《基于Citespace数据可视化的粮食供应链质量安全研究热点》-农学论文，农业论文-论文范文参考-科学狗论文网

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基于Citespace数据可视化的粮食供应链质量安全研究热点

范文

高艳刘国东

摘要为了解国内外学者对于粮食质量安全领域的研究情况，探究基于大数据的国际国内粮食供应链质量安全的研究内容、方法、热点和趋势，利用文献计量学方法和知识图谱可视化方法，针对WOS Core collection和CNKI数据库中核心以上期刊作为文献来源，对主题有关于“粮食供应链”“大数据”“粮食质量安全”的1 936篇国内外文献进行了关键词共现分析。结果显示，国内外的研究方向都集中在创建结合大数据与物联网技术的自动化粮食、食品质量安全监测预警系统等方面。国内的研究重点在于粮食质量安全的责任认定与追溯，而国外研究重点在于标准的建立以及检测技术、贮藏技术的革新。

关键词粮食质量安全;粮食供应链;大数据;Citespace

中圖分类号 S-058.文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）02-0238-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.02.063

开放科学（资源服务）标识码（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、国务院印发了《乡村振兴战略规划（2018—2022年）》，规划指出要实施食品安全战略，加快完善农产品质量和食品安全标准、监管体系，加快建立农产品质量分级及产地准出、市场准入制度。建立健全农产品质量安全风险评估、监测预警和应急处置机制。规划还指出要保障国家粮食安全和重要农产品有效供给，健全粮食安全保障机制。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》指出，农业大数据发展应用是建设农业农村现代化、实施乡村振兴战略的有力抓手，必须紧跟大数据时代步伐，抓紧推动农业大数据建设，推动我国从农业大国走向农业强国。

随着生活水平的不断提高，人们对粮食的需求不仅限于满足温饱的水平。我国社会所面临的“新矛盾”体现在粮食安全上，就是 “人民群众生活质量的不断提高” 与“优质粮食的供给不足”之间的矛盾。实施粮食安全战略要让消费者吃得放心，粮食安全不仅仅要保障“量”的安全，同时也要保障“质”的安全[1]。我国粮食生产多属于小农经营方式，粮食种植本身所具有生产粗放性、分散性和粮食自身的季节性、地域性特征等因素，此外粮食从“田间到餐桌”是一个长而复杂的供应链条，粮食的产前、产中、产后的运动过程涉及农资供应商、生产者、加工者、中间商（包括批发商、分销商、零售商、物流服务提供商等）和消费者等，这种“点多、线长、面广、错综交叉”的粮食供应链特征都使得粮食质量安全监管和预警的难度很大。

国内外学者对于近些年的粮食质量安全、粮食供应链以及新兴技术对粮食质量安全影响的探讨热度较高，取得了较多的研究成果。但是国内外结合“粮食供应链”“大数据”“粮食质量安全”三者共同讨论对比的文献较少。鉴于此，笔者利用文献计量可视化软件Citespace对国内外相关文献进行可视化研究与分析，通过梳理国内外粮食质量安全相关文献研究成果，综述国内外粮食质量安全相关研究进展，最后分析和展望了存在的问题和未来研究的方向。

1 研究方法和数据来源

1.1 研究方法

使用Citespace软件对文献进行检索，通过对文献关键词进行共现分析与突显分析等方法来探寻粮食质量安全相关的研究热点与前沿问题。

CiteSpace软件是一款用于计量和分析科学文献数据的信息可视化软件，由美国德雷塞尔大学信息科学与技术学院陈超美博士于2004年开发[2]。该软件基于共引分析理论（Co-citation）和寻径网络算法（Pathfinder）等，对特定领域的文献（集合）进行计量，并通过一系列可视化图谱的绘制来形成对学科演化潜在动力机制分析和学科发展前沿探测。

