基于WoS文献计量的食品科技研究现状分析☆

李琴; 石学彬

doi:10.15978/j.cnki.1673-5668.202103004

科学观察 ›› 2021, Vol. 16 ›› Issue (3) :42-53 DOI: 10.15978/j.cnki.1673-5668.202103004

研究论文

基于WoS文献计量的食品科技研究现状分析^☆

李琴 ¹ ,
石学彬 ²^,^*

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Bibliometric Analysis of Food Science and Technology Research Status Based on WoS

Li Qin ¹ ,
Shi Xuebin ²^,^*

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摘要

揭示食品科学与技术研究现状,有助于为科技发展规划和产业政策制定提供科学决策依据。该文以Web of Science核心合集数据库为样本来源,收集2017–2019年发表在食品科学与技术学科Q1区34种期刊的3.76万篇研究文献,利用CiteSpace软件,对文献的发文机构与作者分布、研究方向与资助特征、关键词共现与聚类性、高水平论文引文网络等进行知识图谱分析,揭示食品科技研究现状。研究表明,我国已成为在食品科技领域Q1区期刊发文量最多的国家,且高水平论文产出也处于领先位置;食品功能成分的鉴定与功效研究仍然是行业最关注主题,食品加工与质量安全新技术是行业研究热点。面向未来,我国应拓展该领域的国际合作研究,鼓励学科交叉研究与技术方法变革性创新。

Abstract

This article reveals the trend of food science and technology research status, which provides a scientific basis for the scientific and technological development planning and industrial policy making in the food field. Taking Web of Science (WoS) core collection database as sample source, this article collects 37,606 research articles published in 34 journals in Q1 District of Food Science and Technology from 2017 to 2019, and applies CiteSpace software to analyzing the issuing institutions, the author distribution, the research directions and the funding institutions, the keywords co-occurrence and clustering, and high-impact articles so as to explore the innovation trend of food area. China is the country with the most journal research papers published in Q1 in the field of food science and technology as well as the high-level papers. The identification and efficacy of food functional ingredients are still the most concerned topics in the area, and the new technology of food processing and quality safety is the research hotspot in the area. In the future, the research channels of international scientific and technological cooperation is required and the interdisciplinary research and revolutionary innovation of technological methods are encouraged.

Graphical abstract

关键词

食品科技 / CiteSpace / 文献计量 / Web of Science

Key words

food science and technology / CiteSpace / bibliometric / Web of Science

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李琴, 石学彬. 基于WoS文献计量的食品科技研究现状分析^☆[J]. 科学观察, 2021, 16(3): 42-53 DOI:10.15978/j.cnki.1673-5668.202103004

Li Qin, Shi Xuebin. Bibliometric Analysis of Food Science and Technology Research Status Based on WoS[J]. Science Focus, 2021, 16(3): 42-53 DOI:10.15978/j.cnki.1673-5668.202103004

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1 引言

在当前科技信息过载的时代,快速从海量科技信息中挖掘相关领域新兴主题的研究已成为信息管理、情报研究等领域的研究热点^[1]。知识图谱法能够将大量的文献数据转化为可视化的知识图谱,从而直观地呈现隐藏在大量数据中不易察觉的规律,有效地显示知识单元或知识群之间的网络、结构、互动、交叉、演化或衍生等诸多复杂关系^[2]。在众多知识图谱方法中,由美国德雷塞尔大学陈超美教授开发的可视化系统CiteSpace较早被国内学者引用^[3],其可用于科技前沿及研究热点^[4]、期刊计量分析^[5]等科技情报研究,并在军民融合^[6]、计量经济学^[7]等领域被广泛应用,近年来在石墨烯^[8]、物联网^[9]等自然科学领域也有了较为成熟的应用。

食品科学与技术（以下简称食品科技）创新是食品产业发展进步的重要基础,同时食品科技的发展关乎食品安全等国计民生问题,因此该领域研究受到国内外的广泛关注。我国国家自然科学基金委员会、科技部等机构都设立了食品科技资助门类或专项。国际著名科技文献数据库Web of science也将食品科技（food science & technology）作为期刊引证报告（JCR）的独立学科领域,收录了139种学术期刊,汇聚食品化学、食品微生物、食品加工、食品质量安全、食品营养与健康等学科方向的科研文献成果,其中影响因子位于前25%的Q1区期刊刊载的研究成果受到学术同行的高度认可,代表着学科发展的前沿与产业革新的风向标。本文将CiteSpace的知识图谱分析方法应用于食品科技领域,对该领域Q1区34种期刊发表于2017–2019年的研究论文进行知识图谱分析,揭示科技创新态势,为食品科技发展、资源配置提供政策建议。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

