李紅娜，阿旺次仁，李斌緒，葉 婧，朱昌雄

獸用抗生素研究的文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析

李紅娜，阿旺次仁，李斌緒，葉 婧，朱昌雄

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所農(nóng)業(yè)清潔流域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，北京 100081）

為深入了解獸用抗生素研究的整體狀況和前沿動(dòng)態(tài)，以Science Citation Index Expanded（SCI-E）的在線數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，對(duì)1995—2016年間全球范圍內(nèi)有關(guān)獸用抗生素的文獻(xiàn)報(bào)道（21 394篇）開(kāi)展了計(jì)量學(xué)分析，對(duì)研究?jī)?nèi)容和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，近20年來(lái)有關(guān)獸用抗生素的研究報(bào)道增加極快，自1995年的387篇上升到2016年的1601篇，研究?jī)?nèi)容涉及獸用抗生素的污染殘留、環(huán)境行為、安全評(píng)價(jià)、替代研究及毒性效應(yīng)等方面。特別地，由抗生素引起的細(xì)菌耐藥性問(wèn)題日益嚴(yán)重，抗性基因也因此成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。綜合分析作者關(guān)鍵詞（Author keywords）、附加關(guān)鍵詞（Keywords Plus）、題目（Title）及摘要（Abstract），四環(huán)素類、喹諾酮類和磺胺類是當(dāng)前熱點(diǎn)研究的抗生素類別，也依然是未來(lái)持續(xù)關(guān)注的對(duì)象。此外，耐藥菌所導(dǎo)致的流行病傳播、抗生素在環(huán)境中的殘留及其檢測(cè)方法、抗性基因等是畜禽養(yǎng)殖業(yè)中抗生素研究的熱門主題，獸用抗生素相關(guān)的熱門研究基質(zhì)包括食物、飼料、糞便、肉類、奶、土壤等。綜合文獻(xiàn)計(jì)量分析的結(jié)果，獸用抗生素仍然是農(nóng)業(yè)環(huán)境領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，環(huán)境介質(zhì)中四環(huán)素類、喹諾酮類等抗生素及其相應(yīng)的耐藥菌污染問(wèn)題將仍然是研究的主要方向。

畜禽養(yǎng)殖；文獻(xiàn)計(jì)量；獸用抗生素；耐藥菌；研究趨勢(shì)

畜禽養(yǎng)殖中通過(guò)注射、口服、飲水等方式進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)的抗生素，只有極少部分會(huì)被動(dòng)物吸收利用，絕大多數(shù)（60%～90%）會(huì)以原藥或代謝產(chǎn)物的形式通過(guò)糞便和尿液排出體外，對(duì)環(huán)境和人體健康構(gòu)成了巨大的潛在危害[1-2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年中國(guó)抗生素年使用量達(dá)到16.2萬(wàn)t，約占世界用量的一半，其中52%為獸用，48%為人用，同年約有超過(guò)5萬(wàn)t抗生素被排放進(jìn)入水土環(huán)境[3]，由此引發(fā)的耐藥菌污染已被世界衛(wèi)生組織確定為20—21世紀(jì)威脅人類健康的最大挑戰(zhàn)之一。近年來(lái)我國(guó)采取多項(xiàng)措施應(yīng)對(duì)抗生素耐藥性，整體使用量有所下降，也取得了一定的效果。

盡管當(dāng)前對(duì)獸用抗生素的使用、殘留、環(huán)境行為及降解機(jī)理的研究非常多，但是基于全球范圍的抗生素研究情況分析還較為缺乏。為了從整體上考察獸用抗生素的相關(guān)研究進(jìn)展，及時(shí)把握其發(fā)展新態(tài)勢(shì)，以獲取最有價(jià)值的信息，本文采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法[4]，對(duì)1995—2016年間全球有關(guān)獸用抗生素的文獻(xiàn)標(biāo)題、作者關(guān)鍵詞（Author keywords）、附加關(guān)鍵詞（Keywords Plus）、題目（Title）及摘要（Abstract）開(kāi)展綜合分析，評(píng)價(jià)相關(guān)研究及發(fā)展趨勢(shì)。本文可為科研人員更好地掌握畜禽養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的研究現(xiàn)狀以及未來(lái)的發(fā)展方向提供指導(dǎo)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與分析方法

