菊粉作为一种天然果聚糖,广泛存在于36 000多种植物中,如菊芋、菊苣、龙舌兰、芦笋、大蒜、洋葱、小麦等[1]。目前,菊粉主要从菊芋、菊苣和龙舌兰等植物中提取和制备[2]。近年来,由菊芋制备的菊粉具有较强的保健特性而受到国际健康食品及医药领域的关注。2000年美国食品药品管理局发布公告,明确菊粉可以作为安全级功能性食品;我国卫生部于2009年批准菊粉和低聚果糖为新资源食品,食用量≤15 g/d;2015年欧盟发布法规,批准了菊粉有助于维持人类正常肠道功能的健康声明,指出消费者每天摄入12 g菊粉能获得有益效果。2018年美国食品药品监督管理局批准菊粉作为膳食纤维,用于提高食品的营养价值。到2020年,美国正式批准了菊芋来源菊粉的安全认证。研究发现,菊粉具有多种生物活性,包括调节肠道菌群、改善血糖血脂、增强免疫功能、抗氧化、抗肿瘤等[3]。目前,菊粉在食品和医药应用前景广阔。菊粉在食品领域中常作为增稠剂、糖脂替代品和质地改良剂[4],以菊粉为原料相继出现菊粉面包、菊粉蛋糕、菊粉巧克力和菊粉片剂[1]。医药领域,菊粉可作为药物稳定剂、药物递送载体、疫苗佐剂和辅助治疗剂[3]。
CiteSpace是一种数据可视化和分析的工具,可以用来分析某领域的论文、作者、期刊、关键词等信息,并通过可视化方式展示该领域学术研究的趋势。菊粉因其自身的特性受到人们的持续关注,为进一步掌握菊粉的研究趋势和热点,本研究旨在通过CiteSpace软件对菊粉的研究领域进行文献计量学的统计分析,所选数据包括发表期刊、作者、机构、国家和关键词等可视化分析,同时增加关键词聚类和突现词可视化分析,总结国内外菊粉研究现状,为菊粉未来的研究与开发提供数据支撑和参考依据。
1 数据来源和研究方法
1.1 数据来源
本研究数据选自Web of Science(WOS)核心合集数据库和中国知网(China national knowledge infrastructure,CNKI)数据库,分别设定“菊粉”和“Inulin”为主题词进行检索,检索时间为2013年1月1日—2022年12月31日。数据纳入标准:(a)WOS核心合集数据库:文献类型为“Article”且语种是“English”;CNKI数据库:期刊论文;(b)文献DOI、摘要、期刊名称、年卷号等信息齐全。数据排除标准:(a)排除综述(Review)、Meta分析(Meta analysis)、书评等文献资料;(b)排除与菊粉研究不相关的文献。通过检索WOS核心合集数据库和CNKI数据库,并经过CiteSpace软件去重处理,最终获得有效文献分别为4 710篇和273篇文献。
1.2 研究工具
本研究采用CiteSpace(6.2.R6)软件作为研究工具,对WOS核心合集数据库和CNKI数据库获得的数据进行可视化分析,其中包括作者、机构、国家、关键词等信息。CiteSpace使用时操作界面设置如下:时间划分自2013年1月—2022年12月,时间切片为1,节点类型先后选择合作作者、机构、国家和关键词。CNKI数据库节点筛选方式TopN(N=50)、g-index(k=25);WOS核心合集数据库节点筛选方式TopN(N=50)、g-index(k=5)。
2 结果与分析
2.1 发文量分析
发文量既能反映菊粉研究进程,又能反映菊粉受关注程度。由图1可知,2013—2022年中文文献和英文文献发文量整体均呈上升趋势。WOS核心合集数据库年度发文量在2013年和2014年分别为376篇和362篇,2020年发文量突破500篇;2022年达到614篇,是2013年的1.63倍。2014年Cherney等发表的“Renal hemodynamic effect of sodium-glucose cotransporter 2 inhibition in patients with type 1 diabetes mellitus”[5],被引频次最高为916次。国内对菊粉的研究起步并不晚,最早发表在CNKI数据库的菊粉文献是1991年。与英文文献相比中文文献数量相对较少,主要原因是国内学者更倾向于将研究成果发表于国外期刊。CNKI数据库2013年发文量仅为9篇,2018年上升至28篇,2020—2022年发文量稳定在45篇及以上;2020年发文量达到50篇,是2013年的5.56倍。2014年陈书攀等[6]发表的“菊粉对面团流变性及面条质构的影响”,被引频次最高为46次,该研究属于食品领域,指出添加菊粉能明显改善面粉的粉质和拉伸特性。中文文献和英文文献的年度总和来看,2020年是发文量增多的拐点,之后年度发文量稳步升高。
