褪黑素在果蔬采后保鲜中应用的文献计量及可视化分析

于宛婷，张鑫楠，阎维巍，孙晓楠，贾晓辉

（中国农业科学院果树研究所，农业农村部园艺作物种质资源利用重点实验室，辽宁省果品贮藏与加工重点实验室，辽宁 兴城 125100）

褪黑素（Melatonin，MT），化学名N-乙酰基-5-甲氧基色胺，最初于1995年在植物中发现，作为一种内源性植物生长调节剂，其广泛分布于植物的表皮、果肉以及种子中，具有清除植物活性氧自由基、促进种子萌发、调节生物节律、调控果实成熟和衰老进程等作用[1-2]。近年来相关研究发现，褪黑素处理能够延长采后果蔬贮藏期和货架期，并维持其品质，延缓衰老，在低浓度下也能达到较好的保鲜效果[3-4]。因此，褪黑素作为一种天然、无污染、环保的新型保鲜剂越来越受到人们关注。

文献计量学是指以整个文献体系和计量数为研究对象，运用统计学、数学等计算方法研究某一学科领域在一段时间跨度的分布、数量与变化情况[5]，从而分析学科研究现状和预测发展趋势，已被学者广泛应用于各个领域的研究分析[6]。近几年褪黑素在果蔬采后保鲜领域中研究热度不断提升，为全面了解褪黑素在果蔬采后保鲜领域的研究现状、研究热点和前沿趋势，以Web of Science（WoS）数据库和中国知网（CNKI）数据库中分别收录并检索到的中英文文献为数据源，利用文献计量方法，通过图谱分析、聚类分析等对上述发文国家、机构、作者以及关键词等进行统计分析，旨在跟踪该领域的研究走向和发展趋势，为该领域后续深入研究提供借鉴与参考。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

本文研究对象由中文文献和英文文献组成，中文文献以中国知网（CNKI）作为数据源，利用知网高级检索功能，检索范围为总库，设置检索条件为：主题=“褪黑素保鲜”或“褪黑素采后水果”或“褪黑素采后蔬菜”，时间跨度为2000-06-30至2022-06-30，选择文献类型为研究性论文（文章）、综述（评论）、硕博论文。去除会议、报纸、书籍、专利、英文文献等，最终得到87篇中文文献，以Refworks格式导出，并命名为download_01，以“.txt”格式保存。

外文文献来源于Web of Science（WoS），设置检索条件：选择数据库为Web of Science核心合集[7]，检索年限为2000-06-30 至2022-06-30，主题为Melatonin storage or Melatonin postharvest fruit or Melatonin postharvest vegetable，学科分类分别为食品科学技术、园艺、农学、植物科学，经筛选去除报纸、会议、书籍等共导出158篇到文献可视化分析软件，外文文献题录以纯文本文件格式导出，选择全记录与引用的参考文献格式，命名为download_02，保存用于后续分析。

1.2 研究方法

运用CiteSpace（6.1.R1 版本）软件对所选文献进行可视化分析，设置参数：Time slice（时间切片）以1年为单位，选择标准为g-index，G指数主要用于节点的选择；在Pruning 中选择Pruning sliced network（每个网络）和Pathfinder network scaling（寻径网络算法），主要用于图谱中网络连线的展示。其余按照软件默认参数设置，用Excel统计年发文量并作图。

2 结果与分析

2.1 数据结果可信度分析

经软件运行分析发现，所有图谱模块度（Q值）均大于0.3，说明聚类结构显著；一般认为，平均轮廓值（S值）大于0.5 代表聚类合理，S＞0.7 代表该聚类是令人信服的[8]。如表1 所示，WoS 和CNKI 聚类图谱S值均大于0.7，表明这2种聚类结果可靠。

表1 WoS和CNKI文献图谱可信度Q值和S值Table 1 The Q and S values of WoS and CNKI bibliographic credibility