科學(xué)引文索引（Science Citation Index Expanded，SCI-E）是美國(guó)科學(xué)信息研究所的網(wǎng)絡(luò)科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，是文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析中最常用和最重要的資源數(shù)據(jù)庫(kù)。本文以SCI-E數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，以“l(fā)ivestock*or pig or pigs or swine*or hog*or cattle*or cow*or calf or calv*or beef*or sheep*or goat*or donkey*or rabbit*or horse*or poultr*or avian*or chick*or hen*or broiler*or layer*or cockerel*or duck*or goose or geese or domestic animal or animal husbandry”AND“antibiotic or antibiotics”為檢索式，共查到21 394篇論文（1995年1月1日至2016年12月31日為時(shí)間節(jié)點(diǎn)），其中同時(shí)包含了與“l(fā)ivestock antibiotic”、“pig antibiotics”、“poultry antibiotics”等有關(guān)的內(nèi)容，下載的內(nèi)容涵蓋了所有論文的作者名稱、通信地址、標(biāo)題、發(fā)表年份、作者關(guān)鍵詞、附加關(guān)鍵詞、摘要、Web of Science分類以及發(fā)表期刊的名稱等信息。利用Excel、SPSS等軟件研究論文的年度發(fā)表數(shù)量變化、類別分布、研究機(jī)構(gòu)及作者的分布；利用詞組聚類法[4]分析作者關(guān)鍵詞及附加關(guān)鍵詞，之后按照四個(gè)階段（1997—2001、2002—2006、2007—2011、2012—2016）統(tǒng)計(jì)主要關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻次并排序；最后，將作者關(guān)鍵詞、附加關(guān)鍵詞、論文題目、摘要等信息作為一個(gè)整體統(tǒng)計(jì)主要關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻次及排序，以評(píng)價(jià)當(dāng)前的研究熱點(diǎn)以及未來(lái)的研究趨勢(shì)。值得一提的是，發(fā)表論文的數(shù)量不等同于抗生素的使用量，也不等同于抗生素的污染程度，僅是從宏觀角度上為研究者掌握全局和分析發(fā)展趨勢(shì)提供參考。在這過(guò)程中，將具有相同或相近含義的詞或詞組統(tǒng)一合并成為一個(gè)關(guān)鍵詞，比如，“antibiotic*”代表“antibiotic”、“antibiotics”、“antimicrobial”、“antimicrobials”、“antibacterial” 等 ，“antibiotic resistance*”包括“antibiotic-resistance”、“antibiotic resistance”、“antibiotic resistant”、“antibiotic-resistant”、“drug resistance”、“antibiotics resistance”、“antimicrobial resistance”、“antimicrobial-resistance”等，“cattle*”代表“beef cattle”、“dairy cattle”、“calves”等。

2 結(jié)果與討論

2.1 論文發(fā)表數(shù)量、方向及作者分析

近20年來(lái)有關(guān)獸用抗生素的研究報(bào)道增加極快，自1995年的387篇逐漸上升到2016年的1601篇（圖1）。自2000年起，獸用抗生素相關(guān)的文獻(xiàn)數(shù)量顯著增多，平均單篇文獻(xiàn)的被引次數(shù)最高點(diǎn)出現(xiàn)在2002年，同年Kolpin等[5]發(fā)表的論文首次對(duì)美國(guó)全國(guó)范圍內(nèi)天然水體中抗生素、激素及其他污染物的分布及濃度清單開(kāi)展了調(diào)研和定量檢測(cè)，并且指出這些有機(jī)污染物特別是低濃度的抗生素長(zhǎng)時(shí)間、低劑量暴露對(duì)人類、植物和動(dòng)物健康所帶來(lái)的慢性影響，以及這些污染物質(zhì)的協(xié)同效應(yīng)均值得進(jìn)一步深入的研究。在此基礎(chǔ)上，有關(guān)獸用抗生素的安全評(píng)價(jià)[6]、污染殘留[7]、替代研究[8]、毒性效應(yīng)[9]等的研究陸續(xù)展開(kāi)。

根據(jù)期刊引文報(bào)告JCR發(fā)布的研究方向分類，在1995—2016年間，與獸用抗生素相關(guān)的文獻(xiàn)分布于171個(gè)SCI主題類別中。其中，數(shù)量分布最多的四個(gè)主題類型分別為獸醫(yī)科學(xué)（3558，13.2%）、微生物（3228，12.0%）、食品科學(xué)與技術(shù)（1762，6.5%）、農(nóng)業(yè)、奶牛與動(dòng)物科學(xué)（1716，6.4%）。文獻(xiàn)計(jì)量分析的結(jié)果表明，所研究時(shí)間范圍內(nèi)畜禽養(yǎng)殖抗生素相關(guān)的文獻(xiàn)分布于2515個(gè)不同的期刊中，其中，Antimicrobial A－gents and Chemotherapy的發(fā)文量最多（343，2.0%），其次是 Plos One（320，1.9%）、Applied and Environmental Microbiology（289，1.7%）及 Journal of Dairy Science（269，1.6%）。

