基于SCI论文的马铃薯淀粉深加工技术发展态势分析.docx

1基于论文的马铃薯淀粉深加工技术发展态势分析摘要通过论文对马铃薯淀粉深加工技术从国家机构技术分布等方面进行分析以期从科学大数据分析视角揭示马铃薯淀粉加工研究和相关技术研发的概况特征及发展趋势反映国际马铃薯淀粉加工领域前沿热点和研究重点并提出相关建议为我国马铃薯淀粉深加工产业发展提供参考关键词马铃薯淀粉深加工技术趋势研究统计分析中图分类号文献标志码马铃薯是重要的粮菜兼用和工业原料作物由于其耐寒耐瘠薄高产稳产适生性广营养成分全和产业链长而受到全世界的高度重视目前我国马铃薯产业快速发展种植面积和鲜薯产量均居世界首位产业链条逐步拓展经济效益稳步提升年我国马铃薯种植面积与产量分别达到和较前几年大幅度增加年农业部推进马铃薯产业开发战略的指导意见中提出将马铃薯作为主粮纳入种植结构调整的重点作物通过扩大种植面积推进产业开发延长产业链打造价值链促进一2二三产业融合发展助力种植业转型升级全面提升发展品质马铃薯淀粉工业是马铃薯产业化进程中的重要环节由于我国饮食结构及马铃薯不宜贮藏等特性决定了马铃薯淀粉工业的发展程度并将直接影响着我国马铃薯产业化的程度马铃薯淀粉的特殊分子结构使其具有增稠凝膠黏合成膜品质易控制等特性虽然价格偏高但具有其他植物不可替代的特性因而被广泛应用于食品造纸医药纺织化工石油钻井和建材等行业随着科学技术的发展以马铃薯淀粉为原料制成各类型的变性淀粉和淀粉深加工产品改变原淀粉的性能使马铃薯淀粉用途更加广泛不但提高马铃薯淀粉的价格而且各种新产品的性质更适于工业生产的需要因此分析马铃薯淀粉加工的现状及未来发展趋势对于推进马铃薯产业开发具有十分重要的理论和现实意义利用文献计量学方法分析预测学科发展态势已成为各学科领域发展态势分析的方法王勇等人对年申请的马铃薯深加工技术专利状况进行分析从文献计量学的角度研究了近年来国内马铃薯深加工发明专利的基本现状发明人申请人及技术领域分析等揭示了国内马铃薯深加工发展的特点和趋势反映了马铃薯深加工研究的热点刘玲玲以国家知识产权局政府网站专利检索平台和中外专利数据库服务平台两大专利数据库对马铃薯淀粉加工专利基本发展状况进行了分析从而为国内相关领域学者提3供参考促进学科可持续发展马铃薯淀粉工业作为我国迅速发展的学科目前尚缺乏近几年全球马铃薯淀粉研究领域总体发展态势的相关研究我国在马铃薯淀粉研究总体规模上虽然处于世界领先地位但是马铃薯淀粉技术水平还应有待提升利用为平台对年数据库中收录的马铃薯淀粉加工研究论文进行分析采用分析工具为和以期从文献计量学的角度揭示世界马铃薯淀粉加工研究和相关技术研发的概况特征及发展趋势反映国际马铃薯淀粉加工领域前沿热点和研究重点为相关科研人员更好地开展研究和科技管理部门科学决策提供情报支撑旨在加强今后马铃薯淀粉加工技术的研究马铃薯淀粉加工技术领域论文分析以等关键词在数据库中进行检索分析通过数据筛选得到有效数据条此次分析利用的数据挖掘和可视化工具是美国公司开发的分析工具和中国科学院国家科学图书馆北京理工大学共同开发的战略情报分析平台具体分析了论文年度发文趋势重要发文国家和机构以及研究主题和被引频次揭示了马铃薯淀粉加工的发展态势研究热点为确定研究战略和发展方向提供有价值的参考依据4全球马铃薯淀粉加工技术发文量年度变化趋势分析年马铃薯淀粉加工研究论文发文量年度变化趋势见图由图可知