基于Cite Space對近5年發酵領域的研究進展與熱點分析

韋升堅 王麗 黎冬裕 黃玲 林光燎 蘇倩

摘 要：近年來，我國生物產業快速發展，且發酵對身體和胃腸道健康具有很多益處，有關微生物發酵的研究逐漸增多。為探討發酵領域近5年的研究現狀與發展前景，對中國知網和Web of Science數據庫中2019—2023年發表的文獻進行檢索并篩選，使用Cite Space軟件對文章發文量、研究團隊、研究熱點進行圖譜分析。結果表明，近5年國內發酵領域發文量偏少，年發文量平穩上升；國外發文量較多，年發文量超過100篇，2023年發文量達到200篇；國內外研究群體主要是中醫藥高校和研究機構；國內外研究熱點集中在抗氧化和腸道菌群，國內研究重點為發酵技術，而國外研究范圍較廣，重點為益生菌的研究；國內外學者間合作較為密切，但研究機構間尚未形成緊密的合作關系。高校和研究機構應突破地區間的限制，促進發酵研究領域的融合。腸道菌群是近5年發酵的研究熱點，也是未來發酵研究深入的對象。

關鍵詞：食品；發酵；Cite Space軟件；文獻計量學；熱點分析

Abstract： In recent years， Chinas biological industry has developed rapidly， and fermentation has many benefits for body and gastrointestinal health. Research on microbial fermentation has gradually increased. In order to explore the research status and development prospect of fermentation field in the past five years， the literatures published in China knowledge Network and Web of Science database from 2019 to 2023 were searched and screened， and the atlas analysis of the number of articles， research team and research hotspots were carried out by using Cite Space software. The results showed that the number of publications in the field of domestic fermentation in the past five years was relatively small， and the annual number of publications increased steadily. There are more foreign publications， with an annual number of more than 100 papers， and the number of papers will reach 200 in 2023 ; the research groups at home and abroad are mainly Chinese medicine universities and research institutions ; domestic and foreign research focuses on antioxidant and intestinal flora. Domestic research focuses on fermentation technology， while foreign research has a wide range of research， focusing on probiotics. The cooperation between domestic and foreign scholars is relatively close， but the research institutions have not yet formed a close cooperative relationship. Universities and research institutions should break through regional restrictions and promote the integration of fermentation research. Intestinal flora is a research hotspot in fermentation in the past five years， and it is also the object of in-depth research in the future.

Keywords： food; fermentation; Cite Space software; bibliometrics; hot spot analysis

發酵是指通過控制微生物生長及代謝產物并通過不同酶的作用轉化營養成分而產生食品和其他制品[1]。發酵可以作為一種食品保存方法，其產生的抗菌代謝物（如有機酸、乙醇、細菌素等）可降低食品被病原微生物污染的風險[2]；發酵還可以產生益生元，改善腸道pH值，調節腸道菌群結構，有利于腸道健康[3]；發酵還可以去除部分食物中苦味酚類化合物，如橄欖等，提高其可食用價值[4-6]；同時，隨著“食藥同源”逐漸受到國際關注，食藥物質發酵也是目前的研究熱點之一[7]，發酵過程會通過微生物的代謝活動將大分子物質和抗營養因子轉化為更高效、無毒的營養物質原料，提高營養價值[8-11]；某些特定的微生物發酵還可以降低或去除原料中的毒性成分[12-13]，例如，靈芝菌發酵可降低何首烏中二苯乙烯苷這一毒性成分的含量[14]。近5年，發酵與其他學科結合，在增效、減毒、提升質量等方面煥發新的活力[15]，在食品產業[16]、中藥材開發方面[3]、飼料行業[17-18]中占重要地位。

文獻計量學是指對學術信息進行描述和統計分析，以揭示其數量特征和內在規律，是對研究現狀趨勢等進行可視化分析的有效方法[19]。2004年，陳超美[20]開發了Cite Space II信息可視化軟件，用于可視化科學文獻的變化趨勢和根本性變化，為知識領域的可視化做出了重要貢獻。

本文基于中國知網（China National Knowledge Infrastructure，CNKI）和Web of Science（WOS）數據庫中近5年發酵領域的相關文獻，運用Cite Space軟件，對年度發文數量、研究團隊、研究領域和研究熱點進行可視化分析，生成相關圖譜，深入探討微生物發酵的研究熱點及前沿趨勢，宏觀把握發酵研究的整體情況，以期為后續相關研究提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

