基于文献计量学可视化分析非酿酒酵母研究现状

葛谦，冯秀娟，陈翔，马丹阳，李彩虹，王晓菁，闫玥，赵丹青，张伟，张静*

（1. 宁夏农产品质量标准与检测技术研究所/宁夏回族自治区农产品质量标准研究与评价重点实验室，宁夏银川 750002；2. 宁夏回族自治区食品检测研究院，宁夏银川 750002；3. 宁夏贺兰山东麓葡萄酒产业园区管理委员会，宁夏银川 750002）

在人类历史和长期社会发展中，发酵饮料因其经济和文化重要性而发挥着独特的作用[1]。酵母代谢不仅产生乙醇，而且还形成数百种具有香味活性的物质，使发酵饮料具有其特有的香味和风味。在发酵过程中形成的代谢产物（理想的或不理想的风味）主要取决于酵母种类或菌株的贡献[2]。因此，酵母菌群有很大的潜力来塑造香气和风味发酵饮料。尽管关于这一主题的大多数研究都集中在酵母，特别是酿酒酵母，但人们对分离和鉴定非酿酒酵母，并开发能够增加啤酒、葡萄酒和烈酒风味多样性的发酵剂菌株越来越感兴趣[3]。

在过去的15年里，非酿酒酵母在酿酒中的作用被赋予了新的意义，人们普遍认为非酿酒酵母可以为发酵类产品提供有益的属性，尤其是提高产品风味的复杂性和多样性[4]，包括提高香气品质和复杂性，控制酸度平衡（特别是有机酸），改善多酚物质浓度和口感特性，降低乙醇含量，控制一些有害菌群的生长等[5]。目前报道的非酿酒酵母主要有柠檬克勒克酵母（Kloeckera apiculata）[6]、葡萄汁有孢汉逊酵母（Hanseniaspora uvarum）[7]、藤蔓汉森酵母（Hanseniaspora vineae）[8]、戴尔凯氏有孢圆酵母（Torulaspora delbrueckii）[9]、美极梅奇酵母（Metschnikowia pulcherrima）[10]、泽普林假丝酵母（Candida zemplinina）[5]、耐热拉钱斯氏酵母（Lachancea thermotolerans）[11]、异常汉逊酵母（Hansenula anomala）[12]等，主要应用在葡萄酒[13]、苹果酒[14]、白酒、米酒[15]、啤酒[2]、樱桃酒、芒果酒、荔枝酒[16-18]、菠萝酒、榴莲酒、猕猴桃酒、桑葚酒等[18-22]发酵类产品中。研究表明，自然发酵和与藤蔓汉森酵母共同发酵，能够增加‘霞多丽’葡萄酒的多酚浓度以及香气复杂性[23]；藤蔓汉森酵母与酿酒酵母共同发酵的协同效应能够提高葡萄酒中2-苯基乙酸乙酯的产量[8]；酿酒酵母和泽普林假丝酵母共同发酵时其互作效应能够降低葡萄酒中乙醇、乙酸和乙酸乙酯的含量，提高甘油、高级醇和酯类物质浓度[24]。刘金科[25]从白酒酒醅中筛选得到8株非酿酒酵母和6株芽孢杆菌，其中戴尔有孢圆酵母W5具有较好的产酯特性和耐受特性。Wei等[26]评价了Hanseniaspora osmophila和Torulaspora quercuum共同发酵和顺序发酵对苹果酒的化学成分、感官特性和芳香活性化合物的影响，发现发酵过程中产生的挥发性物质主要是酯类和醇类，而萜烯类和乙酯类是产生温和果香的主要物质。Marilinda等[14]从18株酵母中筛选出7个菌株（Saccharomyces cerevisiae, S. uvarum,Torulaspora delbrueckii,Hanseniaspora osmophila,H. uvarum,Starmerella bacillarisandZygoSaccharomyces bailii），评价了这些菌株对苹果酒第二次苹果酸-乳酸发酵挥发性成分的影响，发现在非酿酒酵母菌中H. uvarum产乙酸己酯和乙酸异戊酯最多。

本文通过文献计量学系统分析非酿酒酵母研究领域国内外相关文献，以全面掌握该领域学科动态与应用现状，明晰该领域学科热点及存在问题，旨在为研究者们进一步深入研究非酿酒酵母在产业中的应用提供理论依据。

