基于Citespace數據可視化的糧食供應鏈質量安全研究熱點

高艷 劉國東

摘要 為了解國內外學者對于糧食質量安全領域的研究情況，探究基于大數據的國際國內糧食供應鏈質量安全的研究內容、方法、熱點和趨勢，利用文獻計量學方法和知識圖譜可視化方法，針對WOS Core collection和CNKI數據庫中核心以上期刊作為文獻來源，對主題有關于“糧食供應鏈”“大數據”“糧食質量安全”的1 936篇國內外文獻進行了關鍵詞共現分析。結果顯示，國內外的研究方向都集中在創建結合大數據與物聯網技術的自動化糧食、食品質量安全監測預警系統等方面。國內的研究重點在于糧食質量安全的責任認定與追溯，而國外研究重點在于標準的建立以及檢測技術、貯藏技術的革新。

關鍵詞 糧食質量安全;糧食供應鏈;大數據;Citespace

中圖分類號 S-058.文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）02-0238-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.02.063

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Food Quality and Safety Research Hotspot Based on CiteSpace Data Visualization

GAO Yan，LIU Guodong （College of Economics & Management，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing，Heilongjiang 163319）

Abstract To understand the research situation of scholars both at home and abroad in the field of food quality and safety，to explore in the food supply chain perspective with big data technology of international and domestic research contents and methods of the food quality and safety，as well as the research hotspot and trend，we used the method of literature meteorology and knowledge map visualization methods.Aiming at WOS Core collection and the core journals and above in CNKI database as a source of literature，we carried out key words co-occurrence analysis on the topics about “food supply chain” “big data” “food quality and safety” of 1 936 literatures.Results showed that the research direction at home and abroad focused on the establishment of automatic monitoring and early warning system of food quality safety combining with big data and IoT technology.Domestic research focused on the responsibility identification and traceability of food quality and safety，while foreign research focused on the establishment of standards and the innovation of testing technology and storage technology.

Key words Food quality and safety;Food supply chain;Big data;Citespace

中共中央、國務院印發了《鄉村振興戰略規劃（2018—2022年）》，規劃指出要實施食品安全戰略，加快完善農產品質量和食品安全標準、監管體系，加快建立農產品質量分級及產地準出、市場準入制度。建立健全農產品質量安全風險評估、監測預警和應急處置機制。規劃還指出要保障國家糧食安全和重要農產品有效供給，健全糧食安全保障機制?！吨泄仓醒腙P于制定國民經濟和社會發展第十三個五年規劃的建議》指出，農業大數據發展應用是建設農業農村現代化、實施鄉村振興戰略的有力抓手，必須緊跟大數據時代步伐，抓緊推動農業大數據建設，推動我國從農業大國走向農業強國。

隨著生活水平的不斷提高，人們對糧食的需求不僅限于滿足溫飽的水平。我國社會所面臨的“新矛盾”體現在糧食安全上，就是 “人民群眾生活質量的不斷提高” 與“優質糧食的供給不足”之間的矛盾。實施糧食安全戰略要讓消費者吃得放心，糧食安全不僅僅要保障“量”的安全，同時也要保障“質”的安全[1]。我國糧食生產多屬于小農經營方式，糧食種植本身所具有生產粗放性、分散性和糧食自身的季節性、地域性特征等因素，此外糧食從“田間到餐桌”是一個長而復雜的供應鏈條，糧食的產前、產中、產后的運動過程涉及農資供應商、生產者、加工者、中間商（包括批發商、分銷商、零售商、物流服務提供商等）和消費者等，這種“點多、線長、面廣、錯綜交叉”的糧食供應鏈特征都使得糧食質量安全監管和預警的難度很大。

國內外學者對于近些年的糧食質量安全、糧食供應鏈以及新興技術對糧食質量安全影響的探討熱度較高，取得了較多的研究成果。但是國內外結合“糧食供應鏈”“大數據”“糧食質量安全”三者共同討論對比的文獻較少。鑒于此，筆者利用文獻計量可視化軟件Citespace對國內外相關文獻進行可視化研究與分析，通過梳理國內外糧食質量安全相關文獻研究成果，綜述國內外糧食質量安全相關研究進展，最后分析和展望了存在的問題和未來研究的方向。