圖1 “獸用抗生素”主題逐年發(fā)文量及篇均被引次數(shù)（SCI-E，1995—2016）Figure 1 SCI-EXPANDED journal publications with antibiotics in the poultry and livestock breeding in topics and the number of times cited per publication during 1995—2016

美國(guó)、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家自2006年起就實(shí)行了抗生素的全面禁用令，而我國(guó)當(dāng)前還處于起步階段。以美國(guó)代表發(fā)達(dá)國(guó)家，以中國(guó)代表發(fā)展中國(guó)家，前者的研究方向集中于獸藥科學(xué)（26.72%）、微生物（15.73%）、傳染病學(xué)（11.42%）、藥理學(xué)（10.56%）和農(nóng)業(yè)（8.19%）等領(lǐng)域，表明美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家正致力于新型獸藥產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及藥理、抗生素的替代研究、耐藥菌所引起的傳染疾病的控制與預(yù)防等內(nèi)容。而中國(guó)的研究方向多分布在環(huán)境科學(xué)生態(tài)學(xué)（24.34%）、微生物（22.09%）、食品科學(xué)技術(shù)（12.07%）、獸藥科學(xué)（11.66%）以及農(nóng)業(yè)（10.84%）等領(lǐng)域，表明中國(guó)的研究更關(guān)注獸用抗生素的使用對(duì)環(huán)境和食品安全所造成的影響。

在1995—2016年間，來(lái)自比利時(shí)根特大學(xué)的Freddy Haesebrouck發(fā)表的SCI論文數(shù)量最多（57，0.064%）；來(lái)自韓國(guó)檀國(guó)大學(xué)的Kim發(fā)文量次之（54，0.061%）；來(lái)自中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的沈建忠（53，0.059%）發(fā)文量緊隨其后。在所有作者中，有43 130位（占總作者數(shù)的48.39%）在1995—2016年間僅發(fā)表了一篇與獸用抗生素相關(guān)的論文。

2.2 作者關(guān)鍵詞分析

作者關(guān)鍵詞是作者從論文題目、摘要和正文中選取的，對(duì)表述論文的中心內(nèi)容有實(shí)質(zhì)意義的詞匯。近兩年內(nèi)有關(guān)文獻(xiàn)計(jì)量的論文不斷增多，但是有關(guān)研究趨勢(shì)的報(bào)道還比較缺乏。在本部分所研究的1997—2016年的時(shí)間范圍內(nèi)，共有17 034篇獸用抗生素相關(guān)的論文，其中有11 935篇（70.1%）含有作者關(guān)鍵詞。以此為基礎(chǔ)，每5年作為一個(gè)階段，對(duì)其中的作者關(guān)鍵詞進(jìn)行計(jì)數(shù)后排序（表1）。使用最頻繁的關(guān)鍵詞包括抗生素耐藥性（Antibiotic resistance*）、雞（Chicken*）、牛（Cattle*）、豬（Pig*）、金黃色葡萄球菌（S.aures*）等。特別是抗生素耐藥性，僅次于檢索關(guān)鍵詞“Antibiotic*”，而且其排名自第一個(gè)五年階段（1997—2001）的 #4（1.65%）一路上升，在 2012—2016 年間已經(jīng)提升到#2（3.6%）。隨著集約化規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)動(dòng)物的快速生長(zhǎng)和疾病的有效預(yù)防，造成了抗生素的大量使用以及抗生素耐藥性問(wèn)題的日益嚴(yán)重。抗性基因（Antibiotic resistance genes，ARGs）的存在會(huì)阻礙細(xì)菌感染的臨床治療[2-3]，因此已經(jīng)成為全球公共衛(wèi)生面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。

經(jīng)分析，雞、牛和豬是與獸用抗生素研究主要相關(guān)的畜禽品種；金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、沙門氏菌、腸球菌、彎曲菌等是獸用抗生素研究中的主要微生物類型；四環(huán)素類、喹諾酮類、磺胺類是研究較多的抗生素類型。此外，乳腺炎、感染、牛奶、藥物動(dòng)力學(xué)、生長(zhǎng)性能、液相色譜、PCR、毒性等也是出現(xiàn)次數(shù)較多的作者關(guān)鍵詞。金黃色葡萄球菌是一種公認(rèn)的、在人體和動(dòng)物體內(nèi)均能定植的微生物。獸用抗生素等的不規(guī)范使用導(dǎo)致金黃色葡萄球菌對(duì)多種藥物也產(chǎn)生了抗性，其中耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（methicillin resistant Staphylococcus aureus，MRSA）是臨床上常見(jiàn)的毒性較強(qiáng)的超級(jí)細(xì)菌，自發(fā)現(xiàn)至今感染范圍幾乎遍及全球，因此與之相關(guān)的研究報(bào)道一直是獸用抗生素領(lǐng)域的熱點(diǎn)[9]。在作者關(guān)鍵詞中，有關(guān)金黃色葡萄球菌的研究報(bào)道從1997—2001第一個(gè)五年階段的#9（0.63%）逐步增加到2012—2016第四個(gè)五年階段的#5（2%），表明其在抗性基因的污染和擴(kuò)散方面發(fā)揮著重要作用，更明確了有效遏制超級(jí)細(xì)菌工作的嚴(yán)峻性。

