《Foods》：Mapping Sweet Potato Global Research for Sustainable Food Systems: A Bibliometric Perspective
Miguel ángel Rincón-Cervera,
Sandra López-Arana,
Adriano Costa de Camargo,
José Luis Guil-Guerrero,
Jesús de las Heras-Roger and
Carlos Díaz-Romero
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本文献计量综述通过系统分析Web of Science、Scopus和PubMed数据库的文献，绘制了甘薯（Ipomoea batatas L.）研究的知识图谱。研究揭示了该领域在过去十年快速增长，聚焦于甘薯的生物活性化合物（如酚酸、类黄酮、花青素、类胡萝卜素）、其对健康的影响（抗氧化、抗炎、抗菌、抗癌、降血糖、保肝、心脏保护等），及其在可持续农业、食品工业、生物燃料和循环经济策略（包括废弃物增值和副产品高值化利用）中的重要性。分析还呈现了研究网络、国际合作模式（以中国、美国为主导但存在结构性不平等）及高影响力期刊（如Food Chemistry, Foods, Molecules）。作者们强调了加强公平的国际合作、整合生物技术与环境可持续性，以支持更具韧性的粮食体系。
甘薯（Ipomoea batatas L.）作为一种全球重要的主粮作物，因其对非生物胁迫的显著耐受性、丰富的生物活性化合物、营养相关性以及在可持续性和循环经济框架内日益增长的重要性，已成为全球研究中的一个重要课题。本综述旨在从文献计量学的视角，系统分析全球甘薯研究的现状、主题轨迹、合作网络和影响力模式，以理解其如何为实现可持续粮食体系做出贡献。
1. 引言
甘薯是一种在全球广泛种植的重要主粮作物，2023年全球产量达到9350万吨，其中亚洲产量最高，中国是最大的生产国。除了作为主食，甘薯因其丰富的植物化学物质组成和出色的非生物胁迫（如干旱、高温、盐分、臭氧）耐受性而日益受到科学和工业界的关注。其生物活性化合物包括酚酸、类黄酮、花青素、植物甾醇和类胡萝卜素，与多种健康益处相关，如抗氧化、抗炎、抗菌、抗癌、降血糖、肝保护和心脏保护作用。这些特性推动了甘薯衍生成分在功能性食品、膳食补充剂、天然防腐剂和天然色素中的广泛应用。
甘薯副产品的增值与减少食物浪费和促进循环经济的全球努力相一致。其副产品可转化为面粉、粉末、果泥、提取物或纤维，用于烘焙食品、肉制品、糖果、饮料和乳制品等多种食品应用。在非食品领域，副产品可用于蚯蚓堆肥、生产生物肥料、通过厌氧消化产生沼气和生物肥料，以及作为生产生物乙醇、生物丁醇和可生物降解包装材料的原料。这些应用展示了甘薯在支持可持续和循环生物经济方面的巨大潜力。
尽管已有综述关注甘薯的植物化学成分、健康益处和增值潜力，但现有研究未能在一个综合的可持续性框架内探讨更广泛的主题轨迹、合作网络或出版物的科学影响力。本研究旨在填补这一空白，通过文献计量分析，审视国际甘薯科学研究在生物活性化合物、可持续性、食物垃圾管理、循环经济策略和副产品增值方面的演变，并分析其主题轨迹、合作网络和引用模式，以揭示其如何反映结构性不平等。
2. 研究方法
本研究的文献检索于2025年10月在Web of Science核心合集、Scopus和PubMed数据库中进行。检索策略旨在涵盖与甘薯生物活性化合物、可持续性、食品废弃物、循环经济和副产品增值相关的文献。纳入标准为1990年以来发表的英文原创研究文章和综述论文。经过去重和筛选，最终数据集包含720篇文献。
