施 源，李 璟，胡嘉淼,2，林少玲,2,*

（1.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建福州 350002；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食用菌加工及綜合利用技術(shù)集成科研基地，福建福州 350002）

光動(dòng)力技術(shù)（PDT）作為一種冷殺菌技術(shù)，其工作原理主要為光敏劑被一定波長的光所激發(fā)，產(chǎn)生活性氧分子，進(jìn)而通過氧化作用破壞核酸、蛋白質(zhì)及脂質(zhì)等生物分子，從而達(dá)到滅活微生物的作用[1]。公元前3000 年左右，人類就已經(jīng)通過陽光對(duì)皮膚類疾病進(jìn)行治療，但添加感光物質(zhì)以增加光療法效果的想法可追溯至十九世紀(jì)末，那時(shí)逐漸有學(xué)者對(duì)于光療法進(jìn)行系統(tǒng)的研究，從而開啟了現(xiàn)代光動(dòng)力治療的新局面[2]。目前，光動(dòng)力技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療、化學(xué)等領(lǐng)域，近幾年，其在食品、環(huán)境等領(lǐng)域也得到了長足發(fā)展[3]。相比于熱殺菌和其他冷殺菌方法，該殺菌技術(shù)擁有如下優(yōu)點(diǎn)：殺菌廣譜性高，可以殺滅多數(shù)革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌，同時(shí)不易使細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性[4-5]；滅菌速度快，通?？梢栽诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)滅活大量的細(xì)菌[6-7]；能耗低，環(huán)保清潔[8-9]；通過對(duì)光敏劑的篩選、改造[10-11]以及聯(lián)合納米球技術(shù)[12]可以實(shí)現(xiàn)靶向性殺菌等。

長期以來，國內(nèi)外學(xué)者持續(xù)關(guān)注光動(dòng)力技術(shù)在臨床方面的應(yīng)用（如殺傷腫瘤、病毒及治療皮膚疾病、血管性疾病等相關(guān)研究）[13-15]。自2009 年開始，光動(dòng)力技術(shù)在滅活食源性致病菌方面的潛力也日益受到重視，相關(guān)科研論文數(shù)量日益增多。其主要聚焦于微生物的滅活效率、光敏激活劑的種類、激活光動(dòng)力的方法等方向[16]。然而，目前尚未見到在較長時(shí)間尺度上收集并總結(jié)全球光動(dòng)力殺菌技術(shù)研究的系統(tǒng)性分析，且國內(nèi)外相關(guān)的研究熱點(diǎn)、研究前沿及未來的發(fā)展趨勢(shì)等尚不明朗，因此，有必要針對(duì)近20 年來光動(dòng)力滅菌研究進(jìn)行全面梳理[17]。

Citesapce 是美籍華裔博士陳超美發(fā)明的一款可視化分析軟件，其工作原理是在共被引理論和尋徑網(wǎng)絡(luò)算法的基礎(chǔ)上，對(duì)所收集到的文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析[18]。同時(shí)，Citespace 還擁有聚類分析和突現(xiàn)檢驗(yàn)功能，能夠?qū)μ囟I(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和研究趨勢(shì)進(jìn)行有效分析。文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析是以文獻(xiàn)體系及其計(jì)量特征為研究對(duì)象，采用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法研究文獻(xiàn)的分布結(jié)構(gòu)、數(shù)量關(guān)系及變化規(guī)律，進(jìn)而分析、評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特征和規(guī)律，已被廣泛應(yīng)用于諸多研究領(lǐng)域[19]。

目前，對(duì)于光動(dòng)力滅菌技術(shù)及其食品領(lǐng)域應(yīng)用的文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)文章仍然非常少見。因此，本文采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法對(duì)2002～2022 年間全球光動(dòng)力殺菌技術(shù)的研究進(jìn)行了系統(tǒng)回顧，在對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行量化分析的同時(shí)，借助可視化文獻(xiàn)分析工具Citesapce，分析了該研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與發(fā)展前沿。與傳統(tǒng)的文獻(xiàn)綜述相比，本研究是基于量化分析的手段對(duì)光動(dòng)力殺菌技術(shù)研究領(lǐng)域在較長時(shí)間尺度上的發(fā)展進(jìn)行回顧和可視化的新嘗試，以便幫助國內(nèi)學(xué)者及時(shí)跟蹤世界范圍內(nèi)該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，可為科學(xué)研究人員和政策制定者開展相關(guān)工作提供準(zhǔn)確指導(dǎo)。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源與搜索策略

本文所有文獻(xiàn)數(shù)據(jù)均來源于Web of Science（WOS）核心數(shù)據(jù)庫，幾乎覆蓋了世界上最重要和最有影響力的文獻(xiàn)，是學(xué)術(shù)和文獻(xiàn)計(jì)量研究中使用最廣泛的數(shù)據(jù)庫之一[20]。為提高調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性，本研究的搜索策略為：在WOS 核心數(shù)據(jù)庫中分別搜索四個(gè)相關(guān)主題的關(guān)鍵詞，即：#1（TS=photodynamic）、#2（TS=inactivation）、#3（TS=antimicrobial）、#4（TS=sterilization），將#1、#2、#3 以AND 的方式進(jìn)行組配，生成#5。同時(shí)#1、#4 以AND 的方式進(jìn)行組配，生成#6，然后將#5 和#6 以O(shè)R 的方式進(jìn)行組配，這樣可以提高相關(guān)文獻(xiàn)的查全率。同時(shí)檢索的文獻(xiàn)類型為Article（研究型論文）和Review（綜述型論文），檢索的語言為英文，時(shí)間跨度為2002 年1 月1 日至2022 年12 月31 日。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，檢索到2002—2022 年發(fā)表的文獻(xiàn)共1567 篇，其中Article和Review 分別有1385 和182 篇，同時(shí)，由于檢索內(nèi)容有涉及腫瘤和手術(shù)學(xué)科，而這兩類學(xué)科并不在本研究的范圍內(nèi)。因此，本研究通過WOS 系統(tǒng)，將腫瘤和手術(shù)學(xué)科自動(dòng)排除。共排除相關(guān)文獻(xiàn)316 篇，最終共檢索文獻(xiàn)為1251 篇，其中Article 和Review 分別為1086 和165 篇，同時(shí)本研究將所有提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行量化分析。文中所有數(shù)據(jù)均于2023 年6 月27 日提取，以避免由于該數(shù)據(jù)庫的每日更新而導(dǎo)致的偏差[21]。

1.2 研究方法

利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法對(duì)收集到的文獻(xiàn)進(jìn)行量化分析，發(fā)文量、國家、期刊、研究方向、發(fā)文機(jī)構(gòu)、作者、高被引論文等使用WOS 系統(tǒng)自帶統(tǒng)計(jì)分析功能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[21]。需要注意的是，若一篇文獻(xiàn)由多個(gè)國家的作者合作完成，WOS 平臺(tái)會(huì)將這些信息自動(dòng)算入該國家的數(shù)據(jù)中，一定程度上會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)重合，但不會(huì)對(duì)研究現(xiàn)狀的總體分析產(chǎn)生明顯影響。將所有文獻(xiàn)從WOS 核心數(shù)據(jù)庫下載為txt 格式文本，按照研究內(nèi)容的需要導(dǎo)入文獻(xiàn)可視化軟件進(jìn)行分析。Citespace6.2.R4 具有可視化分析功能，其能夠?qū)Πl(fā)文國家、發(fā)文機(jī)構(gòu)、以及發(fā)文作者之間地合作關(guān)系進(jìn)行共現(xiàn)分析，通過連線的疏密來挖掘各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間合作關(guān)系的緊密程度[22]。同時(shí)，該軟件還具備對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)和聚類分析，能夠?qū)⒁馑枷嘟年P(guān)鍵詞聚成一類，可以很好的觀察其研究所涉及的領(lǐng)域[21]，通過關(guān)鍵詞突現(xiàn)，可以很好地發(fā)現(xiàn)該研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，并能夠?qū)ξ磥淼难芯口厔?shì)進(jìn)行分析[23]。在分析時(shí)，本研究將時(shí)間分段（time slicing）選擇為2002 年1 月至2022 年12 月，時(shí)間分區(qū)（years per slice）設(shè)置為每1 年；節(jié)點(diǎn)類型（node types）分別選擇作者（author）、國家（country）、機(jī)構(gòu)（institution）和關(guān)鍵詞（keyword ）進(jìn)行分析；節(jié)點(diǎn)閾值（top N per slice）選擇30 或50 修剪（pruning）選擇 pathfinder 和pruning sliced networks 組合[24]。除此之外，本研究在數(shù)據(jù)處理和模型構(gòu)建和預(yù)測(cè)上還使用了Excel 2016 進(jìn)行處理和預(yù)測(cè)。

