周靜舫, 謝筆鈞

(1.華中農(nóng)業(yè)大學 研究生院， 湖北 武漢 430070；2.華中農(nóng)業(yè)大學 食品科學技術學院， 湖北 武漢 430070)

魔芋(Amorphophalluskonjac)，又名蒟蒻、鬼芋、花梗蓮、蛇玉米、天南星、蛇頭草等，是天南星目(Arales)、天南星科(Araceae)、魔芋屬(Amorphophallusblume)多年生草本植物[1]。魔芋在我國的栽培可追溯至兩千多年前，有著悠久的食用和藥用歷史。魔芋傳到日本后，深受日本人的喜愛，日本種植和食用魔芋的歷史已有1500多年，是世界上魔芋的消費大國，并且在研究上也一直走在世界的前列，20世紀90年代前一枝獨秀。近10年來，魔芋的生產(chǎn)、加工、消費中心逐漸轉移至我國，有關魔芋的研究亦隨之更為活躍，但未見運用現(xiàn)代信息學的手段分析魔芋研究的文獻。魔芋相關研究內(nèi)容涉及諸多領域，除有關魔芋栽培、育種、加工外，對魔芋中大量含有的主要活性成分魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan, KGM)的化學結構、特殊的物理化學性能、生物學功能、提取加工方法與設備的研究已有諸多報道。KGM的應用已涵蓋食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、化學工業(yè)、材料學、石油鉆探、建筑業(yè)、紡織、印染、化妝、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領域，這顯然為魔芋資源的應用和天然多糖的研究提供了堅實的理論基礎和新思路，同時也拓展和豐富了KGM的應用范圍[2-6]。

Web of Science是美國科睿唯安公司建設的綜合性數(shù)據(jù)庫，其子庫SCIE歷來被全球學術界公認為最權威的科技文獻檢索工具，提供科學技術領域最重要的研究信息。本研究旨在運用文獻計量學方法對1900—2018年期間魔芋研究領域公開發(fā)表的SCIE收錄論文進行統(tǒng)計與分析，從科研文獻產(chǎn)出的角度，對比分析2個不同時間區(qū)段國內(nèi)外魔芋研究狀況，揭示魔芋研究的變化趨勢和規(guī)律，以期了解我國魔芋研究的現(xiàn)狀和未來方向。

1 數(shù)據(jù)來源和研究方法

1.1 文獻來源和數(shù)據(jù)采集

本研究數(shù)據(jù)來源于Web of Science(WOS)中的SCIE數(shù)據(jù)庫，采用檢索式TS=konjac，進行主題檢索。時間跨度為1900—2018年，數(shù)據(jù)檢索時間為2019年6月19日，共檢索出1 425篇魔芋研究類文獻；選取其中Article和Review兩種文獻類型，精煉獲取1 344篇文獻作為研究對象。選取2個時間區(qū)段作對比分析，分別為1900—2008年和2009—2018年。

1.2 分析方法

利用Web of Science平臺和Excel、CiteSpace軟件的分析功能以及人工篩選方法等進行系統(tǒng)分析，通過對魔芋研究的發(fā)文量、發(fā)文機構、來源出版物、研究方向、關鍵詞共現(xiàn)等多維度的統(tǒng)計及分析，揭示魔芋研究的分布情況及發(fā)展態(tài)勢。將數(shù)量指標、質量指標及h指數(shù)等結合，采用定量和定性的方法，進行指標對比分析，綜合考察文獻的數(shù)量和學術影響力，探究國內(nèi)外魔芋研究領域的學術發(fā)展[7]。h指數(shù)指“高引用次數(shù)”(high citations)，一個科研集體或者一個科研人員的h指數(shù)是指其發(fā)表的所有學術論文中有h篇論文分別被引用了至少h次[8]，h指數(shù)越高表明論文影響力越大。在做機構分析時采用均一統(tǒng)計法，把一篇論文的N個機構同等對待，即按每個機構對于該篇文獻的計數(shù)都為1，年均增長率的計算方法見式(1)[9]。

(1)

