《食品工业科技》客座主编专栏：江苏科技大学李占明讲师等|基于CiteSpace的食品和肠道微生物研究的计量分析

近年来，肠道微生物对人体健康的影响一直倍受重视，且该领域的快速发展，极大促进了生物医学领域的发展。本文以Web of Science（WOS）核心文集为数据来源，运用CiteSpace软件对2004~2022年食品和肠道微生物研究领域的8310篇相关文献的年度发文量、作者、国家和机构合作网络、关键词共现和突现以及文献共被引图谱进行分析。结果表明：自2005年来，食品和肠道微生物领域的年发文量逐年增长；该领域的主要研究主题是饮食对肠道微生物和相关疾病的影响；目前该领域的研究前沿为乳化剂、共生、肠道微生物、嗜黏蛋白阿克曼菌和开菲尔等；我国在该领域的发文量位居第二，但国际合作较少，后续应扩展国际合作，进一步提高相关研究水平。

食品与肠道微生物研究领域从2004年至2021年共发表文献8177篇，自2005年起，年度发文量逐年上升（图3）（因本文在2022年2月8日检索文献，故2022年的文献在年度发文趋势上无参考价值），说明此研究领域的关注度一直不断增加，研究体系的构建逐步推进。研究可分为缓慢增长、中速增长和快速增长三个阶段。2004年至2014年为缓慢增长阶段，此阶段发文数量较低且年际差异小；2014年至2018年为中速增长阶段，此阶段年度发文量和增长幅度较上一阶段有较大提升；2018年至2021年为快速增长阶段，此阶段年度发文数量和增幅明显加大，呈快速增长模式，领域研究蓬勃发展。由图3可得，增速转折点为2015年和2018年，可以推断2015年以前和2015~2018年间有经典文献的发表从而推动了整个领域的进展。

应用CiteSpace对食品和肠道微生物研究领域的作者合作网络进行可视化分析，结果如图4所示。节点表示作者，节点间连线表示各作者之间的合作，节点的大小和作者发文量的多少呈正相关，节点上不同颜色的年轮分别代表在不同年份所发表的文章，年轮厚度和在该年份所发表文章的数量成正比，不同颜色年轮所代表的年份和图谱中最上方相对应，红色为2022年，依次递减；N（节点）=798，即共有798名作者在网络中构成关联节点；D（密度）=0.0015，共线网络密度较低，表明作者间的合作程度较低，此结论由作者的中介中心度最大值仅为0.03也可得出。中介中心度指的是一个节点处在其他两个节点最短路径上的次数，数值处于0~1之间，具备以下两种情况之一的点具有高中介中心度：a.与其他节点具有高度联系；b.联系不同的聚类。根据图谱数据显示，有同一机构作者形成的小范围合作团体，如同在江南大学的WEI CHEN、HAO ZHANG、JIANXIN ZHAO和QIXIAO ZHAI等形成的合作团体，此现象反映作者合作呈现机构内聚性。

应用CiteSpace绘制的食品与肠道微生物研究领域的机构合作网络如图5所示。其中，共有593个机构构成关联节点，节点信息同作者合作网络；D=0.0059，网络密度大于作者合作网络，但机构间合作强度仍旧较低，最大中介中心度为法国国家农业科学研究院（INRA）的0.08，由图可知，机构合作尚未形成差异聚集网络。

表2为发文量前20的机构。如表所示，发文机构主要集中于高等院校，其中，中国科学院（Chinese Acad Sci）的发文量位居所有机构第一，法国国家农业科学研究院（INRA）的中介中心度最高，和其他机构的联系强度最大。发文量位于第二和第三的分别是哥本哈根大学（Univ Copenhagen）和西班牙国家研究委员会（CSIC）。哥本哈根大学是欧洲顶尖的教育和科研机构之一，健康与医药科学学院是其六大学院之一，其食品专业亦获得了Arla和嘉士伯等国际著名品牌的支持；西班牙国家研究委员会是西班牙最大、欧洲第三大公共研究机构，食品科学与工程是其8个优先发展的领域之一。其中，有6所中国机构入围发文量前20的机构，依次为中国科学院、中国农业大学、中国科学院大学、浙江大学、中国农业科学院和江南大学。