1.3 研究指標(biāo)

本文從文獻(xiàn)的發(fā)表數(shù)量和質(zhì)量2 個(gè)維度出發(fā)，采用發(fā)文量、被引頻次、H 指數(shù)、影響因子等指標(biāo)進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析，這些指標(biāo)一定程度上可反映出國家或作者在某領(lǐng)域的研究水平和學(xué)術(shù)地位。發(fā)文量即論文的產(chǎn)出篇數(shù)，是衡量科研生產(chǎn)能力的重要指標(biāo)。被引頻次是指該統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目的論文或某篇論文被其他論文作為參考文獻(xiàn)的次數(shù)，包括總被引頻次和篇均被引頻次，反映出論文在該領(lǐng)域的價(jià)值和被關(guān)注的程度。H 指數(shù)是指將相關(guān)統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目所發(fā)表的文章按照被引頻次進(jìn)行從高到低的排序，至少有h 篇文獻(xiàn)被引用了至少h 次。H 指數(shù)在綜合了引文質(zhì)量與論文數(shù)量的前提下，由于其計(jì)算結(jié)果相對(duì)穩(wěn)定，可以很好地分析文獻(xiàn)的質(zhì)量，因此其逐步應(yīng)用于期刊、科研機(jī)構(gòu)以及研究專利和基金等領(lǐng)域評(píng)價(jià)中。期刊影響因子和JCR 分區(qū)收集自2022 年公布的期刊引文報(bào)告（Journal Citation Reports），是反映期刊的學(xué)術(shù)水平和論文質(zhì)量的重要指標(biāo)[25]。

2 結(jié)果與分析

2.1 光動(dòng)力殺菌技術(shù)國內(nèi)外發(fā)文量的變化趨勢(shì)分析

分析發(fā)文量隨年份的變化趨勢(shì)，可在一定程度上了解光動(dòng)力殺菌技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的研究進(jìn)展。如圖1 所示，在2002～2008 的7 年時(shí)間內(nèi)，全球關(guān)于光動(dòng)力殺菌技術(shù)研究的年均發(fā)文量均≤10 篇，2008 年之后，全球在光動(dòng)力殺菌技術(shù)研究的發(fā)文量上以每年數(shù)十篇的數(shù)量增長，且在近5 年內(nèi)，增長速度明顯加快。在2021 年，文獻(xiàn)發(fā)表量達(dá)到目前最高水平，為236 篇，當(dāng)年發(fā)文量接近2002～2014 這13 年間的發(fā)文總量，且接近2002～2022 年發(fā)文總量的五分之一，這表明光動(dòng)力殺菌技術(shù)的研究熱度逐漸上漲。由此可見，作為一種冷殺菌技術(shù)，光動(dòng)力技術(shù)還是具有不錯(cuò)的潛力和發(fā)展前景[26]。從圖1 的數(shù)據(jù)可以看出，中國在“光動(dòng)力殺菌”領(lǐng)域的研究起步較晚，直至2010 年國內(nèi)才出現(xiàn)了相關(guān)課題的英文研究論文，且國內(nèi)在該技術(shù)的相關(guān)發(fā)文量僅為全球發(fā)文量的十分之一。但近3 年，國內(nèi)的發(fā)文數(shù)量呈現(xiàn)出明顯的增長趨勢(shì)，表明國內(nèi)學(xué)者近些年在相關(guān)領(lǐng)域的研究取得了較大的進(jìn)展，但還具有很大的研究空間。收集的數(shù)據(jù)通過Excel 2016 多項(xiàng)式趨勢(shì)線，大致模擬了全球和中國文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量隨著年份的變化關(guān)系，該趨勢(shì)線模型擬合結(jié)果良好，決定系數(shù)R2分別為0.9715 和0.9561（圖1）。從趨勢(shì)線可以預(yù)測(cè)，2023 年全球和中國發(fā)文量將分別會(huì)接近270 篇和85 篇。而截止至2023 年6 月27 日，WOS 核心數(shù)據(jù)庫收錄的全球和中國的2023 年實(shí)際發(fā)文量已分別達(dá)95 和29 篇。

圖1 國內(nèi)外光動(dòng)力殺菌技術(shù)相關(guān)研究的發(fā)文量及增長趨勢(shì)Fig.1 Number of publications and growth trend of photodynamic bactericidal technology research in the global

2.2 光動(dòng)力殺菌技術(shù)發(fā)文國家及國際合作分析

從發(fā)文的國家數(shù)量來看，2002 年全球僅有4 個(gè)國家發(fā)表相關(guān)研究的論文，且均為英格蘭、美國、荷蘭和韓國這四個(gè)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)；而2021 年全年，全球共有54 個(gè)國家發(fā)表相關(guān)研究的論文，相比于20 年前，發(fā)文數(shù)量有顯著的增加，且發(fā)文國家和地區(qū)涵蓋了發(fā)達(dá)國家和許多發(fā)展中國家。這表明光動(dòng)力殺菌技術(shù)的研究已經(jīng)引起了全球科學(xué)家的重視。2002～2022 年間，全球共有74 個(gè)國家發(fā)表了相關(guān)研究的論文。發(fā)文量排名如表1 所示，其中發(fā)文量排名前三的分別為中國、美國和巴西。這三個(gè)國家所對(duì)應(yīng)的發(fā)文量分別為312、214、155，分別占總發(fā)文量的19.91%、13.66%和9.89%。遠(yuǎn)高于第四名的德國（其發(fā)文總量為91，占世界總發(fā)文量的5.81%）以及其他國家。

表1 發(fā)文量前10 國家的各類指標(biāo)Table 1 Indicators of the top 10 countries by number of publications

隨著中國科技、經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷進(jìn)步，近些年來，中國在科研上的投入占比逐漸加大，高效環(huán)保的冷殺菌技術(shù)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)的諸多領(lǐng)域，這可能是近年來來自中國的科研工作者所發(fā)表的光動(dòng)力殺菌相關(guān)文獻(xiàn)快速增多的重要原因之一。在發(fā)文量前10 的行列里，發(fā)展中國家除了中國和巴西，僅剩波蘭和阿根廷。在被引頻次上，全球篇均被引頻次為33.18，美國的被引頻次和H 值大大領(lǐng)先于全球任何一個(gè)國家，中國的被引頻次位居第二位，巴西第三位。在H 值上，中國的H 值位居第二位，巴西的位居第三位。但同時(shí)，中國的篇均被引頻次為32.20，巴西的篇均被引頻次為30.74，均低于全球平均水平，且遠(yuǎn)低于西方發(fā)達(dá)國家，如美國（52.72）、葡萄牙（45.34）、英格蘭（49.81）和意大利（42.79），但與波蘭、西班牙等國家相近，且遠(yuǎn)高于阿根廷。由此可見，在研究成果的影響力上，中國、巴西等發(fā)展中國家雖遠(yuǎn)低于歐美發(fā)達(dá)國家，但在國際上仍具備一定的影響力。因此，發(fā)展中國家在研究的質(zhì)量上還有很大的提升空間。

