鄒旖旎，劉珊娜

天津農(nóng)學(xué)院 食品科學(xué)與生物工程學(xué)院（天津 300392）

乳酸菌（Lactic acid bacteria，LAB）是指發(fā)酵糖類主要產(chǎn)物為乳酸的一類無芽孢的革蘭氏陽性細(xì)菌的總稱[1]。乳酸菌對調(diào)節(jié)胃腸道的菌群平衡發(fā)揮著很大功效[2]，同時具有改善機體免疫功能、提高免疫力、抑制雜菌生長的作用[3-4]。乳酸菌細(xì)菌素是由乳酸菌在代謝過程中合成的一類具有殺菌作用的蛋白質(zhì)或多肽類物質(zhì)[5]。乳酸菌細(xì)菌素具有較好的耐熱性、耐酸堿性[6]、安全性高、無污染、不產(chǎn)生耐藥性[7]、生產(chǎn)方式多樣等特點[8-9]，因此應(yīng)用于多種食品的防腐保鮮如肉制品[10]、乳制品[11]和果蔬制品[12]，亦可將其應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域，進行藥物開發(fā)[13-14]，亦應(yīng)用于畜牧養(yǎng)殖中，提高動物免疫力[15]。同時乳酸菌也是全球公認(rèn)的安全菌株，將乳酸菌細(xì)菌素應(yīng)用于食品工業(yè)和飼料工業(yè)中，對保障食品安全有著重要的意義[16-17]。

乳酸菌細(xì)菌素可根據(jù)氨基酸的理化結(jié)構(gòu)及性質(zhì)進行分類[18]，包括羊毛硫抗生素（Class Ⅰ）、熱穩(wěn)定的不含羊毛硫氨酸殘基的膜活性多肽（Class Ⅱ）、熱不穩(wěn)定的大分子蛋白類細(xì)菌素（Class Ⅲ）和復(fù)合細(xì)菌素（Class Ⅳ）[19]，其中以Class Ⅰ和Class Ⅱ為主[20-21]。I類細(xì)菌素分為兩類：A類為帶正電荷且具有疏水基團的兩親性螺旋狀肽鏈；B類分子量較小，含有很多小型環(huán)狀結(jié)構(gòu)，不帶電荷。A類細(xì)菌素中的乳酸鏈球菌素（Nisin）是一種具有天然生物活性的抗菌肽，能有效地抑制包括食品腐敗菌和致病菌在內(nèi)的許多革蘭氏陽性菌，也是被普遍允許用作食品添加劑的細(xì)菌素[22]。Ⅱ類細(xì)菌素[23]是一類熱穩(wěn)定、未修飾的小肽，分為4類：Ⅱa類（類乳酸片球菌素細(xì)菌素）是Ⅱ類細(xì)菌素中的主要亞種，對李斯特菌屬（Listeriasp.）具有明顯抑制作用，氨基酸序列的相似性在40%～60%，在維持腸道微生態(tài)平衡、抑制病原微生物生長、激活酸性蛋白酶活性、調(diào)節(jié)機體新陳代謝等方面發(fā)揮作用[24]；Ⅱb類（雙肽、未修飾細(xì)菌素）是由兩個不同的肽組成一個具有抗菌活性的絡(luò)合物；Ⅱc類（環(huán)狀細(xì)菌素）通常是N端和C端以共價鍵連接形成環(huán)形結(jié)構(gòu)的肽；Ⅱd類為未修飾的線性非類乳酸片球菌素細(xì)菌素。

文獻計量學(xué)是指結(jié)合數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)的方法，對一切知識載體進行定量分析的交叉科學(xué)[25]?；谖墨I數(shù)據(jù)特征，采用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)方法來研究文獻分布結(jié)構(gòu)、數(shù)量關(guān)系及其變化規(guī)律，從而評價和預(yù)測科學(xué)技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[26]。文章基于Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫，采用文獻計量學(xué)的方法和可視化分析技術(shù)從文獻數(shù)量、國家/地區(qū)影響力、研究機構(gòu)、研究領(lǐng)域、研究熱點等多角度歸納總結(jié)2002——2021這20年間乳酸菌細(xì)菌素研究態(tài)勢，以期為乳酸菌細(xì)菌素的后續(xù)研究提供文獻參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

文章數(shù)據(jù)來源于Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫，通過Web of Science平臺的Science Citation Index Expanded（SCI-E）數(shù)據(jù)庫，采用主題檢索的方法[27-29]，以lactic acid bacteria bacteriocin為主題對2002——2021年間發(fā)表的乳酸菌細(xì)菌素相關(guān)文獻進行檢索，并在此基礎(chǔ)上將文獻類型限定在論文（Article）和綜述論文（Review Article），最后共得到2 059篇文獻用于文獻計量分析。