图1 CNKI数据库和WOS核心合集数据库年度发文量
Fig.1 Annual publication volume of CNKI database and WOS core collection database
2.2 发表期刊分析
发表期刊分析能反映菊粉研究的学术质量和影响力。如表1所示,统计了CNKI数据库和WOS核心合集数据中收录菊粉文献数量前10的期刊。国内期刊中《食品工业科技》收录的菊粉文献数量最多,共17篇。该期刊复合影响因子2.532,综合影响因子1.96,属于中国科技核心期刊,近三年平均发文量在1 400篇左右。《食品研究与开发》《食品科技》《食品与发酵工业》和《食品科学》收录的菊粉文献均≥10篇。CNKI数据库菊粉文献发文量前10的期刊中《食品科学》《食品工业科技》被工程索引(engineering index,EI)收录,《食品与发酵工业》《动物营养学报》被中国科学引文数据库(Chinese Science Citation Database,CSCD)收录,这4本期刊均属于高质量期刊。国内期刊的学科分布以轻工业手工业、畜牧与动物医学、生物学和内分泌腺及全身性疾病等内容为主。国外期刊中收录菊粉文献数量最多的是LWT—Food Science and Technology,共194篇;其次为International Journal of Biological Macromolecules 125篇、Carbohydrate Polymers 122篇。LWT—Food Science and Technology在中科院分区中属于1区期刊,影响因子6.0分,收录食品化学、生物化学、微生物学和营养学领域的原创性研究。WOS核心合集数据库菊粉文献发文量前10的期刊中,还有6本期刊在中科院分区中属于1区期刊,表明菊粉研究的学术质量和影响力获得了国际权威期刊的认可,对于促进菊粉发展具有重要意义。从学科来看,国外期刊以食品科学、应用化学、微生物学等内容为主。整体来看,国内期刊收录的菊粉研究以食品领域为主,而国外期刊收录的领域比较分散,可能跟研究人员的研究方向不同有关。
表1 CNKI数据库和WOS核心合集数据库中菊粉文献发文量前10期刊
Table 1 Top 10 journals with the highest publication volume of inulin literature in CNKI database and WOS core collection database
序号CNKI数据库期刊发文量序号WOS核心合集数据库期刊发文量1食品工业科技171LWT—Food Science and Technology1942食品研究与开发112International Journal of Biological Macro-molecules1253食品科技103Carbohydrate Polymers1224食品与发酵工业104Nutrients1075食品科学105Foods1056现代食品科技86Food Chemistry897食品工业77Food Hydrocolloids828动物营养学报68Food Research Interna-tional809中国食品添加剂59Food Function7510饲料研究410Plos One72
2.3 作者分析
作者分析能发现菊粉主要研究人员或团队,相互间促进学术交流。根据赖普斯定律,核心作者采用公式
进行计算[7],其中Npmax表示发文量最多作者的文献数量,Mp表示成为核心作者的最低发文量。经计算,本研究CNKI数据库核心作者70位,WOS核心合集数据库核心作者34位。由表2可知,CNKI数据库发文量排名前2位的作者为罗登林和徐宝成,发表文献均为6篇。两人工作于河南科技大学食品与生物工程学院,文献主要发表在《食品科学》《食品科学技术学报》《中国粮油学报》等国内高质量期刊,研究内容包括菊粉对香肠质构和感官特性影响[8]、对面团流变学特性影响[9-10]等。于基成和王菲各发表文献5篇,迟明、王振和王浩各发表文献4篇。此外,罗登林和王浩分别在WOS核心合集数据库发表文献4篇和5篇。由此可见,罗登林在国内外期刊的发文量最高,达到10篇。