食品科技Q1区34种期刊及其影响因子和三年刊载研究论文（article）情况见表1,期刊影响因子位于3.5~11.1之间,三年累计刊载论文最多的3种期刊是Food Chemistry, Journal of Agricultural and Food Chemistry, LWT-Food Science and Technology,合计发文量超过1.2万余篇,约占总样本文献量的1/3。Q1区期刊包括科技创新趋势类综合期刊（Trends in Food Science & Technology等）、食品工程类期刊（Journal of Food Engineering等）、食品采收贮运与货架期领域期刊（Food Packaging and Shelf Life等）、食品营养与功能食品类期刊（Food & Nutrition Research等）、食品微生物与质量安全类期刊（Food Control等）,也有关注食品安全与政策类期刊（Food Policy等）,涵盖食品科技领域各主干研究方向,且经过同行评议与期刊引证评价,均处于行业领先地位,是研究食品科技领域国际发展趋势的理想样本集合。

以Web of Science核心合集为检索库进行高级检索,设置出版物名称SO=34种期刊名抑或（or）并联,出版年=2017–2019年,文献类型=Article,共检索到文献37 606篇,其中高被引及热点论文591篇,检索时间为2020年9月28日。

2.2 研究方法

应用最新版本（V5.7R2）的CiteSpace,加载37 606篇样本文献题录信息,对文献的国家（Country）、机构（Institution）、作者（Author）、关键词（Keyword）、资金资助（Grant）和被引文献（Cited Reference）等题录信息进行可视化分析。时间区间设置为2017年1月至2019年12月,每个分析时段长度为1年,每个时间段提取前300（Top300）节点作图,选取最小生成树（Minimum Spanning Tree）法对网络进行剪辑,提高知识图谱的可读性,选取静态聚类视图（Cluster View-Static）显示分析结果的整体网络（Merged Networks）。

3 结果分析

3.1 食品科技Q1区期刊研究论文的国家分布

应用CiteSpace对2017–2019年食品科技Q1区期刊研究论文的国家分布情况进行分析（图1）。CiteSpace根据研究论文合作作者所在机构的国家（地区）信息创建合作网络,每个国家（地区）节点依据各年度发文量确定节点年轮圈大小,国家（地区）节点合作强度网络密度通过中介中心度表示,中介中心度是一个节点承担其他两个节点之间最短路径连接的次数除以所有两点间路径数量的商,取值区间为0~1之间,代表该节点桥联其他节点的能力,软件将中介中心度大于0.1的节点以粉紫色外环标注。图中共有126个国家（地区）出现在知识图谱中,发文量前20的国家标注在网络中,发文量以柱形图方式合并呈现。发表论文数量最多的10个国家（地区）依次是中国、美国、西班牙、意大利、巴西、韩国、德国、法国、澳大利亚和加拿大。中国2017–2019年在食品科技Q1区期刊上发文10 001篇,相当于第2~4名的总和。但在中介中心度方面,法国（0.23）、英国（0.14）、葡萄牙（0.14）、比利时（0.12）、西班牙（0.11）和奥地利（0.10）等欧洲国家具有更高赋值,说明这些国家的学者在食品科技领域具有更为广泛的国际合作联系。而中国（0.01）、日本（0.04）、韩国（0.01）和印度（0.01）等国中介中心度得分不高,处于国际合作研究网络的外围。国家（地区）间合作网络呈现与地理位置相关的区域分化特征,中国与美国及澳大利亚、日本和韩国等亚太区域国家合作研究相对较多,与欧洲国家合作相对较少。

3.2 食品科技Q1区期刊研究论文的机构分布

2017–2019年食品科技Q1区期刊研究论文的机构分布情况见图2,合作网络中的关联节点由106家机构构成,其中发文量排名前20位的机构名称被标注在图中,发文数量以柱形图方式合并呈现。发文量最多的10个机构中,中国机构占了8所,依次为江南大学、中国农业大学、华南理工大学、中国农业科学院、南京农业大学、中国科学院、浙江大学及西北农林科技大学。西班牙康塞霍高级研究中心（CSIC）和巴西圣保罗大学（Univ Sao Paulo）分列第3和第9位。其中,康塞霍高级研究中心即西班牙国家研究委员会,是西班牙最大的公立综合性研究机构,食品科学与工程是其优先发展的8个科技领域之一。图2清晰呈现2个差异聚散群落,中国研究机构与美国农业部农业研究中心（ARS-USDA）、马萨诸塞大学以及澳大利亚昆士兰大学处于相近聚类群落,具有较为密切的合作关系,而与同样高产的西班牙康塞霍高级研究中心（CSIC）、葡萄牙波尔图大学（Univ Porto）、法国国家农业研究所（INRA）、比利时根特大学（Univ Ghent）、丹麦哥本哈根大学（Univ Copenhagen）等合作较少。

