Research Progress Analysis on Copper in Wine Based on Bibliometrics
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摘要: 铜作为葡萄与葡萄酒中常见的微量金属元素，始终被科研人员关注并深入研究。为把握相关研究进展及发展趋势，通过文献计量学的方法对Web of Science核心数据库中相关研究进行统计分析。结果表明，目前全球关于葡萄与葡萄酒中铜研究的文献数量呈现快速增长趋势，食品化学是发文量最多的学科方向，以主要葡萄酒生产国为核心研究国家。澳大利亚的A.C.Clark.发文量居世界首位。关键词共现分析发现，该主题的热点研究主要集中在以下几个方面：a.铜的积累和迁移规律；b.铜胁迫对葡萄酒质量和人体健康的影响；c.铜含量的检测方法；d.降低葡萄和葡萄酒中铜胁迫影响方法的开发，并且新型高效的铜含量检测方法和降低葡萄和葡萄酒中铜胁迫影响方法的开发很可能是未来的热点研究内容。本研究旨在为全面了解葡萄与葡萄酒中铜研究现状与发展趋势提供部分参考及依据。
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关键词:
- 葡萄 /
- 葡萄酒 /
- 铜 /
- 文献计量学 /
- Web of Science /
- VOSviewer /
- Bibliometric
Abstract: As a common trace metal element in grapes and wine, copper has been of interest and studied intensively by researchers. To grasp the relevant research progress and development trend, a statistical analysis of relevant studies in the Web of Science core database was performed using bibliometric methods. It has been found that the number of the current global literature on copper in grapes and wines showed a rapid increase. The research focused on food chemistry was the largest group, which oriented on the major wine-producing countries, particularly in Australian A.C.Clark. The keyword co-occurrence analysis showed that the popular research on this topic mainly focuses on the following aspects: a. The accumulation and migration pattern of copper. b. The effects of copper stress on wine quality and human health. c. Copper content testing method. d. Development of methods to reduce the effects of copper stress in grapes and wine. In addition, the development of novel and effective methods to test copper content and reduce the effects of copper stress in grapes and wine may be a popular topic for future research. This study would provide a partial reference and basis for a comprehensive understanding of the current status and trends of copper research in grapes and wines.-
Keywords:
- grape /
- wine /
- copper /
- bibliometrics /
- Web of Science /
- VOSviewer /
- Bibliometric