表2 CNKI和WOS核心合集数据库中菊粉文献发文量前10作者
Table 2 Top 10 authors with the highest publication volume of inulin literature in CNKI and WOS core collection databases
序号CNKI数据库作者发文量序号WOS核心合集数据库作者发文量1罗登林61PETROVSKY N592徐宝成62LI Q243于基成53GUO Z Y214王菲54CHI Z M195迟明45DELZENNE N M186王振46DONG F177王浩47MU W M168杨小利38BOTREL D A129李珂39TAN W Q1110薛静310GIAMMONA G11
WOS核心合集数据库发文量排名前5的作者分别为PETROVSKY N、LI Q、GUO Z Y、CHI Z M、DELZENNE N M,对应发文量为59、24、21、19、18篇。PETROVSKY N工作于澳大利亚弗林德斯医学中心,重视菊粉的药用价值和潜力,研究方向主要包括菊粉用作佐剂增强疫苗免疫应答[11]、用于药物递送载体[12]等。值得注意的是,WOS核心合集数据库中发文量前10的作者中有6位是中国学者,发文量合计108篇,说明WOS核心合集数据库中的菊粉文献中国学者做出了较大的贡献。
如图2所示,对CNKI数据库菊粉文献的作者进行聚类,显示271个节点,346条连线。罗登林和徐宝成团队形成合作网络,王振和王浩团队形成合作网络,并辐射到其他作者。对WOS核心合集数据库菊粉文献的作者进行聚类,显示149个节点,182条连线。GUO Z Y、LI Q、ZHANG J J和TAN W Q形成的合作网络联系密切,PETROVSKY N发文量最多,但和其他作者或团队的合作较少。因此,国内外研究学者,可通过跨地区或者跨国家进行学术交流,取长补短、互利共赢,提高菊粉研究成果的科学性和严谨性,产出高质量成果。
a-CNKI数据库作者合作网络;b-WOS核心合集数据库作者合作网络
图2 CNKI数据库和WOS核心合集数据库作者合作网络
Fig.2 Author collaboration network between CNKI database and WOS core collection database
2.4 机构分析
机构分析能清晰展现菊粉研究的主要机构以及各机构的合作情况。CNKI数据库和WOS核心合集数据库菊粉文献发文量前10机构,如表3所示。通过分析,国内机构的菊粉研究以高校和研究所为主,文献发表数量最多的机构依次是中国科学院(CNKI数据库发文量4篇、WOS核心合集数据库发文量118篇)、中国科学院大学(CNKI数据库发文量4篇、WOS核心合集数据库发文量59篇)和江南大学(CNKI数据库发文量4篇、WOS核心合集数据库发文量59篇)。CNKI数据库和WOS核心合集数据库菊粉文献发文量前10的机构,均包含中国科学院、江南大学和中国科学院大学,可见这3家机构是国内菊粉研究的主要领航者。结合CNKI数据库和WOS核心合集数据库的发文情况,中国科学院和中国科学院大学对菊粉的生物活性研究比较深入,先后就菊粉调节肠道菌群、减轻炎症反应、抗衰老等[13-15]展开研究;并对菊粉衍生物的合成、表征及其抗菌效果展开了探索[16-17]。与此同时,2家机构还着力于优化配方,研制新型菊粉咀嚼片[18]。江南大学重点对菊粉的理化特性进行研究,旨在将菊粉开发成抗冻剂[19]和稳定剂[20]。河南科技大学食品与生物工程学院在CNKI数据库发文量最多,达到9篇。从CNKI数据库的发文情况看,河南科技大学食品与生物工程学院的关注点为两个方向,一是重视菊粉产品开发,如低糖菊粉酥性饼干[21]、无麸质玉米馒头[22],研究人员以罗登林等为代表。二是注重菊粉生物活性研究,如增强免疫功能[23]、疫苗佐剂[24],研究人员以宫强等为代表。
表3 CNKI数据库和WOS核心合集数据库菊粉文献发文量前10机构