在全球化的背景之下，國家之間的學(xué)術(shù)交流有利于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。本文使用Citespace 軟件對(duì)發(fā)文國家進(jìn)行共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析，以了解不同國家在2002～2022 這21 年之間的合作關(guān)系，這21 年間全球有發(fā)表該研究課題的國家和地區(qū)的合作情況大致如圖2 所示，圖2 中的節(jié)點(diǎn)代表不同的國家，其大小代表發(fā)文量，連接節(jié)點(diǎn)的線條表示國家間的國際合作，線條的數(shù)量代表了合作的密切程度。如圖2 所示，巴西、美國和中國是三個(gè)最大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，說明這三個(gè)國家在該項(xiàng)目的研究上位列全球前三。在合作關(guān)系上，有發(fā)表相關(guān)研究的國家之間均有不同程度的合作，其中，全球與歐美發(fā)達(dá)合作的國家數(shù)量明顯高于發(fā)展中國家。由圖3 可知，在與中國的合作中，全球大致有三十個(gè)國家在該項(xiàng)目上與中國進(jìn)行合作，這其中涵蓋了發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家。由此可見，中國在向發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，也向發(fā)展中國家貢獻(xiàn)中國的研究成果[27]。但不可否認(rèn)，由于在光動(dòng)力殺菌領(lǐng)域的研究起步較晚，中國與歐美發(fā)達(dá)國家尚存在一定的差距。因此，如果條件允許的情況下，應(yīng)該提供更多的機(jī)會(huì)和平臺(tái)，加強(qiáng)中國科學(xué)家與歐美國家的學(xué)者在該項(xiàng)技術(shù)上的學(xué)術(shù)交流[28]。

圖2 不同國家（地區(qū)）間關(guān)于光動(dòng)力殺菌研究的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜（僅標(biāo)注發(fā)文量排名前10 的國家）Fig.2 Co-occurrence network of photodynamic sterilization studies in different countries (regions) (only the top 10 countries with the most published articles were marked)

圖3 中國與其它國家（地區(qū)）間開展共線網(wǎng)絡(luò)的圖譜Fig.3 Map of collinear network between China and other countries (regions)

2.3 光動(dòng)力殺菌技術(shù)發(fā)文期刊及其指標(biāo)分析

從作為文獻(xiàn)傳播載體的發(fā)文期刊的角度來看，在2002～2022 年間，全球共有348 家期刊出版了有關(guān)“光動(dòng)力殺菌技術(shù)”方面的論文，其中發(fā)文量前10 的期刊如表2 所示，發(fā)文量均在19 篇以上，排名前十的期刊合計(jì)發(fā)文量占比高達(dá)30.30%。其中，Journal of Photochemistry and Photobiology Biology以92 篇的發(fā)文量成為全球發(fā)表光動(dòng)力殺菌技術(shù)研究成果最多的期刊，占總發(fā)文量的7.35%，排名第二和第三的分別為Photochemistry Photobiological Science 和Photochemistry and Photobiology，發(fā)文量分別為58 和37 篇，分別占總發(fā)文量的4.64%和3.12%。在這10 種期刊中，6 種期刊位列Q1 分區(qū)，2 種位列Q2 分區(qū)，2 種期刊位列Q3 分區(qū)。這10 種期刊在2022 年的影響因子分布在1.914 到10.383之間，且除Journal of Porphyrins and Phthalocyanines 的影響因子在1.914 之外，其余的影響因子均在4 以上。其中Acs Applied Materials Interfaces 的影響因子最高，為10.383。分析表明，這些期刊中，有的是出版光動(dòng)力技術(shù)研究成果的專屬期刊，有的則是由一類特定研究領(lǐng)域所構(gòu)成的期刊。其中，Journal of Photochemistry and Photobiology B-Biology、Photochemistry Photobiological Science 和Photochemistry and Photobiology 為出版光動(dòng)力技術(shù)研究成果的專屬期刊。在2002～2022 年間，Journal of Photochemistry and Photobiology B-Biology 期刊共出版光動(dòng)力技術(shù)相關(guān)論文4028 篇，其中光動(dòng)力殺菌技術(shù)的論文數(shù)量為92 篇，占比為2.28%，Photochemistry Photobiological Science 期刊共出版光動(dòng)力技術(shù)相關(guān)論文4078 篇，其中光動(dòng)力殺菌技術(shù)論文的數(shù)量為58 篇，占比為1.42%，Photochemistry And Photobiology 期刊共出版光動(dòng)力技術(shù)相關(guān)論文3934 篇，其中光動(dòng)力殺菌相關(guān)論文數(shù)量為39 篇，占比為0.99%。從占比情況上分析，關(guān)于光動(dòng)力殺菌技術(shù)的論文在光動(dòng)力技術(shù)研究成果的專屬期刊中占比并不算高。由此可見，光動(dòng)力殺菌技術(shù)在光動(dòng)力技術(shù)的研究當(dāng)中并不成熟，而在該領(lǐng)域較為成熟的為光動(dòng)力技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，包括抗腫瘤和口腔治療上的應(yīng)用。此外，這10 種期刊主要涉及的領(lǐng)域大都為化學(xué)領(lǐng)域，說明光動(dòng)力技術(shù)在化學(xué)領(lǐng)域已有了廣泛的研究基礎(chǔ)以及成果，當(dāng)然，化學(xué)領(lǐng)域是一個(gè)較大的門類，其具體包含食品等多個(gè)門類。

表2 發(fā)文前十的期刊的各類指標(biāo)Table 2 Indicators of the top 10 periodicals published in publications

2.4 光動(dòng)力殺菌技術(shù)的WOS 研究類別分析

按WOS 平臺(tái)對(duì)文獻(xiàn)研究方向進(jìn)行歸類，將關(guān)于光動(dòng)力殺菌技術(shù)的1152 篇文獻(xiàn)劃分成72 個(gè)研究方向。這里需要特別強(qiáng)調(diào)的是，由于一篇文章中可能存在多個(gè)研究方向，因此，所有研究方向的發(fā)文量總和大于1152，而各個(gè)學(xué)科占百分比由WOS 系統(tǒng)提供。WOS 提供的數(shù)據(jù)，提示排名前十的研究方向如圖4 所示。顯然，生物化學(xué)和分子生物學(xué)方向發(fā)文量最多，為302 篇，占比約為24.12%；其次是化學(xué)和生物物理學(xué)，發(fā)文量分別為214 和206 篇，占比約為17.09%和16.45%。此外，排名前十的研究方向還有物理化學(xué)、微生物學(xué)、材料科學(xué)、藥理學(xué)、納米科技、食品科學(xué)技術(shù)以及生物技術(shù)應(yīng)用。由此表明，在光動(dòng)力殺菌技術(shù)領(lǐng)域，生物化學(xué)和分子生物學(xué)仍然是主要的研究方向，然而，該技術(shù)領(lǐng)域在食品科學(xué)技術(shù)的研究方向居第九，在食品科學(xué)技術(shù)的發(fā)文量僅為74篇，與排名前十的其它研究方向相比，占比明顯偏少。

圖4 排名前十的學(xué)科分類的柱狀圖Fig.4 Bar chart of the top ten subject categories

2.5 光動(dòng)力技術(shù)在食品科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

2.5.1 國內(nèi)外發(fā)文量的變化趨勢(shì)分析 如圖5 所示，全球光動(dòng)力殺菌技術(shù)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用起步較晚。從全球的角度來看，其在2005～2019 年的全球發(fā)文數(shù)量均小于5 篇，出現(xiàn)較為快速的增長則是在2020年，在2021 年，全球在食品領(lǐng)域的相關(guān)研究已有27 篇，超過該領(lǐng)域發(fā)文量的二分之一。這表明光動(dòng)力殺菌技術(shù)在食品領(lǐng)域具有不錯(cuò)的潛力和發(fā)展前景[29]。從圖5 的數(shù)據(jù)可以看出，中國的“光動(dòng)力殺菌技術(shù)”在食品領(lǐng)域的研究起步較晚，直至2016 年國內(nèi)才出現(xiàn)了相關(guān)課題的英文研究論文，且國內(nèi)在該技術(shù)的相關(guān)發(fā)文量僅為全球發(fā)文量的十分之一。但在2021 年，國內(nèi)的發(fā)文數(shù)量呈現(xiàn)出明顯的增長趨勢(shì)，表明國內(nèi)學(xué)者近些年在相關(guān)領(lǐng)域的研究取得了較大的進(jìn)展，但還具有很大的研究空間。

圖5 國內(nèi)外光動(dòng)力殺菌技術(shù)在食品領(lǐng)域的發(fā)文量及增長趨勢(shì)Fig.5 Number of publications and growth trend of photodynamic bactericidal technology research in food field in the global