式(1)中，A為累積文獻量；a為初始文獻量；n為累計年數(shù)。

2 結果與分析

SCIE數(shù)據(jù)源顯示的1 425篇魔芋研究文獻涉及10種文獻類型，其中研究論文(article)1 296篇、會議文摘(meeting abstract)52篇、綜述(review)48篇、會議論文(proceedings paper)38篇、筆記(note)13篇、訂正(correction)7篇、編輯資料(editorial material)4篇、新聞(news item)3篇、信函(letter)2篇、專著章節(jié)(book chapter)1篇。精煉獲取1 344篇文獻(article和review)作為研究對象，占文獻總數(shù)的94.32%。

2.1 發(fā)文量分析

在文獻計量學領域，文獻發(fā)表數(shù)量的變化直接反映了某學科的發(fā)展動態(tài)與趨勢[10]。魔芋研究出版年發(fā)文量總體上呈現(xiàn)相對穩(wěn)定增長態(tài)勢，近10年增速加快。魔芋研究最早發(fā)文是1961年發(fā)表的2篇文獻，1900—2008年這109年發(fā)文量為474篇，2009—2018年這10年發(fā)文量為870篇，占文獻總量的64.73%，是過去一個多世紀(即109年)的1.84倍。1991—2018年魔芋研究發(fā)文量趨勢見圖1。由圖1可見，魔芋研究發(fā)文量從1991年的11篇增至2018年的126篇，28年來增長了10.45倍，年均發(fā)文量約46篇，年增長率為18.55%。

圖1 1991—2018年魔芋研究出版年發(fā)文量分布Fig.1 Distribution of annual amount of published papers on konjac research from 1991 to 2018

魔芋研究文獻來自50個國家或地區(qū)，發(fā)文量排名在前10位的國家或地區(qū)共參與1 268篇次、1 151篇文獻的發(fā)表，占文獻總量的85.64%，發(fā)文量非常集中；中國、日本、美國居魔芋研究發(fā)文量的世界前3位(見表1)。1900—2008年日本的魔芋研究發(fā)文量全球第一，中國緊跟其后；2009—2018年中國魔芋研究發(fā)文量占比超過50%，遠超日本，躍居世界第一。這說明目前中國在世界魔芋研究領域占有非常重要的地位。近10年發(fā)文量前10位中，亞洲地區(qū)占了5位，占比50%，分別為中國、日本、泰國、印度和韓國，亞洲地區(qū)發(fā)文量648篇，占比74.48%，這與魔芋產(chǎn)業(yè)種植和布局相符；同時，美國、歐洲等地魔芋研究也持續(xù)活躍?？偟膩砜矗瑹o論是在哪一個時間區(qū)段，發(fā)文量都集中在魔芋主要出產(chǎn)地亞洲。

2.2 發(fā)文機構分析

魔芋研究文獻有974個機構參與，發(fā)文量排名在前10位的機構共參與471篇次、402篇文獻的發(fā)表，占文獻總量的29.91%，文獻量比較集中。從發(fā)文量前10位的機構分布來看(見表2)，有7個科研

表1 不同時間區(qū)段魔芋研究發(fā)文量前10名的國家或地區(qū)分布

機構和高校來自中國，其中前3位均為中國高校，分別為華中農(nóng)業(yè)大學、武漢大學、福建農(nóng)林大學，說明中國高校在魔芋研究領域擁有穩(wěn)定、持續(xù)的研究團隊，研究規(guī)模大。從地區(qū)分布來看，華中農(nóng)業(yè)大學和武漢大學均位于湖北，這與湖北省魔芋產(chǎn)業(yè)發(fā)展和長期的科技政策支撐有關。早在1998年湖北省人民政府就發(fā)布了《關于大力推進魔芋產(chǎn)業(yè)化的決定》，2011年湖北省科技廳著力引導科技資源“上山下鄉(xiāng)”，出臺魔芋等12條農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈科技創(chuàng)新規(guī)劃，近些年重點通過省級科技項目立項支持魔芋產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科學研究。

論文的被引頻次是文獻計量中反映論文質量和影響力的一個重要指標[11]?？偙灰l次最高為武漢大學，得益于1900—2008年武漢大學發(fā)文量位居全球第一，說明該校魔芋研究起步早，受關注程度較高；篇均被引頻次最高為大阪市立大學，發(fā)文量也位居全球第四，說明該校魔芋領域研究成果較多且影響力較大，被認可程度較高。美國加州大學圣地亞哥分校物理系Hirsch教授在2005年提出一種新的科學計量評價指標——h指數(shù)，篇均被引次數(shù)與h指數(shù)均為質量兼顧性指標，篇均被引次數(shù)兼顧了論文整體的數(shù)量與質量，而h指數(shù)均衡兼顧了h篇被引論文的質量與數(shù)量，h指數(shù)能夠校正篇均被引次數(shù)對論文數(shù)少、高被引綜述類論文較多等因素引起的過高評價[12]。h指數(shù)前3位的科研機構分別是武漢大學、大阪市立大學、華中農(nóng)業(yè)大學，說明這3所高校在國內(nèi)外魔芋研究領域發(fā)表的論文數(shù)量多且質量高，有較強的學術影響力。