2.2 时间序列分析

时间可以从一维表明事物的发展进程、变化以及客观存在，在一定程度上可以反映某一学科领域的发展情况[9]。2000年7月至2022年7月发文数量与趋势如图1 所示，由图1 可知，褪黑素应用于果蔬采后保鲜的英文文献最早于2009年发表，发文量1篇，在随后几年内发文量均低于或等于1篇，2014—2015年开始出现波动，2017年以后呈现逐年上升趋势，相邻两年之间增幅逐渐扩大，其中2021年发文量最多，为55篇，分析其原因可能是由于近年果树种植面积和产量逐年增加，保鲜需求不断增大。据国家统计局数据显示[10]，近10年我国果蔬种植面积和产量呈稳步增长趋势，2010—2020 年我国水果产量增长41.86%，2020年我国水果产量达2.87亿t，同比增长4.7%，2021年我国水果种植面积约12 962 khm2，同比增长2.5%；2021 年我国蔬菜种植面积约为21 872.21 khm2，同比增长为1.8%，产量约为7.67 亿t，同比增长2.4%。根据联合国粮农组织（FAO）统计数据显示，2020 年全球水果总产量达8.87 亿t，同比增长0.6%，2019 年全球蔬菜产量14.3 亿t，较2018 年增加了0.5 亿t[11]。随着果蔬种植面积的不断扩大，果蔬产量逐年增加，果蔬贮藏保鲜压力越来越大，因此新型果蔬采后保鲜技术的研发尤为重要，而褪黑素作为近几年发现的一种新型果蔬采后保鲜剂受到人们的广泛关注。第一篇与褪黑素采后保鲜相关的中文文章发表于2007年，早于外文文献，说明我国在褪黑素保鲜领域的研究先于国际。随后几年内发文数量基本为0，2015 年开始，中文文献数量逐渐增多，但总量低于外文文献，且增长速率较慢。2021 年发文量最高（27 篇）。由此可见，褪黑素在果蔬采后保鲜领域研究虽然起步较晚，但年发文量逐渐增多，保持稳定的上升趋势。

图1 WoS和CNKI中关于褪黑素在果蔬采后保鲜研究论文的发布年代趋势图Fig.1 Trend chart of publications of WoS and CNKI research papers on melatonin in postharvest fruits and vegetables preservation

2.3 空间序列分析

一个国家的发文量可反映其在某一研究领域的活跃程度[12]。WoS 检索结果显示，目前已经有23 个国家/地区的130多家机构发表了关于褪黑素采后保鲜的相关论文，发文量排名前10 的国家为中国、伊朗、西班牙、美国、印度、墨西哥、土耳其、埃及、韩国和澳大利亚。以上10 个国家发文量共计129 篇，占比81.65%。其中我国发文量位居第1，共计50篇，占全球总发文量的31.65%，其次为伊朗18 篇，西班牙16 篇，美国16 篇，印度8 篇，墨西哥5 篇（表2）。H指数是将作者发文数量与反应论文被引频次的指标结合在一起，其中H篇被认为是最能反映学者学术水平的代表性论文[13]，中国H指数排名第1，均篇被引频次排名第2，表明我国在该领域研究处于国际领先水平，文献总体质量高，受到国际认可，研究内容较为系统深入。另外，研究表明，美国的均篇被引频次排名第1，H指数排名第2，虽然发文量较少，但其在该领域的研究具有一定的国际权威性。

表2 WoS中褪黑素在果蔬采后保鲜研究领域发文量前10名的国家Table 2 WoS ranked top 10 countries in the number of publications on melatonin in the field of postharvest preservation of fruits and vegetables

CiteSpace 软件分析褪黑素在果蔬采后保鲜相关研究国家/地区分布图谱结果如图2 所示，图谱的节点越大说明发文量越多、文章被引用频次越多，节点之间的连线代表两个国家或机构之间存在合作关系[14]。由图2 可知，中国节点最大，且和其他国家之间的连线最多，说明我国在褪黑素采后相关领域研究面广，发表论文数量多，与美国、伊朗、朝鲜、巴基斯坦和意大利等国家均存在合作关系。由此可以看出我国在该领域的研究国际认可度高，影响力大，与国际学术关联性强。除我国外，伊朗、印度、墨西哥和西班牙4个国家之间还构成一个科研团体，在相关研究中存在合作关系。