1.2 数据来源

为了更好地了解粮食质量安全相关研究的发展趋势与研究热点，同时为保证文献质量，未对普通期刊进行检索，国外文献选取Web of Science数据库中的Core Collect合集，国内文献选择CNKI中国知网数据库中核心以上的期刊作为文献来源。其中，在Web of Science Core Collect合集中，使用topic话题检索分别按照、“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种条件开始检索，检索时间设置为1900—2019年，利用Citespace软件进行剔除重复后最终得到文献1 611篇。在CNKI数据库中，使用主题检索“粮食质量安全”“粮食供应链管理”“粮食质量安全+粮食供应链管理粮食质量安全+粮食供应链管理+大数据”4种条件进行检索，在来源类别中选择SCI来源期刊、EI来源期刊、核心期刊、CSSCI、CSCD;文献检索时间跨度为所有;剔除硕博论文、会议、重复文献，最终得到文献325篇。

2 结果与分析

2.1 总体情况

2.1.1 国外文献数量及时间变动趋势。

对国外选取的期刊中的文献数据检索发展，得出1960年之前没有相关文献发表，因此对相关文献出版数量及时间变动趋势分析从1960年开始，变动趋势如图1所示。

从图1可以看出，国外关于粮食质量安全的研究始于20世纪60年代，1993年之前的相关文献并不多，说明当时粮食质量安全相关研究并未受重视。1993—2006年，国外粮食质量安全相关研究发展迅猛，文献发表数量突破性增长，说明在该阶段粮食质量安全领域所发生的问题逐渐引起了学者的注意。2007年文献发表数量突然增长，此后文献发表数量的增长幅度逐渐加快，2009和2017年分别迎来了2次高峰，尤其2017年，相关主题文章发表数量达到了211篇，说明在此同时粮食质量安全已经成为受关注的热点问题，正在被学者们积极讨论。

2.1.2 国内文献数量及时间变动趋势。与国外文献相比，国内相关文献数量较少，出版数量和时间变动趋势如图2所示。从图2可以看出，粮食质量安全相关领域的研究在中国高水平期刊发表起始于2002年。此后便呈波动增长的趋势，说明粮食质量安全话题在国内一开始就受到相当高的关注度。到2010年，文献数量产生了大幅度增长，由上年发表8篇增长到21篇，说明在2009年之后国内学者已经开始重视粮食质量安全相关研究。随后一直到2017年，粮食质量安全相关文献数量呈波动上升趋势，说明在此阶段中相关问题一直受到了国内学者的关注并且热度越来越高。2017—2018年文献发表数量有所下降，2019年由于只统计10月之前的文献，所以文献数量较少。

2.2 CiteSpace关键词聚类图形案例解读研究热点是指在某一时间段内某一个专业领域探讨较多的专题问题，探讨这些问题的论文有一定的内在联系。

关键词可以有效突显某一科学领域研究的热点问题[3]。关键词是文献作者高度概括地从论文中提取出来以鲜明直观地反映文章内容的单词或术语，关键词的共现图谱可以直观地展示某个时期相关文献集中反映的热点词汇。

使用CiteSpace软件处理以获取文献，选择关键词“Keyword”节点类型，时间间隔“Time Slice”为1年，手动设定阈值（2，2，20;1，3，20;4，3，20），该操作可视图见图3。在图3的左上角可以看出，案例分析结果的模块值Modularity（Q）=0.727 9，平均轮廓值Mean Silhouette（S）=0.870 9。Q值一般应在[0，1）区间，一般来说，Q>0.3即意味着划分出来的社团结构显著，S值≥0.5即表示聚类合理，因此可认定案例聚类合理，即图3图谱绘制效果合理可行[2]。

在关键词共现分析图谱中，出现某个词汇的字号大小表示该词汇总体出现次数的多少，而引文年轮的范围大小来表示包含某关键词的文献被引用次数的多少。词与词之间的连线细密丰富则说明这个词汇所能代表的现象复杂，同时被不同研究方向的学者所关注，学科交叉明显。从图3可看出，该案例中共有326个关键词节点，節点间连接线共有922条，其网络密度为0.012。