環(huán)境中細(xì)菌耐藥性的增加造成了公眾和政府對(duì)抗生素治療畜禽疾病所產(chǎn)生的副作用的關(guān)注。從預(yù)防和促生長(zhǎng)的角度來(lái)看，使用益生菌（Probiotic*）、益生元或合生元等是替代獸用抗生素的方法之一。Patterson和Burkholder等較早開(kāi)展了益生菌替代養(yǎng)殖用抗生素的研究，并確定了對(duì)動(dòng)物疾病防治有效的有益細(xì)菌菌株以及底物條件等[10]。

四環(huán)素類抗生素（Tetracyclines，TCs）是臨床上一類重要的廣譜抗菌藥物，常被用作飼料添加劑廣泛用于畜禽養(yǎng)殖中的疾病預(yù)防和生長(zhǎng)促進(jìn)。盡管美國(guó)、歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家使用抗生素的總量也很大，如在2001年美國(guó)全年抗生素總用量為1.62萬(wàn)t，其中養(yǎng)殖業(yè)就占到了70%，但是自從2006年提出生長(zhǎng)促進(jìn)劑的禁令后，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域使用的抗生素量得到了顯著的控制，且近年來(lái)仍在降低[11]。當(dāng)前，我國(guó)每年約有6000 t獸用抗生素用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)，占全球獸用抗生素使用量的50%，其中四環(huán)素類抗生素在我國(guó)及世界范圍內(nèi)的畜禽養(yǎng)殖業(yè)中的生產(chǎn)量與實(shí)際使用量均為最大[12-13]。已有的研究數(shù)據(jù)表明，在北京、天津、浙江、上海、重慶等多個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)的土壤和畜禽糞便中檢測(cè)到四環(huán)素類抗生素，濃度在10～510 mg·kg-1之間。總體來(lái)看，我國(guó)畜禽糞便中四環(huán)素類抗生素殘留量顯著高于發(fā)達(dá)國(guó)家[12]。四環(huán)素等抗生素在環(huán)境中的殘留不僅僅是抗生素的污染，更嚴(yán)重的是由其導(dǎo)致的耐藥菌的繁殖，盡管一些耐藥性細(xì)菌不具有致病性，卻可以通過(guò)基因水平轉(zhuǎn)移將耐藥性傳遞給致病菌，進(jìn)而對(duì)環(huán)境安全和人類健康造成更大的威脅[14]。

表1 1997—2016年間使用頻次最高的前30個(gè)作者關(guān)鍵詞（5年為一個(gè)階段）Table 1 Top 30 most frequent author keywords used during 1997—2016 in four 5-year periods

2.3 附加關(guān)鍵詞分析

附加關(guān)鍵詞是從施引文獻(xiàn)的題目及備注等信息中挖掘的關(guān)鍵詞，對(duì)原始的題目關(guān)鍵詞與作者關(guān)鍵詞起補(bǔ)充和完善的作用。在1997—2016年間發(fā)表的17 034篇畜禽養(yǎng)殖抗生素相關(guān)的文獻(xiàn)中，有16 440篇（96.5%）含附加關(guān)鍵詞。

除了本文的檢索詞“抗生素”（antibiotic*）外，“抗生素耐藥性”（Antibiotic resistance*）是使用最頻繁的一個(gè)附加關(guān)鍵詞，且其占比和排序均超過(guò)抗生素，在所統(tǒng)計(jì)的20年中始終排名第一，在1997—2016年間的占比為4.37%（表2），說(shuō)明耐藥菌的污染問(wèn)題正引起高度的重視。