1 数据来源与研究工具

1.1 数据来源

为全面掌握国内外非酿酒酵母研究领域进展情况，数据选自Web of Science（WOS）核心合集和中国知网（CNKI）数据库。登录WOS官网，进入检索界面，选择数据库为WOS核心合集，时间跨度为所有年份（1984—2022），检索字段为“主题”，检索主题词为“non-Saccharomyces”，将1984—2022年39年间WOS关于“non-Saccharomyces”所有文献筛选统计，得到1243篇文献，其中，期刊论文为1053篇，综述论文为145篇。登录CNKI官网，进入检索界面，时间跨度为1988年1月1日—2022年3月25日，检索字段为“主题”，检索主题词为“非酿酒酵母”，进行检索，筛选出中文文献，统计出133篇有效文献。将检索记录以“全记录与引用的参考文献”检索结果保存成.txt格式文件。

1.2 研究工具

CiteSpace能够对文献进行可视化分析，快速锁定某一学科中最为关键、核心的信息，研究其发展历程，呈现学科的研究热点、前沿及发展趋势。本文借助CiteSpace 5.7 R2软件pathfinder、pruning sliced networks剪裁方式运用关键词共现、作者、机构、突变率检测等可视化功能，以知识图谱的形式直观展现国内外有关非酿酒酵母学科领域的研究现状、热点及主题，把握学科发展前沿。

2 结果与分析

2.1 发文量

根据WOS中检索到的英文文献和CNKI中检索到的中文文献对关于非酿酒酵母的中外研究进行综合分析，结果见图1。非酿酒酵母研究领域整体的态势是连续上升的。在第一阶段（1984—1997年）中发文量整体低频，说明此时国际上该领域尚在起步萌芽阶段；第二阶段（1998—2010年），该阶段发文量明显逐年增多，研究数量呈现稳定上升趋势，是研究成果爆发的阶段；第三阶段（2011—2021年）整体发文量进入了指数上升期，速率升高说明已经进入更广泛的研究阶段。

图1 国内外期刊发文量及被引频次Figure 1 Number of publications and citation frequency of domestic and foreign journals

2.2 国家（地区）

中心性是度量关键词网络地位的测量指标。越靠近中心，关键词的地位就越重要，是该领域的研究重点[27]。在统计范围内，非酿酒酵母相关文献国家（地区）/机构频次排名前十的分别是西班牙239次、意大利180次、中国139次、法国89次、南非56次、美国55次、巴西54次、葡萄牙49次、澳大利亚47次、德国43次，占总频次66.7%；中心性前五的国家分别为英国0.21、中国0.17、意大利0.14、西班牙0.13、德国0.12、法国0.11；最早引用的国家依次为德国1992年、西班牙1996年、意大利1997年、英国1997年、美国1998年、丹麦1998年（图2）。在CiteSpace中，得到的节点数61、连线数106的国家（地区）关系图谱。综合分析，高产国家（地区）来自中国、意大利和西班牙的大学机构和研究所等国家注重共同合作，南非的频次高但中心性不高说明与其他的国家/地区合作较少。

图2 国家/地区共现图Figure 2 Country/region co-occurrence map

2.3 期刊

在统计范围内，非酿酒酵母研究方向发文量排名前十的外文期刊和中文期刊见表1。10种外文期刊发文量总计798篇，其中文献产出量排名前5的分别为International Journal of Food Microbiology（101篇）、Fermentation Basel（75篇）、Food Microbiology（70篇）、Frontiers in Microbiology（61篇）、FEMS Yeast Research（38篇）。主要学科方向为食品科学、微生物学期刊，排名前五的期刊皆为2区以上期刊。综合期刊类型与所在水平反映文献普遍质量较高，被认可度尚可，在国际上有一定的影响力，被引文献的质量较高反映了研究者的成果较为深入[28]。

表1 发文量排名前十的期刊Table 1 Top 10 foreign language journals of numbers of published papers

10种中文期刊发文量总计79篇，其中文献产出量排名前5的分别为中国酿造（19篇）、食品与发酵工业（13篇）、西北农林科技大学学报（10篇）、食品科学（8篇）、食品工业科技（8篇），主要学科方向为食品科学、微生物学期刊、综合大学学报；排名前十的期刊皆为中文核心期刊，其中西北农林科技大学学报为C刊，说明非酿酒酵母研究方向相关文章在期刊质量上具有较好的表现。