1 研究方法和數據來源

1.1 研究方法

使用Citespace軟件對文獻進行檢索，通過對文獻關鍵詞進行共現分析與突顯分析等方法來探尋糧食質量安全相關的研究熱點與前沿問題。

CiteSpace軟件是一款用于計量和分析科學文獻數據的信息可視化軟件，由美國德雷塞爾大學信息科學與技術學院陳超美博士于2004年開發[2]。該軟件基于共引分析理論（Co-citation）和尋徑網絡算法（Pathfinder）等，對特定領域的文獻（集合）進行計量，并通過一系列可視化圖譜的繪制來形成對學科演化潛在動力機制分析和學科發展前沿探測。

1.2 數據來源

為了更好地了解糧食質量安全相關研究的發展趨勢與研究熱點，同時為保證文獻質量，未對普通期刊進行檢索，國外文獻選取Web of Science數據庫中的Core Collect合集，國內文獻選擇CNKI中國知網數據庫中核心以上的期刊作為文獻來源。其中，在Web of Science Core Collect合集中，使用topic話題檢索分別按照、“food quality and safety”“food supply chain management”“food quality and safety + food supply chain management”“food quality and safety + food supply chain management + big data”4種條件開始檢索，檢索時間設置為1900—2019年，利用Citespace軟件進行剔除重復后最終得到文獻1 611篇。在CNKI數據庫中，使用主題檢索“糧食質量安全”“糧食供應鏈管理”“糧食質量安全+糧食供應鏈管理糧食質量安全+糧食供應鏈管理+大數據”4種條件進行檢索，在來源類別中選擇SCI來源期刊、EI來源期刊、核心期刊、CSSCI、CSCD;文獻檢索時間跨度為所有;剔除碩博論文、會議、重復文獻，最終得到文獻325篇。

2 結果與分析

2.1 總體情況

2.1.1 國外文獻數量及時間變動趨勢。

對國外選取的期刊中的文獻數據檢索發展，得出1960年之前沒有相關文獻發表，因此對相關文獻出版數量及時間變動趨勢分析從1960年開始，變動趨勢如圖1所示。

從圖1可以看出，國外關于糧食質量安全的研究始于20世紀60年代，1993年之前的相關文獻并不多，說明當時糧食質量安全相關研究并未受重視。1993—2006年，國外糧食質量安全相關研究發展迅猛，文獻發表數量突破性增長，說明在該階段糧食質量安全領域所發生的問題逐漸引起了學者的注意。2007年文獻發表數量突然增長，此后文獻發表數量的增長幅度逐漸加快，2009和2017年分別迎來了2次高峰，尤其2017年，相關主題文章發表數量達到了211篇，說明在此同時糧食質量安全已經成為受關注的熱點問題，正在被學者們積極討論。

2.1.2 國內文獻數量及時間變動趨勢。與國外文獻相比，國內相關文獻數量較少，出版數量和時間變動趨勢如圖2所示。從圖2可以看出，糧食質量安全相關領域的研究在中國高水平期刊發表起始于2002年。此后便呈波動增長的趨勢，說明糧食質量安全話題在國內一開始就受到相當高的關注度。到2010年，文獻數量產生了大幅度增長，由上年發表8篇增長到21篇，說明在2009年之后國內學者已經開始重視糧食質量安全相關研究。隨后一直到2017年，糧食質量安全相關文獻數量呈波動上升趨勢，說明在此階段中相關問題一直受到了國內學者的關注并且熱度越來越高。2017—2018年文獻發表數量有所下降，2019年由于只統計10月之前的文獻，所以文獻數量較少。

2.2 CiteSpace關鍵詞聚類圖形案例解讀 研究熱點是指在某一時間段內某一個專業領域探討較多的專題問題，探討這些問題的論文有一定的內在聯系。

關鍵詞可以有效突顯某一科學領域研究的熱點問題[3]。關鍵詞是文獻作者高度概括地從論文中提取出來以鮮明直觀地反映文章內容的單詞或術語，關鍵詞的共現圖譜可以直觀地展示某個時期相關文獻集中反映的熱點詞匯。

使用CiteSpace軟件處理以獲取文獻，選擇關鍵詞“Keyword”節點類型，時間間隔“Time Slice”為1年，手動設定閾值（2，2，20;1，3，20;4，3，20），該操作可視圖見圖3。在圖3的左上角可以看出，案例分析結果的模塊值Modularity（Q）=0.727 9，平均輪廓值Mean Silhouette（S）=0.870 9。Q值一般應在[0，1）區間，一般來說，Q>0.3即意味著劃分出來的社團結構顯著，S值≥0.5即表示聚類合理，因此可認定案例聚類合理，即圖3圖譜繪制效果合理可行[2]。