含有“流行病”（Prevalence*）、“食物”（Food*）及“生長(zhǎng)性能”（Growth-performance*）的文獻(xiàn)數(shù)量的排序和占比分別從1997—2001年間的#22（0.41%）、#42（0.18%）、#16（0.51%）升高到 2012—2016年間的#8（1.35%）、#13（0.8%）、#12（0.89%），表明相關(guān)的研究逐漸得到了關(guān)注。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，由沙門氏菌、彎曲菌等病原菌引發(fā)的動(dòng)物細(xì)菌性胃腸炎及其他流行病傳播，對(duì)于后續(xù)的動(dòng)物屠宰、肉類加工及零售環(huán)節(jié)造成了不可控制的污染，嚴(yán)重危害食品安全和生命健康[15]。受耐藥菌污染的食物被認(rèn)為是引起抗性基因傳播的主要途徑[16]。因此，充分認(rèn)知彎曲菌等致病菌感染的生態(tài)傳播規(guī)律，將為畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中彎曲菌等引發(fā)的流行病學(xué)研究提供理論指導(dǎo)。也正是基于此，動(dòng)物源食品的安全問(wèn)題得到了越來(lái)越多的關(guān)注，相關(guān)的研究包括動(dòng)物源食品中抗生素、MRSA等致病菌的殘留和快速檢測(cè)[7]、危害及防控[15]，以及應(yīng)用嗜乳酸桿菌等有益菌來(lái)代替抗生素的畜禽生長(zhǎng)性能的狀況研究[9，17-18]等內(nèi)容。

使用最頻繁的附加關(guān)鍵詞還有“液相色譜”（HPLC*）、“基因”（Gene*）、“PCR”、“殘留”（Residue*）等。這些關(guān)鍵詞代表了畜禽養(yǎng)殖中糞便、土壤、水體以及食品等各種介質(zhì)中抗生素的分析檢測(cè)技術(shù)的研究，抗生素耐藥菌的抗性基因的提取、表達(dá)及定量分析，以及抗生素在環(huán)境介質(zhì)中歸趨行為研究。PCR和分子生物學(xué)基因探針?lè)治隹梢詼?zhǔn)確地檢測(cè)環(huán)境中的特定基因，而免去了微生物培養(yǎng)的步驟[15]。美國(guó)是獸用抗生素相關(guān)研究較完善的國(guó)家之一，表現(xiàn)在抗生素的監(jiān)測(cè)、流行性疾病的防控等多個(gè)方面。例如，除了2.1中介紹的Kolpin等[5]發(fā)表的首份美國(guó)天然水體中抗生素、激素及其他污染物的分布及濃度清單外，近年來(lái)該團(tuán)隊(duì)在前期工作基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步對(duì)美國(guó)的25個(gè)地下水源和49個(gè)地表水源（供水規(guī)模在1戶到800萬(wàn)人口之間）中100種目標(biāo)污染物質(zhì)開(kāi)展了全面的調(diào)研和檢測(cè)，結(jié)果表明在每一處飲用水源水中平均可以檢測(cè)出4種污染物，整體來(lái)看36種抗生素的檢出率達(dá)到了60%[6]。這些數(shù)據(jù)將為美國(guó)境內(nèi)飲用水源水中有機(jī)污染物質(zhì)的歸趨、轉(zhuǎn)移以及健康影響方面的研究提供理論指導(dǎo)和明確控制方向。致病性的大腸桿菌（E.coli*）和腸球菌是導(dǎo)致發(fā)展中國(guó)家青少年兒童患腹瀉的主要原因[19-20]，粗略統(tǒng)計(jì)這些疾病已經(jīng)導(dǎo)致至少75萬(wàn)5歲以下兒童的死亡，是這個(gè)年齡段兒童僅次于呼吸道疾病的第二大致死病因，因此“兒童”（Children）也一直是近年來(lái)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。

表2 1997—2016年間使用頻次最高的前30個(gè)附加關(guān)鍵詞（5年為一個(gè)階段）Table 2 Top 30 most frequent keywords plus used during 1997—2016 in four 5-year periods

2.4 研究熱點(diǎn)分析

如前所述，為了使得熱點(diǎn)分析更全面可靠，將論文標(biāo)題、作者關(guān)鍵詞、附加關(guān)鍵詞、摘要綜合起來(lái)進(jìn)行聚類分析[7]。其中，含義相似或相近的單詞、短語(yǔ)會(huì)合并成一個(gè)詞組，并進(jìn)行統(tǒng)一的分組和排序。圖2至圖4中所列出的詞語(yǔ)包含了它們的單復(fù)數(shù)形式、簡(jiǎn)稱、其他時(shí)態(tài)格式以及含義相近的詞語(yǔ)。

圖2 1995—2016年間熱點(diǎn)抗生素類別（a）及抗生素種類（b）的研究趨勢(shì)Figure 2 Comparison of the trends of antibiotic classes（a）and specific antibiotics（b）during 1995—2016

圖3 1995—2016年間熱門話題的研究趨勢(shì)Figure 3 Comparison of the trends of research topics during 1995—2016

圖4 1995—2016年間熱點(diǎn)研究基質(zhì)的研究趨勢(shì)Figure 4 Comparison of the trends of research mediums during 1995—2016

