基于文献计量方法比较分析益生菌领域研究热点

2020-10-16张国华齐千慧

中国食品学报 2020年9期

张国华齐千慧

（山西大学生命科学学院太原030006）

益生菌（Probiotics）源于希腊语，意思是“对生命有益”（For life）[1]。现代研究表明，益生菌对维持肠道菌群平衡，提高免疫力，防止腹泻和便秘具有积极作用[2]。益生菌的发展历经3 个世纪，大致可分为3 个阶段（图1）：

1）起始阶段。19世纪中期巴斯德研究牛奶变酸过程并发现乳酸菌。此后，不断有学者分离出新的菌种，并开始探索益生菌与人体健康之间的关系。

2）探索阶段。20世纪初，被称为“益生菌之父”的伊利亚·梅契尼科夫在保加利亚旅行期间发现当地多位长寿老人，他从发酵乳中分离出保加利亚乳杆菌，并提出“用乳酸菌来调节肠道菌群，维持肠道健康”的理念。1930年，日本科学家代田稔从人体肠道分离出干酪乳杆菌代田株，并将其开发为发酵乳制品，提出“健肠长寿” 的理论[3]。1965年，Lilly等[4]在《Science》上发表的文章首次提出“Probiotics”，并将其定义为由微生物产生的生长促进因子。此后不断有学者针对该定义提出不同意见。1971年，Sperti[5]认为益生菌是刺激微生物生长的组织提取物。1974年，Parker 将益生菌定义为对肠道微生物平衡有利的菌物[2]。1989年，Fuller[6]认为益生菌是额外补充的活性微生物，能改善肠道菌群的平衡并对宿主的健康有益，他强调了益生菌的活性，并首次引入了对宿主有益的概念。1998年，Guarner等[7]给出了更通俗的定义：益生菌是活的微生物，当摄入足够量时，对宿主健康起到有益作用。益生菌研究发展至此，尚没有统一的定义及划分标准。

3）发展阶段。进入21世纪，联合国粮农组织（Food and Agriculture Organization，FAO）/世界卫生组织（World Health Organization，WHO）联合专家委员会明确了益生菌的定义：益生菌系指活的微生物，当摄取足够数量时，对宿主健康有益[8]。2014年，国际益生菌和益生元科学联合会（International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics，ISAPP）在此定义的基础上，强调了益生菌菌株的定义和安全性评价的重要性[9]。我国在2018年立项制定《食品安全国家标准食品用菌种的安全性评价程序》工作，标准的制定参考国际安全性评价的原则，用于指导我国益生菌市场使用菌种的安全性评价。2020年，中国食品科学技术学会发布了益生菌的科学共识（2020年版）[10]，进一步明确益生菌3 个核心特征为足够数量、活菌状态和有益健康功能，对我国益生菌产业发展具有积极的指导作用。未来，益生菌领域还有很大的发展空间。

本文采用文献计量的方法，以2001年FAO/WHO 明确益生菌定义及2014年ISAPP 对益生菌定义的补充完善为时间节点，比较分析2001—2014年和2014—2020年（2014年8月1日前的文献归于前半段分析，之后的归于后半段分析）中国知网（China National Knowledge Infrastructure，CNKI）期刊数据库和科睿唯安（Clarivate Analytics）的Web of Science（WOS）平台SCI 数据库中关于益生菌的文献数量、来源期刊以及研究热点，以期为我国益生菌行业未来发展提供参考依据。

图1 益生菌的发展历程Fig.1 The development of probiotics

1 文献计量分析方法

1.1 数据来源

中文文献：以CNKI 期刊数据库为数据来源，检索主题为“益生菌”且关键词为“益生菌”的文献。

英文文献：在WOS 平台SCI 数据库中，以“Probiotics/Probiotic”为检索主题词。

表1 2001-2020 益生菌领域文献采集信息Table 1 Information of literature collection on probiotics research from 2001 to 2020

1.2 分析方法

本文使用BICOMB 2 书目共现分析系统统计词频，采用Excel 2019 生成相异系数矩阵，采用SPSS 20 对相异系数矩阵进行分析并绘制聚类图，折线图绘制采用Origin 9.1，词云图绘制采用R version 3.6.2。

