇數碳脂肪酸如五烷酸、十六烷酸、順-10-十五烷酸等，還含環狀脂肪酸如2-己基-環丙烯-辛酸和2-辛基-環丙烯-1-辛酸等［30 - 31 ］。Su等［32 ］研究發現，單鏈脂肪酸不僅能夠增加胰島素的敏感性，從而降低患糖尿病的風險，此外單鏈脂肪酸還具有預防心血管疾病的作用。牡丹籽油中所含的脂肪酸主要為棕櫚酸（PA）、硬脂酸（SA）、油酸（OA）、亞油酸（LA）和α-亞麻酸（ALA）。其中ALA屬于ω-3多不飽和脂肪酸，LA屬于ω-6多不飽和脂肪酸，而ω-6/ω-3PUFAs值是評價油脂營養品質的重要指 標［33 ］。一般認為ω-6/ω-3 PUFAs值 < 4的食用油為健康食用油，而牡丹籽油的ω-6/ω-3PUFAs值遠低于這一比值。此外牡丹籽油中富含單帖苷類化合物，而單帖苷類化合物被稱為牡丹籽油的特征性化合物［34 - 35 ］。Gong等［36 ］研究表明，牡丹籽油中的單帖苷類物質與牡丹的藥用作用一致，具有抗氧化、抗腫瘤和免疫調節等作用。近年來，牡丹籽油的健康價值備受人們的關注使得牡丹籽油化學成分及其調控方面的研究成了該研究領域的熱點內容之一。

2.5.3? ? 牡丹化學成分的研究方法? ? 其代表聚類為：#8乙醚超聲波、#6指紋圖譜、#2質量控制#4 transcription factor、#8 chromatography。近年來，關于牡丹化學成分的研究方法多樣，主要分為兩類：一類采用分子生物學技術，如轉錄組學和基因組學等。目前在牡丹化學成分的研究中多采用轉錄組學的研究方法，通過轉錄組學技術揭示化學成分的合成機制也是該目前研究的重點之一［37 ］。第二類為牡丹化學成分提取與鑒定方法的改進，目前牡丹化學成分的提取方法主要包括溶劑萃取、超聲波萃取、微波輔助萃取、超臨界流體萃取、超高壓提取和酶解法等［38 ］。其中乙醚超聲波因所需時間短，提取率高，多用于牡丹揮發油的提取［39 ］。而關于牡丹化學成分鑒定的方法目前主要有色譜法和質譜法等，包括了氣相色譜技術、高效液相色譜技術和超臨界流體色譜技術等。此外，采用色譜指紋圖譜技術結合化學計量學的方法，對色譜數據進行分析比較，而達到牡丹化學成分的鑒定和質量評價［40 - 41 ］。

2.6? 關鍵詞突現分析

知識圖譜中，關鍵詞突現分析可以明晰某一研究領域的熱點演替情況，可用來預測某一研究領域未來的研究重點內容。分析結果如表5、表6所示，表中窄線條表示選取文獻的時間跨度，寬線條表示關鍵詞使用頻數（突現強度）最高的年份。本文通過關鍵詞突現分析，共得中文關鍵詞25個，英文關鍵詞43個，其中中文文獻關鍵詞突現強度較高的為牡丹籽油（2.23）、牡丹皮（2.02）、丹皮酚（1.86）和牡丹花（1.47）等。年份跨度分別為2016 — 2022年、2004 — 2018年、2008 — 2016年和2016 — 2019年等（表5），表明在相應的年份范圍內研究者對該關鍵詞的關注度較高，為重點研究內容。早期關于牡丹化學成分的研究多集中于牡丹的藥用成分方面。隨著研究的多樣化發展，關于牡丹化學化學成分研究的后期則側重于牡丹籽化學成分的研究，尤其是關于牡丹籽油化學成分的研究備受研究者的灌注。牡丹籽油中不僅含有較高含量的不飽和脂肪酸，還含有丹皮酚、植物甾醇、牡丹多糖等多種生物活性物質。牡丹籽油不僅可以有效地防治心腦血管疾病，還具有抗氧化和調節人體免疫力的作用［42 - 43 ］。目前牡丹籽油中的化學成分主要包括三類。①脂肪酸。包括飽和脂肪酸，含量為10%～20%；不飽和脂肪酸含量為80%～90%，其含量因牡丹品種和牡丹籽油的提取工藝密切相關［44 ］。②微量元素。牡丹籽油中含有豐富的微量元素，包括Fe、Se、Zn、K、Na和Ca等，其中Na和Ca的含量較高［45 ］。③其他成分。主要包括甾醇類、維生素和一些萜類等物質［46 ］。關于牡丹籽油的提取方法主要為水提、壓榨、低溫萃取和超臨界CO2萃取等［47 ］。目前牡丹籽油主要以食用為主，也可用作化妝品和保健品的添加成分［48 ］。