Table 3 Top 10 institutions with the highest publication volume of inulin literature in CNKI database and WOS core collection database
序号机构发文量序号机构发文量1河南科技大学食品与生物工程学院91Chinese Academy of Sciences1182江南大学食品学院42Consejo Superior de Investigaciones Ci-entificas 843宁夏医科大学总医院消化内科43Universidade Estad-ual de Campinas704中国科学院烟台海岸带研究所44Universidade de Sao Paulo705天津科技大学食品工程与生物技术学院45Flinders University South Australia656中国科学院大学46Islamic Azad Uni-versity647宁夏医科大学临床医学院37Jiangnan University598杭州市农业科学研究院38University of Chi-nese Academy of Sciences599武汉轻工大学食品科学与工程学院39Egyptian Knowledge Bank (EKB)5610大连民族大学生命科学学院310Polish Academy of Sciences54
在WOS核心合集数据库菊粉文献发文量当中,发表数量最多的国外机构是Consejo Superior de Investigaciones Cientificas,其次为Universidade Estadual de Campinas、Universidade de Sao Paulo和Flinders University South Australia,发文量依次为篇84、70、70、65篇。西班牙Consejo Superior de Investigaciones Cientificas关注菊粉对短链脂肪酸浓度变化以及铜绿假单胞菌转录的影响[25-26]。巴西Universidade de Sao Paulo致力于菊粉对酸奶特性和益生菌活性带来的益处[27-28];澳大利亚Flinders University South Australia重心在于菊粉药用潜力,先后将菊粉用作流感全病毒灭活疫苗、乙型肝炎疫苗的佐剂[29-30],同时将菊粉开发成药物递送载体,尝试向单核细胞或免疫系统特异性地输送药物[12,31]。如图3所示,分别对CNKI数据库和WOS核心合集数据库菊粉文献的机构进行聚类,发现各个机构间的联系不够密切,可能是由于地理因素以及研究方向的差异引起的。
a-CNKI数据库机构合作网络;b-WOS核心合集数据库机构合作网络
图3 CNKI数据库和WOS核心合集数据库机构合作网络
Fig.3 Collaboration network between CNKI database and WOS core collection database institutions
2.5 国家分析
国家分析有助于了解各个国家对菊粉的研究情况以及各国间的合作关系。从WOS核心合集数据库来看多个国家对菊粉展开了研究,中国发文量最多(890篇),反映出我国对菊粉研究正处于向上的发展形势。其次是美国(498篇)、巴西(423篇)、意大利(262篇)、西班牙(239篇),可能跟中国、美国、欧盟等认可了菊粉用作食品成分,促进了这些国家在菊粉领域展开研究。如图4所示,对WOS核心合集数据库菊粉文献的国家进行聚类,显示90个节点,606条连线,不同国家间合作研究比较频繁,已经形成了以中国为中心的国际交流合作网。
图4 WOS核心合集数据库国家合作网络
Fig.4 National cooperation network diagram of WOS core collection database
2.6 关键词分析