全球马铃薯淀粉加工的发文量总体呈现增长趋势年全球发文增长趋势较为平缓年以后开始有了明显增长趋势说明马铃薯淀粉研究开始得到重视从年发文量增长了倍由此反应出马铃薯淀粉研究在国际上呈持续发展态势重点国家发文情况分析发文量在一定程度上代表了各国在某个领域研究的活跃程度各国发文量统计分析见图由图可知国家依次为中国波兰美国印度日本韩国加拿大巴西法国德国我国关于马铃薯淀粉深加工发文量在各国中遥遥领先高达篇左右约占总发文总量的由此说明我国在马铃薯淀粉加工技术领域占有一席之地5国家发文量年度变化趋势见图由图可知在年以中国和印度为代表的发展中国家马铃薯淀粉加工技术发文数量很少表明该时期马铃薯淀粉加工未受重视研究技术还很薄弱从发文量上来看在此期间该技术则以美国日本等发达国家为主到年以后中国和印度的论文发文量增长趋势非常明显明显超出其他国家且中国发文量跃居世界第位由此可见我国在马铃薯淀粉加工领域研究发文量占有较大优势研究较为活跃中国马铃薯淀粉发文量突增主要原因是我国马铃薯种植产量在年初期已跃居世界前列且该时期我国传统农业进行战略性调整要求大力发展农产品加工业提高农业经济效益增加农民收入因此马铃薯加工产业成为我国为数不多在国际上具有優势的竞争产业因此我国在该时期将马铃薯产业作为重点鼓励发展的行业原国家计委国家经贸委和农业部联合发布的全国食品工业十五发展规划关于食品工业发展的重点及主要方向中指出要积极发展马铃薯加工业重点发展马铃薯全粉淀粉专用淀粉和变性淀粉到十五末建立起马铃薯全粉及加工品淀粉专用淀粉马铃薯方便食品等产品体系使马铃薯加工业成为中西部地区一个新的经济增长点在各项政策及科研经费大力支持下推动了我国马铃薯淀粉研究和产业化的整体水平也促进了我国在该领域发文量的大幅提升6国际重要机构发文量分析采用软件进行清洗和分析机构发文量年度变化趋势见图从图可以看出研究国际马铃薯淀粉加工发文量主要机构有加拿大农业部中国农业大学法国农业科学研究院波兰雅盖隆大学江南大学韩国大学等根据气泡大小可以看出近几年关注马铃薯淀粉的机构主要是加拿大农业部江南大学华南理工大学波兰农业大学加拿大贵湖大学澳大利亚昆士兰大学荷兰瓦格宁根大学由图可以看出我国江南大学和华南理工大学从年开始才涉足马铃薯淀粉的加工研究在近年出现井喷式增长对我国所大学马铃薯淀粉的研究领域进行了分类马铃薯淀粉主要围绕在变性淀粉的生产基础研究为主如湿热处理脉冲电场交联接枝等生产变性淀粉以及利用马铃薯淀粉生产高分子材料等研究主题分析研究领域分析7对年发表文章涉及的领域进行归类结果显示近年马铃薯淀粉研究领域排名前位的主要分布在食品科学化学应用聚合物农业工程领域其中以食品科学研究领域发文量最多达篇占总发文量其次是化学应用发文量篇占总发文量排在第位聚合物研究篇占总发文量第位是农业篇占第位是工程篇占除以上研究外还涉及生物化学分子生物学材料科学植物科学环境科学等多个相关学科基于关键词的研究主题分析通过对马铃薯淀粉关键词进行统计分析从而了解马铃薯淀粉研究领域的热点把握研究发展方向对软件频次最高的个关键词进行合并归类统计发现近年马铃薯淀粉研究主要集中在以下方面马铃薯变性淀粉性质研究涉及最为广泛的是通过湿热处理挤压处理辐射酸处理氧化等处理方法对马铃薯淀粉糊化回生流变性热性能结构等性质的影响等人用光学显微镜和扫描电子显微镜8射线衍射和差示扫描量热法研究比较了辛烯基琥珀酸酐改性后的淀