英文文獻中關鍵詞突現強度較高的為芍藥苷（paeoniflorin）（8.09）、細胞凋亡（apoptosis）（6.15）、基因表達（gene expression）（4.86）和牡丹花（peony flowers）（4.82）等（表6）。國際范圍內早期關于牡丹化學成分研究主要集中于牡丹皮化學成分研究，后期主要傾向于α-亞麻酸的應用價值開發方面。α-亞麻酸為三鍵不飽和脂肪酸，是牡丹籽油中的主要化學成分之一，也是人體必需脂肪酸之一［49 ］。此外，α-亞麻酸能夠降血脂和防治血栓等功能，可做醫用藥品也可做保健品食用，具有廣泛開發應用價值［50 ］。Su等［51 ］研究發現，牡丹籽油中含有豐富的抗-葡萄糖苷酶，通過喂食糖尿病小鼠發現牡丹籽油能夠顯著降低小鼠糖化血紅蛋白、血清總膽固醇和甘油三酯，對小鼠糖尿病具有一定的緩解作用。Ma等［52 ］研究發現，牡丹籽油可參與肝臟血脂和膽固醇的代謝過程，對小鼠的脂質代謝具有一定的調節作用。目前，關于α-亞麻酸的合成代謝機制的研究是該研究領域的潛在研究熱點內容之一。此外，牡丹花（peony flowers）的研究爆發持續時間最長，目前關于牡丹花的研究主要集中于花色調控、切花保鮮和牡丹花的應用價值開發等方面。牡丹因其花型優美、色彩艷麗和花朵較大而極具觀賞價值，但牡丹花期較短，不易做成切花，不利于牡丹價值開發，因此牡丹切花保鮮既該研究領域研究的熱點，也是研究的難? ? 點［53 - 54 ］。鮮切花采收后因機械損傷、不適宜的環境條件和微生物污染等原因會導致鮮切花內部代謝活動發生變化，從而影響鮮切花的品質［55 ］。目前牡丹切花保鮮技術主要以物理方法（冷藏、調氣和減壓）、化學方法（防腐劑、植物生長調節劑）、生物方法（微生物制劑）等為主，牡丹切花保鮮技術是影響牡丹切花產業的發展重要因素［56 - 58 ］。

3? ?小結與展望

我們基于文獻計量可視化分析對近年來關于牡丹及其化學成分研究的相關文獻進行了可視化分析，從發文國家/機構、期刊、作者、研究熱點和研究趨勢等方面進行分析，結果表明，目前關于牡丹及其化學成分的研究中，我國的研究者發文量位居第1，且具有較高的影響力，美國雖具有較高的發文量，但在該研究領域的影響力不及韓國和日本。因此應該加強國際間的交流合作，從而提高該研究領域的研究質量和創新性。不同來源的文獻數據中，我國的研究者和研究結構均具有較高的頻次，表明我國在該研究領域具有較高的國際影響力。內在該研究領域的研究熱點側重于為牡丹皮化學成分及其藥用作用與機制等方面。而在國際范圍內，研究者側重于通過分子生物學技術調控牡丹化學物質的代謝與調控。隨著研究的深入，目前該研究領域的研究內容偏向于對牡丹副產品的開發，其中關于牡丹籽化學成分的基因調控和牡丹鮮切保鮮技術的開發等是近年來的研究重點內容。未來的研究工作應加大對牡丹化學成分的合成機制、基因調控和表達等方面的深入探究，建立有效的研究方法和技術手段，明晰牡丹化學成分合成有關基因簇和代謝途徑，利用分子技術改善和提高牡丹化學成分的合成效率，更有效地促進牡丹及其化學成分的研究和開發。

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收稿日期：2023 - 09 - 06

基金項目：甘肅省農業科學院博士基金（2023GAAS39）；甘肅省農業科學院重點研發計劃項目（2021GAAS29）。

作者簡介：潘艷花（1985? — ），女，甘肅金昌人，正高級農藝師，碩士，主要從事觀賞型中藥材育種及栽培等研究工作。Email： panyh2006@163.com。

通信作者：王衛成（1968? — ），男，甘肅白銀人，主要從事林果花卉及園林綠化研究工作。Email： wang216630@sohu.com。