基于CiteSpace的普洱茶及其污染物研究现状可视化分析

张晓凤，邓志华*，蓝增全

1. 西南林业大学 生态与环境学院，云南 昆明 650224；2. 西南林业大学 绿色发展研究院，云南 昆明 650224

普洱茶主要产于我国云南省，是以云南大叶种晒青毛茶为原料，经过渥堆发酵，在水分、温度、微生物作用等综合因素影响下形成的产品[1]。普洱茶中的污染物可归纳为农药残留、重金属和有害微生物三类。这些污染物的来源既有人为因素也有自然因素，如农药化肥的施用，而目前茶叶种植过程还无法百分之百杜绝使用农药[2]；重金属污染主要来自茶树生长过程中土壤或大气沉降或茶叶揉捻等加工过程[3]。有害微生物菌群一般是在高温、高湿的环境中，来自茶叶再加工、运输、贮存和销售过程[4]。为减少以上污染，普洱茶种植茶园正努力朝绿色无公害的有机生态茶园迈进[5]。随着普洱茶需求量日益增加，总结普洱茶中污染物的研究进展，对普洱茶产业健康可持续发展具有重要意义。知识图谱是指运用图形学、统计学、应用数学和计算机技术等手段，将文献可视化呈现，以展示学科体系知识群组、学科特点、研究热点和前沿等信息的计量学方法[6]。当前，VOSviewer、CiteSpace是广泛认可的用于文献整理分析并绘制相应科学知识图谱的可视化软件[7]。VOSviewer主要以节点的距离、密度、颜色、大小等方面直观地体现出聚类关系，CiteSpace则可以更加形象地展现节点的动态发展趋势，并行使用两者能够完成优势互补，做到准确挖掘研究本质[8]。因此，为掌握当前普洱茶及其污染物主要的研究进展及其发展趋势，文章结合 Web of Science（WoS）核心合集和中国知网（CNKI）发表的有关普洱茶及三类主要污染物的相关文献进行总结分析，绘制了时间轴和关键词等知识图谱，以期为普洱茶污染物的控制及品质提升提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 文献来源

本研究以WoS核心合集和CNKI中的相关文献进行统计分析，检索时间段为2001年到2021年。其中，WoS核心合集使用主题词（TS）进行检索，检索格式为TS= Pu'er tea，文献类别为ARTICLE和REVIEW；CNKI数据库以主题词（SU）进行搜索，检索格式为SU=普洱茶+农药、普洱茶+重金属、普洱茶+微生物。

1.2 分析方法

CiteSpace软件由陈超美等[9]开发，用于实现文献、关键词、国家、机构和研究热点等信息的可视化。该软件能够直观的显示各节点之间的关系及大小，通过设置不同的功能选项，如共现网络分析（特征词、关键词、来源和学科类别）、合作网络分析（作者、机构和国家合作）和共被引分析（文献、作者和期刊）等功能模块，绘制网络图谱，帮助研究者迅速掌握该领域的发展历程、研究动态和热点前沿等信息。VOSviewer软件基于文献的共引和共被引原理，以节点间的距离、节点大小和密度为关键因子生成文献的聚类视图、叠加视图和密度视图，可评估研究对象的发展状况和热点分布[10]。

本研究使用CiteSpace绘制国际上普洱茶领域的时间轴图谱和关键词图谱，利用VOSviewer绘制普洱茶污染物的关键词共线网络图谱及关键词时间年度分布图谱。CiteSpace具体参数设置如表1所示。在CiteSpace软件生成的合作图谱中，节点大小代表国家/地区、机构或作者的发文数量，节点连线反映合作强度关系；文献主题、关键词以及学科类别图谱中，节点大小反映其出现频次，节点间连线代表共现强度；中介中心性代表节点在网络图谱中的重要性。一般高中介中心性的节点是连接不同领域的关键枢纽。并使用WoS的自带分析功能对数据统计分析。

表1 CiteSpace参数设置Table 1 Parameter setting for CiteSpace

2 结果与讨论

2.1 国际上普洱茶领域的研究

2.1.1 文献发文量分析

文献作者的国家分布情况可以反映不同区域对所研究内容的重视程度。通过检索2001—2021年WoS核心合集中普洱茶的收录文献发现，总体呈逐年递增的趋势（图1），但是发文总量较少，总共获取文献100篇，2010年和2016年发文量出现了明显增加，可见这两年对普洱茶领域的关注度更高。