2.3 国内外研究热点分析及聚类分析

2.3.1 “粮食质量安全”国内外研究热点。

在以“粮食质量安全”为关键词进行文献检索、聚类分析后产生了14个国内外研究热点词汇。其中，与粮食质量相关的热点关键词有粮食安全、HACCP、REPFED、Volatile organic compound（图4）。

（1）国内文献关键词的聚类分析结果。粮食安全战略是国家层面对于粮食供给上数量、质量的要求。粮食安全的重要组成部分之一就是粮食质量安全，我国粮食质量安全具有特殊性，突出表现在隐匿性和相对性上。要保障粮食质量安全，就要求在生产、储藏、运输、加工和销售等环节中可能接触到的各种有毒有害物质必须受到控制，产品才能达到安全标准，才能保证对消费者本人以及后代、自然环境均无危害和损失[4]。研究热点词汇的具体解释为：

①粮食。粮食的狭义定义单指禾本科作物的种子，如小麦、玉米、水稻、高粱等。而广义的粮食还要包括马铃薯等根茎可供食用能够提供糖类、淀粉、蛋白质等营养物质的部分。

②粮食安全。我国现代粮食安全的概念主要包括粮食的数量安全、粮食的经济安全、粮食生产的生态安全和粮食的质量安全4个方面。《中华人民共和国农产品质量安全法》中明确了农产品与粮食质量安全是指农产品与粮食品质对消费者人身健康和生命安全的保障。

③粮食库存。仓储环节是保证粮食质与量的关键环节。

④耕地质量。耕地质量的概念是指满足粮食作物的安全生产所必需的土壤地力和环境质量指标[5]。

（2）国外文献关键词的聚类分析结果。HACCP体系对于现代粮食质量安全来说意义重大。在粮食生产过程中，对主要威胁，如微生物、物理污染和化学污染的有效控制食品工业可以更好地向消费者提供安全保证，降低粮食生产过程中的危害[6]。

为了确保食品的质量，控制微生物增殖，食品行业有多种保质方案选择，有热杀菌（巴氏灭菌法）、添加剂（防腐剂、抗氧化剂）。但是在“农场到餐桌”的食品加工链中，常用的杀菌方法例如“巴氏灭菌法”并不能保证在全部状况下保证食物的保鲜性能，所以REPFED作为一种加工方法，可以使用物理降温法来降低食品温度，从而减低微生物活性，进而延长食物保质期的保鲜。除上述物理方法可以适当延长粮食食品保质期意外，挥发性有机化合物（VOC）等生物化学方法的合理使用也可以对粮食质量安全起到正向的作用。在粮食仓储环节人为施用生物信息素可以达到驱虫的作用，结合VOC自然挥发的特性，不会留下残留，是一种新型的虫害防控手段。研究热点词汇的具体解释为：

（1）HACCP体系。HACCP体系是Hazard Analysis Critical Control Point的英文缩写，表示危害分析的临界控制点。

（2）Nanoparticle 纳米颗粒。纳米技术等新技术的出现有助于提高粮食质量安全有威胁的危险因素的检出效率和准确性，在粮食从最初的生产以及各个环节的监测方面将起到重要作用[7]。

（3）Olive oil 橄榄油。作为一种常见的农作物加工产品，橄榄油在家用以及工业领域的重要作用都受到了国外研究者的重视。

（4）Shelf life货架期。食品的“货架期”是指食品以特定条件储存以求可以保持良好品质的时长。在传统的贮藏条件以外，加以通过无害的绿色手段提高食品的货架期可以有助于提高粮食的保存时长，减少自然粮食的自然变质所造成的损失[8]。

（5）REPFED和Volatile organic compound挥发性有机化合物。REPFED的全程是“Refrigerated Processed Foods of Extended Durability”直译为“冷藏加工食品”。而在粮食产品的仓储环节中，对于VOC，即挥发性有机化合物的合理使用，也可以对粮食质量安全起到正向的作用。