图2 WoS中褪黑素在果蔬采后保鲜领域研究国家/地区分布图谱Fig.2 National/regional distribution map of melatonin in WoS in postharvest preservation of fruits and vegetables

2.4 国内外主要研究机构

WoS 中褪黑素在果蔬采后贮藏保鲜应用领域发文量前10 的机构如表3 所示，高校是该领域的科研主力。中国浙江大学发文量排名第1，占比9.49%。发文量排名前10 的机构中，除伊朗伊玛目霍梅尼国际大学和西班牙米格尔·埃尔南德斯·德埃尔切大学外，其余8个机构均为我国农林类科研顶尖机构。其中中国热带农业科学院虽发文量不多，但均篇被引频次排名第1，H指数排名第2，海南大学均篇被引频次排名第2，H指数排名第1，表明这两大国内机构论文质量高，研究实力强。另外米格尔·埃尔南德斯·德埃尔切大学发文数量虽在前10 之内，但其均篇被引频次低，说明该机构发表论文质量一般，研究内容不够深入。

表3 WoS和CNKI中褪黑素在果蔬采后保鲜领域的研究发文量前10名的机构Table 3 WoS and CNKI ranked top 10 institutions in the number of publications on melatonin in the postharvest preservation of fruits and vegetables

CNKI检索结果表明，我国有90多家研究机构从事有关褪黑素在果蔬采后保鲜领域应用的研究工作。发文量前10 的机构均为我国农林类高校，西北农林科技大学发表文章均篇被引频次排名第1，中国农业大学排名第2，第3名为山东农业大学，说明这些机构的论文受国内研究学者们的认可度高。山东农业大学发文数量第1，占比8.05%，说明其对褪黑素在果蔬采后贮藏保鲜领域的研究做了大量工作。

国内外从事褪黑素应用于果蔬采后贮藏保鲜领域研究的合作机构图谱见图3，通过比较两个图谱发现，全球各机构之间合作关系较多，基本呈网状铺开。国际上有关研究机构的合作情况可以分成两组：第一是以浙江大学为首，分别与国内的华南农业大学、伊朗的伊玛目霍梅尼国际大学组成的合作团体；第二是以海南大学为首，与国内的中国农业大学、中国科学院大学、中国热带农业科学院等机构组成的合作团体，说明我国与国际交流频繁，合作质量高。而在CNKI中，国内机构合作仅局限于几个机构，且发文数量多，论文质量较高的西北农林科技大学、山东农业大学、沈阳农业大学、海南大学、中国农业大学等机构均是独立发文，这表明我国在中文文章的研究与发表方面还需进一步加强国内机构之间的合作与交流。

图3 WoS（A）和CNKI（B）中褪黑素采后保鲜论文发布机构分布图谱Fig.3 Distribution map of publications on postharvest melatonin preservation in WoS(A)and CNKI(B)

2.5 研究作者分析

WoS发文量前10的作者如表4所示，其中中国6名，伊朗和西班牙各2 名。这10 名作者共计发表文章78篇，占比49.37%，几乎达到总发文量的一半。相关研究中发文量排名第1的是伊朗作者Aghdam M S，伊朗作者Jannatizadeh A 和中国作者Luo Z S 发文量并列第2名。CNKI中作者（第一作者或者通讯作者）发文量基本保持一致，董晓庆、董新红、朱守亮和李静以3 篇论文并列发文量第一，作者董晓庆、朱守亮均来自于贵州大学，主要研究方向为富士苹果、酥梨、蜂糖李等果品采后贮藏保鲜方法与技术。而西北农林科技大学辛丹丹主要研究方向为褪黑素处理对提高黄瓜采后贮藏品质以及抗冷性机理的影响，其发表论文的均篇被引频次排名第1，说明该作者的论文在国内研究学者中影响力较大。