3.3 食品科技Q1区期刊研究论文的作者分布

应用CiteSpace对食品科技Q1区期刊论文的作者分布情况进行分析（图3）,共有204个高产作者在合作网络中构成关联节点,发文量前20作者及部分重要节点作者被标注于网络,对于重名率较高的中国作者根据节点链接详情甄别作者身份。马萨诸塞大学的David Julian McClements（McClements DJ）发文量最多,其专注于食品大分子和食品胶体成分的物理化学性质和生理学效应的研究,受聘担任我国数所大学的兼职特聘教授,与中国农业大学、南昌大学、广东药科大学等单位合作密切。葡萄牙布拉干萨理工学院的Isabel C. F. R. Ferreira（Ferreira ICFR）和Lillian Barros（Barros L）发文量位列第2和第3位,他们关注功能性食品资源的开发与功效研究,与我国学者合作较少,单独形成了一个研究群落。土耳其塞尔丘克大学Gokhan Zengin（Zengin G）是国际合作研究的积极参与者,在合作网络中具有较高的中介中心度,根据文献追踪发现其从事区域特色植物天然化合物提取与功能评价工作,与意大利、西班牙、巴基斯坦等国家有稳定的长期合作,与中国学者Jianbo Xiao（肖建波）在植物提取物抗炎效应方面的研究被广泛引用。巴西坎皮纳斯大学Anderson S. Sant'Ana教授从事食品微生物与食品安全研究,在拉美国家研究群体形成了相对独立的合作网络。

我国多名学者入围这一时期食品科技高产出作者,Guanghong Zhou（周光宏）、Xinglian Xu（徐幸莲）分别位列论文产出数量第4和11位,在肉品质量与安全领域处于国际领先地位。在水产品加工与质量安全领域Beiwei Zhu（朱蓓薇）近年来成果产出快速增长,成为相关细分领域的最主要创新群体。江南大学作为领域内最高产的研究机构,在食品功能菌的筛选开发及利用方向的Hao Zhang（张灏）Wei Chen（陈卫）、生鲜食品的加工与保鲜方向Min Zhang（张慜）等也跻身高产出作者行列。华南理工大学生物活性肽制备及功效活性研究领域的Mouming Zhao（赵谋明）教授也入围高产作者行列。

3.4 食品科技Q1区期刊研究论文资助特征

根据SCI论文的基金资助等题录信息,CiteSpace提取了2017–2019年Q1区期刊研究论文的资助机构（基金）信息,100余家机构（基金）中资助论文数量达10篇以上的有60余家,排名前20的资助机构见表2。我国的国家自然科学基金（NSFC）、国家重点研发计划、中央高校基本科研业务费分列前三。值得一提的是NSFC资助的论文量占我国Q1区论文总量的1/2,为前沿科技及基础理论创新提供了有力支撑。另外,我国教育和农业主管部门在该领域也设立了基金资助,为人才培养和行业科技进步提供保障。江苏、广东、浙江等经济发达省份也在食品科技领域给予了强有力的资助。9家国外机构（基金）入围前20资助机构,西班牙、葡萄牙、欧盟及巴西等资助机构形成第二梯队,均资助了400余项领域创新研究;美国农业部（USDA）和国立卫生研究院（NIH）虽然资助强度不及上述机构,但所资助的研究与欧洲、亚太地区有广泛合作。从资助机构和发文数量来看,各国的资助强度与本国论文成果产出相一致,各国研究资助多以官方为主,为食品科学的公益性以及基础性研究提供了有力保障。也有部分社会公共机构参与了食品科技的研究资助,如英国生物技术与生物科学研究委员会（BBSRC）、德国食品工业研究中心（FEI）均资助了近30项论文研究,为推动食品科技领域进步提供了多元发展的空间。