图1 普洱茶领域在WoS的发文量Figure 1 The publication numbers about Pu'er tea in WoS

在发文国家方面，在该领域发文量排名靠前的国家分别为中国、韩国、美国和德国（表2）；中国在本领域的发文量远远高于其他国家和地区，发文量占总发文量的82%，中国在该领域的研究热度较高，贡献较大。2001年开始普洱茶打开了韩国市场，普洱茶在韩国的关注度也开始上涨[11]。

表2 普洱茶领域发文总量居前10名的国家/地区Table 2 The top 10 countries/regions with published papers in the field of Pu'er tea

2.1.2 研究机构分析

发文研究机构可直观判断机构对普洱茶研究领域的贡献程度。通过对发文研究机构分布情况进行统计，结果如表3所示。从表3的数据可以得出，发文数量排名前10位的研究机构均来自中国，其中中国科学院发文量最多，中国科学院和云南农业大学是研究普洱茶领域全球发表成果最多的单位。

表3 普洱茶领域发文量居前10位的机构（来自WoS数据）Table 3 The top 10 institutions published papers in the field of farmland soil pollution from 2000 to 2021（data from WoS）

2.1.3 研究热点与前沿分析

关键词是对文章核心内容的高度浓缩和概括。关键字出现频率越高，说明该主题受关注程度越高，即反映了该领域热点问题[12]。由CiteSpace 软件进行关键词聚类（图2）并导出高频关键词（表4）可知，关于普洱茶研究出现最多的关键词是普洱茶（pu'er tea，词频为20次），其次为绿茶（green tea，词频为15次），第3位为鉴别（identification，词频为9次），第4位为儿茶素（catechin，词频为9次），第5位为酸（acid，词频为8次），这几个关键词是该研究领域的核心研究点；同时，诸如脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic）、多酚（polyphenol）、元素（element）、黄酮类化合物（flavonoid）、咖啡碱（caffeine）、癌症（cancer）、重金属（heavy metal）、细菌（bacteria）等类关键词的研究也是重要的组成部分。关键词的中心性表示关键词之间信息流的数量和对整个文献网络的控制度。节点的中心性越大，节点在所在网络中越重要。对于关键词来说，中心度越高，该关键词方面的文献受关注度就越大，相关文献的影响力就越高[13]。根据CiteSpace软件的统计，居于中心性排名靠首位的除了像茶类的关键词之外，值得注意的还有黄酮类化合物（flavonoid）、咖啡碱（caffeine）、癌症（cancer）和重金属（heavy metal）。

图2 普洱茶领域关键词聚类视图Figure 2 Keyword clustering view in Pu'er tea field

表4 普洱茶领域高频关键词前20位Table 4 Top 20 high-frequency keywords in the field of Pu'er tea

如图3所示，节点大小与频次成正比，而节点位置则与关键词出现年份紧密相关。图3结合表4可看出，2001年出现了cancer （癌症）、inhibition（抑制）、carcinogen（致癌物）、polyphenol（多酚）等关键词，2013年开始出现该领域的关键词是disease（疾病）、consumption（损耗）、paenibacillus camelliae（山茶类芽孢杆菌）、bacillus curdlanolyticus（溶凝乳杆菌）、proanthocyanidin（原花青素）等。近五年出现的关键词包含 chromium（铬）、aflatoxin （ 黄 曲 霉 素 ）、antioxidant activity（抗氧化活性）、biflavonoid（双黄酮）、food sample（食物样本）、ftir spectra（红外光谱）、chemical constituent（化学成分）、quantification（量化）等。图3还可看出，从2001年以来，各聚类联系密集，关系复杂，研究一直都较活跃，且在此期间对普洱茶内微生物成分分析及测定等方面的研究较多。

图3 普洱茶领域关键词时线图Figure 3 Timeline chart of key words in the field of Pu'er tea

在CiteSpace软件中关键词共现图谱（数据来自WoS）的基础上，计算了从2001年以来的突显关键词（图4）。从图中可以看出2001年以来，普洱茶领域出现了以多酚、癌症、单宁（葡萄酒中所含有的两种酚类化合物）和山茶等为热点的相关研究。关键词突显强度代表该关键词的高关注度。其中突显强度相对较高的有deoxyribonucleic acid（突显强度 =2.22，2015—2018年）、tannin（突显强度=1.46，2005—2014年）和 quantification（1.45，2019—2021年） 等，由近几年突显强度较高的词可以看出当前的研究热点为脱氧核糖核酸、黄酮类化合物和抑制剂。其余出现的突显关键词还有heavy metal和flavonoid等，表现了在该领域的研究呈现出专业化和深入化等特点。结合我国近几年发表在核心期刊的文献总结，多数学者围绕微生物、茶品质、成分分析、黑曲霉、茶多酚、肠道菌群、渥堆发酵等展开更微观和更细致化的研究[14-17]。由此得出，围绕普洱茶成分分析，普洱茶有害物质抑制及普洱茶发酵的影响因素等多角度探究是该领域的研究前沿。