在關鍵詞共現分析圖譜中，出現某個詞匯的字號大小表示該詞匯總體出現次數的多少，而引文年輪的范圍大小來表示包含某關鍵詞的文獻被引用次數的多少。詞與詞之間的連線細密豐富則說明這個詞匯所能代表的現象復雜，同時被不同研究方向的學者所關注，學科交叉明顯。從圖3可看出，該案例中共有326個關鍵詞節點，節點間連接線共有922條，其網絡密度為0.012。

2.3 國內外研究熱點分析及聚類分析

2.3.1 “糧食質量安全”國內外研究熱點。

在以“糧食質量安全”為關鍵詞進行文獻檢索、聚類分析后產生了14個國內外研究熱點詞匯。其中，與糧食質量相關的熱點關鍵詞有糧食安全、HACCP、REPFED、Volatile organic compound（圖4）。

（1）國內文獻關鍵詞的聚類分析結果。糧食安全戰略是國家層面對于糧食供給上數量、質量的要求。糧食安全的重要組成部分之一就是糧食質量安全，我國糧食質量安全具有特殊性，突出表現在隱匿性和相對性上。要保障糧食質量安全，就要求在生產、儲藏、運輸、加工和銷售等環節中可能接觸到的各種有毒有害物質必須受到控制，產品才能達到安全標準，才能保證對消費者本人以及后代、自然環境均無危害和損失[4]。研究熱點詞匯的具體解釋為：

①糧食。糧食的狹義定義單指禾本科作物的種子，如小麥、玉米、水稻、高粱等。而廣義的糧食還要包括馬鈴薯等根莖可供食用能夠提供糖類、淀粉、蛋白質等營養物質的部分。

②糧食安全。我國現代糧食安全的概念主要包括糧食的數量安全、糧食的經濟安全、糧食生產的生態安全和糧食的質量安全4個方面?！吨腥A人民共和國農產品質量安全法》中明確了農產品與糧食質量安全是指農產品與糧食品質對消費者人身健康和生命安全的保障。

③糧食庫存。倉儲環節是保證糧食質與量的關鍵環節。

④耕地質量。耕地質量的概念是指滿足糧食作物的安全生產所必需的土壤地力和環境質量指標[5]。

（2）國外文獻關鍵詞的聚類分析結果。HACCP體系對于現代糧食質量安全來說意義重大。在糧食生產過程中，對主要威脅，如微生物、物理污染和化學污染的有效控制食品工業可以更好地向消費者提供安全保證，降低糧食生產過程中的危害[6]。

為了確保食品的質量，控制微生物增殖，食品行業有多種保質方案選擇，有熱殺菌（巴氏滅菌法）、添加劑（防腐劑、抗氧化劑）。但是在“農場到餐桌”的食品加工鏈中，常用的殺菌方法例如“巴氏滅菌法”并不能保證在全部狀況下保證食物的保鮮性能，所以REPFED作為一種加工方法，可以使用物理降溫法來降低食品溫度，從而減低微生物活性，進而延長食物保質期的保鮮。除上述物理方法可以適當延長糧食食品保質期意外，揮發性有機化合物（VOC）等生物化學方法的合理使用也可以對糧食質量安全起到正向的作用。在糧食倉儲環節人為施用生物信息素可以達到驅蟲的作用，結合VOC自然揮發的特性，不會留下殘留，是一種新型的蟲害防控手段。研究熱點詞匯的具體解釋為：

（1）HACCP體系。HACCP體系是Hazard Analysis Critical Control Point的英文縮寫，表示危害分析的臨界控制點。

（2）Nanoparticle 納米顆粒。納米技術等新技術的出現有助于提高糧食質量安全有威脅的危險因素的檢出效率和準確性，在糧食從最初的生產以及各個環節的監測方面將起到重要作用[7]。

（3）Olive oil 橄欖油。作為一種常見的農作物加工產品，橄欖油在家用以及工業領域的重要作用都受到了國外研究者的重視。

（4）Shelf life貨架期。食品的“貨架期”是指食品以特定條件儲存以求可以保持良好品質的時長。在傳統的貯藏條件以外，加以通過無害的綠色手段提高食品的貨架期可以有助于提高糧食的保存時長，減少自然糧食的自然變質所造成的損失[8]。