应用CiteSpace绘制的食品和肠道微生物研究领域的国家合作网络如图6所示。共有179个关联节点，节点信息同作者合作网络；D=0.0379，相较于作者合作网络的0.0015和机构合作网络的0.0059，国家合作网络密度明显提高，表明该领域的国际合作较为密切，此结果也可由中介中心度最大值为0.56（USA）反映。图6中中介中心度大于0.1的节点外围以紫色标注，如美国、英国、加拿大等。

发文量前20的国家（表3）依次是美国、中国、意大利、西班牙、法国、英国、德国、加拿大、澳大利亚、荷兰、日本、巴西、印度、比利时、韩国、瑞典、波兰、丹麦、瑞士和爱尔兰，其中美国和欧洲国家具有显著地位，我国发文量占据第二位，相当于排名第3～5名的意大利、西班牙、法国发文量之和，在该研究领域有较为突出的贡献，虽然我国发文量较多，但是对此领域的研究开始较晚，在2012年的年发文量才超过10篇，而美国早在2006年时年发文量就超过10篇。中介中心度大于等于0.1的国家分别是美国（0.56）、英国（0.17）、德国（0.14）、法国（0.14）、丹麦（0.12）、瑞士（0.11）和加拿大（0.1），均为欧美国家，表明这些国家在此领域具有广泛的国际合作，而中国的中介中心度仅为0.04，处于国际合作网络外围，需加强与其他国家的相关合作。

关键词是对文献内容和主题的高度概括，应用CiteSpace对关键词进行共现分析（图7），可供了解该领域的研究内容及研究现状。图中共有787个关键词构成关联节点，节点数量较多，说明该领域研究类型广泛，研究机制较为复杂。节点上不同颜色的年轮分别代表关键词出现在不同年份的文章中，不同颜色年轮所代表的年份和图谱中最上方相对应。

将出现次数前20的关键词列于表4中，分别为肠道菌群（Gut microbiota）、饮食、肠道菌群（Intestinal microbiota）、碳链脂肪酸、细菌、健康、食品、菌群、多样性、新陈代谢、体外发酵、肥胖、炎症、影响、双盲法、乳酸菌、益生菌、疾病、肠道和表达。其中，第1、第3和第8关键词可合并为肠道菌群。除肠道微生物外，饮食为出现次数最多的关键词，益生菌、细菌等各种微生物和肥胖、炎症等各种疾病的出现频次也较高，可知此领域主要研究饮食对肠道微生物的影响，以及各种肠道微生物对人体健康的影响。体外发酵为模拟肠道环境进行培养微生物的一种方法，高频次的出现反映了体外发酵在此领域应用的广泛性；减少主观信息偏差的双盲法在此领域也具有广泛应用。

运行“Burstness”功能，设置Minimum Duration为1，其他参数不变。Burst items found显示为308，即共有308个关键词发生了突现，突现词为该领域在突现时间内的研究热点，选取突现强度前25的关键词如图8所示，分别是肠道微生物、微生物、16S rRNA、空白对照实验、细菌、梯度凝胶电泳技术、特应性皮炎、人粪便、肠道微生物、肠道、双歧杆菌、克罗恩病、定殖、嗜乳酸杆菌、乳酸菌、抗生素相关腹泻、植物区系、胃肠道、体外、树枝状细胞、菊粉、口服耐受性、大肠杆菌、体重增加和氧化应激。图谱中的Year为关键词节点的出现时间，红色线段为其突现时间。突现强度显著高于其他关键词的是该领域的研究主题词微生物和肠道微生物，强度分别为42.35和35.72；通过检测可反映肠道微生物情况的16S rRNA的突现强度也较高，为17.9；其他突现词的突现强度均在16以下。通过不同年份的关键词突现，可以探寻不同时间的研究热点，微生物、16S rRNA、空白对照实验、细菌、梯度凝胶电泳技术、特应性皮炎、人脸、肠道微生物、肠道、双歧杆菌、克罗恩病、定殖、嗜乳酸杆菌、乳酸菌、抗生素相关腹泻的开始突现年份均为2006，高频词汇产生最多的年份也为2006年，表明2006年是该领域发展较为重要的一年。氧化应激的突现时间为2021年到2022年，是目前研究热点，或将继续是未来一段时间的研究热点。