2.5.2 發(fā)文國家及國際合作分析 從發(fā)文的國家數(shù)量來看，全球參與光動(dòng)力殺菌技術(shù)在食品領(lǐng)域研究的國家數(shù)量并不多，截止目前，全球僅有22 個(gè)國家參與相關(guān)領(lǐng)域的研究。有參與該領(lǐng)域發(fā)文的主要國家如圖6 所示。發(fā)文量排名如表3 所示，其中發(fā)文量排名前三的分別為中國、美國和巴西。這三個(gè)國家所對(duì)應(yīng)的發(fā)文量分別為39、14、9，分別占總發(fā)文量的52.70%、18.92%和12.16%。遠(yuǎn)高于并列第四名的加拿大和英格蘭（其發(fā)文量為7，占世界總發(fā)文量的9.46%）。

表3 食品領(lǐng)域發(fā)文量前5 國家的各類指標(biāo)Table 3 Indicators of the top 10 countries by number of publications

圖6 不同國家（地區(qū)）間關(guān)于光動(dòng)力殺菌在食品領(lǐng)域研究的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜Fig.6 Co-occurrence network of photodynamic sterilization research in different countries (regions)

隨著中國政府對(duì)食品監(jiān)管力度的加大，企業(yè)在生產(chǎn)過程中也更加注重高效環(huán)保的冷殺菌技術(shù)，這可能是中國的光動(dòng)力技術(shù)在食品領(lǐng)域的發(fā)文量高于其他國家的重要原因之一。在發(fā)文量前5 的行列里，發(fā)展中國家除了中國僅剩巴西。在被引頻次上，全球篇均被引頻次為16.73，美國的篇均被引頻次居首位，而中國的總被引頻次和H 值領(lǐng)先于全球任何一個(gè)國家。由圖7 可知，在食品領(lǐng)域，全球有8 個(gè)國家在光動(dòng)力殺菌技術(shù)上與中國進(jìn)行合作，主要為發(fā)達(dá)國家，發(fā)展中國家包括馬來西亞、巴西。由此可見，在研究成果的影響力上，中國和美國將光動(dòng)力殺菌技術(shù)應(yīng)用于食品行業(yè)已經(jīng)有了一定的研究，且在國際上具備一定的影響力。

圖7 中國與其它國家（地區(qū)）間在食品領(lǐng)域開展共線網(wǎng)絡(luò)的圖譜Fig.7 Collinear network between China and other countries (regions) in food field

2.5.3 發(fā)文期刊及其指標(biāo)分析 從發(fā)文期刊的數(shù)量上看，2002～2022 年間，全球共有28 家期刊出版了有關(guān)光動(dòng)力殺菌技術(shù)在食品領(lǐng)域應(yīng)用的論文，其中發(fā)文量前9 的期刊如表4 所示。其中，LWT-Food Science and Technology 以9 篇的發(fā)文量成為全球發(fā)表光動(dòng)力殺菌技術(shù)在食品領(lǐng)域研究成果最多的期刊，占該領(lǐng)域總發(fā)文量的12.16%，排名第二和第三的分別為Food Research International 和 Journal of Agricultural and Food Chemistry，發(fā)文量分別為8 和7篇，分別占總發(fā)文量的10.81%和9.46%。在發(fā)文量前九期刊中，9 種期刊全部位列Q1 分區(qū)。這9 種期刊在2022 年的影響因子分布在5.661～16.002，其中Trends In Food Science Technology 的影響因子最高。從研究領(lǐng)域上看，這些期刊的研究領(lǐng)域主要集中于食品科學(xué)，當(dāng)然也有部分有涉及農(nóng)業(yè)、化學(xué)、微生物學(xué)以及生物化學(xué)領(lǐng)域。綜上所述，光動(dòng)力殺菌技術(shù)在食品類別期刊的JCR 分區(qū)較靠前，影響因子也相對(duì)較高。由此可見，光動(dòng)力滅菌技術(shù)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用有不錯(cuò)的前景，但現(xiàn)階段發(fā)文量仍然較少。

表4 食品研究方向發(fā)文前九的期刊的各類指標(biāo)Table 4 Indicators of the top 10 periodicals published in publications in the field of food research

2.5.4 發(fā)文機(jī)構(gòu)之間的合作關(guān)系分析 2002～2022 年期間，全球約有140 個(gè)機(jī)構(gòu)和單位參與到該研究中，其中發(fā)文量在5 篇以上的機(jī)構(gòu)有3 個(gè)，發(fā)文量在10 篇以上的機(jī)構(gòu)為0。其中，排名前10 的機(jī)構(gòu)的發(fā)文量均在4 篇以上（如表5 所示）。排名前十的機(jī)構(gòu)發(fā)文量總數(shù)為51 篇，占總發(fā)文量比例的68.92%。其中，發(fā)文量并列排名第一的研究機(jī)構(gòu)是美國的加州大學(xué)及其戴維斯分校，其發(fā)文量均為9 篇，占總發(fā)文量的12.16%。此外，我國的中國海洋大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)、上海海洋大學(xué)以及華南農(nóng)業(yè)大學(xué)在該研究方向上的發(fā)文數(shù)量均進(jìn)入前十的行列。由此表明，我國光動(dòng)力殺菌技術(shù)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)有了一定的研究基礎(chǔ)；此外，在前十的研究機(jī)構(gòu)中主要還是以高校為主。然而，全球發(fā)文量排名前十的研究機(jī)構(gòu)中，論文的發(fā)表數(shù)量仍然明顯不足，說明光動(dòng)力殺菌技術(shù)在該領(lǐng)域仍具備較大的提升空間和研發(fā)潛力，全球各大科研機(jī)構(gòu)可以充分挖掘其潛能。

表5 發(fā)文量前十的各機(jī)構(gòu)的發(fā)文量及其所占百分比Table 5 Number of publications and their percentage of the top 10 institutions

2.6 光動(dòng)力殺菌技術(shù)發(fā)文機(jī)構(gòu)之間的合作關(guān)系分析

2002～2022 年期間，全球共有1195 個(gè)機(jī)構(gòu)和單位參與到該研究中，其中發(fā)文量在50 篇以上的機(jī)構(gòu)有4 個(gè)，發(fā)文量在100 篇以上的機(jī)構(gòu)為0。其中，排名前10 的機(jī)構(gòu)的發(fā)文量均在26 篇以上（如表6 所示）。排名前十的機(jī)構(gòu)發(fā)文量總數(shù)為506 篇，占總發(fā)文量比例的40.448%。其中，發(fā)文量最多的研究機(jī)構(gòu)是美國的哈佛大學(xué)，其發(fā)文量為83 篇，占總發(fā)文量的6.635%。其次是美國的哈佛醫(yī)學(xué)院，其發(fā)文量為80 篇，占總發(fā)文量的6.395%。此外，我國僅有中國科學(xué)院能夠上榜全球前十的行列，其以48 篇的發(fā)文量，占總發(fā)文總量的3.837%，位居全球第五位。除此之外，還有其它來自美國、巴西和歐洲等國的科研機(jī)構(gòu)位列全球前十。由此表明，在光動(dòng)力殺菌技術(shù)的研究上，美國仍然位居世界的領(lǐng)先行列；此外，在前十的研究機(jī)構(gòu)中主要還是以高校為主，當(dāng)然，也有少數(shù)的醫(yī)學(xué)院和研究院參與該領(lǐng)域的研究。而我國在該領(lǐng)域的研究進(jìn)入前十的機(jī)構(gòu)數(shù)量明顯不足，且中國暫時(shí)沒有高校在該領(lǐng)域的發(fā)文量進(jìn)入全球前十，說明我國高校在該領(lǐng)域仍具備較大的提升空間和研發(fā)潛力，高?？梢赃m當(dāng)?shù)丶哟笤谠擃I(lǐng)域的科研活動(dòng)。

表6 發(fā)文量前十的各機(jī)構(gòu)的發(fā)文量及其所占百分比Table 6 Number of publications and their percentage of the top 10 institutions

如圖8 所示，哈佛大學(xué)、哈佛醫(yī)學(xué)院、麻省綜合醫(yī)院、阿威羅大學(xué)的節(jié)點(diǎn)較大，表明這些機(jī)構(gòu)是發(fā)文量較多的機(jī)構(gòu)。單從連線的稠密程度可以看出以美國哈佛大學(xué)、哈佛醫(yī)學(xué)院、麻省綜合醫(yī)院和麻省理工大學(xué)為首的美國研究機(jī)構(gòu)具有密度較大的合作網(wǎng)絡(luò)，說明這些機(jī)構(gòu)與國際上很多相關(guān)機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域具有相應(yīng)的合作。而以圣保羅大學(xué)、中國科學(xué)院等為首的節(jié)點(diǎn)，連線密度則較稀疏，說明這些機(jī)構(gòu)雖然有一定的發(fā)文量，但是與其合作過的國際機(jī)構(gòu)并不多。由此可見，在研究層面上，中國科學(xué)院在該領(lǐng)域的研究可以適當(dāng)加強(qiáng)同歐美發(fā)達(dá)國家等先進(jìn)機(jī)構(gòu)的合作。