1.2 研究方法

利用Web of Science平臺自有的分析功能和CiteSpace（6.1.R2版）可視化軟件，借助文獻計量在線分析平臺（https://bibliometric.com/app）對得到的2 059篇文獻進行分析。從文獻發(fā)表數(shù)量、國家/地區(qū)發(fā)文量及合作關(guān)系、研究機構(gòu)、研究方向等方面進行分析，并預(yù)測該研究領(lǐng)域的發(fā)展方向和前景變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 年度文獻數(shù)量變化分析

2002——2021年文獻發(fā)表量總體呈上升趨勢，由2002年的75篇增長到2008年的116篇，除2016年出現(xiàn)明顯下降之外，2008——2021年的文獻發(fā)表數(shù)量均在百篇以上，其中2020和2021年的發(fā)文量排名第1和第2（圖1），表明現(xiàn)階段該領(lǐng)域研究熱度較高，具有良好的發(fā)展態(tài)勢。2002年發(fā)文量排名前3的國家是法國、西班牙和美國，中國尚無相關(guān)論文發(fā)表。而2021年中國以25篇的發(fā)文量位居全球首位，意大利和巴西排在第2和第3位。圖2是發(fā)文量排名前5國家發(fā)文量統(tǒng)計，可以看到中國的排名呈現(xiàn)快速上升趨勢，該領(lǐng)域研究取得明顯進展。

圖1 2002——2021年乳酸菌細(xì)菌素研究發(fā)文量趨勢圖

圖2 2002——2021年乳酸菌細(xì)菌素研究發(fā)文量前5國家發(fā)文量趨勢圖

2.2 國家/地區(qū)發(fā)文量及合作關(guān)系分析

圖3是2002——2021年各國家/地區(qū)在乳酸菌細(xì)菌素研究領(lǐng)域的關(guān)系網(wǎng)，全球共有94個國家/地區(qū)開展了相關(guān)研究，發(fā)文量在5篇以上的國家/地區(qū)有53個。從圖中各國家/地區(qū)交叉連接產(chǎn)生的模塊來看，各國家/地區(qū)之間連線密集復(fù)雜，說明不同國家/地區(qū)之間存在較多的合作關(guān)系，中國、巴西與其他國家合作密切，研究交流頻繁。圖4是2002——2021年間發(fā)文量排名前10的國家/地區(qū)，依次為西班牙、巴西、印度、中國、法國、日本、美國、意大利、韓國、加拿大，發(fā)文量分別占總發(fā)文量的10.30%，8.65%，8.50%，7.73%，6.65%，6.07%，5.63%，5.34%，5.10%和4.18%。

圖3 2002——2021年全球范圍內(nèi)各國家/地區(qū)之間的合作關(guān)系示意圖

圖4 2002——2021年乳酸菌細(xì)菌素研究領(lǐng)域發(fā)文量排名前10的國家/地區(qū)

2.3 文獻研究機構(gòu)分析

2002——2021年共有1 517個機構(gòu)參與文獻發(fā)表，其中論文發(fā)文量排在前10名的文獻所屬機構(gòu)共發(fā)文591篇，占該研究領(lǐng)域總文獻數(shù)量的28.70%。發(fā)文量排名第1的圣保羅大學(xué)共發(fā)文97篇，占總發(fā)文數(shù)量的4.71%。這10個機構(gòu)中有6個為各國高校，4個來自研究機構(gòu)。

文章的被引用次數(shù)是文獻計量學(xué)中衡量論文質(zhì)量和影響力的一個重要指標(biāo)。表2中比較了各機構(gòu)所發(fā)論文的引用頻次。南非斯泰倫博斯大學(xué)的總被引用次數(shù)為1 389，排名第1，排在第2和3位的是日本九州大學(xué)和巴西圣保羅大學(xué)。在平均被引用次數(shù)上，比利時布魯塞爾自由大學(xué)排名第1，其次為西班牙哈恩大學(xué)和南非斯泰倫博斯大學(xué)。排名前10的機構(gòu)中尚無中國的研究機構(gòu)，說明中國在發(fā)文的影響力上仍有進一步上升的空間。

表1 2002——2021年乳酸菌細(xì)菌素研究領(lǐng)域發(fā)文量前10名的機構(gòu)

表2 2002——2021年乳酸菌細(xì)菌素研究領(lǐng)域發(fā)文總被引用次數(shù)排名前10的機構(gòu)