（5）REPFED和Volatile organic compound揮發性有機化合物。REPFED的全程是“Refrigerated Processed Foods of Extended Durability”直譯為“冷藏加工食品”。而在糧食產品的倉儲環節中，對于VOC，即揮發性有機化合物的合理使用，也可以對糧食質量安全起到正向的作用。

（6）Traceability可追溯?！白匪荨笔潜ＷC食品質量安全的有效工具，越來越多的國家和地區都要求食品建立基于供應鏈的可追溯機制，并且制訂法規，將可追溯納入糧食質量安全的必要監管手段。

（7）Food食品、Health健康和Outbreak暴發。食物作為人賴以生存的能量來源，與生活息息相關，糧食質量安全與食品安全更與國民健康直接相關。

2.3.2 “供應鏈”+“糧食質量安全”國內外研究熱點。

在以“供應鏈”“糧食質量安全”為關鍵詞進行文獻檢索、聚類分析后產生了6個國內外研究熱點詞匯。其中，與糧食質量相關的熱點關鍵詞有糧食質量安全、食品安全、Microbiological Quality微生物安全性、Ochratoxin A赭曲霉素A（圖5）。

（1）國內文獻關鍵詞的聚類分析結果。國內文獻研究最多的是企業社會責任，該主題作為關乎著國計民生的特殊商品，糧食行業健康發展所產生的社會效益遠大于自身的經濟效益[9]。其次就是對糧食質量安全和食品安全的相關研究。

（2）國外文獻關鍵詞的聚類分析結果。

以霉菌等真菌為代表的微生物廣泛存在于糧食種植、生產和消費的各個環節中。常見的真菌霉素包括黃曲霉素、赭曲霉素、玉米赤霉烯酮等，可致人體急慢性中毒或患癌。例如，黃曲霉素被國際癌癥研究所判定為目前已知的最強基因毒性劑。慢性的黃曲霉素中毒會干擾人體免疫功能，而微量的黃曲霉素也會誘發肝、胃、腎、小腸等部位的腫瘤。在糧食產品生產的諸多環節中，倉儲環節最容易使糧食受到外來微生物的侵擾。在糧食倉儲環境不良的情況下，如通風不暢、濕度過高等情況都會造成霉菌的大量滋生，影響糧食的品質。畜禽也可能因食用被污染的糧食被霉菌毒素感染，導致畜禽產品被污染，使真菌毒素再入食物鏈。針對以霉菌為主的微生物危害的管控是保障糧食質量安全的首要目標。熱點詞匯具體解釋為：①Microbiological Quality微生物安全性、Ochratoxin A赭曲霉素A。以霉菌等真菌為代表的微生物廣泛存在于糧食種植、生產和消費的各個環節中，由于空氣潮濕或儲藏不當，真菌污染等微生物威脅存在于在糧食的生產、加工、以及倉儲等各個環節中。②Certification認證、Purchase intension購買意愿。權威機構的認證對于糧食企業來說是有力的證明，也是改善食品供應鏈可追溯性的重要保障。消費產品尤其是食品具備權威機構的認證也會有效的影響消費者的購買意愿，即消費者更愿意購買經過標準認證的食品[10-11]。③Fuzzy DEMATEL。DEMATEL（Decision Making Trial and Evaluation Laboratory）法，即決策試行與評價實驗室，是1971年美國的Bottelle研究所為了解決現實世界中復雜困難問題而提出的方法，是進行因素分析與識別的一種有效的方法[12]。

2.3.3 “大數據”+“供應鏈”+“糧食質量安全”國內外研究熱點。

在以“大數據”“供應鏈”“糧食質量安全”為關鍵詞進行文獻檢索、聚類分析后產生了4個國內外研究熱點詞匯。其中，與糧食質量相關的熱點關鍵詞有農作物產量、Big Data（圖6）。