圖8 發(fā)文量前十的各機(jī)構(gòu)合作的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜Fig.8 Co-occurrence network map of the top 10 institutions with publications

2.7 光動(dòng)力殺菌技術(shù)發(fā)文作者及合作關(guān)系分析

對(duì)發(fā)文作者進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析，有助于了解作者所屬的國家和科研機(jī)構(gòu)的科研實(shí)力，同時(shí)可以了解本學(xué)科研究隊(duì)伍的建設(shè)情況和分布狀況，還有利于估計(jì)論文的現(xiàn)狀與潛力，還可以為科學(xué)成果及人才規(guī)劃提供量化依據(jù)[30]。

通過來自WOS 平臺(tái)的數(shù)據(jù)可以看出，全球約有4330 名學(xué)者參與了光動(dòng)力殺菌領(lǐng)域的研究，其中有3 名研究人員的發(fā)文量在50 篇以上（圖9）。在光動(dòng)力殺菌技術(shù)領(lǐng)域排名前10 的作者中，其中有6 名科研人員來自葡萄牙，而美國、南非、德國和阿根廷各有1 名學(xué)者。來自美國哈佛大學(xué)的Hamblin MR教授是該領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量最多的學(xué)者，共發(fā)表了76 篇文獻(xiàn)，同時(shí)，其H 指數(shù)和總被引頻次也同樣位居榜首，其H 指數(shù)為46，總被引頻次為6897，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于全球其它學(xué)者。來自葡萄牙的Faustino MAF 和Almeida A 分別以55 篇和51 篇的發(fā)文量位列第二位和第三位。由圖10 可知，在總被引頻次上，發(fā)文量位列第三的Almeida A（2879）略高于發(fā)文量位列第二的Faustino MAF（2774），但這兩位學(xué)者的總被引頻次遠(yuǎn)低于來自美國哈佛大學(xué)的Hamblin MR 教授。但也遠(yuǎn)高于其余發(fā)文量排名前十的學(xué)者。然而，中國國內(nèi)在相關(guān)領(lǐng)域研究的發(fā)文量暫時(shí)沒有進(jìn)入全球排名前十的學(xué)者，但是，在被引頻次上，中國學(xué)者Huang YY 所撰寫論文的總被引頻次為1412 次，中國學(xué)者Huang LY 的總被應(yīng)頻次為827 次，兩位中國學(xué)者的總被引頻次均高于南非學(xué)者Nyokong T（390 次）和阿根廷學(xué)者Durontini EN（611 次）的被引頻次。從篇均被引頻次來看，美國學(xué)者Hamblin MR的篇均被引頻次遠(yuǎn)高于所有研究學(xué)者，而葡萄牙學(xué)者Faustino MAF 和Almeida A 的篇均被引頻次均低于60 次，在前十的行列中分別位列第八和第七位，說明兩位學(xué)者雖然論文發(fā)表數(shù)量較多，但論文的質(zhì)量仍然有待提升。由此可表明，該技術(shù)領(lǐng)域影響力最大的學(xué)者仍為美國哈佛大學(xué)的Hamblin MR 教授。從發(fā)文學(xué)者所屬的國家來看，發(fā)文量排名前十的學(xué)者來自葡萄牙的占到了60%，篇均被引頻次排名前十的學(xué)者來自葡萄牙的占到了50%，說明葡萄牙在該領(lǐng)域的研究頗具影響力。

圖9 發(fā)文量前十的作者的發(fā)文量及其被引頻次Fig.9 Number of publications and citation frequency of the top 10 authors

圖10 篇均被引頻次前十的作者的發(fā)文量及其被引頻次Fig.10 Number of citation frequency of each article of the top 10 authors

由于Citespace 在學(xué)者圖譜的分析中是以學(xué)者發(fā)文的篇均被引頻次為指標(biāo)進(jìn)行分析的，因此，篇均被引頻次靠前的作者的合作關(guān)系如圖11 所示。其中以美國教授Hamblin MR 為首的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)最大，說明其篇均被引頻次居所有學(xué)者之首，且從Hamblin MR 引出的連線密度也較為稠密，說明與其合作的作者數(shù)量相對(duì)較多。另一大網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)也由發(fā)文量排名前十的全球?qū)W者組成。而中國學(xué)者 Huang LY 位于美國學(xué)者Hamblin MR 為首的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中，說明其與該美國學(xué)者有較為緊密的合作關(guān)系。由此圖可以說明，發(fā)文量大的學(xué)者在該領(lǐng)域還是具有一定的影響力。

圖11 發(fā)文量前十的作者的合作共線圖譜Fig.11 Co-collinear map of the top 10 authors

2.8 光動(dòng)力殺菌技術(shù)高被引論文分析

在文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)研究中，引文分析被視為衡量文章質(zhì)量的重要指標(biāo)，它可以很好地體現(xiàn)一篇文章在全球的影響力和關(guān)注度[24]。表7 列出了2002～2022 年間全球在光動(dòng)力殺菌技術(shù)研究領(lǐng)域引用頻次最高的10 篇論文，其中，綜述型論文6 篇、學(xué)術(shù)型論文4 篇。按照第一作者所屬的國家和地區(qū)進(jìn)行分類，3 篇論文來自美國，2 篇論文來自英格蘭地區(qū)，巴西、葡萄牙、中國、法國和北愛爾蘭地區(qū)各有1 篇論文。這表明了在該領(lǐng)域的研究中，國際上具有較高關(guān)注度和影響力的文章主要來自歐美發(fā)達(dá)國家，而在這些國家中，美國和英國會(huì)略微領(lǐng)先于其它歐美發(fā)達(dá)國家，說明美英兩國在該領(lǐng)域具有強(qiáng)大的科學(xué)技術(shù)和影響力。在這些論文中，來自巴西的Sardi JCO 等人于2013 年在Journal of Medical Microbiology 期刊上發(fā)表的“ Candida species: Current epidemiology,pathogenicity,biofilm formation,natural antifungal products and new therapeutic options”總被引頻次最高，為730 次，該論文為綜述型論文。該文對(duì)念珠菌的流行病學(xué)、致病性和形成生物膜的能力、天然產(chǎn)物的抗真菌活性以及其他治療方法等方面的文獻(xiàn)進(jìn)行了簡要綜述[31]。中國學(xué)者M(jìn)ao Congyang 等于2017 年在“Acs Nano”出版物上發(fā)表的“Photo-Inspired Antibacterial Activity and Wound Healing Acceleration by Hydrogel Embedded with Ag/Ag@AgCl/ZnO Nanostructures”以500 的總被引頻次排在第二位，該文是一篇研究型論文，主要涉及納米技術(shù)增強(qiáng)光動(dòng)力滅菌效果上的研究，該論文主要介紹了雜化納米技術(shù)嵌入的水凝膠，在紫外光照射的條件下，可以有效的滅活大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，并促進(jìn)傷口的愈合[32]。美國學(xué)者Dai Tianhong 等于2012 年在“Frontiers In Microbiology”出版物上發(fā)表的“Concepts and principles of photodynamic therapy as an alternative antifungal discovery platform”以489 的被引頻次排在第三位，該文為綜述型論文，其主要從光動(dòng)力對(duì)真菌的滅菌的原理和概念進(jìn)行討論，并介紹了該技術(shù)的前景、研究趨勢(shì)和熱點(diǎn)[33]。其他高被引論文也主要是從光動(dòng)力殺菌技術(shù)的原理、對(duì)病菌的抗耐藥性的效果，以及光動(dòng)力技術(shù)和納米技術(shù)的結(jié)合等進(jìn)行闡述和研究。

表7 全球光動(dòng)力殺菌研究領(lǐng)域的高被引論文Table 7 Highly cited papers in the field of photodynamic sterilization worldwide