粉和原马铃薯淀粉颗粒结构及流变性表明改性后的淀粉具有更好性能等人动态力学分析方法研究了温度和水分含量对挤压态非晶马铃薯淀粉线性黏弹行为的影响结果表明马铃薯淀粉在很宽范围内的热机械条件下黏弹性仍具线性等人研究不同浓度次氯酸钠氧化后马铃薯变性淀粉形态理化结晶度糊化凝胶质地和消化性能结果表明随着次氯酸钠浓度的增加马铃薯淀粉的羰基含量羧基含量溶解度和糊化温度均增加而马铃薯淀粉膨胀力分解力峰值和最终黏度均下降经氧化后慢性消化淀粉和抗性淀粉含量增加而快速消化淀粉含量下降总之氧化后的马铃薯淀粉性能得到明显改善马铃薯变性淀粉的研究及应用其中抗性淀粉直链淀粉乙酰化淀粉氧化淀粉交联淀粉等等人研究了水解温度对酸解马铃薯淀粉性能的影响研究中将水解温度分别设置结果表明在不同温度下水解淀粉性能差异显著当水解温度为时淀粉性能达到最佳状态等人研究用脉冲电场制备马铃薯乙酰化淀粉结果表明脉冲电池可以在短时间内制备高取代度的乙酰化淀粉该方法具有潜在应用价值马铃薯淀粉高分子材料研究与应用其中主要研究淀粉可降解性淀粉膜接枝共聚等等人用蒙脱土和9制备马铃薯纳米复合膜通过傅里叶变换红外光谱证实膜的抗拉强度断裂伸长率玻璃化转变温度熔点都增强等人研究添加丙酸钙和桂皮醛对马铃薯淀粉膜机械性能和抗菌性能的影响结果表明丙酸钙和肉桂醛对膜的力学性能有显著提高增加水蒸气透过率和水的溶解度降低复合膜的透光率且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有明显的抑制作用另外还有涉及少部分的马铃薯淀粉糖化及发酵主要是多糖糖化酶乳酸发酵等等人研究用两步法发酵生产黄原胶第步用枯草芽孢杆菌水解马铃薯淀粉生成还原糖第步用水解马铃薯淀粉提取物作为碳源以黄单胞菌生物合成黄原胶其方法比直接用马铃薯淀粉发酵生产黄原胶产量提高倍主要国家研究主题分析通过对马铃薯淀粉主要研究国家的关键词进行分类统计从而了解各国马铃薯淀粉研究热点掌握各国马铃薯淀粉研究发展方向运用软件对马铃薯淀粉关键词和国家进行合并归类我国的核心机构主要是华南理工大学江南大学和天津大学等近期研究主题主要围绕马铃薯淀粉经变性后性质研究如理化性质结构糊化等特性等人研究了重复回生处理对蜡质马铃薯淀粉结构特性和体外消化率的影响研究表明蜡质马铃薯淀粉经不同重复10次数的回生处理其结构变化对消化率有显著影响等人研究微波处理马铃薯淀粉改善淀粉凝胶理化性质马铃薯变性淀粉生成及应用研究如水热处理抗性淀粉挤压辐射等方面等人研究马铃薯羧甲基淀粉的合成方法并对其在染料印刷应用进行评估结果表明该方法成本低环保性好在活性染料印花中有广泛的应用前景等人研究了马铃薯淀粉辛基琥珀酸淀粉酯的制备和对影响反应的主要因素进行了系统研究结果表明反应体系适宜参数为淀粉浆料质量分数反应时间反应体系值反应温度辛基琥珀酸酐的量稀释倍数从我国研究机构分布来看主要以高校马铃薯变性淀粉理化性质研究为主淀粉应用方面发文量较少波蘭的核心机构主要是克拉科夫农业大学波兰科学院雅盖隆大学等近期研究主题主要围绕马铃薯变性淀粉性质研究如力学流变学等特性等人比较研究了氧化挤压氧化挤出复合变性种改性淀粉中直链淀粉和非多糖成分含量羧基量分子量分布糊化和流变学性质结果表明种变性方法导致马铃薯淀粉中的灰分的增加直链淀粉含量下降黏度降低对剪切力敏感度增加氧化淀粉非碳水化合物含量最低氧化淀粉磷含量减少挤压淀粉磷含