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葡萄是世界上种植范围最广泛的经济作物之一，葡萄酒作为其深加工产品一直受到消费者的喜爱[1]。大部分葡萄生产国气候较为温暖，环境较为潮湿，致使葡萄容易爆发真菌病害，对葡萄果实产量以及质量造成严重损失[2-3]。因此，在十九世纪末，铜基杀菌剂被发明出来用以对抗葡萄真菌病害。但是长期使用铜基杀菌剂应对葡萄真菌病害使得葡萄园土壤中的铜持续积累，显著增加了葡萄汁及葡萄酒中的铜含量，进而影响葡萄酒的质量[4]。同时使用铜制酿酒设备和硫酸铜或柠檬酸铜添加剂来降低H2S含量也可能增加葡萄汁和葡萄酒中的铜含量[2,5]。目前对葡萄与葡萄酒中铜的研究主要集中在铜的积累与迁移规律、铜胁迫对葡萄酒质量及人体健康影响、铜含量检测方法及降低铜胁迫方法等方面[6-8]。而国内对于葡萄与葡萄酒中铜胁迫相关研究局限于铜积累规律及铜含量检测[4]，对于葡萄与葡萄酒中铜胁迫的其它方向的研究较少，且尚未见到对国内外葡萄与葡萄酒中铜胁迫相关研究的文献计量学分析。因此，本文选用Web of Science核心数据库作为主要数据集来源，运用文献计量学方法进行统计分析，探究目前葡萄与葡萄酒中铜相关研究现状及发展趋势，对葡萄与葡萄酒中铜相关研究的热点内容进行分析，便于帮助国内科研工作者了解目前国内外相关主题的研究现状与发展趋势，同时为未来葡萄与葡萄酒中铜的相关研究方向提供参考依据。
1. 数据来源与分析
1.1 数据来源与工具
有关葡萄与葡萄酒中铜的相关研究文献数据来自于Web of Science（WOS），将数据库限制在Web of Science核心数据库利用高级检索功能，输入检索式（ALL=“grape copper”OR ALL=“wine copper”）检索相关文献，共检索出1992年到2022年期间发表的1336篇文献。
以WOS中检索出的文献作为数据集，利用VOSviewer及R语言（Bibliometric包）等文献可视化工具对所收集到的相关文献进行文本挖掘和精炼处理，并通过Origin对所获得的关于文献方向、年份、国家、作者、机构和关键词等数据进行整理分析并绘制图表，以此来了解及分析葡萄与葡萄酒中铜研究的相关热点内容。需要注意的是若同一篇文献中的作者来不同国家，则本文献会重复计入不同国家的数据中，因此会在一定程度上造成数据重合。
1.2 研究发展趋势分析
1.2.1 年代分布分析
对WOS核心合集所检索到的1336篇文献按照年份分类，如图1所示。分别展示了1992年至2022年以来的发文量，每五年为一个分组，共六组。随着时间变化，每五年间相关主题文献的发文量持续增长，1992~2007年间发文增长量要远小于2008~2022年。从2003~2007年开始，每五年间的发文增长量以60篇左右逐渐递增，2018~2022年较2013~2017增加了77篇，其增长趋势一直在上升，说明开展相关主题的科学研究持续在增长，不断有科研成果产出。同时通过指数函数预测未来的相关主题文献发表数量，可以看出发文量会在随后发展中持续增长，达到更高的高度。
1.2.2 期刊分布分析
对WOS核心合集中关于葡萄与葡萄酒中铜相关研究进行出版期刊分析，共有518种期刊刊登过相关文献，参考检索结果中的文献数量及分析结果，对其中刊登数量大于10篇以上期刊进行分析比较，表1展示了刊登相关文献数量在10篇以上的期刊。Journal of Agricultural and Food Chemistry以及Food Chemistry为发表最大的两个期刊，分别发表了73和63篇，在所有发表文献中的占比为5.50%和4.74%。随后American Journal of Enology and Viticulture、Talanta和Analytica Chimica Acta三种期刊相关文献刊登数量在三十篇左右，在所有文献占比中大于2%。综上所述，从出版期刊分布来看，主要以食品化学分析，环境科学分析及农业科学等相关期刊是此类文献的主要刊登期刊，但是期刊分布还是较为分散，发表量最多的Journal of Agricultural and Food Chemistry的文献出版数占全部出版文献的比例仅为5.50%。
表 1 主要期刊发表文献数量情况Table 1. Number of publications in major journals序号 期刊名称 文献
出版数占全部文献
比例（%）1 Journal of Agricultural
and Food Chemistry73 5.50 2 Food Chemistry 63 4.74 3 American Journal of Enology
and Viticulture32 2.41 4 Talanta 30 2.26 5 Analytica Chimica Acta 29 2.18 6 Australian Journal of
Grape and Wine Research23 1.73 7 Molecules 15 1.13 8 Environmental Science and
Pollution Research13 0.98 9 European Food Research
and Technology11 0.83 10 Journal of the Institute of Brewing 11 0.83 11 Lasers in Surgery and Medicine 11 0.83 12 Scientia Horticulturae 11 0.83 13 Microchemical Journal 10 0.75 14 Science of the Total Environment 10 0.75 1.2.3 国家共现分析