而表8 則列出了2002～2022 年間全球光動(dòng)力殺菌技術(shù)研究領(lǐng)域引用頻次最高的10 篇研究型論文。在排名前十的研究型論文中，按照第一作者所屬的國家和地區(qū)進(jìn)行分類，4 篇論文來自中國，2 篇來自美國，來自德國、土耳其、英格蘭地區(qū)和葡萄牙的論文各一篇。從研究方向上看，排名前十的研究型論文主要研究的方向?yàn)獒t(yī)學(xué)方向，主要包括：納米材料載體優(yōu)化光動(dòng)力殺菌技術(shù)、光敏劑的優(yōu)化和選擇、防止細(xì)菌感染和傷口愈合上的研究以及光動(dòng)力殺菌技術(shù)在抗細(xì)菌耐藥性上的研究。在研究型論文被引頻次進(jìn)入前十的四篇中國學(xué)者的論文中，“Photo-Inspired Antibacterial Activity and Wound Healing Acceleration by Hydrogel Embedded with Ag/Ag@AgCl/ZnO Nanostructures”和“ Engineering of a Nanosized Biocatalyst for Combined Tumor Starvation and Low-Temperature Photothermal Therapy”主要的研究方向?yàn)橥ㄟ^納米技術(shù)優(yōu)化光動(dòng)力殺菌技術(shù)，其中的納米技術(shù)主要設(shè)計(jì)以納米材料為載體的水凝膠和納米生物催化劑。而“Repeatable Photodynamic Therapy with Triggered Signaling Pathways of Fibroblast Cell Proliferation and Differentiation To Promote Bacteria-Accompanied Wound Healing”和“Rapid Sterilization and Accelerated Wound Healing Using Zn2+and Graphene Oxide Modified g-C3N4 under Dual Light Irradiation”主要是從光動(dòng)力殺菌技術(shù)在殺滅細(xì)菌的同時(shí)促進(jìn)傷口愈合的角度進(jìn)行相應(yīng)的研究。在食品科學(xué)技術(shù)的分類中，被引頻次最高的為美國學(xué)者Erick Falcao de Oliveira 在2018 年所發(fā)表的“Antimicrobial activity of curcumin in combination with light againstEscherichia coliO157:H7 andListeria innocua: Applications for fresh produce sanitation”，其被引頻次為85 次，遠(yuǎn)小于表8 中所列的所有研究型論文。該文主要從姜黃素介導(dǎo)光動(dòng)力技術(shù)對(duì)O157:H7 大腸桿菌和無痕李斯特菌的滅活效果進(jìn)行研究，并由此證實(shí)了姜黃素介導(dǎo)的光動(dòng)力在食品滅菌使用中具有巨大的潛力[34]。

表8 全球光動(dòng)力殺菌研究領(lǐng)域的高被引研究型論文Table 8 Highly cited papers in the field of photodynamic sterilization worldwide

而表9 則列出了2002～2022 年間全球光動(dòng)力殺菌技術(shù)研究領(lǐng)域引用頻次最高的10 篇綜述型論文。在排名前十的綜述型論文中，按照第一作者所屬的國家和地區(qū)進(jìn)行分類，3 篇論文來自美國，來自巴西、法國、英格蘭地區(qū)、意大利、澳大利亞、波蘭和北愛爾蘭地區(qū)的論文各一篇，沒有以中國學(xué)者為第一作者的綜述型論文進(jìn)入被引頻次排名前十的行列。從研究方向上看，排名前十的綜述型論文主要研究的方向集中于光動(dòng)力技術(shù)對(duì)念珠菌的滅活作用、納米技術(shù)與光動(dòng)力技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用（尤其是富勒烯的應(yīng)用）、以及新型光敏劑的選擇。由此可見，盡管近年來我國在該研究領(lǐng)域有了較快的發(fā)展速度，且發(fā)文量已經(jīng)位列世界第一，但我國學(xué)者所發(fā)的文章在國際影響力上尚有待提高，要盡可能地實(shí)現(xiàn)從“量變”到“質(zhì)變”的轉(zhuǎn)變；同時(shí)，光動(dòng)力技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用較為成熟，但是在食品領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于萌芽階段。

表9 全球光動(dòng)力殺菌研究領(lǐng)域的高被引綜述型論文Table 9 Highly cited papers in the field of photodynamic sterilization worldwide

2.9 光動(dòng)力殺菌技術(shù)研究熱點(diǎn)分析

2.9.1 高頻關(guān)鍵詞分析 關(guān)鍵詞以簡潔的形式清晰地反映了文章的核心內(nèi)容，通過對(duì)高頻關(guān)鍵詞分析能準(zhǔn)確揭示該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和整體發(fā)展趨勢(shì)[52]。通過Citespace 軟件對(duì)關(guān)鍵詞的使用頻率以及共線關(guān)系進(jìn)行分析。Citespace 軟件收集到的2002～2021 年間相關(guān)領(lǐng)域的關(guān)鍵詞總數(shù)高達(dá)上千個(gè)，其中有超過50%的關(guān)鍵詞只使用過1～2 次，大量低頻關(guān)鍵詞說明了光動(dòng)力殺菌相關(guān)領(lǐng)域研究的廣泛性。通過Citespace 軟件分析出全球光動(dòng)力殺菌領(lǐng)域排名前15 的高頻關(guān)鍵詞如表10 所示，主要涉及細(xì)菌及其種類、光動(dòng)力殺菌作用、光動(dòng)力治療、光敏劑以及一些常用的化學(xué)試劑或者研究型等的專有名詞。按照時(shí)間跨度進(jìn)行劃分，本研究包括：第一階段（2002～2007 年）、第二階段（2008～2014 年）以及第三階段（2015～2021 年）。如表5 所示，總體上看，三個(gè)階段的高頻關(guān)鍵詞并沒有太大變化，只是“金黃色葡萄球菌”、“單線態(tài)氧”以及“在體外”等關(guān)鍵詞的頻率到第三階段有顯著的上升。這表明了在光動(dòng)力滅菌領(lǐng)域的研究涉及金黃色葡萄球菌的研究有所增多，同時(shí)也說明其在單線態(tài)氧的研究方向以及體外研究的方式有所增加[53-55]。而單線態(tài)氧主要存在Ⅱ型光敏反應(yīng)的過程中，由處于三重態(tài)的光敏劑激發(fā)氧分子產(chǎn)生的[56]。由此可以說明，Ⅱ型光敏反應(yīng)很有可能在未來成為光動(dòng)力殺菌的主導(dǎo)研究對(duì)象。

表10 不同時(shí)期的TOP15 關(guān)鍵詞Table 10 TOP15 keywords in different periods

2.9.2 聚類分析 關(guān)鍵詞的聚類是依據(jù)關(guān)鍵詞之間聯(lián)系的不同緊密程度來進(jìn)行劃分的，往往聯(lián)系相對(duì)較多的關(guān)鍵詞可以劃為同一聚類，其共現(xiàn)程度也相對(duì)較高[57]。本研究使用 Citespace6.2.R4 對(duì)使用頻次較高的關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)聚類分析，其聚類圖譜如圖12 所示。這些關(guān)鍵詞一共被劃分為10 個(gè)不同的聚類。其中，photothemal therapy（＃0）、photodynamic therapy（＃1）、antimicrobial photodynamic（＃6）代表的是光動(dòng)力技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，主要是光熱療法、光動(dòng)力治療和光動(dòng)力殺菌治療上的研究。multidrug resistance（＃2）、photodynamic inactivation（＃3）代表的是光動(dòng)力技術(shù)對(duì)細(xì)菌滅活能力上的研究，主要側(cè)重于多重耐藥性的研究。而susceptibilities（#5）代表的是納米技術(shù)的一個(gè)特性—磁化率，其代表的是光動(dòng)力材料與納米技術(shù)的結(jié)合領(lǐng)域的研究，而potascium iodide（#4）、aggregation-induced emission（#9）代表的是光動(dòng)力技術(shù)在增強(qiáng)效果上的探索，主要是碘化鉀增強(qiáng)光動(dòng)力滅菌效果、熒光增強(qiáng)（聚集誘導(dǎo)發(fā)光）增強(qiáng)光動(dòng)力滅菌效果。antimicrobial photodynamic（＃6）代表的是光動(dòng)力技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，主要是光熱療法、光動(dòng)力治療和光動(dòng)力殺菌治療上的研究。reactive oxygen species（#7）代表的是光動(dòng)力技術(shù)本身的工作機(jī)理，也就是光敏劑被一定波長的光所激發(fā)，產(chǎn)生活性氧分子。