图4 普洱茶领域研究关键词突现图谱（数据来自WoS）Figure 4 Keyword emergence map for research in the field of Pu'er tea (data from WoS）

2.2 普洱茶中污染物控制相关研究

2.2.1 农药残留

茶叶的农药残留除部分来自被污染的环境外，主要来源于直接施用农药化肥[18]。农药残留是农药使用后一定时期内没有被分解而残留在生物体、植物、土壤、大气中的微量农药原体、有毒代谢物、降解物和杂质的总称[19]。普洱茶中农药残留的不安全问题来源于普洱茶种植过程中，乱用毒性强、高残留的农药导致残留农药在茶叶表面及土壤中逐渐被茶树吸收到根茎叶中[20]。2009年以来，我国学者就相继开展普洱茶农药的测定和降解方面的研究，结合VOSviewer软件导出的国内普洱茶中相关农药污染物的关键词年度分布图（图5）来分析。2010年，寇婷婷[21]等人利用气相色谱技术测定出茶叶中多种有机磷农药残留，结果表明云南省五个普洱茶生产区使用的有机磷农药种类较多，包括杀螟硫磷、乐果、敌敌畏、马拉硫磷、乙酰甲胺磷、喹硫磷和三唑磷等，所检出的农药残留量均低于国家及欧盟的限量标准。对应了当年出现的organophosphorus pesticide（有机磷农药）、residue detemination（残留量测定）、DDT等关键词。华建坤[22]等人对西双版纳生产普洱茶中的六六六、滴滴涕、氯菊酯、联苯菊酯、乐果及杀螟硫磷等多种农药的残留量测定后发现西双版纳普洱茶的农药残留量较低，均没有超过普洱茶国家标准。2015年，唐小琴[23]等对云南普洱茶中吡虫啉残留状况的研究结果显示30份普洱生茶样品中检测出吡虫啉的含量未超过国家规定，普洱熟茶中未检出吡虫啉。对应了当年出现的pesticide residue（农药残留）、imidacloprid（吡虫啉）等关键词。随着普洱茶中农药的研究发展，单治国等[24]进行了普洱茶固态发酵过程中联苯菊酯降解规律研究，显示接种酿酒酵母、黑曲霉、黄青霉进行固态发酵，可以有效降低普洱茶中联苯菊酯的残留量，为控制茶叶产品农药残留提供了新的研究热点。2021年，曾小娟[25]对普洱茶中3种手性农药检测方法的建立及微生物降解呋虫胺的初步研究中指出过普洱茶发酵分离出烟曲霉与黑曲酶2株菌株对呋虫胺有降解作用，且在37℃时降解呋虫胺的速率更快。

图5 普洱茶农药方面关键词时间年度分布图Figure 5 The annual distribution map of the key words of Pu'er tea pesticides

2.2.2 重金属

普洱茶中有丰富的矿物元素，其中钾、钠、钙、镁是人体必要的营养元素，而砷、铅、汞等重金属元素对人体有害[26]。国内对普洱茶中重金属元素的研究持续至今（图6）。

图6 普洱茶重金属方面关键词时间年度分布图Figure 6 The annual distribution map of the key words of Pu'er tea heavy metal

2010年，周亶等[27]进行了茶水中重金属铅、铜、锌、锰的浸出率研究，结果表明茶叶中的锰含量较高。对普洱茶中的铅、铜、镉、砷和汞的分析表明，云南省普洱茶主产地的个别普洱茶铅含量超过限量，铅残余含量控制不当，铜含量残余控制在限量内，镉金属质量安全情况良好，砷和汞的富集存在地域差异性，但是未影响质量安全状况；而对不同产地市售普洱茶及茶水研究中，重金属浸出率与浸泡温度和浸泡时间有关，浸出规律显示，30 min内浸出率随时间延长而提高，水温 80 ℃ 以下浸出率随温度的升高而提高[28-31]。这与颜媛等[32]学者关于茶汤中重金属浸出率随冲泡次数的增加而降低的研究结论一致。黄爱华等[33]认为，普洱茶中铅的浸出率相对较高。随着对普洱茶中重金属的浸出规律研究，有学者提出了普洱茶渥堆发酵过程重金属的变化研究，渥堆发酵过程中不同的翻堆次数对茶叶中金属元素的变化较为明显，不同发酵层的金属元素变化不同。在不同的时间段，不同的学者分别对普洱茶样品中的重金属进行了含量测定及健康风险评价[34]。张丽芳等又对普洱茶样进行砷、铅、镉、铬、汞和铜 6 种重金属含量检测，指出个别地区的普洱茶样品中铜含量超出了临界值。从历年来众多学者的研究中可以看出，普洱茶中的确存在对人体有害的重金属，但是总量基本控制在国家限量之内，无健康暴露风险[35]。要保障普洱茶质量持续呈现良好状态，仍然需要重点关注普洱茶中铅、锰的含量超标问题。