四環(huán)素類、喹諾酮類和磺胺類是熱點(diǎn)研究的抗生素類別（圖2a）。其中，四環(huán)素類抗生素在我國(guó)獸用抗生素中使用量最大，同時(shí)我國(guó)也是四環(huán)素類抗生素生產(chǎn)和銷售大國(guó)，2008年四環(huán)素類抗生素藥物僅出口量就達(dá)1.34×107kg[21]?？股剡M(jìn)入環(huán)境后會(huì)發(fā)生降解反應(yīng)，其代謝及降解產(chǎn)物相比母體往往活性降低，但毒性卻大為增強(qiáng)。同時(shí)，由抗生素殘留所引發(fā)的耐藥菌存在著更大的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)美國(guó)伊利諾伊州兩個(gè)豬場(chǎng)的檢測(cè)結(jié)果表明，多種四環(huán)素抗性基因（tetO、tetQ、tetW、tetM、tetB（P）、tetS、tetT）存在于豬場(chǎng)廢水池中，甚至達(dá)到深度250 m處的地下水中；且地下水中檢測(cè)到的耐藥菌抗性基因包含了環(huán)境樣品中沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)的tetM基因[16]。這表明，抗生素抗性基因傳播的載體不僅限于攜帶該基因的胃腸道來(lái)源的菌株，而且可以擴(kuò)展到土壤土著微生物的基因水平傳播。因此，有關(guān)抗生素及其耐藥基因的污染防治工作亟待開(kāi)展。2013年我國(guó)抗生素的生產(chǎn)量達(dá)12.12萬(wàn)t[22]，其中獸用抗生素中磺胺類的使用量?jī)H次于四環(huán)素類。養(yǎng)殖中使用較多的包括磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲氧嘧啶以及磺胺甲惡唑等。同時(shí)，我國(guó)每年有超過(guò)350 t的喹諾酮類抗生素被用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)。這導(dǎo)致在中國(guó)地區(qū)大腸桿菌對(duì)喹諾酮產(chǎn)生耐藥性的比例已經(jīng)達(dá)到60%[24]。喹諾酮類物質(zhì)在固相介質(zhì)上吸附顯著，在環(huán)境中的殘留不易自然降解。目前針對(duì)這些抗生素已開(kāi)展的研究包括微量檢測(cè)分析的研究、環(huán)境介質(zhì)中遷移轉(zhuǎn)化的研究、相關(guān)抗性基因的表達(dá)規(guī)律研究以及抗生素的修復(fù)實(shí)驗(yàn)研究等[1，2，10，14，16，22，24]。從具體的抗生素來(lái)看，四環(huán)素、環(huán)丙沙星、萬(wàn)古霉素和慶大霉素是研究最多的四種抗生素（圖2b）?？股氐闹饕δ苁峭ㄟ^(guò)其生物活性來(lái)抑制細(xì)菌生長(zhǎng)和殺滅細(xì)菌，因此即使低至ng·L-1級(jí)別的痕量濃度仍然具有很高的生物活性[24]。抗生素結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難降解，因此抗生素及其導(dǎo)致的抗生素耐藥菌的污染將會(huì)對(duì)環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重的危害，與此相關(guān)的研究工作亟待開(kāi)展。

關(guān)鍵詞分析的結(jié)果表明，畜禽養(yǎng)殖抗生素的研究熱點(diǎn)主題包括“分離”（isolated）、“流行病”（prevalence*）、“HPLC”、“PCR”、“毒性”（virulence*）、“殘留”（residue*）以及“生長(zhǎng)性能”（growth performance）等。近年來(lái)的研究多集中于從人體、動(dòng)物組織、土壤和水體等介質(zhì)中分離抗生素耐藥菌株，并進(jìn)一步研究其耐藥機(jī)理以及抗性基因。這將有助于明確環(huán)境中耐藥菌的來(lái)源，并闡述抗性基因的傳播和擴(kuò)散的過(guò)程。如Engberg等[26]通過(guò)分離出空腸彎曲菌和大腸桿菌等耐藥菌株，進(jìn)一步研究了其對(duì)喹諾酮類和大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的耐藥機(jī)制，結(jié)果表明紅霉素及其他大環(huán)內(nèi)酯類抗生素可以作為藥物繼續(xù)使用，但應(yīng)限制氟喹諾酮類抗生素在彎曲菌感染的預(yù)防和治療中的應(yīng)用。姚健等的研究表明臨床分離的金黃色葡萄球菌對(duì)大環(huán)內(nèi)酯類、酮內(nèi)酯類等多種抗生素具有抗性，并研究了其耐藥機(jī)理[27]。耐藥菌會(huì)導(dǎo)致多種流行病，如1997年美國(guó)明尼蘇達(dá)州爆發(fā)的空腸彎曲菌感染的典型案例，其源頭就是對(duì)彎曲桿菌抗生素產(chǎn)生耐藥性的火雞肉和雞肉。此外，如前所述，由沙門氏菌、彎曲菌等病原菌引發(fā)的流行病傳播[26]，對(duì)于食物源產(chǎn)品造成了極大的污染，嚴(yán)重影響食品安全，因此相關(guān)方面的研究一直是獸用抗生素的熱點(diǎn)。“HPLC*”代表了與畜禽養(yǎng)殖抗生素檢測(cè)相關(guān)的方法，由于在一些基質(zhì)中抗生素的含量極低，探索高效合理的監(jiān)測(cè)分析手段也成為該領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)，已有的研究包括 LC/MS-ESI（+）[5]、LC[28]、UPLC/MS[29]等多種手段。此外，抗生素及抗性基因在環(huán)境中的“殘留”（Residue*）及由此導(dǎo)致的“毒性”（Virulence*），以及抗生素和有益菌替代對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物“生長(zhǎng)性能”（Growth performance*）的影響等是畜禽養(yǎng)殖抗生素相關(guān)領(lǐng)域的焦點(diǎn)，因此近年來(lái)的研究報(bào)道持續(xù)增加。