基于CNKI和WOS數據庫，在高級檢索頁面以“發酵”為主題進行檢索。其中，CKKI檢索期刊來源為北大核心，檢索時間設定為2019年1月—2023年12月，檢索相關文獻，篩選并剔除與主題無直接關聯的科技成果文獻，最終從CNKI和WOS數據庫中分別獲得文獻257篇和784篇。

1.2 研究方法

首先將得到文獻導出為“Refworks”的txt格式，將txt改為“download_2319”，（意為2019—2023年的數據），使用Cite Space可視化分析軟件，對發酵相關研究領域的文獻進行統計分析并繪制相關數據圖表。在圖表分析的基礎上深入閱讀文獻，總結歸納出發酵的研究現狀及熱點。CNKI數據獲取流程如下。首先建立4個文件夾，分別以Data、input、output和project命名；然后打開中國知網，從中國知網高級檢索界面輸入關鍵詞“發酵”進行檢索，勾選所有與主題相關的文獻并導出，以“Refworks”格式獲得數據，存入input文件夾；打開Cite Space軟件，在“Data”功能區選擇“CNKI”，在彈出的2個文件選項框里分別對應打開已建好的input和output文件夾，然后點擊“CNKI Format Concersion”選項框進行數據轉化，將轉化好的數據從output文件夾復制到Data文件夾；在Cite Space軟件中新建項目，“Title”框輸入“發酵”，在對應文件選項框里選擇已建好的project和Data文件夾，選擇“CSSCI”，點擊“save”，即項目已建好；然后在功能選擇區選擇要分析的作者、機構、關鍵詞等功能選項，點擊“GO”、“Visualize”，最后獲得可視化結果。WOS數據獲取與上述步驟基本一致，不同的是在導出文獻時選擇“純文本”格式，即可獲取轉化數據。

2 結果與分析

2.1 發酵發文量整體產出分析

將檢索獲得的中英文文獻導入GraphPad中，整理統計2019—2023年發表的中英文文獻數據并對整體產出情況進行分析，結果見圖1（a）。從CNKI及WOS文獻數據庫中共檢索篩選獲得文獻1 041篇，其中來源于WOS數據庫的英文文獻共784篇，占總發文量的75.31%；中文文獻發文量為257篇，僅約為總發文量的1/4。由此可見，英文期刊對于發酵研究的報道較多。

2.2 文獻時間分布特征及趨勢分析

從CNKI和WOS數據庫篩選出的國內外與發酵相關的研究性文獻發文量隨年份變化的情況如圖1（b）所示。對中文文獻產出時間分布特征進行分析，2019—2023年的年發文量逐漸增多，處于增長期，隨著“十四五”生物經濟發展規劃對發酵產業提出新的要求[21]，國內對發酵領域的研究越來越重視，2023年發文量達到65篇。

國外發酵領域的發文量較多，年發文量超過100篇，尤其是2022年，發文量達到206篇，這是由于2022年發酵對腸道菌群影響研究熱度較高，引起了研究者們的廣泛關注。國外的年發文量是國內的2～3倍，說明國內對發酵相關研究的關注度有限。查閱相關文獻以及國家政策發現，限制國內發酵領域發展的原因有國外引進的菌種較多、發酵和生物合成大部分核心菌種被國外壟斷、高端設備和核心技術缺乏以及高效液相色譜儀、高通量測序儀等依賴進口。因此，我國應加大對發酵工藝及應用的研究，掌握核心技術，在已有成果的基礎上選育優良菌種，加深功能性研究，明確發酵機理。

2.3 國內外研究力量分布分析

運用Cite Spaces軟件對中英文文獻數據以研究地區、國內外研究機構、作者為節點類型分別進行分析，繪制與發酵相關研究者間和機構間合作的網絡圖譜，圖譜中網絡密度值越大，說明合作的趨勢越明顯[22]。

對WOS數據庫獲得的數據進行分析，共有17個地區對發酵研究具有重要貢獻，地區合作圖譜顯示網絡密度為0.010 5（圖2），存在256個節點和342條連線，表明有256個地區對發酵開展了研究，各個地區之間合作較為分散，但對發酵領域有重要貢獻的地區之間純在緊密的合作。其中，中國在該領域的研究產出占據絕對的優勢地位，其次是韓國、美國、日本和意大利。