（1）國內文獻關鍵詞的聚類分析結果。

由于國內“大數據”+“供應鏈管理”+“糧食質量安全”文獻資源較少，使用citespace預設閾值不足以生成關鍵詞聚類，則使用手動閾值設定，分別設置c，cc，ccv為（1，2，20）（1，3，20）（1，3，20），生成結果如圖6a所示。目前，我國的糧食總產量迅速增長。2014—2019年全國糧食產量已經連續5年穩定在65 000萬t以上。但有些糧食產區可能會在全力保障糧食產量同時忽略掉糧食質量安全，即片面提高糧食總產量，在生產過程中大量使用農藥以及化學肥料，導致后期化肥農藥殘留，為糧食質量安全造成風險因素，而且農藥化肥殘留也會進一步堆積進土壤，造成農業賴以生存的土壤和灌溉水體受到化學物質的污染[13]。研究熱點詞匯的具體解釋為：①農作物產量。糧食產量是指農農作物生產者在一定時間范圍內生產的全部糧食數量。按照收獲季節劃分，可分為夏收、早稻和秋收，按照作物品種分類，可包括谷物、薯類和豆類作物。②統計數據。大數據技術與云技術的誕生與投入使用對農業技術也具有相當的推動作用。大數據技術可以獲取、儲存、處理運算海量的農業數據，云技術可以對大數據演算服務提供托管的平臺[14]。

（2）國外文獻關鍵詞的聚類分析結果。糧食作為人類賴以生存的食物來源，其質量安全關乎著國家的命運。糧食質量安全保障的重點在于全面的監測和威脅預警，對糧食質量安全進行全面的監測和預警，就需要處理全供應鏈各個一環節上的數據，對這些數據進行采集、存儲、分析、分發是作業量相當大的一項工程，離不開農業大數據的利用。隨著技術的成熟，農業大數據技術的迅猛發展會使的監測與評估海量數據成為可能，大數據技術的加持也使得自動化得監測預警信息平臺的建立得以實施[15]。①Big Data 大數據。大數據是近年來逐漸火熱的IT行業術語，它指無法在短用常規手段進行捕捉并且處理的數據的集合，需要新型的處理模式，具有高密度信息量并且具有決策意義的海量、高增長率和多樣化的信息資產。②Food Safety。食品安全（food safety）指食品本身符合人體的營養要求的同時，對人體健康不會造成任何急性慢性危害。

3 結論和展望

3.1 國內外學者關于“糧食質量安全”主題的研究內容不同

國外學者主要以影響糧食質量安全的因素展開，研究開展較全面，涉及主要問題與相關的外部條件外部因素，側重于操作中的技術保障，如質量監測體系HACCP以及相關檢測技術病蟲害防治技術等。而國內學者主要從外部環境和糧食生產、流通環節質量安全標準進行研究，如運輸標準、庫存標準、農業資源如耕地資源的質量。

3.2 國內外學者關于“糧食供應鏈”與“糧食質量安全”主題的研究內容不同

國外學者關注的主要問題有包括赭曲霉素A的微生物安全性問題、消費者偏好問題、以及新的決策方法fuzzy DEMATEL決策法。國內學者研究的重點集中于糧食企業的“企業社會責任”，結合國內的情況，由于糧食的屬性不僅僅是人民生活的必需品，更是國家層面重要的戰略物資，進而可以得知糧食企業本身的社會責任才是糧食質量安全的根本保證。

3.3 綜合“糧食質量安全”“供應鏈”“大數據”的國內外文獻研究內容不同

國內外學者關于綜合“糧食質量安全”“供應鏈”“大數據”的國內外文獻較少，但結合有限的文獻內容可知，國外學者研究重點在以大數據技術保障糧食安全，國內學者的研究重點在農作物數據的收集和如何將統計數據匯總成為大數據供使用。

3.4 研究方法與研究趨勢 從國內外學者研究的方法方面可以了解到多數國內外研究人員依然采用了實證研究，選擇典型的企業和糧食供應鏈進行跟蹤，結果分析有數據和模型支撐，使得研究結果有可信度。除此之外，部分國外學者已經做過了基于物聯網和大數據平臺的糧食質量安全監測預警的嘗試，這也顯示出開發符合中國國情的農業大數據監測預警平臺的必要性和緊迫性。但由于國內外政治、宗教信仰等差異，對國外優秀經驗的借鑒要注重本地化。

對未來的研究方向的預測方面，國內外的研究方向將都集中在創建結合大數據與物聯網技術的自動化糧食、食品質量安全監測預警系統。國內的研究重點在于糧食質量安全的責任認定與追溯，國外研究重點在于標準的建立以及檢測技術、貯藏技術的革新。

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