关键词是对研究内容的简要解释,间接反映研究方向。因此,关键词经常被用来反映某领域的研究动态。如表4所示,CNKI数据库中排名前5的关键词为“菊粉”“肠道菌群”“益生元”“品质”和“膳食纤维”,频次分别是158、16、14、13、10。WOS核心合集数据库中排名前5的关键词为“inulin”“gut microbiota”“dietary fiber”“prebiotics”和“oligofructose”,频次分别是1255、427、338、303、284。CNKI数据库和WOS核心合集数据库中排名前5的关键词有重叠,说明国内外研究者均就菊粉的益生元功效展开探索,并重视菊粉在食品领域的应用。图5为关键词绘制的共线图谱,旨在展现菊粉研究领域内高频关键词及各关键词间的关联情况。其中,CNKI数据库绘制的关键词共线图谱中(图5-a),较大节点为“菊粉”“益生元”“低聚果糖”“肠道菌群”和“品质”等,说明它们在国内菊粉研究领域的关联度较高;WOS核心合集数据库绘制的关键词共线图谱中(图5-b),较大节点为“Inulin”“gut microbiota”“oligofructose”“dietary fiber”和“prebiotics”等,说明它们在国外菊粉研究领域的关联度较高。
表4 CNKI和WOS核心合集数据库菊粉文献前10关键词
Table 4 Top 10 keywords of inulin literature in CNKI and WOS core collection database
序号关键词频次序号关键词频次1菊粉1581inulin1 2552肠道菌群162gut microbiota4273益生元143dietary fiber3384品质134prebiotics3035膳食纤维105oligofructose2846生长性能106quality2737益生菌87fermentation2688低脂88chain fatty acids2459低聚果糖79probiotics21510质构710metabolism214
a-CNKI数据库关键词共线;b-WOS核心合集数据库关键词共线
图5 CNKI数据库和WOS核心合集数据库关键词共线
Fig.5 Keyword collinearity between CNKI database and WOS core collection database
2.7 关键词聚类分析
关键词聚类能直观地显示研究主题间的内在联系。本研究中,CNKI数据库与WOS核心合集数据库聚类的Q值分别为0.602 8和0.336 9,说明图谱符合要求,聚类的S值分别为0.942 0和0.744 4,说明聚类合理。如图6所示,绘制CNKI数据库与WOS核心合集数据库关键词聚类图,CNKI数据库中生成了7个聚类标签分别是“菊粉”“益生元”“低脂”“品质”“肠道菌群”“生产性能”和“短链菊粉”。对聚类标签进行分析,CNKI数据库中菊粉的研究大致分为3个方向:①菊粉在食品领域的应用(“低脂”“品质”);②菊粉对动物生产性能和肠道菌群的影响(“生产性能”“益生元”“肠道菌群”);③短链菊粉的特性研究(“短链菊粉”)。WOS核心合集数据库中生成了5个聚类标签分别是“gut microbiota”“inulin”“jerusalem artichoke”“antioxidant activity”“glomerular filtration rate”。对聚类标签进行分析,可以看出在WOS核心合集数据库菊粉的研究有菊芋来源的菊粉特性研究(jerusalem artichoke)、菊粉调节肠道菌群(gut microbiota)和菊粉活性研究(antioxidant activity、glomerular filtration rate)。菊粉活性研究方面,SHANG等[32]就菊粉体内和体外抗氧化活性展开研究[33];菊粉是测定肾小球滤过率的经典诊断方法,因测量程序复杂研究人员对测量方法进行升级[34-35]。
a-CNKI数据库关键词聚类;b-WOS核心合集数据库关键词聚类
图6 CNKI数据库和WOS核心合集数据库关键词聚类
Fig.6 Keyword clustering of CNKI database and WOS core collection database
2.8 突现词分析