2 益生菌领域发文趋势分析

2.1 论文发表数量分析

CNKI 数据库期刊发文量显示（图2），2002年益生菌领域发表论文55 篇，2019年达到1001篇，17年间增长了18.2 倍，年均增长率达19.7%。WOS 的发文量显示（图2），2002年国际益生菌领域发表论文293 篇，是同年中文文献的5.3 倍，2019年达2283 篇，是同年中文文献的2.3 倍，17年间增长了7.8 倍，年均增长率为14.0%。由此可见，国内的益生菌领域研究虽然起步较晚，但是增长速度较快。

图2 2001-2020年益生菌领域学术论文发表数量Fig.2 The number of academic papers published in the field of probiotics from 2001 to 2020

2.2 主要发文期刊分析

2.2.1 2001 —2020年CNKI 中益生菌发文期刊分析 2001—2014年，益生菌领域发文量Top10 的中文期刊（表2）共发表学术论文554 篇，占益生菌领域总发文量的15.0%，其中以《中国微生态学杂志》发文量占比最高，其次为《中国乳品工业》、《饲料工业》、《食品工业科技》和《饲料研究》。从期刊类型看，益生菌在畜禽养殖业的应用研究较多。2014—2020年，益生菌领域发文量Top10 的中文期刊发表学术论文632 篇，其中《中国微生态学杂志》仍然是占比最高的中文期刊，其次为《临床医药文献电子杂志》、《动物营养学报》、《世界最新医学信息文摘》和《中国饲料》。由期刊发文量占比变化可知，益生菌在医学领域发文数量逐年递增，益生菌的临床试验和效果受到关注。而在食品领域，《食品科学》、《中国乳品工业》及《食品工业科技》仍旧位于益生菌领域发文量Top10 范围内。

表2 2001-2020年中文期刊中益生菌领域的发文量Top10Table 2 Top 10 Chinese journals that published research on probiotics from 2001 to 2020

2.2.2 2001 —2020年WOS 中益生菌发文期刊分析 2001—2014年，益生菌领域发文量Top10 的英文期刊（表3）共发表论文1277 篇，占益生菌领域总发文量的13.1%，其中位列第一的《Journal of Applied Microbiology》，发表论文162 篇。与同时期益生菌领域发文量Top10 的中文期刊相比，国际对于益生菌的关注重点更偏向于基础研究、医学应用和食品营养方向，尤其是在消化道健康方面的作用，并且已关注益生菌的临床应用。益生菌在食品领域的应用在国际上与国内相同，主要集中于乳制品行业。2014—2020年，WOS 数据库中益生菌领域发文量Top10 的英文期刊（表2）共发表论文1899 篇，期刊类型较2001—2014年有明显变化，《Frontiers in Microbiology》以310 篇的发文量排在第1 位。益生菌在食品方向的研究比重增大，除了益生菌的营养性，开发及研究益生菌的功能也受到研究人员的关注。

另，作品“旅台画集”（落款：“李铁夫自署”），年代应为1943年春夏间。因为根据馆藏“麦华三小楷书黎畅久李铁夫生轶事并跋”，可知李铁夫在此期间住在台山黎畅九家，并作水彩写生九幅等作品。此“旅台画集”应是当时所书，为黎畅九日后为其出画集所备。

表3 2001—2020年SCI 期刊中益生菌领域的发文量Top10Table 3 Top 10 SCI journals that published research on probiotics from 2001 to 2020

3 2001—2014年CNKI 与WOS 中益生菌领域热点主题词分析

3.1 关键词分析

采用BICOMB 2 书目共现分析系统整理分析2001—2014年CNKI 数据库文献中出现频次位于前30 名的关键词（图3a）。整体来看，益生菌的不同菌种或复合剂与人类消化道健康的关系是本领域研究者关注的热点。以微生态制剂和肠道菌群为最高频次关键词，出现频次较高的益生菌菌种有乳杆菌、双歧杆菌、乳酸菌、芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌等。与人体健康相关的关键词有肠道菌群、溃疡性结肠炎、幽门螺杆菌、炎症性肠病、腹泻、免疫功能、肠易激综合征及肠道等。益生菌与养殖业相关的关键词有生产性能、生长性能、断奶仔猪、仔猪和肉鸡等。