綜合近20年來(lái)的研究報(bào)道，獸用抗生素的熱門研究介質(zhì)包括“食物”（Food）、“飼料”（Feed）、“糞便”（Manure）、“肉類”（Meat）、“奶”（Milk）、“土壤”（Soil）等。諸如導(dǎo)致兒童死亡的第二大病因，腹瀉通常是由食物源污染而引起的[20]。自從2010年爆發(fā)第一起由食物污染導(dǎo)致的疾病造成約42萬(wàn)人喪命之后，食品安全的概念給全世界敲響了警鐘[30]。因此，公眾對(duì)喂養(yǎng)動(dòng)物的飼料、以及人類食用的肉奶產(chǎn)品質(zhì)量均給予極大的關(guān)注，這些基質(zhì)中抗生素的殘留以及耐藥菌抗性基因的演變規(guī)律和環(huán)境行為等有關(guān)研究的數(shù)量也保持極速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

2.5 高被引論文分析

論文的影響力可以通過(guò)每年的被引次數(shù)來(lái)追蹤和評(píng)價(jià)[5]。表3列出了截至到2016年為止引用次數(shù)最多的10篇論文，其中2篇發(fā)表于Environmental Science&Technology（IF=5.393），其余 8 篇分別發(fā)表于Science（IF=34.661）、New England Journal of Medicine（IF=59.558）、Clinical Infectious Diseases（IF=8.736）、Poultry Science（IF=1.685）、Applied and Environmental Microbiology（IF=3.823）、Emerging Infectious Diseases（IF=6.994）、Nature（IF=38.138）、Science of the Total Environment（IF=3.976）。其中，“Pharmaceuticals，hormones，and other organic wastewater contaminants in US streams，1999—2000：A national reconnaissance”發(fā)表于 2002年的 Environmental Science&Technology，被引用次數(shù)最多，截至2016年底已經(jīng)達(dá)到4344次。該論文報(bào)道了[5]由美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局USGS開(kāi)展的第一份全國(guó)水體范圍內(nèi)的抗生素、激素等有機(jī)污染物的普查清單，評(píng)價(jià)了其在水環(huán)境中的遷移傳輸及對(duì)人體健康和環(huán)境安全的潛在危害。值得一提的是，與常見(jiàn)的文獻(xiàn)引用呈正態(tài)分布的趨勢(shì)不同，這篇論文自發(fā)表以來(lái)的被引次數(shù)一直處于高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，在2016年仍高達(dá)420次，也表明科研人員對(duì)天然水體中微污染有機(jī)物影響的關(guān)注。這10篇論文歷年的被引用頻次情況如圖5所示。

表3 1995—2016年間被引頻次最高的10篇論文Table 3 Top 10 most frequently cited publications during 1995—2016

圖5 被引頻次最高的10篇論文的生命曲線Figure 5 Citation history of the top 10 most frequently cited pulications from Table 3

Miao 等[34]，F(xiàn)ocazio 等[6]，Beaber等[35]所發(fā)表的論文在2016年的被引次數(shù)均在40次以上，表明研究人員對(duì)獸用抗生素殘留、耐藥基因傳播以及耐藥菌傳播引起的健康風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題的關(guān)注。在這10篇論文中，有4篇與環(huán)境中抗生素污染的調(diào)查或控制相關(guān)，有3篇均涉及抗生素抗性菌如彎曲菌感染所引發(fā)的問(wèn)題以及未來(lái)的解決方案，有1篇詳細(xì)介紹了耐藥菌抗性基因水平傳播的響應(yīng)機(jī)制，有1篇與畜禽疾病治療中益生菌等替代抗生素的研究有關(guān)，有1篇致力于豬繁殖過(guò)程中抗性基因傳播的避免從而為人類提供更安全的食物。在這10篇論文中，有兩篇的通信作者單位均為美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，其余8篇文獻(xiàn)的通信單位分別為美國(guó)PPL Therapeut公司、西班牙巴塞羅那大學(xué)、美國(guó)范德堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院、美國(guó)普渡大學(xué)、加拿大特倫特大學(xué)、伊利諾伊大學(xué)、丹麥國(guó)立血清研究所、塔夫茨大學(xué)。