突然出现的关键词可以看作新的研究热点,代表在特定时间段内研究人员对该关键词具有较高关注度,其中红色代表关键词突现的年份和持续时间,蓝色表示为平常年份。如图7所示,对CNKI数据库中关键词进行突现分析,2013—2014年按照热度突现的关键词依次为“生产性能”“质构”“短链菊粉”“配方”“低聚果糖”和“咀嚼片”等,这一阶段主要关注于菊粉作为添加剂分别对食品质构、动物生长性能的影响以及优化菊粉咀嚼片配方等方面的研究。2016—2019年起,按照热度“感官评价”“炎症因子”“灵芝多糖”“复配”“低糖”“响应面法”“加工工艺”“便秘”等关键词突现,表明国内研究人员重视三个方面:一是菊粉加工工艺和菊粉添加到食品中带来的感官评价;二是菊粉生物活性研究,如减轻炎症、缓解便秘等;三是研究菊粉复配灵芝多糖降低血糖和缓解胰岛素抵抗的效果。2020年至今,“协同作用”、“凝胶品质”作为关键词突现,说明研究人员越来越重视菊粉与其他成分联合带来的协同作用,比如菊粉、结冷胶和CaCl2可以改善猪皮冻的凝胶品质[36]。
a-CNKI数据库关键词突现;b-WOS核心合集数据库关键词突现
图7 CNKI数据库和WOS核心合集数据库关键词突现
Fig.7 Keyword emergence in CNKI database and WOS core collection database
对WOS核心合集数据库中关键词进行突现分析,2013—2014年按照热度突现的关键词依次为“renal function”“rats”“oligofructose”“glucagon like peptide 1”“glomerular filtration rate”“serum creatinine”和“chronic kidney disease”等,这一阶段主要关注于菊粉改善血糖和肾脏疾病方面的研究。2015年至今,按照热度突现的关键词依次为“gum”“proteins”“phenolic compounds”“bioavailability”“human colonic microbiota”“activation”“gut microbiome”“gene”“insulin resistance”等,说明菊粉研究重点体现在5个方面:一是菊粉微胶囊制备,保持花青素和抗坏血酸等敏感化合物稳定性[37];二是菊粉通过降低促炎细胞因子的基因表达发挥抗炎作用[38];三是菊粉对健康人、肥胖群体、非酒精性脂肪肝群体肠道菌群的调节作用[39-41];四是菊粉和牛血浆蛋白作为脂肪替代品开发低脂肉末和低脂松饼[42-43];五是凸显菊粉生物活性研究越来越多,比如缓解胰岛素抵抗、提高铁剂生物利用度[44]、用作佐剂增强流感疫苗免疫原性[45]等。
3 结论
本研究使用CiteSpace软件可视化分析了2013—2022年菊粉领域WOS核心合集数据库4 710篇和CNKI数据库273篇文献。文献计量结果表明,2013—2022年中文文献和英文文献发文量整体均呈上升趋势,2020年是发文量增多的拐点,之后年度发文量稳步升高。国内期刊和国外期刊发文量最多的分别是《食品工业科技》和《Lwt Food Science and Technology》。国内外期刊发文量最高的中国作者是罗登林,所属机构为河南科技大学食品与生物工程学院;国外期刊发文量最高的作者是是PETROVSKY N,所属机构为澳大利亚弗林德斯医学中心。WOS核心合集数据库中发文量前10的作者中有6位是中国学者,CNKI和WOS核心合集数据库菊粉文献发文量前10的机构均包括中国科学院、江南大学和中国科学院大学;从WOS核心合集数据库来看多个国家对菊粉展开了研究,中国发文量最多(890篇),已经形成了以中国为中心的国际交流合作网,可见中国对菊粉研究做出了巨大贡献。通过关键词分析可以看出,CNKI数据库和WOS核心合集数据库中收录的文献多是以菊粉的益生元功效展开探索,并重视菊粉在食品领域的应用,突现词分析表明菊粉协同作用、稳定性、生物活性等是当下研究的热点。
综上所述,关于菊粉的研究取得了众多成果,但研究方向较为分散。随着生物技术、蛋白质组学、代谢组学、药理学等学科技术运用于菊粉研究,将为揭示菊粉的品质和作用机理提供更多的参考。在食品领域,以菊粉为原料进行产品开发;在医药领域,菊粉用于药物递送载体、药物稳定剂、疫苗佐剂、降脂减肥、调理肠胃等作用机理均有待深入探索,也将成为未来研究的热点。整体而言,菊粉研究价值和发展潜力巨大,未来具有广阔的发展空间。
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