3.5 食品科技Q1区期刊研究论文关键词共现分析

应用CiteSpace对2017–2019年Q1区期刊研究论文的关键词共现情况进行分析（图4）,三年累计有355个高频关键词形成共现网络,其中19个关键词的词频超1 000次,反映了学术共同体的普遍关切及研究总体趋势,出现次数超过600次的59个关键词被标记在网络中。由关键词共现网络可见,食品（food,2 494次）和质量（quality,2 527次）引领近年来食品科技总体研究方向,高频词揭示的研究主线为食品有益成分的提取（extract/extraction,2 196次）、鉴定（identification,2 145次）、抗氧化活性（antioxidant activity,4 334次）等功能的机制（mechanism,1 207次）研究,及其稳定性（stability,1 724次）、效应因子表达（expression,1 406次）和代谢过程（metabolism,1 039次）情况。最高频研究的功能成分仍是多酚（polyphenol,1 397次）、酚类物质（phenolic compound,1 426次）等,蛋白质（protein,1 838次）和酸（acid,1 457次）两类物质居于关键词共现网络词频前10位,体现了学界对宏量营养素研究的偏好。

为避免因研究论文样本量大,关键词共现网络掩盖部分趋势性词汇,本研究将体现这一时期领域质量安全、功能成分及研究方法的相关高频关键词列于表3。从技术手段上看,由于对食品相关成分鉴定的需求,液相色谱（liquid chromatography,918次）、质谱（mass spectrometry,846次）、气相色谱（gas chromatography,292次）、固相萃取（solid phase extraction,234次）等分离与鉴定技术词汇高频出现,体现出这一时期的主流技术方法。在食品功能与人类营养健康方面,当前主流研究方法仍以体外（in vitro,1 655次）模拟研究为主,体外消化（in vitro digestion,302次）模拟人体胃肠道消化吸收过程,以大鼠（rat,558次）、小鼠（mice,486次）等模式动物研究也有一定的比例,但利用人体体内（in vivo,184次）研究评价食品营养功效的仅占少数。这一时期肠道微生物（gut microbiota,466次）研究也成为领域热点,关注膳食营养对人类菌群结构变化及宿主健康状态的影响。

对2017–2019年食品科技领域Q1区期刊研究论文的关键词共现图谱进行聚类（cluster）分析（图5）,高频共现关键词共聚类到25个群落,其中14个主干群落已标注在图上。聚类#0单增李斯特菌（antioxidant）和聚类#6质量（quality）共同关注食品质量安全问题,如表3列出的食品质量安全相关的10个高频关键词所示,当前食品质量安全研究重点关注致腐、致病微生物,包括大肠杆菌（escherichia coli）、霉菌毒素（mycotoxin）、沙门氏菌（salmonella）等污染（contamination）问题,而农药残留（pesticide residue）等已降为次要食品安全因素。聚类#1氧化应激（oxidative stress）和#5炎症（inflammation）主要聚焦食品的营养与健康效应,包含脂类代谢（lipid metabolism）、代谢综合征（metabolic syndrome）等研究议题,通过分子生物学的基因表达（gene expression）、信号通路（signaling pathway）等研究手段开展研究工作。聚类#3食品分析（food analysis）、#4淀粉（starch）、#8牛肉（beef）和#11酒（wine）以研究麦（wheat）、谷（grain）、肉类（meat）及红酒（red wine）等大宗食品原料及其制品为主,兼顾蔬菜（vegetable）及特殊植物资源研究,重点关注植物化学成分（见表3）的功能性,与聚类#2抗氧化活性（antioxidant activity）形成广泛交集。#9美拉德反应（Maillard reaction）、#10流变学（rheology）和#12化学计量法（chemometrics）三个群落聚焦了食品加工过程中的物理化学变化,应用反应动力学（kinetics）、响应曲面方法（response surface methodology）等优化食品加工工艺。聚类#7包埋（encapsulation）和#13生物可用性（bioaccessibility）体现了当前对功能性食品膳食后效应研究的关注,微胶囊（microencapsulation）、纳米尺度（nanoparticle）、控释（controlled release）等技术被用于提高食品功能成分的利用率,服务人类营养与健康。

3.6 食品科技Q1区期刊高水平论文引证分析

领域高水平论文（高被引论文+热点论文）代表学科创新趋势与热点方向,2017–2019年食品科技Q1区期刊共有591篇研究论文入选领域高水平论文。中国（312篇）、美国（66篇）、西班牙（44篇）、意大利（43篇）和伊朗（41篇）位居高水平论文产出前5位。产出机构方面,华南理工大学（37篇）、江南大学（24篇）、江苏大学（19篇）、新加坡国立大学（17篇）和合肥工业大学（16篇）位居前5。高水平论文研究方向包括营养素稳态与利用、副产品开发、超常规物理加工技术、界面化学、毒副作用评价及安全检测技术等领域。