2.4 發(fā)文期刊分析

將2 059篇文獻根據(jù)來源出版物進行檢索分析，這些文獻來源于399個出版物。表3為發(fā)文量前10位的出版物分布情況，累計發(fā)文總量632篇，占總發(fā)文量的30.85%，文獻投稿期刊刊物較為集中。International Journal of Food Microbiology的總被引用次數(shù)最高，達(dá)到1 699次，平均被引用次數(shù)也最高。發(fā)文量排名前10的出版物的出版國家較為集中，其中英國5本，美國2本，荷蘭、瑞士、意大利各1本。根據(jù)JCR分區(qū)[30-31]，排名前10的期刊中Q1區(qū)有5個，Q2區(qū)有3個，Q3區(qū)有2個，出版物的JCR分區(qū)相對靠前。

表3 2002——2021年乳酸菌細(xì)菌素研究領(lǐng)域發(fā)文量前10位的出版刊物分布情況

2.5 研究熱點分析

2.5.1 研究方向分析

乳酸菌細(xì)菌素的研究方向分布于49個研究領(lǐng)域，微生物學(xué)領(lǐng)域以858篇論文的發(fā)文量位居第1，占總文獻量的41.67%，是乳酸菌細(xì)菌素的主要研究方向（表4）。食品科學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)與應(yīng)用微生物學(xué)方向分別以780和752篇的發(fā)文量排名第2和第3位，各自占比37.88%和36.52%。其他學(xué)科的占比均低于10%，說明這3個研究方向體現(xiàn)了乳酸菌細(xì)菌素的主要研究領(lǐng)域。

表4 2002——2021年乳酸菌細(xì)菌素研究領(lǐng)域發(fā)文量前10位的研究方向統(tǒng)計表

2.5.2 關(guān)鍵詞分析

歷年關(guān)鍵詞數(shù)量變化如圖5所示。2002——2021年間出現(xiàn)次數(shù)最多的前5個關(guān)鍵詞排序依次為bacteriocin（細(xì)菌素）、lactic acid bacteria（乳酸菌）、bacteriocins（細(xì)菌素）、Listeria monocytogenes（單核細(xì)胞增生李斯特菌，簡稱單增李斯特菌）、antimicrobial activity（抗菌活性），其中包含前3個關(guān)鍵詞的論文總數(shù)占總發(fā)文量的68.17%。

圖5 2002——2021年乳酸菌細(xì)菌素關(guān)鍵詞數(shù)量變化圖

圖6為利用CiteSpace繪制的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖[32]，共有220個節(jié)點，1 548條線。關(guān)鍵詞頻次排名前10的是乳酸菌（lactic acid bacteria）、細(xì)菌素（bacteriocin）、純化（purification）[33-34]、單增李斯特菌（Listeria monocytogene）[35]、菌株（strain）、鑒定（identification）[33]、乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）[36]、乳酸鏈球菌素（Nisin）[37]、生長（growth）[38]、抗菌活性（antimicrobial activity）[37-39]。乳酸菌以1 472的出現(xiàn)頻次排名第1，細(xì)菌素以1 082的出現(xiàn)頻次排名第2。乳酸菌中多個種屬可以產(chǎn)生細(xì)菌素，研究較多的如乳酸乳球菌和乳酸鏈球菌等，通過對不同來源產(chǎn)細(xì)菌素乳酸菌的分離篩選、鑒定及細(xì)菌素活性測定，能夠為開發(fā)具有應(yīng)用前景的生物防腐技術(shù)提供基礎(chǔ)[39-42]。由于食源性致病菌單增李斯特菌對多種乳酸菌細(xì)菌素都敏感，常作為指示菌進行抑菌試驗。乳酸菌細(xì)菌素可用于單增李斯特菌的生物防腐，在食品安全中發(fā)揮重要作用，也是研究的熱點方向[43]。

圖6 2002——2021年乳酸菌細(xì)菌素領(lǐng)域關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖

2.5.3 研究熱點變化分析

用CiteSpace可視化分析軟件對2002——2021年乳酸菌細(xì)菌素領(lǐng)域進行分析，得到排名前20的突現(xiàn)詞（表5）。突現(xiàn)詞的突現(xiàn)度越高表明學(xué)術(shù)關(guān)注度越突出，越能代表該時間段內(nèi)最新研究動態(tài)及發(fā)展趨勢。通過追蹤突現(xiàn)詞的變化來反映這個領(lǐng)域主題在不同時間段的變化趨勢。這些突現(xiàn)詞分別為nucleotide sequence（核苷酸序列）、Gram-positive bacteria（革蘭氏陽性菌）[44]、cloning（克?。?、plasmid（質(zhì)粒）、Carnobacterium piscicola（棲魚肉桿菌）、pH（酸堿度）、Class Ⅱa bacteriocin（Ⅱa類細(xì)菌素）[45]、sec dependent bacteriocin（sec依賴性細(xì)菌素）、Pediococcus acidilactici（乳酸片球菌）、cheese（奶酪）、Lactobacillus curvatus（彎曲乳桿菌）[46]、spectrum（譜）、Listeria monocytogenes（單增李斯特菌）、survival（存活）、Enterococcus faecali（糞腸球菌）、peptide（多肽）、resistance（抗性）[47]、biofilm（生物膜）[48-49]、quality（質(zhì)量）、fermented sausage（發(fā)酵香腸）。從中可以發(fā)現(xiàn)2002年關(guān)鍵詞集中在cloning（克?。?、Class Ⅱa bacteriocin（Ⅱa類細(xì)菌素）、sec dependent bacteriocin（sec依賴性細(xì)菌素）、pH（酸堿度）、plasmid（質(zhì)粒）、nucleotide sequence（核苷酸序列）、Gram-positive bacteria（革蘭氏陽性菌）等方面，而近年來resistance（抗性）、biofilm（生物膜）等方向成為研究前沿和熱點。研究發(fā)現(xiàn)乳球菌、乳桿菌、片球菌等乳酸菌產(chǎn)生的細(xì)菌素能夠以劑量依賴性方式有效抑制常見致病菌如單增李斯特菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌和大腸桿菌等的生物膜形成[49-51]，未來有望開發(fā)成為具有廣泛應(yīng)用性的抗生物膜制劑。通過對誘導(dǎo)產(chǎn)生的乳酸菌細(xì)菌素抗性菌株進行研究，能夠更加全面地了解細(xì)菌素抑菌機理，闡明細(xì)菌素的作用機制，為其在食品中的應(yīng)用提供理論依據(jù)，也為后續(xù)相關(guān)研究提供參考[52]。

表5 2002——2021年間乳酸菌細(xì)菌素研究領(lǐng)域排名前20的關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖

3 結(jié)論與展望

以Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫SCI-E中關(guān)于乳酸菌細(xì)菌素研究領(lǐng)域2002——2021年2 059篇相關(guān)文獻作為數(shù)據(jù)源，借助CiteSpace可視化軟件和文獻計量在線分析平臺進行計量分析。分析結(jié)果表明：

1) 乳酸菌細(xì)菌素的發(fā)文量穩(wěn)步提高，具有良好的發(fā)展前景和研究熱度，中國在該領(lǐng)域的發(fā)文量呈直線上升，2021年達(dá)到25篇，位列該研究領(lǐng)域的首位，說明中國在該領(lǐng)域的研究發(fā)展迅速。

2) 西班牙以10.30%的占比排名全球總體發(fā)文量第1。從發(fā)文機構(gòu)的影響力來看南非斯泰倫博斯大學(xué)的總被引用次數(shù)最高。從發(fā)文機構(gòu)來看，巴西的圣保羅大學(xué)、法國國家農(nóng)業(yè)食品與環(huán)境研究院、愛爾蘭的科克大學(xué)是發(fā)文量排名前3的學(xué)術(shù)機構(gòu)。

3) 從發(fā)文期刊來看，發(fā)文量較大的期刊主要有International Journal of Food Microbiology、Food Control、Journal of Applied Microbiology等，說明乳酸菌細(xì)菌素的研究主要圍繞微生物和食品領(lǐng)域。近年來，其他研究方向發(fā)文量也逐年增多，跨領(lǐng)域、多方位的合作模式正逐漸形成。核苷酸序列、革蘭氏陽性菌和生物膜是突現(xiàn)強度最高的關(guān)鍵詞，乳酸菌細(xì)菌素抗性和對致病菌生物膜的抑制等研究是現(xiàn)在關(guān)注的熱點。

乳酸菌資源豐富，隨著傳統(tǒng)應(yīng)用方法的不斷優(yōu)化和現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，乳酸菌細(xì)菌素應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M一步擴展。從多方位深入解析細(xì)菌素的抑菌機理，將會對其在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用起到積極的推動作用。乳酸菌細(xì)菌素已經(jīng)得到許多國家和不同領(lǐng)域研究者的關(guān)注，這將會輸入更大的技術(shù)和理論支撐，對多領(lǐng)域的深入研究具有重要意義。