3 結(jié)論

以SCI-E在線數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，分析了1995—2016年間全球范圍內(nèi)有關(guān)獸用抗生素研究的論文數(shù)量、論文分類、發(fā)表期刊、研究熱點(diǎn)以及發(fā)展趨勢(shì)。近年來(lái)獸用抗生素相關(guān)的論文快速增多，表明公眾對(duì)安全的養(yǎng)殖環(huán)境和食品質(zhì)量的關(guān)注。由抗生素引起的細(xì)菌耐藥性問(wèn)題日益嚴(yán)峻，使得抗性基因污染問(wèn)題備受關(guān)注。這將成為未來(lái)研究的重點(diǎn)。四環(huán)素類、喹諾酮類和磺胺類是當(dāng)前熱點(diǎn)研究的抗生素類別，從具體的抗生素來(lái)看，四環(huán)素、環(huán)丙沙星、萬(wàn)古霉素和慶大霉素是研究最多的四種抗生素。耐藥菌的毒性所導(dǎo)致的流行病傳播、抗生素在環(huán)境中的殘留及其檢測(cè)方法、抗性基因等是近20年來(lái)的熱門話題。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的分析結(jié)果表明，食物、飼料、糞便、肉類、奶、土壤等是獸用抗生素研究最多的基質(zhì)。獸用抗生素仍然是農(nóng)業(yè)環(huán)境領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，環(huán)境介質(zhì)中四環(huán)素類、喹諾酮類等及其相應(yīng)的耐藥菌污染將仍然是研究的焦點(diǎn)。

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A bibliometric assessment of research into antibiotics in poultry and livestock breeding

LI Hong-na,Awangciren,LI Bin-xu,YE Jing,ZHU Chang-xiong
（Agricultural Clear Watershed Group,Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture,CAAS,Beijing 100081,China）

To obtain an understanding of the worldwide status of research into antibiotics in the poultry and livestock breeding industries,relevant scientific output based on the online version of Science Citation Index Expanded to 2016 was evaluated in this paper（21 394 papers in total）.The characteristics of the research patterns,tendencies,and hot topics in the papers were also assessed.The results revealed that the number of reports related to veterinary antibiotics had increased dramatically over the last twenty years,rising from 387 in 1995 to 1601 in 2016.Research topics included residues,fates,safety assessments,and aspects of virulence.Particular attention was paid to antibioticresistant bacteria.After synthetic analysis of author keywords,keywords plus,titles,and abstracts,it was concluded that tetracyclines,quinolones,and sulfonamides were currently the predominant focus of antibiotic pollutants in the breeding industry,and would continue to be so for at least the next decade.Furthermore,isolation,prevalence,high-performance liquid chromatography（HPLC）,the polymerase chain reaction（PCR）,virulence,residues,and growth performance were currently the key research topics.The studied media for the veterinary antibiotics included food,feed,manure,meat,milk,and soil.Based on the comprehensive analysis of the bibliometric results,veterinary antibiotics still constitute a popular research topic in agriculture,and antibiotics such as tetracyclines and quinolones,as well as the related antibiotic-resistant bacteria,will remain the main focus of research.

poultry and livestock breeding;bibliometrics;veterinary antibiotics;antibiotic-resistant bacteria;research trends

X592

A

1672-2043（2017）11-2297-10

10.11654/jaes.2017-0659

李紅娜，阿旺次仁，李斌緒，等.獸用抗生素研究的文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36（11）：2297-2306.

LI Hong-na,Awangciren,LI Bin-xu,et al.A bibliometric assessment of research into antibiotics in poultry and livestock breeding[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36（11）：2297-2306.

2017－05－06 錄用日期：2017-07-13

李紅娜（1986—），女，山西運(yùn)城人，博士，主要從事農(nóng)業(yè)面源污染控制、獸用抗生素歸趨及降解相關(guān)的研究。E-mail：lihongna828@163.com

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51308537）；國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)（2014ZX07101-012-001）

Project supported：The Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China（51308537）;The National Science and Technology Major Project of the Ministry of Science and Technology of China（2014ZX07101-012-001）