表4 WoS和CNKI中褪黑素在果蔬采后保鲜领域研究排名前10的作者Table 4 The authors of melatonin in WoS and CNKI ranked top 10 in the field of postharvest preservation of fruits and vegetables

WoS和CNKI中主要研究作者之间的合作共现关系如图4 所示，在WoS 图谱中可以看出，发文量排名前2的作者不仅来自同一机构，相互之间还存在合作关系，二者在整个合作网络中与外界也存在联系。发文量排名第2、3 的中国作者Luo Z S（浙江大学）和Zhang Z K（海南大学）分别占据合作网络的一角，也是牵头褪黑素在果蔬采后贮藏保鲜应用研究的主要作者。在合作网络的另一边，是以米格尔·埃尔南德斯·德埃尔切大学的Serrano M 和Valero D 为首组成的5人合作团队，但没有跨团队交流。图谱中节点大小与发文量统计结果保持一致，除个别学者的研究相对独立外，合作网络整体上呈现错综复杂的形式，说明国际团队之间交流密切。在CNKI 图谱中，合作网络整体比较分散，大多是同一机构小团队之间的合作关系。CNKI 图谱没有节点，这与作者中文文章发文数量少是一致的。由此可见，我国在褪黑素采后保鲜领域发表的中文论文整体呈现出少数领导带领同一机构、团队、课题组人员的合作网络关系，跨团队之间的交流比较少。

图4 WoS（A）和CNKI（B）中褪黑素在果蔬采后保鲜研究领域作者分布图谱Fig.4 Authors distribution of melatonin in WoS(A)and CNKI(B)in postharvest fruits and vegetables preservation

2.6 研究热点分析

关键词代表了一个领域现阶段的研究内容和研究方向，可以通过解析关键词来分析某个领域的研究热点[15]。使用CiteSpace 分别提取国内外论文排名前15 的关键词，结果如表5 所示，在WoS 中，出现频次较多的关键词为Quality（品质）、Metabolism（代谢）、Peach fruit（桃果实）、Plant（植物）、Tolerance（耐受性）。综合前15个关键词分析得出，国际上研究主要是围绕褪黑素处理对采后果蔬贮藏保鲜品质、代谢、抗冷害作用、呼吸速率、活性氧（ROS）、酶活性等的影响，主要研究的树种为桃树。在CNKI 中，褪黑素、品质、保鲜、冷害、贮藏等是该领域研究中出现频次较多的关键词。综合前15 个关键词分析得出，国内研究论文多围绕褪黑素处理对果蔬品质、保鲜、贮藏和冷害等的影响，主要研究的树种有荔枝、葡萄、猕猴桃等，蔬菜方向有黄瓜、番茄等。

表5 WoS和CNKI中褪黑素在果蔬采后保鲜研究文献中出现频次前15名的关键词Table 5 WoS and CNKI ranked top 15 keywords on melatonin in the literature of fruits and vegetables postharvest preservation

关键词共现分析是指对某个领域的关键词共同出现在同一篇文献进行分析，进而了解该领域中研究主题之间的关联性[16]。WoS和CNKI中关键词共现图谱如图5所示。WoS中高频关键词Quality（品质）、Metabolism（代谢）、Peach fruit（桃果实）、Plant（植物）、Tolerance（耐受性）在褪黑素采后相关文献中与其他关键词之间连线较多，表明共现次数多，能够代表当下国际社会的研究热点。Chilling injury（冷害）、Quality（品质）、Fruit（水果）之间的连线较多、较粗，说明相关领域的研究较为紧密，研究多集中于褪黑素处理对水果贮藏品质和冷害的影响。CNKI中，褪黑素、品质、保鲜、冷害等关键词与其他关键词之间连线较多，共现次数较多，表明以上研究主题是国内学者们研究的热点内容，是发表中文文章的主要方向。

图5 WoS（A）和CNKI（B）中褪黑素在果蔬采后保鲜研究领域关键词共现分析Fig.5 Key words co-occurrence analysis of melatonin in WoS(A)and CNKI(B)in postharvest preservation of fruits and vegetables