对2001—2014年WOS 数据库文献的关键词分析显示（图2b），最高频次的关键词是Lactobacillus（乳杆菌），这表明在2001—2014年间乳杆菌是益生菌领域国际研究最热的菌种。出现频次较高的关键词还有Prebiotics（益生元），它是益生菌研究中重要的部分。除此之外，Bifidobacterium（双歧杆菌），Lactic acid bacteria（乳酸菌），Lactobacillus plantarum（植物乳杆菌），Lactobacillus acidophilus（嗜酸乳杆菌），Lactobacillus rhamnosus GG（鼠李糖乳杆菌GG 株）均为出现频次较高的关键词。与同时期CNKI 中的关键词相比，WOS 中有关养殖业的关键词出现较少，而与益生菌的医学应用紧密相关，如Allergy（过敏），Ulcerative colitis（溃疡性结肠炎），Crohn’s disease（克罗恩病）等，并且出现了Children（儿童）和Infants（婴儿）等特殊人群。

图3 2001—2014 CNKI 和WOS 益生菌领域关键词词云图Fig.3 Word cloud of keywords related to probiotics in CNKI and WOS from 2001 to 2014

3.2 关键词聚类分析

利用统计软件SPSS 20 对BICOMB 2 导出的关键词共词矩阵进行聚类分析，由图4可知，2001—2014年我国益生菌领域的研究热点主要可以分为4 大类：第1类，益生元促进乳杆菌等的生长繁殖，益生菌与消化道健康及人体免疫的关系；第2类，益生菌的应用，如多种益生菌在辅助治疗幽门螺杆菌感染[11]方面的作用，益生菌在乳品行业的应用。研究表明，鼠李糖乳杆菌、双歧杆菌、布拉酵母菌可作为佐剂降低因治疗幽门螺杆菌感染引发的腹泻、恶心、味觉异常等不良反应的发生率[12]；第3类，益生菌的研究注重菌种的筛选和鉴定，对于“个性化定制”益生菌，使其应用更加精准有重要意义；第4类，益生菌的研究侧重于畜禽业，主要是通过微生态制剂防治动物幼崽的腹泻及抗生素导致的肠道菌群失衡，从而提升动物幼崽的生长性能[13-14]。

通过对2001—2014年WOS 数据库益生菌领域关键词进行聚类分析（图5），可将国际益生菌研究热点划分为6类：第1类，关注益生菌防治，如Inflammatory bowel disease（炎症性肠病），并细化研究Ulcerative colitis（溃疡性结肠炎）和Crohn's disease（克罗恩病）；第2类，Synbiotics（合生元）调节Antibiotics（抗生素）导致的Gut microbiota（肠道菌群）紊乱；第3类，针对特殊人群——Infants（婴儿），从医学角度研究益生菌与Intestinal microbiota（肠道菌群），Allergy（过敏），Immunity（免疫力）之间的关系，研究表明婴儿早期肠道微生物群可能影响儿童食物过敏[15]；第4类，重点研究益生菌的Immunomodulation（免疫调节）作用，肠道菌群在微生物刺激及黏膜免疫中起关键作用，它为机体产生足够的免疫刺激并为免疫细胞的发育提供了特定信号[16]；第5类，研究Lactobacillus rhamnosus GG（鼠李糖乳杆菌GG）对儿童（Children）群体Diarrhea（腹泻）的作用，益生菌用于防治Helicobacter pylori（幽门螺杆菌）感染；第6类，重点关注益生菌在食品领域的应用，如利用Lactobacillus plantarum（植物乳杆菌）或Lactobacillus acidophilus（嗜酸乳杆菌）发酵Yogurt（酸奶）。此外，Microencapsulation（微胶囊）化益生菌技术也受到研究者的关注，该技术能保护益生菌抵抗外界不良环境，从而提高活菌存活率，延长活菌常温保存时间[17]。

图4 2001—2014年CNKI 中益生菌领域关键词聚类分析图Fig.4 Cluster analysis of keywords in the field of probiotics in CNKI from 2001 to 2014

通过聚类分析的比较可知，国际益生菌研究热点中有5类涉及到人体健康，并且研究内容更为具体。益生菌在医学领域的应用更加有针对性，分别针对不同人群及不同疾病。国际益生菌研究比较关注益生菌与消化道健康及免疫调节之间的关系，而同时期的中文期刊还注重益生菌在畜禽业的应用，为我国的畜禽养殖发展奠定了基础。

图5 2001—2014年WOS 中益生菌领域关键词聚类分析图Fig.5 Cluster analysis of keywords in the field of probiotics in WOS from 2001 to 2014