2.4 机构

研究机构反映了科研实力和学术云集，反映了非酿酒酵母领域的核心机构与关联机构的合作关系[29]。在外文期刊中（图3），将TopN的N设置50共得出了160所机构、167条连线、机构密度为0.0131。频次前5的机构分别为la Universidad Rovira i Virgili 55次，Universidad Politécnica de Madrid 54次，Australian Wine Research Institute 28次，University Politecn Marche 27次、Stellenbosch University 27次。在CiteSpace中心性最高的3位且＞0.1的机构为Australian Wine Research Institute（0.32）、la Universidad Rovira i Virgili（0.28）、University Politecn Marche（0.15）。la Universidad Rovira i Virgili、Australian Wine Research Institute是目前领域中最为重要和关键的机构，各机构合作关系较为紧密，不同单位之间连线较多且颜色均匀，连线的宽度适中，颜色过渡自然说明研究年份逐渐由远及近，橙色、红色调连线较为明显，说明机构共现至今仍在进行没有衰落。各机构节点明显，不发紫红色外圈包裹的节点，说明研究热度依旧持续。

图3 外文发文机构共线图Figure 3 Co-occurrence map of foreign publication agencies

在中文期刊中，将TopN的N设置50共得出了23所机构，9条连线，机构密度为0.0356。由图4可知，西北农林科技大学葡萄酒学院的发文量最高，发文7篇。其他各机构的中心性皆为0，从图4中可以看出各机构合作关系疏散，不同单位之间连线较少且颜色缺乏，连线的宽度适中，各连线为橙色、红色，说明共现时期近年各单位之间合作较少，且整体发文量低，说明研究分散，多为大学二级食品学院。因此，为了领域内的发展，各机构还应加强合作。

图4 中文发文机构共线图Figure 4 Co-occurrence map of chinese publication agencies

2.5 作者

对研究文献的作者进行文章数量分析，可识别出发文较多的作者，并通过其发文量，了解其关注领域，可为后续其他学者的研究提供参考[30]。在外文期刊中，作者节点N为333个，连线E为488条，网络密度（Density）为0.0088。由图5可知，当前研究领域研究有多个聚集团体，发文量最高的作者为Antonio Morata（30篇）、其次是Maurizio Ciani（28篇）。有多人聚集合作的团体，且领域内的发文量较低但年代较近，有可能在未来加强联系合作。整体发文量低，各作者之间中心性皆不大于0.1，但有多个接近0的，说明整体分布有一定的联系但是还需要加强，这意味着国际各学者之间研究还不够系统，未形成成熟的核心领域，学者们应加强沟通交流，促进该领域发展。

图5 国外高发文量作者共现图Figure 5 Co-occurrence map of authors with high publications in foreign countries

在中文期刊中（图6），作者节点N为61个，连线E为91条，网络密度（Density）为0.0497。由图6可看出当前研究领域研究有多个较小的聚集团体，发文量较高的作者分别为杨学山、祝霞均为6篇，张慧玲、王凤梅、刘晓柱、黄名正均为4篇。领域内的发文量较低且普遍年代较近，有可能在未来加强联系合作。各作者中介中心性为0，说明整体分布分散，联系不紧密。

图6 国内高发文量作者共现图Figure 6 Co-occurrence map of authors with high publications in China

2.6 关键词共现分析

关键词是一篇文章的核心术语，可以有效地反映文献的主题特征，因此，通过统计论文中的高频关键词，可以分析某一研究领域的热点、总体特征和发展趋势。共词分析法的原理是“对一组词两两统计它们在同一篇文献中出现的次数，以此为基础对这些词进行聚类分析，从而反映出这些词之间的亲疏关系”。一般认为，一对关键词或一对关键短语在同一篇文献中出现的频次越高，代表它们具有越紧密的关系[31]。利用CiteSpace软件对文章进行关键词共现分析，形成了高频关键词列表和关键词共现图谱（图7和图8），旨在揭示该领域图谱论文的总体特征和研究热点。

图7 外文关键词频统计与共现分析Figure 7 Frequency statistics and co-occurrence analysis of keywords in foreign journals

图8 中文关键词频统计与共现分析Figure 8 Frequency statistics and co-occurrence analysis of keywords in Chinese journals