表2 魔芋研究發(fā)文量前10名的機構分布

從不同時間區(qū)段的發(fā)文機構來看，發(fā)文量居前5名的機構發(fā)生很大變化(見表3)，1900—2008年發(fā)文集中在武漢大學和大阪市立大學，2009—2018年華中農(nóng)業(yè)大學和福建農(nóng)林大學發(fā)文量大大增加，位居世界前列。

表3 不同時間區(qū)段魔芋研究發(fā)文量前5名機構的對比分布

2.3 來源出版物分析

對所刊載論文的來源出版物進行統(tǒng)計分析，可以確定魔芋研究領域期刊發(fā)表的核心陣地，有助于了解該領域的主要研究成果，也能指導科研人員選擇重點出版物進行閱讀和投稿。根據(jù)文獻的集中分散規(guī)律，某一研究領域的大多數(shù)文獻相對集中在少量期刊上，而剩余的文獻則分布在其他少數(shù)的相關期刊上。魔芋研究文獻來自414個出版物，平均每種出版物載文3.25篇。魔芋研究發(fā)文量前10位的出版物情況見表4。從表4可以看出，發(fā)文量前10位的出版物累計發(fā)文482篇，占比35.86%。按照布拉德福劃分核心期刊的三區(qū)分法(核心區(qū)、相關區(qū)、離散區(qū))，盡可能使每個區(qū)所包含的論文數(shù)量大體相當。Carbohydrate Polymers、Food Hydrocolloids等前8種期刊發(fā)文量占33.04%，處于魔芋領域研究的布拉德福核心區(qū)，因此這些期刊是查閱魔芋文獻資料的重要信息源。發(fā)文量前10位出版物的出版地較為集中，英國占比40%，美國占比30%，荷蘭20%，中國10%。JCR(原為湯森路透，后改為科睿唯安)的分區(qū)表中，Q1～Q4的期刊數(shù)均占25%，發(fā)文量前10位的出版物JCR分區(qū)相對靠前，Q1有7個、Q2有3個、Q4有1個。發(fā)文量前10位的影響因子(2017年)在0.66～5.16。

表4 魔芋研究發(fā)文量前10名出版物分析

通過對不同時間區(qū)段來源出版物對比分析發(fā)現(xiàn)，1900—2008年來源出版物有184個，2009—2018年來源出版物310個，表明魔芋研究范圍更加廣泛，Carbohydrate Polymers和Food Hydrocolloids這2個出版物在2個時間區(qū)段均位居前2名(見表5)，且均屬JCR分區(qū)的Q1，影響因子相對較高，是魔芋研究領域發(fā)文的重要刊源。2009—2018年發(fā)文量前5名的來源出版物累計占比31.15%，且均是布拉德福核心區(qū)期刊。

表5 不同時間區(qū)段魔芋研究發(fā)文量前5名的出版物對比分布

基于來源出版物分析可見，對魔芋的研究主要集中在化學、高分子研究領域，這也是與魔芋中的主要植物多糖的結構特征和伴隨的宏觀特性相關。魔芋葡甘聚糖是由D-吡喃甘露糖與D-吡喃葡萄糖通過β-(1→4)糖苷鍵連接構成的多糖，在主鏈的D-吡喃甘露糖C3位上存在由β-(1→3)糖苷鍵連接的支鏈，相對分子質量一般為1×105～1×106Da，每19個糖基上有一個乙?；?，這些結構賦予魔芋葡甘聚糖很好的親水性、保水性、增稠性、凝膠性、成膜性和生物可降解性。因此，關于魔芋葡甘聚糖本身的結構與性能的研究，及其與其他高分子或無機材料共混修飾的研究進展顯著[13-18]，如魔芋葡甘聚糖與殼聚糖和沒食子酸制成的活性食品包裝膜的研究，魔芋葡甘聚糖與聚乙烯醇(PVA)和氧化鋅納米粒子(ZnO)通過環(huán)境友好的電紡絲制得的ZnO@PVA/KGM多功能用途膜的研究，以及魔芋基復合材料用于高效空氣過濾、染料清除等方面的研究[19-21]。