4 2014—2020年CNKI 与WOS 益生菌领域热点主题词分析

4.1 关键词分析

2014—2020年CNKI 数据库文献的关键词如图6a所示，与2001—2014年CNKI 数据库文献的关键词相比，关键热点词中增添了美沙拉嗪、Meta 分析、疗效、肠内营养、儿童、安全性、复合益生菌、治疗和Ⅱ型糖尿病等，说明2014—2020年期间益生菌的研究热点趋向临床医学应用，开始关注益生菌的适用人群、临床效果及安全性评价等。溃疡性结肠炎、幽门螺杆菌、肠易激综合征、腹泻、乳酸菌、双歧杆菌和免疫功能等依旧是研究热点，表明科研人员依旧关注益生菌与人类健康的关系，消化道疾病如溃疡性结肠炎[18]和肠易激综合征[19]等一直是关注的对象。

图6 2014—2020年CNKI 和WOS 中益生菌领域关键词词云图Fig.6 Word cloud of keywords related to probiotics in CNKI and WOS from 2014 to 2020

4.2 关键词聚类分析

通过聚类分析将2014—2020年国内益生菌领域的研究热点分为4类（图7）：第1类是以药物美沙拉嗪作为参照或联合治疗[20]，研究益生菌对溃疡性结肠炎或炎症性肠病的治疗效果；第2类是益生菌在畜禽业的应用，这与3.2 节所述的2001—2014年我国益生菌领域研究热点的聚类4基本相同，值得注意的是这一时期，畜禽业中开始关注复合益生菌对养殖动物作用效果的研究；第3类是益生菌在食品方向，尤其是在发酵食品方向中的应用，同时其安全性也成为学者关注的热点；第4类益生菌研究热点为针对儿童，用Meta分析方法评价益生菌或益生元在腹泻、幽门螺杆菌感染、肠易激综合征及Ⅱ型糖尿病等疾病治疗上的效果[21-23]，随着慢性病的普遍发生，Ⅱ型糖尿病成为研究人员关注的一大研究热点。

对2014—2020年国际益生菌研究关键词聚类分析，将其分为5类（图8）：第1类是对Lactobacillus（乳杆菌）和Bifidobacterium（双歧杆菌）的研究，表明乳杆菌和双歧杆菌是益生菌研究领域较为重要的菌种；第2类是益生菌在食品方向的应用，开发研究益生菌Functional foods（功能食品）已成为一大研究热点；第3类研究关注益生菌与养殖业，尤其是Bacillus subtilis（枯草芽孢杆菌）的应用，如其对提高Growth performance（生长性能）及Immunity（免疫）的作用；第4类与3.2 节所述的2001—2014年国际益生菌研究热点的聚类5 相似，为益生菌对Children（儿童）Diarrhea（腹泻）的作用，引进了Meta-analysis（Meta 分析）评价其效果，这与国内研究一致；第5类研究热点关注益生菌与肠道健康及Obesity（肥胖）的关系，通过益生菌或Prebiotics（益生元）调节Gut microbiota（肠道菌群），从而使益生菌代谢产物Short-chain fatty acids（短链脂肪酸）有效预防Diet（饮食）引起的Obesity（肥胖）[24]。

图7 2014—2020年CNKI 中益生菌领域关键词聚类分析Fig.7 Cluster analysis of keywords in the field of probiotics in CNKI from 2014 to 2020

5 结语

通过比较分析CNKI 和WOS 数据库中益生菌的文献资料，发现国内外益生菌领域的研究热点主要集中在3 个方面：一是益生菌与人体健康，益生菌与消化道健康及免疫调节的关系，并且该方向一直是国内外学者关注的研究热点。近年来益生菌与代谢性疾病的关系成为新的热点，如高血压、Ⅱ型糖尿病、肥胖等，益生菌的安全性评价和临床效果受到广泛关注。二是益生菌与食品，乳品发酵是益生菌在食品领域的重要应用，国际益生菌研究主要关注益生菌的营养性和功能性，而国内益生菌研究热点主要聚焦于发酵乳制品。三是益生菌与养殖业，益生菌可应用于养殖业，并对动物生长性能具有一定的影响。国内益生菌研究主要关注益生菌对畜禽养殖业的影响，而国际研究更关注益生菌对水产养殖业的影响。