圖12 光動(dòng)力殺菌領(lǐng)域的關(guān)鍵詞聚類圖譜Fig.12 Cluster map of keywords in photodynamic sterilization field

2.9.3 突現(xiàn)詞的檢測(cè)分析 關(guān)鍵詞的突現(xiàn)性可以很好的表現(xiàn)某一個(gè)聚類在某一段時(shí)期的興衰程度，通過將突現(xiàn)詞的強(qiáng)度進(jìn)行量化表示，可以很好的看出某一段時(shí)期的研究熱點(diǎn)[58]。本研究使用Citespace 6.2.R4軟件來識(shí)別2002～2022 年間的文獻(xiàn)中的突現(xiàn)關(guān)鍵字，設(shè)置突現(xiàn)的最短時(shí)間是1 年。如圖13 顯示了突現(xiàn)性最強(qiáng)的25 個(gè)突現(xiàn)詞以及其突現(xiàn)時(shí)期。在2002～2010 年之間突現(xiàn)較多的關(guān)鍵詞如：革蘭氏陰性菌、DNA、甲苯胺藍(lán)、光敏作用致死、卟啉、酞菁、大腸桿菌等。而2011～2016 年之間，突現(xiàn)較多的關(guān)鍵詞新增了如單線態(tài)氧、白色念珠菌、革蘭氏陽性菌等。而在2017～2022 年期間，突現(xiàn)較多的關(guān)鍵詞為單增李斯特菌、增強(qiáng)作用、鋅酞菁、玫瑰紅、銀納米粒子等。從突現(xiàn)詞的強(qiáng)度來看，強(qiáng)度最強(qiáng)的為“革蘭氏陰性菌”，其強(qiáng)度達(dá)到了7.93；其次為“抗菌光動(dòng)力滅活”，其強(qiáng)度為7.75。其余突現(xiàn)詞的強(qiáng)度均低于7。由此可以表明，全球?qū)W者早期的研究方向主要側(cè)重于革蘭氏陰性菌，尤其是大腸桿菌，在光敏劑的選擇上也相對(duì)較為單一，且研究層面大致局限于對(duì)光動(dòng)力機(jī)理上的初級(jí)研究，且研究的方式較為簡單，并沒有太多的涉及先進(jìn)的技術(shù)以及高科技產(chǎn)品。在2011～2016 年這5 年期間，在滅菌上，研究的范圍逐漸向革蘭氏陽性菌和真菌方向擴(kuò)展；在光動(dòng)力機(jī)理的研究上，各國學(xué)者也對(duì)光動(dòng)力技術(shù)產(chǎn)生的單線態(tài)氧進(jìn)行了相應(yīng)的研究。而近5 年來，全球?qū)W者對(duì)光動(dòng)力作用菌群的研究更趨向于特定化，且研究領(lǐng)域集中于醫(yī)療領(lǐng)域，在進(jìn)行相關(guān)研究的同時(shí)，也更多地涉及先進(jìn)的技術(shù)以及高科技產(chǎn)品。2002～2021 年間，從光動(dòng)力殺菌的主要對(duì)象上看，全球?qū)W者主要集中于革蘭氏陰性菌的滅活效率，而近些年更關(guān)注單增李斯特菌；在針對(duì)光動(dòng)力技術(shù)的研究上，近些年更加側(cè)重光動(dòng)力滅菌的增強(qiáng)作用，主要包括納米技術(shù)和某些特定的物質(zhì)，如：銀納米粒子、玫瑰紅、鋅酞菁等[52-55]。這也預(yù)示著革蘭氏陰性菌以及光動(dòng)力聯(lián)合增強(qiáng)作用在未來一段時(shí)間內(nèi)，會(huì)成為該技術(shù)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)對(duì)象。

圖13 2002～2021 年間光動(dòng)力殺菌領(lǐng)域的突現(xiàn)關(guān)鍵詞Fig.13 Emerging keywords in photodynamic sterilization field from 2002 to 2021

3 研究熱點(diǎn)及趨勢(shì)分析

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各國學(xué)者對(duì)各種冷滅菌技術(shù)的重視程度也越來越高，且有了相應(yīng)的研究。相較于傳統(tǒng)殺菌技術(shù)而言，作為一個(gè)廣譜的冷殺菌技術(shù)，光動(dòng)力技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是不易使細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，其能夠在殺死人體內(nèi)細(xì)菌的同時(shí)，最大程度減少對(duì)人體本身的副作用，因此其在痤瘡、牙醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用[59-61]。同時(shí)，其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的運(yùn)用也逐漸由體內(nèi)治療轉(zhuǎn)變?yōu)轶w外治療[58]。

3.1 在食品領(lǐng)域的研究進(jìn)展及趨勢(shì)

在食品領(lǐng)域，近幾年，國內(nèi)外學(xué)者嘗試將該技術(shù)大力應(yīng)用于果蔬、畜禽肉、海產(chǎn)品的貯藏保鮮，如縊蟶[62]、馬鈴薯[63]、銀耳[64]、雞肉[65]、即食海蜇[66]等，結(jié)果表明光動(dòng)力冷殺菌技術(shù)能在保持以上食品的色澤、香味、營養(yǎng)成分及其功能性質(zhì)的前提下，以極高的效率滅活食品中的腐敗微生物[67]。而隨著研究的深入，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)其對(duì)革蘭氏陽性菌具有很強(qiáng)的滅菌效果，且在其它技術(shù)協(xié)同作用下，對(duì)革蘭氏陰性菌具有很強(qiáng)的滅活效果[68]。而這一發(fā)現(xiàn)已經(jīng)很好地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，并逐步延伸至食品科學(xué)等其它領(lǐng)域[9]。

然而，從關(guān)鍵詞突現(xiàn)和相應(yīng)的英文文獻(xiàn)中可以看出，早期光動(dòng)力技術(shù)在食品中的應(yīng)用主要集中于大腸桿菌的滅活上的研究，而之后逐步擴(kuò)展到單增李斯特菌等食源性致病菌上。在未來一段時(shí)間內(nèi)，光動(dòng)力技術(shù)滅活大腸桿菌和單增李斯特菌等食品常見腐敗菌的應(yīng)用仍然是該技術(shù)在食品領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。但是，光動(dòng)力技術(shù)在對(duì)沙門氏菌等革蘭氏陰性菌的滅活作用卻不那么顯著，且受到溫度條件的限制很大[68]。如何提高光動(dòng)力技術(shù)針對(duì)沙門氏菌等革蘭氏陰性菌的滅活效果可能將成為未來各國學(xué)者在食品方向上的一個(gè)研究重點(diǎn)。同時(shí)，光動(dòng)力技術(shù)在食品領(lǐng)域上的應(yīng)用也將由單純的殺菌逐步向延長食品貨架期上的應(yīng)用研究轉(zhuǎn)移[68]。

3.2 光敏劑類型的研究進(jìn)展及趨勢(shì)

在光動(dòng)力技術(shù)的研究過程中，還有很多可以不斷改進(jìn)和提升的地方。各國學(xué)者也在不斷進(jìn)行光敏劑的選擇和使用的革新。從關(guān)鍵詞的突現(xiàn)可以看出，在光敏劑的選擇和使用上大致分為三個(gè)階段。第1代光敏劑主要以血卟啉衍生物為代表的混合制劑，由于存在較多缺陷，目前已基本被淘汰。第2 代光敏劑主要以卟啉類衍生物、金屬酞菁、稠環(huán)醌這3 類物質(zhì)為代表，第2 代光敏劑在靶向性、光敏毒性、治療效果顯著優(yōu)于第1 代光敏劑。目前，臨床和實(shí)驗(yàn)室使用的主要為第2 代光敏劑，而第3 代光敏劑在第2 代光敏劑的基礎(chǔ)上，在結(jié)構(gòu)上增加一些具有生物學(xué)活性的化學(xué)物質(zhì)，進(jìn)一步提高其組織靶向性[69]。