2.4 研究方向分析

根據(jù)WOS中研究方向的分類，魔芋研究方向分布于在67個研究領域。2個時間區(qū)段魔芋研究發(fā)文量前10名的研究方向統(tǒng)計結果見表6。1900—2008年魔芋研究方向集中在化學、高分子科學、食品科學技術、生物化學及分子生物、農(nóng)學等領域；2009—2018年研究方向集中在化學、食品科學技術、高分子科學、生物化學及分子生物、材料科學等領域。化學領域始終是魔芋領域最主要的研究方向。近10年來，魔芋研究方向發(fā)生較大變化，食品科學與技術、材料科學領域發(fā)文量增幅明顯，特別是有關食品敏感活性物質配料和遞送及特殊材料的研究[22-24]。農(nóng)學領域發(fā)文增量小，排名退步。魔芋作為一種種植歷史悠久的植物，有關種植等方面研究與該學科的發(fā)展是極為相稱的，關于魔芋種質資源、栽培、病蟲害防治方面的研究文章占比較少，究其原因，是因為該領域技術變革的難度較大?？紤]到魔芋是植物葡甘聚糖的主要來源和物質基礎，后期還需加強魔芋種植區(qū)域規(guī)劃、種植資源和栽培領域、相關生物學基礎、病蟲害防治等方面的研究，這是發(fā)展魔芋資源的物質基礎。藥理與制藥領域10年前發(fā)文量排列第10位，而近10年就退居其后。近年來，隨著魔芋價格的大幅攀升，魔芋在添加劑和配料領域的應用逐漸被其他一些膠體替代，其三大主要應用對象仿生食品、果凍、肉腸近年的市場需求也未見增長。從現(xiàn)實角度出發(fā)，魔芋產(chǎn)業(yè)必須充分利用魔芋自身獨特的結構和特性優(yōu)勢才能保證其穩(wěn)定發(fā)展。為更好發(fā)展魔芋產(chǎn)業(yè)，魔芋的理論和應用基礎研究顯得尤為重要，為此科研工作者們一直致力于魔芋應用拓展的基礎研究，這也是近10年來魔芋研究在食品科學與技術和材料科學領域發(fā)文量有明顯增幅的原因。

2.5 研究熱點分析

作者設置的關鍵詞是文獻的核心和精髓，它是對文章主題的高度概括與凝練，也是文獻計量的重要指標。關鍵詞共現(xiàn)的強度即是關鍵詞的中心性，關鍵詞與其他關鍵詞共現(xiàn)的概率越大，該關鍵詞在共現(xiàn)網(wǎng)絡知識圖譜中影響力就越大。從知識梳理角度出發(fā)，高中心性的關鍵詞一般是一段時間內(nèi)該領域研究中共同關注的問題，也就是研究的熱點[25]。運用CiteSpace軟件進行關鍵詞共現(xiàn)分析，設置Time Slicing為近10年，即2009—2018年，分析結果見圖2。圖2顯示詞頻在 3 次以上(包括 3 次)的關鍵詞，聚類命名術語從施引文獻的標題中提取。

表6 不同時間區(qū)段魔芋研究發(fā)文量前10名的研究方向分布

圖2 2009—2018年魔芋研究領域關鍵詞共現(xiàn)知識圖譜Fig.2 Mapping knowledge domain of keywords co-occurrence of konjac research field in period of 2009—2018

通過關鍵詞共現(xiàn)分析，結合論文內(nèi)容，近10年來魔芋研究的熱點分為以下幾類：1)魔芋葡甘聚糖與其他多糖、蛋白質等大分子的相互作用機理及共混(復合)體系結構、流變性和凝膠性等的研究；2)魔芋葡甘聚糖的降解方法及降解產(chǎn)物的物理化學特性、流變行為和生物學功能的研究；3)魔芋葡甘聚糖用于功能性材料，如共混膜、水凝膠、吸附材料、脂肪模擬物和遞送系統(tǒng)等的研究[26-29]。其他生物、農(nóng)業(yè)、藥物和營養(yǎng)方面的關鍵詞相對較少，這也是今后應加強研究的領域，也為魔芋研究工作者提出了新的和更高的要求。