通过知识图谱网络定位其他高频关联词，结合关键词出现的频次和主要聚类标签（图6）以及文献摘要内容，归纳总结出国内外在该领域的几个热点研究方向：

图6 WoS（A）和CNKI（B）中褪黑素在果蔬采后保鲜研究领域关键词聚类分析Fig.6 Keywords cluster analysis on melatonin in postharvest preservation of fruits and vegetables in WoS(A)and CNKI(B)

（1）品质：品质一词是WoS 和CNKI 中出现频次均较多的关键词，且在CNKI中，第一大聚类标签即为品质，国内外在该领域的许多研究都围绕品质展开，主要包括外观品质和营养品质，其中外观品质是最直接的评价方式，相关研究表明，外源褪黑素处理能够显著降低果实腐烂发生率并维持较好的外观品质[17]。品质评价指标主要包括单果质量、色度、硬度及可溶性固形物、可滴定酸、抗坏血酸、总酚和花青素含量等。荔枝经褪黑素处理后能够维持果实颜色，有效减缓质量损失和硬度下降，降低可溶性固形物、可滴定酸、总酚以及总花青素含量的变化速率，但不改变其货架终期总量[18]。品质好坏对于果蔬来说十分重要，也是消费者选择购买的标准，因此国内外研究学者们都致力于研发高效保鲜剂维持果蔬品质。

（2）代谢：果蔬在采摘前和采摘后的一段时间内都能维持一个比较活跃的状态，主要进行果蔬的呼吸代谢和能量代谢，且能够在贮藏一定时间内达到呼吸高峰，消耗大量腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）[19]。强呼吸作用加剧果蔬后熟作用并加速其衰老进程，相关研究表明，经褪黑素处理后果蔬的呼吸速率减慢[20]，能量代谢相关酶活性增强，ATP生成增多，可维持较高的不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸（USFA/SFA）比例[21]，延缓果蔬衰老，维持其品质。

（3）冷害：一些果蔬在贮藏保鲜过程中容易遭受冷害，如香蕉[22]、芒果[23]等热带水果以及不耐低温的果蔬如西红柿[24]、荔枝[25]、黄瓜[26]、猕猴桃[27]等。桃、西红柿、荔枝、黄瓜、猕猴桃等在关键词中出现频次较多，以上果蔬均易发生冷害作用，因此围绕其展开有关冷害的研究也是该领域研究的热点内容。在研究中发现，经褪黑素处理的果蔬冷害指数显著降低，降低了果蔬的冷害发生率[28]。

（4）抗氧化、抗衰老：果蔬自身含有较高的抗坏血酸含量，使得其容易发生氧化作用，果蔬体内的活性氧含量增多会导致脂质过氧化，威胁膜的稳定性，生成丙二醛（MDA）等[29]。相关研究表明，褪黑素处理能够显著提升贮藏期间果蔬体内的抗氧化酶活性，增强自由基清除能力，提高果蔬的耐贮藏性。果蔬在采摘后的一段时间仍能进行生理代谢活动，在衰老进程中常常伴随着果皮颜色变化、乙烯释放增多、失水和品质劣变等现象的发生[30]，根据前人的研究结果得知，经褪黑素处理后能显著延缓果蔬的衰老进程，延长货架期[31]。

以上研究热点内容之间存在一定的关联性，衰老和代谢过程都会导致果蔬品质劣变。同样，冷害也会影响果蔬的贮藏品质，且冷害过程的发生以及发生的程度与代谢过程的能量转换和酶活性等相互关联。从图谱中也可观察到关键词之间的连线形成错综复杂的网络体系，这也充分说明目前褪黑素应用于果品保鲜的研究较为广泛。

2.7 研究前沿分析

按照WoS 中关键词出现的时间进行排序，利用CiteSpace 软件时间序列图谱与突现关键词爆发点图谱综合分析该领域的研究前沿[32]。关键词时间序列图谱（图7、图8）显示的是该领域在所有分析年份中的研究内容，随着年份的增大不断更新，图谱右边的聚类标签代表其对应的水平线即时间轴上出现的所有关键词节点的一个聚类。通过该图谱可以了解到该领域研究在整个聚类发展过程中研究的所有热点话题，以及该话题哪一年热度趋冷。结合突现关键词爆发图谱（见图9），分析褪黑素在果蔬采后贮藏保鲜中的应用研究前沿。