從關(guān)鍵詞突現(xiàn)的圖譜上看，目前光敏劑的選擇主要集中在第二代光敏劑，如鋅酞菁。由于第二代光敏劑存在生物利用率低等缺陷，因此將光敏劑進(jìn)行固定化或包埋處理將成為未來一段時(shí)間的研究重點(diǎn)，如納米化[70]、蛋白修飾[71]等。此外，復(fù)合型光敏劑也被開發(fā)用于增強(qiáng)光動(dòng)力殺菌效率，例如，姜黃素—β—環(huán)糊精復(fù)合物[72]、姜黃素-EDTA 聯(lián)合使用[73]等均具有良好的殺菌效果。

3.3 光源及氧氣應(yīng)用的研究進(jìn)展及趨勢(shì)

同時(shí)，除了光敏劑之外，影響光動(dòng)力因素的條件還有氧氣和光照。在光照的研究上，光源波長與光動(dòng)力殺菌的成功與否有著直接的聯(lián)系。研究表明，波長范圍為200～280 nm（UV-C），280～320 nm（UV-B），320～400 nm（UV-A）和400～470 nm（藍(lán)光）均具有抗菌功效[74]。同時(shí)，在光照材料的選擇上，各國選擇也經(jīng)歷了從激光到LED 光源的革新[75]。從關(guān)鍵詞突現(xiàn)上看，未來特定染料增強(qiáng)光源在光動(dòng)力技術(shù)中的滅菌效果將成為各國學(xué)者的研究重點(diǎn)，如LED 藍(lán)光聯(lián)合玫瑰紅染料增強(qiáng)光動(dòng)力滅菌效果[76]。在氧氣的應(yīng)用方面，缺氧往往會(huì)導(dǎo)致光動(dòng)力滅菌效果大打折扣[77]。而如何富集高濃度的氧無疑將成為未來的一個(gè)重要研究方向，而氧載體納米技術(shù)的出現(xiàn)為解決這一問題提供了一個(gè)很好的方向。相較于傳統(tǒng)的殺菌技術(shù)，氧載體納米能夠富集高濃度的氧從而提高光動(dòng)力效率。該項(xiàng)技術(shù)有望應(yīng)用于食品的貯藏保鮮上，起到持續(xù)抑菌作用[78]。

3.4 光動(dòng)力與其它技術(shù)聯(lián)合使用的趨勢(shì)

然而，光動(dòng)力研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)還不僅僅止步于此。由于冷殺菌技術(shù)的高效、清潔、環(huán)保，其疊加使用不僅不污染環(huán)境，還具有更高效的殺菌效果，近些年，諸如聲光動(dòng)力聯(lián)合殺菌技術(shù)[79-80]、納米聯(lián)合光動(dòng)力技術(shù)[81-82]、高壓靜電聯(lián)合光動(dòng)力殺菌技術(shù)[83]、光動(dòng)力與抗生素聯(lián)合殺菌[84]等聯(lián)合光動(dòng)力冷殺菌技術(shù)也相繼問世。同時(shí)，在納米技術(shù)的應(yīng)用上，納米材料的選擇及其安全性也值得各國學(xué)者更進(jìn)一步的研究[85]。此外，由于部分光敏劑能夠很好的指示包裝產(chǎn)品的細(xì)菌總數(shù)，可以顯著地反應(yīng)出包裝產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)情況，其在冷鮮產(chǎn)品的使用上也具有較大發(fā)展?jié)摿86]。

綜上所述，在食品領(lǐng)域，光動(dòng)力技術(shù)的滅菌范圍將更加廣泛，且其在針對(duì)沙門氏菌滅活的增強(qiáng)上具有一定的研究潛能，同時(shí)其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用也將逐步向延長食品貨架期進(jìn)行延伸；在光敏劑的選擇方面，未來光敏劑的固定化和包埋處理以及復(fù)合光敏劑的應(yīng)用將成為光敏劑上的研究重點(diǎn)；在光源上，特定染料增強(qiáng)光源激活光動(dòng)力滅菌的效果將是光源方面的研究趨勢(shì)；在氧氣承載方面，如何提升氧的承載含量將成為未來的研究重點(diǎn)，尤其是氧載體納米技術(shù)的研究；此外，光動(dòng)力聯(lián)合其他冷滅菌技術(shù)增強(qiáng)滅菌效果也將成為未來光動(dòng)力領(lǐng)域的一個(gè)研究趨勢(shì)。有關(guān)光動(dòng)力滅菌技術(shù)的研究空間依然很大，其潛能有待各國學(xué)者進(jìn)行挖掘。

4 結(jié)論

本研究利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法對(duì)WOS 核心數(shù)據(jù)庫中2002～2022 年間全球發(fā)表的光動(dòng)力殺菌的相關(guān)研究文獻(xiàn)分別從發(fā)文量、發(fā)文國家、發(fā)文機(jī)構(gòu)、發(fā)文期刊、發(fā)文作者、高被引論文以及關(guān)鍵詞這些維度進(jìn)行量化及可視化分析，同時(shí)分析了發(fā)文國家、發(fā)文機(jī)構(gòu)和發(fā)文作者之間的合作關(guān)系，在此基礎(chǔ)之上分析了光動(dòng)力滅菌技術(shù)在食品科學(xué)技術(shù)方面的發(fā)文量、發(fā)文國家、發(fā)文機(jī)構(gòu)和發(fā)文期刊的情況，并通過這些分析，揭示了當(dāng)前光動(dòng)力殺菌技術(shù)的研究現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢(shì)。

從以上的分析中可以得出以下結(jié)論：無論中國還是全球，在光動(dòng)力殺菌技術(shù)的相關(guān)發(fā)文量上均呈現(xiàn)出急速的上升趨勢(shì)。而中國、美國和巴西是該領(lǐng)域全球發(fā)文量排名前三的國家，但是在國際合作以及發(fā)文的影響力上，中國和巴西均遜色于歐美發(fā)達(dá)國家，且中國在該領(lǐng)域的研究起步較晚。從發(fā)文機(jī)構(gòu)、發(fā)文作者和高被引分析中可以看出，我國在相關(guān)領(lǐng)域研究的認(rèn)可度和影響力還不夠高，在研究質(zhì)量上還有很大的提升空間；本研究通過Citespace6.2.R4 對(duì)近21 年來相關(guān)領(lǐng)域的所有關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)、聚類以及突現(xiàn)分析。近年來的突現(xiàn)關(guān)鍵詞包括增強(qiáng)作用（Potentiation）、單增李斯特菌（Listeria Monocytogens）、鋅酞菁（Zinc Phthalocyanine）、玫瑰紅（Rose Bengal）、銀納米粒子（Silver Nanoparticles）。未來光動(dòng)力滅菌技術(shù)的研究主要集中在光敏劑的固定化、包埋處理以及復(fù)合光敏劑的應(yīng)用、特定染料增強(qiáng)光源激活光動(dòng)力滅菌的效果、氧載體納米技術(shù)以及光動(dòng)力聯(lián)合其他冷滅菌技術(shù)增強(qiáng)滅菌等方向上進(jìn)行研究；通過對(duì)光動(dòng)力領(lǐng)域在食品領(lǐng)域應(yīng)用上的分析可以看出，即使光動(dòng)力滅菌技術(shù)在食品領(lǐng)域的英文論文數(shù)量近年來有所增多，但跟其他領(lǐng)域相比仍然相對(duì)較少。從被引頻次上看，光動(dòng)力滅菌技術(shù)在食品應(yīng)用上英文論文的被引頻次顯著低于該技術(shù)上被引頻次較高的論文，說明該技術(shù)在食品領(lǐng)域的影響力還有待提高。從關(guān)鍵詞突現(xiàn)和對(duì)食品領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和趨勢(shì)分析可以看出，光動(dòng)力技術(shù)在食品應(yīng)用上的滅菌范圍將更加廣泛，且針對(duì)沙門氏菌等革蘭氏陰性菌滅活的增強(qiáng)上具有一定的研究潛能，同時(shí)其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用也將逐步轉(zhuǎn)向延長食品貨架期的研究從研究方向上分析。綜上所述，光動(dòng)力滅菌技術(shù)在食品領(lǐng)域的研究成果相對(duì)較少，但近幾年光動(dòng)力在食品領(lǐng)域呈現(xiàn)出快速發(fā)展趨勢(shì)，未來有較大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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