由圖3和圖4可知，國內作者和機構的網絡密度值分別為0.017 1和0.009 2，說明國內作者和機構間的合作都較為分散。由圖3可知，CNKI作者間合作圖譜有181個節點，連線數為279條，表明有181個作者參與了發酵相關研究，連線數大于節點數，說明國內在該鄰域有重要貢獻的研究者之間存在緊密的合作關系，其中以黑龍江省中醫藥科學院的陳麗艷、王偉明，河南中醫藥大學的王瑞生、張振凌，廣西醫科大學的黃建春，山東農業大學的毛志泉、尹承苗，河南省農業科學院植物營養與資源環境研究所的孔維麗、崔筱、劉芹以及北京中醫藥大學的張加余等為代表的作者合作網絡規模較大。宓月光等[23]明確了淡豆豉發酵過程中游離氨基酸的含量變化，為藥效研究提供參考；陳祎甜等[24]、王瑞生等[25]研究了五倍子發酵炮制對小鼠止咳功效的影響，為五倍子發酵百藥煎止咳化痰的作用機理提供了參考；劉皓皓等[26]用非靶向代謝組學技術分析檢測了玉米芯發酵培養料制備中微生物代謝產物的種類及含量，探討了主要代謝物的組成及變化規律，為穩定發酵料質量提供了理論基礎；董凡等[27]總結了中藥發酵技術的現狀和發酵對中藥感官、成分含量、藥理作用的影響，對中藥發酵的發展方向提出了建議，為開發利用中藥發酵技術提供了科學思路。而CNKI機構間合作圖譜（圖4）中有140個節點，但連線數為90條，小于節點數，說明國內研究機構間還未形成緊密的合作網絡，相關研究機構集中在北京中醫藥大學和河南中醫藥大學。

由圖5、圖6可得到國外科研合作關系，作者間合作和機構間合作的網絡密度值都較小，分別為0.011 3和0.008 6，與國內相比合作強度更弱，說明國外作者和機構間合作更加分散。WOS作者合作圖譜（圖5）有239個節點，連線數為321條，說明有239個機構對發酵開展了相關研究，連線數大于節點數，說明對該鄰域有重要貢獻的研究者之間存在緊密的合作，其中以ANUSORN CHERDTHONG、ANNA CZECH和XIN ZHAO為代表的作者合作網絡規模較大。WOS機構間合作圖譜（圖6）中有199個節點，連線數為169條，連線數小于節點數，說明國外研究機構間還未形成緊密的合作網絡，相關研究機構主要為Khon Kaen Univ、China Agr Univ、Jiangnan Univ和Kyung Hee Univ。

2.4 關鍵詞共現分析

關鍵詞是對文獻內容的高度概括和總結，其出現頻率往往能反映出某一領域的研究熱點。基于Cite Space軟件對關鍵詞的分析來認識發酵相關研究的熱點[28]。以關鍵詞為節點，通過軟件構建由節點和連線組成的共現圖譜，即為關鍵詞共現分析。本文對CNKI數據庫中257篇中文文獻的關鍵詞進行共現網絡分析（圖7），涉及188個關鍵詞，其中高頻關鍵詞有發酵、化學成分、液體發酵、固態發酵、腸道菌群、抗氧化以及黃芪等。對WOS數據庫中784篇英文文獻的關鍵詞進行共現網絡分析得到圖8，涉及321個關鍵詞，其中fermentation、lactic and bacteria、food、probiotics、growth performance、gut microbiota以及antioxidant activity為高頻關鍵詞。發酵相關的中英文文獻研究熱點都有抗氧化和腸道菌群，中文文獻偏向于發酵技術性研究，而英文文獻更偏向于益生菌研究。此外，國外的研究方向比國內更廣，研究層次更深。

2.5 關鍵詞聚類分析

基于上述關鍵詞共現分析結果，對CNKI、WOS數據庫中熱點關鍵詞進行聚類分析并可視化。圖9顯示除發酵外，發酵相關研究的中文關鍵詞聚類圖譜共形成7個聚類標簽，有188個節點，315條連線，聚類模塊值Q=0.686 8（Q≥0.5），說明聚類結構顯著；平均輪廓值S=0.937 1（S≥0.7），說明聚類結果可信。除發酵外，第一大聚類是腸道菌群，說明發酵與腸道菌群的關聯是目前國內的研究熱點。圖10顯示發酵相關研究的英文關鍵詞聚類圖譜共形成15個聚類標簽，有321個節點，548 5條連線，聚類模塊值Q=0.763 7（Q≥0.5），說明聚類結構顯著；平均輪廓值S=0.937 1（S≥0.7），說明聚類結果可信。與中文文獻不同，英文文獻中第一大聚類是probiotic，并且英文文獻的關鍵詞較中文文獻更加聚集，集中度和重疊度更高，表明各關鍵詞相關研究方面存在一定關聯。