文献计量分析使用开源软件VOSviewer（版本1.6.20）进行。分析类型包括：关键词共现分析，以识别主题联系；概念共现分析，以揭示主题结构；作者合作分析，以绘制研究者合作网络；国家合作分析，以可视化国际合作模式；国家引用分析，以评估各国影响力；以及来源（期刊）引用分析，以评估科学期刊的影响力。
3. 文献计量分析结果
3.1. 出版产出的纵向趋势
自1990年至2025年，相关出版物数量在过去十年中显著增加，85.0%的论文（n = 612）发表于2015年之后，表明科学界对此研究领域的兴趣日益增长。
3.2. 关键词共现分析
对高频关键词（至少出现10次）的分析显示，最常出现的关键词是“甘薯”和“Ipomoea batatas”。关键词被分为四个集群：关注农业生产和作物可持续性（红色）、关注甘薯的生物活性化合物和营养价值（绿色）、关注生物燃料和其他工业应用（蓝色）以及关注甘薯化学（黄色）。中心术语“甘薯”和“Ipomoea batatas”与“营养”、“植物化学物质”、“可持续性”、“替代农业”、“食品工业”、“食物浪费”、“花青素”、“类黄酮”和“类胡萝卜素”等词紧密相连。这表明甘薯作为一种富含生物活性成分、面向可持续性的作物，其研究整合了健康益处、可持续种植和工业应用。近年来（2020-2025年），与工业应用和可持续性相关的关键词（如“食品工业”、“环境影响”、“可持续发展”、“生物质”、“植物化学物质”、“食物浪费”、“生物活性化合物”）出现频率更高，反映了研究焦点的演变。
3.3. 概念共现分析
概念共现分析（基于VOSviewer算法从标题和摘要中提取术语）识别出四个主要集群。红色集群涉及甘薯的化学成分和生物活性特性，包括“花青素”、“类胡萝卜素”、“抗氧化剂”和“多酚”等术语。绿色集群涉及可持续农业和社会经济背景。蓝色集群聚焦于甘薯的技术应用和工业增值，涉及淀粉利用、复合材料、发酵过程和废物管理。黄色集群与生物技术和遗传学相关，关注利用生物技术工具改良物种。分析中，“生物学”、“化学”和“食品科学”是最大且联系最紧密的节点，突显了该研究领域的多学科性质。
3.4. 作者合作分析
作者合作网络图显示，尽管存在一些稳固的合作网络，但许多作者相对孤立，表明该领域的研究可能较为分散。更大网络中的作者节点更大，突出了合作对科学生产力的积极影响。然而，这些网络之间普遍缺乏相互联系，这可能限制创新方法的传播。时间叠加图显示，许多作者在最近十年内发表了成果，这与面向可持续性研究的扩张相吻合。
3.5. 国家合作分析
在满足至少有5篇出版物条件的36个国家中，中国、美国、印度、巴西和印度尼西亚是出版物数量最多的国家。中国的国际合作网络相对多样化，与美国、英国、澳大利亚、法国和埃及等国联系紧密。相比之下，印度、巴西和印度尼西亚的国际合作网络则相对有限。
3.6. 国家引用分析
对国家平均被引次数的分析显示，美国、英国、荷兰、南非、伊朗、意大利、澳大利亚、德国和丹麦等国的平均被引率较高（图中以黄色节点表示）。美国因其高产出、高引用影响力和广泛的国际合作而占据中心地位。值得注意的是，荷兰、意大利、伊朗、丹麦和德国等国家尽管出版物数量较少，但其平均被引率却高于中国或印度等产量更高的国家，这揭示了研究产出量与影响力之间的不匹配，反映了结构性不平等。
3.7. 来源（期刊）引用分析
对期刊影响力的评估显示，在该数据集中至少拥有5篇文献的20种期刊中，《Foods》和《Food Chemistry》形成了最大的节点，表明它们在该领域具有突出影响力。被引次数最高的五种期刊是《Food Chemistry》（1893次）、《Foods》（469次）、《Molecules》（372次）、《Phytochemistry》（304次）和《Sustainability》（287次）。在出版方方面，Elsevier（7种期刊）、MDPI（4种期刊）和Wiley（3种期刊）最为突出。大多数期刊（20种中的16种）被Journal Citation Reports（JCR）收录，其中14种期刊位于其各自类别的前两个四分位数（Q1和Q2）。《食品科学与技术》是最常出现的JCR类别，其次是化学、生物化学和环境科学相关学科，这与VOSviewer的概念分析结果一致。