（6）Traceability可追溯。“追溯”是保证食品质量安全的有效工具，越来越多的国家和地区都要求食品建立基于供应链的可追溯机制，并且制订法规，将可追溯纳入粮食质量安全的必要监管手段。

（7）Food食品、Health健康和Outbreak暴发。食物作为人赖以生存的能量来源，与生活息息相关，粮食质量安全与食品安全更与国民健康直接相关。

2.3.2 “供应链”+“粮食质量安全”国内外研究热点。

在以“供应链”“粮食质量安全”为关键词进行文献检索、聚类分析后产生了6个国内外研究热点词汇。其中，与粮食质量相关的热点关键词有粮食质量安全、食品安全、Microbiological Quality微生物安全性、Ochratoxin A赭曲霉素A（图5）。

（1）国内文献关键词的聚类分析结果。国内文献研究最多的是企业社会责任，该主题作为关乎着国计民生的特殊商品，粮食行业健康发展所产生的社会效益远大于自身的经济效益[9]。其次就是对粮食质量安全和食品安全的相关研究。

（2）国外文献关键词的聚类分析结果。

以霉菌等真菌为代表的微生物广泛存在于粮食种植、生产和消费的各个环节中。常见的真菌霉素包括黄曲霉素、赭曲霉素、玉米赤霉烯酮等，可致人体急慢性中毒或患癌。例如，黄曲霉素被国际癌症研究所判定为目前已知的最强基因毒性剂。慢性的黄曲霉素中毒会干扰人体免疫功能，而微量的黄曲霉素也会诱发肝、胃、肾、小肠等部位的肿瘤。在粮食产品生产的诸多环节中，仓储环节最容易使粮食受到外来微生物的侵扰。在粮食仓储环境不良的情况下，如通风不畅、湿度过高等情况都会造成霉菌的大量滋生，影响粮食的品质。畜禽也可能因食用被污染的粮食被霉菌毒素感染，导致畜禽产品被污染，使真菌毒素再入食物链。针对以霉菌为主的微生物危害的管控是保障粮食质量安全的首要目标。热点词汇具体解释为：①Microbiological Quality微生物安全性、Ochratoxin A赭曲霉素A。以霉菌等真菌为代表的微生物广泛存在于粮食种植、生产和消费的各个环节中，由于空气潮湿或储藏不当，真菌污染等微生物威胁存在于在粮食的生产、加工、以及仓储等各个环节中。②Certification认证、Purchase intension购买意愿。权威机构的认证对于粮食企业来说是有力的证明，也是改善食品供应链可追溯性的重要保障。消费产品尤其是食品具备权威机构的认证也会有效的影响消费者的购买意愿，即消费者更愿意购买经过标准认证的食品[10-11]。③Fuzzy DEMATEL。DEMATEL（Decision Making Trial and Evaluation Laboratory）法，即決策试行与评价实验室，是1971年美国的Bottelle研究所为了解决现实世界中复杂困难问题而提出的方法，是进行因素分析与识别的一种有效的方法[12]。

2.3.3 “大数据”+“供应链”+“粮食质量安全”国内外研究热点。

在以“大数据”“供应链”“粮食质量安全”为关键词进行文献检索、聚类分析后产生了4个国内外研究热点词汇。其中，与粮食质量相关的热点关键词有农作物产量、Big Data（图6）。