图7 WoS中褪黑素在果蔬采后保鲜研究领域关键词时间序列图谱Fig.7 Time series atlas of melatonin in fruits and vegetables postharvest storage in WoS

图8 CNKI中褪黑素在果蔬采后保鲜研究领域关键词时间序列图谱Fig.8 Time series atlas of melatonin in fruits and vegetables postharvest storage in CNKI

图9 WoS（A）和CNKI（B）中褪黑素在果蔬保鲜研究突现领域关键词爆发图谱Fig.9 Key words outburst pattern of melatonin in WoS(A)and CNKI(B)in fruits and vegetables preservation

在WoS 中，第一大聚类标签为#0Prunus avium（甜樱桃），最早于2001 年就有学者围绕褪黑素处理对其衰老、花青素、抗氧化能力的影响展开研究，随后一直保持较高的研究热度，集中在褪黑素处理影响甜樱桃贮藏品质、代谢、冷害等方面的研究。另一树种grape（葡萄）起始出现年份较晚，为2015 年，但近年有关褪黑素与葡萄抗氧化之间联系的研究逐渐增多。#1 chilling injury（冷害）、#6 water stress（水胁迫）、#8 nutritional quality（营养品质）、#9 gene expression（基因表达）等与果蔬采后贮藏保鲜密切相关的话题成为研究的焦点内容。在CNKI 中，基于褪黑素相关研究中，围绕猕猴桃树种开展研究较多，近两年，国内有关褪黑素处理对梨果实品质、能量代谢、乙烯释放等的研究较为突出，对南果梨、番茄、鲜切花、花椰菜等更多园艺作物的影响逐渐成为研究热点。且国内发表的中文文献对分子水平、基因表达等具有一定的关注度。

由关键词爆发图谱可知，在WoS 中，2016—2020年reactive oxygen species（活性氧）、lipid peroxidation（脂质过氧化）、nitric oxide（NO）等词汇突现。由此表明，外文文献中针对褪黑素在果品采后保鲜的研究内容不断扩充。而CNKI 中，中文文献关键词突现时间较集中，为2015—2022 年。因此得出中文文献中关于褪黑素在果品采后保鲜领域的研究内容较单一，创新性不足。

3 结语

3.1 我国在褪黑素应用于果蔬采后贮藏保鲜研究领域国际领先

经过数据统计与图谱分析结果显示，我国在褪黑素运用于采后方面的研究占据重要地位，发文数量多，论文质量高，与国际合作交流密切，拥有大量优秀的研究机构和高影响的研究学者，受到国际认可。

3.2 国内机构和作者之间合作发表中文文章数量少

国内研究机构主要以农林类高校和科研院所为主。通过共现分析表明，国内顶尖机构与国际机构合作较多，但国内机构之间合作交流较少，研究相对独立，国内作者之间相互合作少，科研团队分布于各个机构，且大多是以机构内小团队的形式发表中文文章。

3.3 褪黑素采后领域研究热点与前沿

褪黑素处理对于果蔬采后贮藏品质的影响一直是国内外学者们研究的热点，还有一些研究围绕延长果蔬货架期展开，包括维持抗氧化系统、降低ROS含量、提升1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基清除能力、抑制乙烯释放速率等。此外褪黑素抑制冷害作用作为近年的新兴话题也受到国内外学者的广泛关注，用于冷害研究的果蔬主要包括荔枝、芒果、桃、樱桃、猕猴桃、番茄、黄瓜等，除上述果蔬外，近两年对于梨、苹果等大宗水果以及鲜切花、蔬菜等更多园艺作物的相关研究也逐渐增多。推测褪黑素可能会作为一种新型果品采后保鲜剂被广泛应用于园艺作物的贮藏保鲜。