运行CiteSpace软件Web of Science中关于该领域的文献提取关键词进行分析（图7），文献范围近40年，切片设置为4。共得出了132个节点（node），343条连线（link），网络密度（density）为0.0397。出现频次较高的关键词为非酿酒酵母（non-Saccharomycesyeast，382次）、酵母（cerevisiae，338次）、葡萄酒（wine，296次）、菌种（strain，284次）、发酵（fermentation，222次），说明该领域研究主要集中在非酿酒酵母菌种在葡萄酒发酵方面的相关研究。通过筛选该研究领域关键词之间中心性≥0.1的数据表明，中心性排名前五的关键词分别为cerevisiae（0.3）、non-Saccharomycesyeast（0.21）、Saccharomyces cerevisiae（0.2）、yeast（0.2）、identification（0.18），说明该领域主要集中在非酿酒酵母菌株鉴定方面的相关研究。各连线颜色多为冷暖皆有，根据右侧年度彩条显示，早期年份为无色、紫色调，近期年份为红色调，说明共现由远及近，各颜色分布绿色较多，红、橙色占比较小，说明研究在中期即2000—2011年间有较多的成果增长。高中心性（外圈为紫红色）的关键词是目前领域内的重要“桥梁”，各关键词通过高中心性关键词彼此互通联系。图7中有多个节点直径明显且外圈为红色，说明这些突出的热点从早期始终保持热度至今，在样本期间一直有序增长频次。

运行CiteSpace软件CNKI中关于该领域的的文献提取关键词进行分析（图8），共得出了75个关键词、140条连线，网络密度为0.0505。关键词中“非酿酒酵母”出现频次最高为96次，其次“酿酒酵母”出现了40次，排名第一与第二的关键词频次相差较大。筛选该研究领域关键词之间中心性≥0.1的数据，结果表明，中心性排名前五的关键词分别为酿酒酵母（0.54）、葡萄酒（0.39）、混合发酵（0.33）、非酿酒酵母（0.28）、混菌发酵（0.28）。与国外研究不同，各连线颜色暖色调较多，说明该领域在国内近期有较多的发展，所以才会多数关键词的出现和共现于近年。近期年份为暖色调，图8中节点外圈颜色鲜艳且紫红色外圈节点较多，有多个具有高媒介中心性的词语，各关键词之间通过高中心性词联结，内圈颜色丰富且变化连续，说明研究热度持续没有下降的趋势。国内期刊虽然近年来保持较高热度，但总体发文量较低，说明我国在非酿酒酵母领域研究相对薄弱，与国外研究正在形成追赶趋势。

2.7 时区图分析

国际时区图（图9）从1984年开始，由于年度跨越较短，切片设为4。趋势根据文献数量的发表时间和数量特征，可以大致将1984年后我国该领域研究分为3个阶段，即潜伏奠基期、稳定增长期、回升期。成果奠基期是1984—1995年，说明这段时间该领域的研究较少，该领域的研究刚刚起步，每个竖条新增关键词较少且直径小，并且与后期联系较少，这个时期出现的关键词普遍直径较大，颜色鲜明靓丽，为之后的研究做好了铺垫，所以可视为成果萌芽阶段。稳定增长期是1996—2011年，这段时间的关键词数量有增长，但是走势稍有起伏，关键词的新增数量时多时少，这个时期出现的关键词普遍直径较大，颜色鲜明靓丽，为之后的研究做好了铺垫；该时期的关键词与前后研究联系密切，是重要的承上启下的中坚阶段，说明国际学者对此做出了多方向的探索和尝试。2012年后进入了回升期，说明2012年是该领域的转折点，国际学者又开始多方面探索。预计在回升期过后该领域又会进入平稳的时期，彼时说明研究进入稳定、成熟的发展时期。

图9 Web of Science上1984—2022年文章关键词时区图Figure 9 Time zone diagram of keywords in articles from 1984 to 2022 in Web of Science