共被引文献指被同一篇文章引用的文献，文献的被引次数是衡量其学术影响的重要指标之一。图9（左）为CiteSpace绘制的食品与肠道微生物领域的文献共被引网络。图中共有1582篇被引文献构成关联节点，节点的大小和文献被引用次数的多少呈正相关，高被引文献通常被认为是里程碑，具有开创性的意义。每个节点都有树木年轮般的外环，不同颜色的外环代表不同的被引时间，外环的厚度和在该年份中的被引次数成正比，不同颜色外环所对应的年份和图谱上方年份相对应；不同节点之间的连线表示被同一篇文章引用；具有紫色（中介中心度高）的红色（突现性强）外环的文献和高被引频次的文献都是该领域内的重要文献。

将被引频次前20的文献列为表6。本文在此分析被引次数前三的文献。其中，被引次数最多的是David于2014年发布在《Nature》上的一篇文章：Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome，这篇文章给予不同组别受试者以植物或动物为基础的饮食，通过对其的肠道微生物进行分析，得出饮食可以快速改变人体肠道微生物组的结论。可认为该论文在促进2014年后年发文量进入新阶段发挥了重要作用（图3），推动了该领域的发展。第二篇文章是Koh于2016年发布在《Cell》上的：From dietary fiber to host physiology: Short-chain fatty acids as key bacterial metabolites，这篇文章讨论了短链脂肪酸是如何合成、分布，以及如何在健康和疾病中发挥作用。第三篇文章是Gibson于2017年发布在《Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology》上的：The international scientific association for probiotics and prebiotics （ISAPP） consensus statement on the definition and scope of prebiotics。这篇文章介绍了益生元的发展、益处和监管，并给出了益生元的新定义：能够被宿主选择性利用并有益于宿主健康的物质，此定义一直沿用至今。由表6可得被引数量前4的文章中有三篇发表年份为2016年或2017年，可以推测这与2018年后年发文量的激增有一定关系。

被引文献（图9左）为研究领域的知识基础，由知识基础聚类得领域的研究前沿（图9右）。聚类的Q值为0.8067>0.3，S值为0.9205>0.5,说明此聚类十分可信。所得22个聚类分别为#0肥胖、#1乳化剂、#2共生、#3食物过敏、#4马雌酚、#5肠道微生物、#6神经性厌食、#7宏基因组学、#8益生菌、#9分泌型IgA、#10营养不良、#11嗜黏蛋白阿克曼菌、#12开菲尔、#13多酚、#14氧化三甲氨、#15断乳、#16过敏性大肠综合征、#17个体差异、#18抑郁、#19肠道稳态、#20非酒精性脂肪性肝和#21湿疹。但研究领域有知识更新周期，聚类的时间线图可以分析聚类发展状况和目前的研究前沿。结果显示，每个聚类持续的时间不同，有的聚类持续了十几年现在仍处在活跃状态，像#2共生；有的集群仅仅持续了7、8年，像#4马雌粉。目前关注较多的研究前沿为#1乳化剂、#2共生、#5肠道微生物、#11嗜黏蛋白阿克曼菌和#12开菲尔。但这些聚类都处于发展的第三阶段，后续仍会有更有活力的研究前沿。