（1）国内文献关键词的聚类分析结果。

由于国内“大数据”+“供应链管理”+“粮食质量安全”文献资源较少，使用citespace预设阈值不足以生成关键词聚类，则使用手动阈值设定，分别设置c，cc，ccv为（1，2，20）（1，3，20）（1，3，20），生成结果如图6a所示。目前，我国的粮食总产量迅速增长。2014—2019年全国粮食产量已经连续5年稳定在65 000万t以上。但有些粮食产区可能会在全力保障粮食产量同时忽略掉粮食质量安全，即片面提高粮食总产量，在生产过程中大量使用农药以及化学肥料，导致后期化肥农药残留，为粮食质量安全造成风险因素，而且农药化肥残留也会进一步堆积进土壤，造成农业赖以生存的土壤和灌溉水体受到化学物质的污染[13]。研究热点词汇的具体解释为：①农作物产量。粮食产量是指农农作物生产者在一定时间范围内生产的全部粮食数量。按照收获季节划分，可分为夏收、早稻和秋收，按照作物品种分类，可包括谷物、薯类和豆类作物。②统计数据。大数据技术与云技术的诞生与投入使用对农业技术也具有相当的推动作用。大数据技术可以获取、储存、处理运算海量的农业数据，云技术可以对大数据演算服务提供托管的平台[14]。

（2）国外文献关键词的聚类分析结果。粮食作为人类赖以生存的食物来源，其质量安全关乎着国家的命运。粮食质量安全保障的重点在于全面的监测和威胁预警，对粮食质量安全进行全面的监测和预警，就需要处理全供应链各个一环节上的数据，对这些数据进行采集、存储、分析、分发是作业量相当大的一项工程，离不开农业大数据的利用。随着技术的成熟，农业大数据技术的迅猛发展会使的监测与评估海量数据成为可能，大数据技术的加持也使得自動化得监测预警信息平台的建立得以实施[15]。①Big Data 大数据。大数据是近年来逐渐火热的IT行业术语，它指无法在短用常规手段进行捕捉并且处理的数据的集合，需要新型的处理模式，具有高密度信息量并且具有决策意义的海量、高增长率和多样化的信息资产。②Food Safety。食品安全（food safety）指食品本身符合人体的营养要求的同时，对人体健康不会造成任何急性慢性危害。

3 结论和展望

3.1 国内外学者关于“粮食质量安全”主题的研究内容不同

国外学者主要以影响粮食质量安全的因素展开，研究开展较全面，涉及主要问题与相关的外部条件外部因素，侧重于操作中的技术保障，如质量监测体系HACCP以及相关检测技术病虫害防治技术等。而国内学者主要从外部环境和粮食生产、流通环节质量安全标准进行研究，如运输标准、库存标准、农业资源如耕地资源的质量。

3.2 国内外学者关于“粮食供应链”与“粮食质量安全”主题的研究内容不同

国外学者关注的主要问题有包括赭曲霉素A的微生物安全性问题、消费者偏好问题、以及新的决策方法fuzzy DEMATEL决策法。国内学者研究的重点集中于粮食企业的“企业社会责任”，结合国内的情况，由于粮食的属性不仅仅是人民生活的必需品，更是国家层面重要的战略物资，进而可以得知粮食企业本身的社会责任才是粮食质量安全的根本保证。

3.3 综合“粮食质量安全”“供应链”“大数据”的国内外文献研究内容不同

国内外学者关于综合“粮食质量安全”“供应链”“大数据”的国内外文献较少，但结合有限的文献内容可知，国外学者研究重点在以大数据技术保障粮食安全，国内学者的研究重点在农作物数据的收集和如何将统计数据汇总成为大数据供使用。

3.4 研究方法与研究趋势从国内外学者研究的方法方面可以了解到多数国内外研究人员依然采用了实证研究，选择典型的企业和粮食供应链进行跟踪，结果分析有数据和模型支撑，使得研究结果有可信度。除此之外，部分国外学者已经做过了基于物联网和大数据平台的粮食质量安全监测预警的尝试，这也显示出开发符合中国国情的农业大数据监测预警平台的必要性和紧迫性。但由于国内外政治、宗教信仰等差异，对国外优秀经验的借鉴要注重本地化。

对未来的研究方向的预测方面，国内外的研究方向将都集中在创建结合大数据与物联网技术的自动化粮食、食品质量安全监测预警系统。国内的研究重点在于粮食质量安全的责任认定与追溯，国外研究重点在于标准的建立以及检测技术、贮藏技术的革新。

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