2.8 突现词分析

对该领域文献关键词进行提取突现强度最高的25个突现词（burstword），突现词即某个关键词变量在短期内出现了较大的变化。本文截取Top25的突现词（图10），可以看出，突现值前五的词分别为rflp analysis（11.73）、torulaspora delbrueckii（11.16）、kloeckera apiculata（10.67）、behavior（9.43）、population（8.84）。突现时间最长的关键词为kloeckera apiculata，为2000—2015年，starmerella bacillari、lachancea thermotoleran、impact、metschnikowia pulcherrima、oenococcus oeni、beer突现至今，并可能在未来一段时间对该领域的研究产生影响，但早期的突现词逐渐消弱并不意味着对当今研究完全没有影响力，早期的研究是当下研究的铺垫和积累过程，不可忽视。

图10 国际图谱文献关键词突现排名前25Figure 10 Top 25 keywords in international atlas literature

2.9 高被引文章分析

在统计范围内，中文期刊非酿酒酵母研究相关论文总被引次数排名前十的文章见表2。论文发表年份为1996—2019年，研究论文和综述论文各占50%，被引总次数排名前5的主要为《微生物学报》《微生物学通报》《中国酿造》《食品与发酵工业》《食品科学》期刊。《食品与发酵工业》有3篇高被引文章，其余期刊仅1篇高被引文章。从研究内容来看，研究型论文主要集中在混合发酵对葡萄酒风味特性的影响以及菌株代谢调控分子研究，综述型论文主要集中在非酿酒酵母在葡萄酒中的应用研究、葡萄酒酵母香气形成与影响因素、酵母基因工程表达方向的研究。

表2 中文期刊排名前10的高被引文章Table 2 Top 10 highly cited articles in Chinese journals

外文期刊非酿酒酵母研究相关论文总被引次数排名前十的文章见表3。论文发表年份为2010—2016年，研究论文7篇、综述论文3篇，被引总次数排名前5期刊的主要为《Food Chemistry》《International Journal of Food Microbiology》《Applied Microbiology and Biotechnology》《Food Microbiology》《Applied and Environmental Microbiology》，2020年份影响因子分别为7.514、5.277、4.813、5.516、4.792。发表在《Food Microbiology》《FEMS Yeast Research》和《Applied Microbiology and Biotechnology》期刊上高被引文章分别为3篇、2篇、2篇。高被引文章主要集中在食品微生物和食品化学学科方向，总被引次数为96～323次。被引次数最高的文章（表3）主要综述了非酿酒酵母在葡萄酒发酵过程中的应用，包括非酿酒酵母的作用、鉴定方法，在发酵过程中的代谢及对葡萄酒风味品质的影响，同时介绍了葡萄酒中常见的非酿酒酵母，包括戴尔凯氏有孢圆酵母、铁红假丝酵母等[32]。排名第二的高被引文章主要研究鉴定了34种非酿酒酵母，优选了4株具有代表性非酿酒酵母，评价了其发酵性能以及与酿酒酵母混合发酵对葡萄酒风味品质的影响[16]。排名第三的高被引文章主要研究了耐热克鲁维酵母与酿酒酵母同时发酵和顺序共发酵在提高葡萄酒酸度和整体质量方面的贡献和策略，发现不同的试验条件下（接种物、发酵温度、不同的葡萄汁），耐热克鲁维酵母与酿酒酵母共发酵都显示了一些代谢行为，如pH降低、2-苯乙醇和甘油的增强[33]。

表3 外文期刊排名前10的高被引文章Table 3 Top 10 highly cited articles in foreign journals

3 结论

本文通过文献计量学研究了1984—2022年关于非酿酒酵母研究领域的相关文献并进行可视化分析。分析结果显示了近40年来有关非酿酒酵母相关文献发文量、发文国家、期刊、机构、作者，并利用关键词共线、时区图分析、突现词分析、高被引文章分析重点阐述了该领域的研究热点。结果表明，研究非酿酒酵母领域排名前三的国家分别为西班牙、意大利、中国，文献主要产出在International Journal of Food Microbiology（101篇）、Fermentation Basel（75篇）、Food Microbiology（70篇）等期刊。Univ Rovira & Virgili、Australian Wine Reserch Institute是目前领域中最为重要和关键的机构，各机构合作关系较为紧密，但国内相关研究机构合作关系疏散，未来需加强合作。非酿酒酵母领域的研究热点主要集中在非酿酒酵母鉴定、葡萄酒发酵、菌株混合发酵等领域，2012年后进入稳定、成熟的发展时期，但未来还需加强机构间或人员间的合作，注重学科交叉，以期更加深入系统研究非酿酒酵母在发酵类产品中的发酵特性及应用前景。