2.6 發酵研究趨勢分析

通過Cite Space軟件繪制發酵中文、英文文獻的關鍵詞突現圖譜，對發酵研究的中文文獻關鍵詞進行突現分析。關鍵詞時間線圖可從時間維度上顯示關鍵詞的變化，關鍵詞突現圖顯示的是某段時間內活躍度高的關鍵詞，能說明研究熱點的變化[29]。

由發酵中文關鍵詞演進時間線（圖11）可知，2019—2021年研究主要集中在微生物中藥、中藥炮制、液體發酵和培養基優化；2021—2023年研究主要集中在腸道菌群、代謝組學、生物轉化、固態發酵和藥理作用。可以發現，近5年國內發酵研究從發酵技術性研究逐漸轉變為腸道菌群、生物轉換等更深層的研究。對CNKI數據庫發酵研究的關鍵詞進行突現分析得到圖12，共獲得8個突現詞，2019—2021年研究熱點集中在黃瓜、生物防治、發酵液和hplc，其中生物防治突現強度為1.54；2021—2023年的研究熱點主要集中在黃芪、中藥炮制和發酵工藝。

由發酵英文關鍵詞演進時間線（圖13）可知，國外2019—2023年主要研究內容包括抗氧化活性、抗炎、肥胖、腸道菌群和益生菌等。對WOS數據庫發酵研究的關鍵詞進行突現分析得到圖14，共獲得25個突現詞，2019—2021年研究熱點主要集中在cancer、inhibition、gut health和broiler chicken，突現強度為3.44～2.72；而2021—2023的研究熱點集中在lactobacillus、fecal microbiota、gut microbiome，突現強度為2.95～1.56。近5年，前期國外對發酵的研究主要為發酵對癌癥的影響，2020—2021年開始研究發酵與腸道健康的關系，2021—2023年深入研究發酵與乳酸菌等益生菌和腸道菌群的關系，說明發酵與腸道菌群是近5年的研究熱點，也可能是未來發酵的研究方向。

3 結論

本研究基于Cite Space文獻計量分析軟件對2019—2023年CNKI和WOS數據庫中發酵研究相關的文獻進行可視化研究。近5年，發酵領域中英文文獻發文量整體呈波動性上升趨勢。隨著“十四五”生物經濟發展規劃對發酵產業提出新的要求[21]，人們對發酵相關產品的需求量上升，國內對發酵領域的研究越來越重視。以陳麗艷、王瑞生、黃建春、毛志泉、孔維麗、張加余等為代表學者的發酵研究主要發表在中藥和食品相關的期刊，國內外發酵相關研究機構主要為大學和機構。發文量最多的國家是中國，其次是韓國、美國、日本。中國的生物資源豐富，是世界制造大國，發酵是我國生物產業的重要組成部分，直接生產的產品有有機酸、氨基酸、酶制劑等，其中氨基酸和有機酸產能世界第一，與其密切相關的產品包括抗生素、維生素、基因工程藥物等，產值達到3～5萬億元[30-31]。中國正由發酵大國向發酵強國轉變。通過繪制和分析關鍵詞共現、聚類、突現圖譜，發現國內和國外的研究領域大體一致，腸道菌群、益生菌、抗氧化、固態發酵和液態發酵等是發酵領域的重要研究對象；固態發酵和液態發酵是發酵研究常用的技術[32]。研究表明，腸道菌群與健康密切相關，腸道菌群對免疫調控等方面起著重要的作用。益生菌發酵及其代謝產物對腸道微生物群的調節作用是目前發酵領域的研究熱點。

綜上所述，采用Cite Space軟件對CNKI和WOS數據庫中發酵領域的中英文文獻進行可視化分析，直觀地體現出發酵領域近5年的發展歷程和研究熱點。發酵領域不同學者之間、不同機構之間、不同地區之間的合作比較分散，但核心作者之間有一定合作，目前還沒有形成緊密合作的研究機構網絡。因此，各高校和研究機構應突破地區間的各種限制，為發酵研究領域的快速發展提供支持。

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作者簡介：劉騰（1998—），男，湖南婁底人，碩士在讀。研究方向：食品和中藥發酵。

通信作者：劉東波（1970—），男，湖南長沙人，博士，教授。研究方向：醫學營養與大健康，代謝性疾病。E-mail：chinasaga@163.com。