量增加氧化淀粉的水结合力和溶解度与天然淀粉相比略有不同而挤压淀粉与原淀粉有明显差异复合改性后分子质量变化最大挤出淀粉含量最低马铃薯变性淀粉研究如辐11射氧化淀粉乙酰化淀粉等方面美国的核心机构主要是美国农业部普渡大学爱荷华州立大学等近期研究中马铃薯变性淀粉性质研究并不是热点研究主题主要围绕马铃薯变性淀粉生成及应用研究如马铃薯直链和支链淀粉生产挤压抗性淀粉马铃薯淀粉生物降解等方面等人研究在温和酸性条件下湿热处理值湿度处理马铃薯淀粉变性后的马铃薯淀粉糊化时间延迟黏度降低热稳定性增加结果表明微酸性环境可缩短马铃薯淀粉变性的时间及降低淀粉消化率等人通过遗传修饰生产抑制个异构体生产高直链的马铃薯淀粉其直链淀粉含量高含磷量是原马铃薯淀粉的倍为食品和工业应用提供了新的性能产品印度的核心机构主要是古鲁那纳克开发大学分块茎作物研究所安德拉邦大学等近期研究主题主要以马铃薯淀粉性质研究为主如马铃薯淀粉理化性质形态学糊化性质等马铃薯变性淀粉研究如热处理直链淀粉挤压乙酰化日本的核心机构主要是北海道国家农业研究中心带広畜产大学大阪城市大学等近期研究主题主要围绕马铃薯淀粉性质研究如糊化回生磷含量等其中马铃薯淀粉磷含量研究是其他国家从未涉及的研究领域马铃薯变性淀粉研究如水热处理直链淀粉12等方面马铃薯淀粉发酵研究如淀粉发酵生产丁醇丙酮等化工产品这也是日本研究一特色从国家主题词分析马铃薯淀粉的研究热点主要是围绕在变性淀粉的性质研究变性淀粉产品制备以及高分子化合物这个方面从研究主题词分布来看各国之间研究方向基本相同我国发文量虽然排名第一从表面上看研究队伍很壮大但是马铃薯淀粉的应用却与其悬殊像欧美等发达国家如医用淀粉黏合剂的研究早在世纪初期都已形成产业化产业带动技术发展研究实力远远超出我国而日本由于马铃薯不是他们的主要农作物因此马铃薯淀粉加工研究相比欧美国家要逊色主要研究机构主题分析国际重要研究机构主题分析见表表对比分析了发文量最多的前家机构研究主题加拿大农业部近期研究的热点是有关马铃薯植物生长代谢和马铃薯淀粉产品如抗性淀粉等中国农业大学近期研究的热点是直链淀粉的提取糊化淀粉及马铃薯块茎根基研究印度阿姆利泽纳克大学近期的研究主题主要是辛烯基琥珀酸淀粉射线物理变性等法国生物农业科学研究院近期研究的主题主要是挤压淀粉酸水解淀粉生物13材料生物纳米材料马铃薯淀粉颗粒研究射线淀粉磷酸化波兰雅盖隆大学近期研究的主题主要是化学改性淀粉磷酸化射线衍射江南大学近期研究的主题主要是热性能冷冻处理支链淀粉淀粉纳米晶蜡质马铃薯淀粉柠檬酸热湿处理高直链淀粉次氯酸盐氧化法微波加热改性淀粉韩国大学近期研究的主题主要是乙酰化淀粉交联双重改性羟丙基化淀粉另外针对我国华南理工大学近期研究的主题进行了分析主要是慢消化淀粉水热处理辛烯基琥珀酸淀粉直链淀粉挤出型淀粉热塑性淀粉射线由此可见国际上马铃薯淀粉重要研究机构研究热点主要是围绕马铃薯变性淀粉的研究我国马铃薯淀粉研究起步较晚虽然中国农业大学江南大学和华南理工等发文量跻身于国际前列但是技术积累较少与其他发达国家研究机构相比还是有所差距被引频次分析排名前位的国家依次为美国法国英国日本印度我国发文量虽排名世界第一但文章被引频次仅为篇其中篇分别于美国普渡大学荷兰瓦格宁根大学加拿大农业与农产食品部及香港大学合作发文由此可见我国马铃薯淀粉研究技术虽然形成了较大的规模但是整体研究水平仍有较大提升空间在马铃薯淀粉