根據(jù)當前國民健康狀況的實際，黨的十九大作出了實施健康中國戰(zhàn)略的重大決策部署，這就對魔芋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求。在加強傳統(tǒng)魔芋產(chǎn)業(yè)的同時，促進其由傳統(tǒng)加工業(yè)向健康產(chǎn)業(yè)轉型升級；繼續(xù)發(fā)揮魔芋在優(yōu)勢學科上的作用，在交叉學科領域尋求更多的發(fā)展契機；發(fā)揮魔芋葡甘聚糖凝膠作為特征軟物質研究對象的作用，開拓新的關注點。最近有研究發(fā)現(xiàn)，魔芋葡甘聚糖對直腸癌、胃癌、肝癌、乳腺癌等有顯著的抗腫瘤效果，作用機制是其直接干擾固有腫瘤細胞的生物學過程，如促進腫瘤細胞凋亡、提高抗氧化活性和誘導腫瘤細胞自噬；通過改變腫瘤生長的環(huán)境間接影響腫瘤的發(fā)展；提高免疫調節(jié)作用，或作為藥物載體發(fā)揮作用[30]。此外還發(fā)現(xiàn)，具有黏性的魔芋葡甘聚糖作為水溶性膳食纖維素補充劑能改善血糖控制的常規(guī)指標，這為糖尿病治療提供了新的思路[31]。在今后的研究中，關于魔芋結構和物化特性與腸道健康和腦腸軸及微生物菌群的關系、糖脂吸收和代謝、能量攝入等方面的影響和調控的研究應該更加深入，特別是從分子水平揭示其作用機制，為發(fā)揮其健康效應提供理論支撐，擴大其生物學效應和運用范圍。

3 結 語

1900—2018年以魔芋為主題發(fā)文1 425篇，其中Article和Review 1 344篇，占文獻總數(shù)的94.32%。魔芋研究來自50個國家或地區(qū)，974個研究機構，分布在414個出版物中，集中在67個領域。

數(shù)據(jù)分析結果顯示：1)從發(fā)文量指標來看，魔芋研究呈現(xiàn)相對穩(wěn)定增長態(tài)勢，發(fā)展勢頭良好，2009—2018年增速加快，這10年間發(fā)文量相當于過去一個多世紀(109年)的1.84倍，顯示出極高的發(fā)展速度。2)從發(fā)文機構來看，近10年中國學者實現(xiàn)了全面超越，成為了魔芋研究的主力軍。魔芋研究主要集中在華中農(nóng)業(yè)大學、福建農(nóng)林大學、湖北工業(yè)大學等高校的學術研究團隊。3)從出版物來源來看，發(fā)文期刊主要集中在化學、高分子科學等領域，研究者的注意力主要集中在葡甘聚糖的流變和凝膠特性上，這與魔芋葡甘聚糖的結構和特性有關。4)從研究方向來看，魔芋研究涉及領域廣泛，化學領域的研究和應用是持續(xù)受關注的研究方向，但近10年來在食品科學與技術、材料科學領域發(fā)文量增幅明顯，顯示了魔芋在食品產(chǎn)業(yè)、復合功能材料方面的研究越發(fā)受到重視。魔芋在農(nóng)學領域的研究占比一直相對較少，考慮到魔芋是植物葡甘聚糖的主要來源和物質基礎，魔芋農(nóng)業(yè)領域的研究和實踐將直接影響魔芋葡甘聚糖的科學研究和應用。魔芋在藥理與制藥領域的研究，相對10年前未得到更多的重視，在研究方向中已不在前10位的行列，這與魔芋葡甘聚糖在傳統(tǒng)醫(yī)學中的諸多作用的發(fā)揮是匹配的。5)從研究熱點看，近10年來關于魔芋葡甘聚糖及其與其他多糖和蛋白質復合體系的凝膠性、流變行為以及作為功能性復合材料的重要組分的研究是重點，而對于其作為優(yōu)質膳食纖維的健康功效上的研究也日趨受到關注。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展及人們對自身健康的重視，關于魔芋的健康功效的研究必將吸引更多國家和地區(qū)的科學工作者的關注。