4. 讨论
当前世界面临人口快速增长以及肥胖、营养不良和气候变化等多重挑战，迫切需要将粮食系统转向可持续性。甘薯作为一种具有韧性和适应性的作物，因其富含必需营养素和生物活性化合物，在增强人类营养方面潜力巨大。在可持续性导向的背景下，甘薯副产品（如叶、茎、秆和皮）的增值取决于其特定成分，而这些成分因品种、土壤特性、农艺实践和环境条件而异。这种变异性强调了整合农学、生物化学和技术视角以优化增值策略的重要性。
本文献计量分析显示，过去十年国际甘薯与可持续性研究明显扩张，反映了该领域日益增长的相关性和巩固。关键词和概念共现分析表明，该领域研究日益趋向于将甘薯的生物化学成分与创新和可持续性联系起来。生物学、化学和食品科学是核心且紧密相连的学科领域，突显了其多学科性质。尽管可持续性在作者定义的关键词中出现，但在算法生成的概念中并未成为主导节点，表明其虽被认可但尚未完全主导该领域的概念结构。
尽管科学出版物在过去十年加速增长，但作者合作分析揭示了一定程度的分散性和作者孤立性。加强国际科学合作不仅可以进一步提高研究产出，还能更有效地应对与粮食系统可持续性相关的全球挑战。合作不平等反映了在可见性和影响力方面的差异。中国作为世界主要甘薯生产国，其节点庞大且合作关系多样化，但其论文的平均被引次数低于美国。美国在全球研究网络中长期占据中心地位。荷兰、意大利等国尽管出版物数量较少，但平均被引率更高，这表明科学影响力不仅由产量决定，还受全球网络整合度的影响。
非洲国家（如尼日利亚、肯尼亚、乌干达、加纳、埃及）以及马来西亚、巴布亚新几内亚等非非洲国家参与度的提高，突显了甘薯作物在这些地区的重要性。该网络结构揭示了定量和定性指标并不总是相关，科学可见性和影响力可能较少由农业相关性塑造，而更多地由研究能力、资金和国际合作方面的结构性不平等所影响。
该领域最具影响力的期刊是《Food Chemistry》、《Foods》、《Molecules》、《Phytochemistry》和《Sustainability》，反映了食品科学、化学和可持续性在塑造当前研究轨迹中的核心作用。核心食品相关期刊作为中心枢纽巩固方法学并建立学科标准，而更外围和跨学科的期刊则充当桥梁，将技术成果转化为与可持续性、政策和社会相关的更广泛背景。
在解释本研究结果时需考虑一些局限，包括数据库覆盖范围和语言偏差（仅限英文文献）、文献计量指标反映的是科学可见性模式而非研究的内在质量或本地相关性，以及作者关键词可能无法完全捕捉新兴概念。尽管如此，本研究通过将分散的证据整合到一个连贯的框架中，为理解甘薯研究的演变以及推进公平合作、可持续创新和韧性粮食体系提供了理论和实践启示。
5. 结论
本文献计量分析表明，甘薯研究近年来迅速扩展，驱动力来自对其营养价值、生物活性化合物及其对可持续粮食体系潜在贡献的日益增长的兴趣。该领域的主题结构揭示了生物学、化学和食品科学之间的紧密联系。合作模式既显示了成熟的国际网络，也揭示了持续的分散性，特别是在产量大但科学可见性较低的国家之间。高被引工作集中在许多并非主要甘薯生产国的高收入国家，这指向了研究能力和全球知识生产中的结构性不平等。
未来研究应优先加强生产国与非生产国之间更紧密的整合，并强调公平的科学合作和能力建设。同时，需要更深入地探索甘薯在循环经济战略中的作用，包括副产品增值、可持续加工技术的开发以及具有潜在工业应用价值的生物活性化合物的表征。加强连接农学、食品科学、生物技术和环境可持续性的跨学科方法，对于推进甘薯在具有韧性和促进健康的粮食体系中的作用至关重要。最后，促进开放数据实践、共享分析平台和南北方研究伙伴关系，有助于减少现有差距并加速知识转移，确保科学进步更直接地贡献于联合国可持续发展目标（SDGs），特别是与粮食安全、健康和可持续生产相关的目标。