深加工领域形成较强的规模仍需要更大努力14由表可知其中被引频次排名前位的文章是来自法国的格勒诺布尔大学和韩国釜山国立大学等人发表的利用热塑性淀粉生产纳米复合材料被引频次之高主要是由于高分子材料是利用淀粉生产的高附加值产品是国际上研究的一大热点其余篇文章主要围绕在湿热法处理淀粉工艺对淀粉性质的影响化学变性如接枝聚合及利用淀粉发酵产氢等由此说明我国在淀粉接枝聚合研究方面实力在国际上处于较为领先的地位从文献涉及领域分析被引频次文章中除篇属于生物工程发酵外其余全部属于高分子聚合物领域由此说明马铃薯淀粉的研究趋势应主要以附加值高的高分子聚合物方向发展讨论及我国马铃薯淀粉加工发展建议结论与讨论近年马铃薯淀粉加工研究论文数量逐年增加其中以我国为代表的发展中国家在年初期马铃薯淀粉深加工论文发文量很少在近年论文数量出现井喷目前发文量处于全球第位发展态势强劲其中以华南理工大学和江南大学为代表的研究机构已跻身于国际重点研究机构排名行列论文发表数量占全国的表明我国在大力扶持农产品深加工政策下马铃薯淀粉加工研究领域发展迅速有助于推动我国马铃薯主粮化及产业化开发进程15通过对马铃薯深加工技术分析由于马铃薯淀粉顆粒大黏度高易转化等特殊性质马铃薯淀粉深加工技术主要以变性淀粉制备及应用为主就马铃薯产业目前加工效益来看加工粉条一般升值率为加工淀粉升值率为而加工变性淀粉升值率为加工薯条等快餐升值率高达加工吸水树脂等材料深加工品种升值率竟达近年来以改性马铃薯淀粉为基质合成可降解的复合材料是国际上研究的热点但这些产品在我国尚处于起步阶段我国在马铃薯淀粉加工领域发文量虽排名第一且研究领域涉及面较广但研究技术相对落后低水平重复研究现象严重论文被引频次低从论文主题词来看也缺少创新性需引进发达国家先进技术提升研究创新能力从目前马铃薯淀粉产品来看国内主要以初级产品为主加工品种单一产业链条短这主要是由于我国马铃薯淀粉加工技术以高校基础理论研究为主对工业化生产及应用技术的研究涉及较少产品更新与应用技术无人问津我国马铃薯淀粉加工发展建议马铃薯淀粉性能好但使用率低首先应大力提升对马铃薯淀粉的认识及宣传工作马铃薯淀粉应根据其特性进行发展规划在发酵行业主要利用淀粉中的碳源对其理化性质并无过多要求主要使用16的是低价格的玉米淀粉因此马铃薯淀粉在发酵行业中应用不占优势在食品行业我国大多数生产厂家使用廉价的玉米淀粉木薯淀粉等以次充好为提高黏度白度又违规添加非食品添加剂强氧化剂等造成食品安全隐患层出不穷另外我国马铃薯淀粉应用主要以食品为主与美国马铃薯淀粉及其深加工产品的用途和分配相比我国马铃薯变性淀粉的应用范围仍然十分有限没有真正体现出马铃薯淀粉在化学物理性能上明显优于玉米小麦等淀粉特殊功能因此导致马铃薯淀粉的大量积压今后应做好宣传及普及教育工作提升马铃薯淀粉的使用率其次我国马铃薯淀粉产量虽排名世界前列但由于技术水平不高导致国内马铃薯淀粉产品过剩销路不畅而且从国外进口的高品质马铃薯淀粉满足不了各种工业的需求因此我国淀粉工作者应重视马铃薯淀粉技术的研究在技术研究方面应大力开发新产品及应用技术提升技术创新性缩小国内马铃薯淀粉与世界先进水平的差距提高马铃薯淀粉产品附加值从数据分析来看以马铃薯淀粉为原料开发的新材料医用辅料黏合剂及膳食纤维是今后马铃薯淀粉研究的发展方向应引进先进生产工艺注重产品应用开发才能使马铃薯淀粉取得良性发展进一步推动马铃薯产业