2.2.3 有害微生物

普洱茶品质的形成过程与普洱茶渥堆发酵过程中微生物的参与活动息息相关。从我国的茶叶检测结果来看，茶叶微生物含量超标严重，茶叶中有害微生物的污染情况不容乐观，有害微生物主要表现为大肠杆菌、沙门氏杆菌等肠道感染细菌超标, 出口茶叶中大肠杆菌、黄曲霉毒素时有检出[36]。围绕普洱茶中微生物相关研究的热点关键词包含有“发酵工程”“后发酵”“渥堆发酵”“茶褐素”“黑曲霉”“咖啡碱”“酵母菌”“优势菌种”和“酶”等（图7）。云南普洱茶渥堆过程中的主要微生物有黑曲霉（Aspergillus niger）、青霉属（Penicllium）、根霉属（Rhizopus）、灰绿曲霉（Aspergillus gloucus）、酵母属（Saccharomyces）、土生曲霉（Aspergillus terreus）、白曲霉（Aspergillus candidus）及细菌类（Bacterium）等[37]。大部分研究报道普洱茶发酵过程中优势微生物的功效和作用，然而有研究指出某些参与普洱熟茶发酵的微生物有产毒素能力，这是我们值得关注的问题。Abe M学者从普洱茶中检出了黄曲霉毒素B1、赭曲霉毒素A和呕吐毒素等[38]。存储环境或发酵过程存在可能接触产生黄曲霉毒素的物品从而带进微量的黄曲霉毒素，或者湿仓快速发酵过程中的某些环节控制不好都可能导致黄曲霉毒素产生[39]。总之，储藏和发酵与普洱茶品质紧密相关，Tian J学者的研究表明，真菌和细菌的个体数量随着储存时间的增加而减少，储藏时间与普洱茶品质之间关系复杂，这与多酚含量和微生物丰度和多样性的变化都有关[40]。随着一些学者提出的黄曲霉受到普洱茶中优势微生物的抑制及茶多酚类物质的抑制作用而很难生存，且在发酵后期几乎不会再产生[41]。利用微生物间的拮抗作用来抑制黄曲霉毒素的产生和污染为普洱茶的污染控制研究提供了新的思路[42]。从以上研究看出，普洱茶中的微生物影响普洱茶的品质，而普洱茶的发酵和存储过程影响微生物的活动，如何更好的控制加工环节和仓储环境，利用有益微生物的作用抑制黄曲霉类有害微生物产毒有待深入探讨。

图7 普洱茶有害微生物方面关键词共线网络分析图谱Figure 7 Collinear network analysis map of key words for Pu'er tea harmful microorganisms

3 结论与展望

对于普洱茶领域的研究，国内外都已经形成了一批研究成果，国内学者开展的研究相对较多，但是解决普洱茶中污染物问题仍然困难复杂，需要进一步深入探讨。本文通过综述普洱茶及其污染物的国内外研究进展，从前人对普洱茶中主要污染物的控制、质量和安全评价等方面进行总结，针对目前存在的不足及未来的研究方向，认为今后研究工作可以从以下几个方面展开：

（1）加强普洱茶的规模化种植全过程管理，特别是限制农药使用或者使用低毒农药，害虫防治优先选择农业措施或生物防治。普洱茶发酵过程微生物对农药类污染残留的降解已出现了新趋势，然而残留农药种类不一，成分不同，如何通过优势菌种使特定污染物降解仍是一个需要长期研究的课题。

（2）渥堆发酵是形成普洱熟茶优良品质的关键工艺，发酵工艺与渥堆发酵数量、翻堆时间、温度和通风都有关。渥堆发酵过程中如何利用这些因素来影响普洱茶中重金属的变化是未来值得研究的课题。

（3）普洱茶中的微生物影响普洱茶的品质，而普洱茶的发酵和存储过程影响微生物的活动，在保证普洱茶生产过程操作规范、环境整洁的同时，加强普洱茶中微生物影响的系统研究，需要深入研究抑制有害菌群生长的特定菌种及抑制机理。