通过对检索到的相关文献进行国家共现分析，不同国家的文献发表数量及国家间合作关系分析，如图2、图3所示。通过分析可以发现从1992年到2022年，有76个不同的国家致力于相关研究。本部分着重对相关文献出版数量最多的10个国家进行分析，主要有中国（302）、巴西（289）、澳大利亚（284）、意大利（249）、美国（242）、西班牙（239）、法国（175）、葡萄牙（110）、土耳其（83）及德国（75）进行分析。从发展趋势来看美国开展相关研究较早，其次欧洲的法国，意大利与西班牙也开展了相同的研究，随后作为葡萄酒行业的新兴国家澳大利亚与巴西相关文献发文量超过老牌葡萄酒国家。中国作为近几年来发文量较高的新兴国家之一，具有更好的发展趋势。在国家间合作关系分析下可以发现（图3），美国是与其它国家联系最多的国家，其次是澳大利亚与意大利。同时澳大利亚、中国和意大利是与美国联系最紧密的三个国家。中国作为近期发文量最大的国家，但是与其它国家间的合作较少，仅仅与美国和澳大利亚等国家合作较多，而其他国家与中国的合作就更少了。中国作为目前该领域发文量较多的国家之一，应该多和其他国家进行合作，进行更多的研究，拓宽研究领域。
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图 2 历年国家发文数量变化图Figure 2. Chart of changes in the number of national issuances over the years![]()
图 3 国家共现及发展趋势图（A）与国家间合作关系分布图（B）Figure 3. Country co-occurrence and development trend map (A) and distribution map of cooperation among countries (B)同时通过对国家共现分析发现，大多数针对葡萄与葡萄酒中铜胁迫研究的国家大多为世界上的主要葡萄酒生产国。伴随着铜基杀菌剂的广泛使用，葡萄园土壤中的铜含量积累过量，对葡萄与葡萄酒品质产生负面影响，首先是地中海周围的传统老牌葡萄酒生产国，开展相关研究以解决铜胁迫相关影响。其次是美国，中国及澳大利亚等新兴葡萄酒生产国开展相关研究，由于科研实力较强，在相关研究中取得了更多的研究成果，成为了相关研究领域的中坚力量。
1.2.4 作者共现及研究机构分析
通过对WOS检索到的相关文献进行研究机构及文献作者进行分析。图4（A）为文献作者共现图，如图所示查尔斯特大学的A. C. CLARK作为发表相关文献数量最多达到了29篇，同时澳大利亚葡萄酒研究中心的G. R. SCOLLARY（26篇）、P. A. SMITH（10篇）及E. N. WILKES（9篇）也在该领域发表相关文献较多，与A. C. CLARK合作较为密切。除此之外，中国农业大学的HUANG W D（黄卫东），ZHAN J C（战吉宬）及西北农林科技大学的SUN X Y（孙翔宇）是国内发表相关较多，合作较为密切的专家学者。
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图 4 作者共现图及发展趋势图（A）与研究机构共现及发展趋势图（B）Figure 4. Author co-occurrence and development trend map (A) and research institutions co-occurrence and development trend map (B)发文机构共现及发展趋势如图4（B）所示，通过共现分析可以观察发现在不同研究机构中还是更加倾向于相同地域的研究机构聚集在一起，例如澳大利亚的阿德莱德大学，查尔斯特大学及澳大利亚葡萄酒研究中心联系更加紧密，中国的西北农林科技大学与中国农业大学合作更紧密，巴西的圣保罗大学与圣玛丽亚联邦大学联系更加紧密。同时目前澳大利亚与中国在近几年相关主题文献发表量更多。表2展示了相关主题文献发表量排前20位的研究机构，阿德莱德大学以82篇的发表量位居第一，占全部刊登文献的6.17%，随后有美国，加拿大及欧洲部分国家的研究机构。共有3个中国的研究机构上榜，分别是中国农业大学、沈阳药科大学及西北农林科技大学。
表 2 主要机构发表文献数量情况Table 2. Number of publications by major institutions序号 主要发文机构 中文名称 所属国家 出版数 占全部比例（%） 1 UNIV ADELAIDE 阿德莱德大学 澳大利亚 82 6.17 2 CHARLES STURT UNIV 查尔斯特大学 澳大利亚 39 2.94 3 UNIV FED SANTA MARIA 圣玛丽亚联邦大学 巴西 36 2.71 4 UNIV CALIF DAVIS 加州大学戴维斯分校 美国 35 2.64 5 UNIV PORTO 波尔图大学 葡萄牙 24 1.81 6 UNIV SAO PAULO 圣保罗大学 巴西 22 1.66 7 AUSTRALIAN WINE RES INST 澳大利亚葡萄酒研究中心 澳大利亚 18 1.36 8 UNIV MELBOURNE 墨尔本大学 澳大利亚 17 1.28 9 CHINA AGR UNIV 中国农业大学 中国 16 1.20 10 UNIV