应用CiteSpace对2017–2019年高水平论文进行引文分析（图6）,高水平论文引证文献集中于2012年之后,说明食品科技领域具有较快的知识更新周期,但不同技术方向存在时间位差。高光谱成像技术在食品无损检测中的应用,引证溯源至2012–2013年间Kamruzzaman M和Barbin DF在羊、猪肉检测中应用的文献^[10,11],2013–2016年,我国学者Feng YZ和Cheng JH跟进探索了其在鸡、鱼肉检测中的应用^[12,13],也成为后续研究的高被引对象。在智能食品包装材料方面,2015年Silva-Pereira MC利用甘蓝提取物复混玉米淀粉/壳聚糖制膜在鱼类保鲜指示中的应用研究 ^[14]、Pereira VA 在智能食品包装时间-温度指示器方面的研究 ^[15]成为近三年的高被引文献,我国学者Zhai XD等^[16]在2017年研究拓展了智能包装的选材领域,也成为后续研究的重要参考。在食用乳化剂和产品稳定性领域,我国学者稍具先发优势,当前高被引论文为2016年我国学者Xiao J和Hu YQ的关于新型Pickering乳剂的研究^[17,18]。在创新研究方法体系方面,Minekus M建立的食物体外模拟消化的国际共识^[19]、Hosseini SS 对微波辅助提取技术的优化^[20]都成为后续研究的规范,被同行广泛应用且尚未形成新的知识跃迁。

4 结论与展望

本文通过CiteSpace软件对Web of Science数据库食品科技Q1区期刊2017–2019年发表的研究论文进行计量分析,以期对国际食品科技创新态势进行总体研判。得益于我国科技事业的快速发展以及对食品科技领域持续稳定的资助,我国已成为食品科技领域Q1区期刊研究论文产出最多的国家,论文产出总量相当于排名第2~4位的美国、西班牙和意大利三国之和,且多个研究机构入围TOP10高产出研究机构,发文数量与研究群体优势也使我国在该领域高水平论文产出方面遥遥领先,彰显了我国在食品科学领域的群体优势和科技供给能力。

从食品科技领域Q1区期刊研究论文产出的国家（地区）、机构和作者合作网络可以看出,我国与美国、日本等亚太地区国家的合作研究较多,与研究实力和研究体量同样突出的西班牙、意大利、法国等欧洲国家合作研究较少,国家层面国际合作研究的网络中心度不高。在高产出机构和作者合作方面呈现类似的地缘差异趋势,我国Q1区期刊研究论文产出集中于10余家优势科研院所和大学,高产学者合作研究呈现明显的内聚特征,开展国际合作研究的广度有待提高。面向未来,满足国人对美好生活的更高诉求,在食品营养、膳食模式与人类健康等研究领域,拓展与西欧、南欧国家的合作,有助于优化食品科技领域国际合作网络,实现相关研究方向的优化布局与跨越发展。

基于食品科技领域Q1区期刊研究论文关键词共现与聚类网络分析,发现拓展特色功能食品资源,开展功能性成分的发掘、鉴定、构效关系等研究一直是热点主题。深入研究食品有益成分的消化吸收稳态与功能性作用机制成为近年来研究的前沿热点。在食品安全与货架期管理方面,基于货架期品质实时显示的食品智能包装成为近年来研究热点,研究涉及材料科学与检测计量等领域,是交叉学科支撑创新的重要方向。基于领域需求的创新方法研究与共性技术开发更易得到行业的广泛认可,如低温高压加工技术、低场核磁技术、高光谱成像技术等均成为食品加工、质量安全领域高频热门研究对象。此外,从高水平论文产出机构分布也不难看出,具有一定工科背景的研究机构更容易产出被食品行业广泛关注的研究成果。故此,在今后的研究资助方向、成果产出评价方面,应更加重视食品科学与相关学科的交叉融合,鼓励跨学科协同创新助推食品科技研究发展。

本文通过对2017–2019年食品科技领域Q1区期刊发表的3.7万余篇研究文献进行计量分析,勾勒出近三年食品科技领域创新研究的总体态势。研究样本体量和期刊选取范围基本涵盖了食品科技的主要学科分支,包括食品工程技术、食味品质、食品消费行为与政策研究等期刊,但由于相关领域发文数量相对较少,在关键词共现与聚类分析等方面,相关研究信息容易被大量的食品质量安全等研究内容掩盖。在发掘食品科技部分细分领域的创新趋势方面,有待今后进一步细化探讨。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用

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