PADUA 帕多瓦大学 意大利 16 1.20 11 UNIV VIGO 维戈大学 西班牙 16 1.20 12 UNIV AVEIRO 阿威罗大学 葡萄牙 15 1.13 13 UNIV BELGRADE 贝尔格莱德大学 塞尔维亚 15 1.13 14 UNIV BASILICATA 阿尔伯塔大学 加拿大 14 1.05 15 SHENYANG PHARMACEUT UNIV 沈阳药科大学 中国 13 0.98 16 NORTHWEST A&F UNIV 西北农林科技大学 中国 12 0.90 17 PENN STATE UNIV 宾夕法尼亚大学 美国 12 0.90 18 UNIV BORDEAUX 波尔多大学 法国 12 0.90 19 UNIV GIRONA 赫罗纳大学 西班牙 12 0.90 20 UNIV VALLADOLID 巴亚多利德大学 西班牙 12 0.90 1.2.5 关键词共现分析
对WOS核心合集中检索到的文献，通过VOSviewer和Bibliometric进行关键词共现及发展趋势分析，对检索到的文献关键词进行筛选与汇总（图5、图6）。除葡萄、葡萄酒及铜3个搜索关键词之外，发现历年来出现频率较高的关键词主要有：Heavy metals、Iron、Polyphenols、Metals、Zinc、Oxidation、Lead、Red wine、Resveratrol、Antioxidant、Browning、Soil、White wine、Oxidative stress、Oxygen等。因此，目前对葡萄与葡萄酒中铜的研究主要聚集在葡萄与葡萄酒中重金属元素检测分析、铜与葡萄及葡萄酒中酚类物质的交互作用、铜对葡萄酒发酵进程的影响、葡萄酒对铜存在的氧化应激反应、铜基杀菌剂长久使用对葡萄园土壤的影响。除此之外，目前对于降低葡萄园土壤，葡萄及葡萄酒中铜含量的方法的研究也越来越多。
通过历年来关键词的变化，可以看出关于葡萄与葡萄酒中铜的研究方向正在发生变化。在2010年之前的研究中，大多数研究是以葡萄园土壤，葡萄与葡萄酒中铜含量检测为主，分析全球葡萄种植区域内由于铜基杀菌剂长时间的使用对葡萄园土壤及葡萄与葡萄酒铜积累状况，评价现有栽培措施下的不足。其次由于葡萄酒铜含量增多会加快葡萄酒的氧化并产生部分沉淀物质，研究人员对铜含量增加造成葡萄酒中的氧化应激反应机理，以及葡萄酒中酚类物质与铜离子的交互作用进行研究，探究铜含量增加对葡萄与葡萄酒产生的具体影响。自2010年以来，大多数研究聚集在较高含量的铜胁迫对葡萄汁发酵进程的影响，以及对酿酒酵母生长活力的影响。并且面对铜基杀菌剂的长期使用，研究人员更加着重于食品安全方面的研究，倾向于寻找铜基杀菌剂的替代品。
目前对于葡萄与葡萄酒中铜离子去除方法的研究较为持续，多项研究提出了不同的铜离子去除方法，减少铜基杀菌剂的使用，利用生物及非生物吸附减少葡萄酒中铜离子的含量。所以目前铜离子的去除是目前葡萄与葡萄酒中关于铜方面的一大热点研究方向。
2. 热点研究内容
通过对葡萄与葡萄酒中铜胁迫相关研究进行文献计量学分析发现，同时结合关键词共现分析可以看出，目前相关研究主要分为：a.铜元素在土壤-葡萄汁-葡萄酒中的积累与迁移转化规律研究；b.过量的铜元素对葡萄酒质量及人体健康的影响；c.葡萄与葡萄酒中铜含量检测方法的开发；d.葡萄与葡萄酒中铜离子的去除方法研究。接下来对热点研究内容进行具体分析。
2.1 铜的积累与迁移
铜是大多数生物体所必需的微量营养素，但是有益浓度非常低[9-10]，一旦超过有益范围，会对细胞产生抑制作用甚至毒性[11]。在葡萄栽培中定期使用铜基杀菌剂来应对葡萄真菌病害是常见的措施，因此导致铜在葡萄园土壤中长期积累。相关研究如意大利[2-3,12]、捷克[13]、西班牙[14]、土耳其[15]、乌克兰[16]、澳大利亚[17]、巴西[18]及中国怀涿盆地[4]等主要葡萄种植栽培区域的土壤，葡萄及葡萄酒中铜含量的调查，展现了不同环境条件下，不同地域及不同栽培措施下全球主要葡萄栽培区域的铜含量积累状况。长时间铜基杀菌剂的使用使得葡萄园土壤中积累了大量的铜，葡萄根系又吸附土壤中的铜离子进入植株体内，部分富集在葡萄果实内，随后被破碎压榨进入葡萄汁中，伴随着发酵进程进行，最终出现在成品葡萄酒中，形成这样一条铜迁移通路：土壤-葡萄藤-葡萄-葡萄汁-葡萄酒[10,16]。
目前对于不同葡萄栽培区域的铜含量调查，对主要葡萄栽培区内的铜含量积累情况有了初步了解。例如SUN等[4]对我国典型葡萄种植栽培区-怀涿盆地的研究报告详细展现了不同的葡萄园、葡萄品种、葡萄树龄和训练系统，对葡萄园土壤、葡萄和葡萄酒中铜含量的影响，进一步的解释了在不同葡萄园条件及不同栽培措施下铜含量的积累与迁移呈现出的不同规律。对于目前在葡萄园及葡萄与葡萄酒中铜含量的积累与迁移规律的研究，提供了坚实基础的理论研究，便于更好的进行后续研究。
2.2 铜胁迫对葡萄酒质量及人体健康影响
长期使用铜基杀菌剂造成葡萄园土壤铜含量升高以及葡萄和葡萄酒中铜含量的升高，同时使用铜制酿酒设备以及添加硫酸铜去除硫化物异味也增加了葡萄酒中铜含量[2-3]。因此探明铜胁迫对葡萄酒质量的影响是十分重要的。有研究表明在葡萄发育过程中喷施铜基杀菌剂（波尔多液），会对葡萄特定发育阶段的糖，有机酸及黄烷-3-醇造成影响，并且成熟果实中游离天然氨基酸显著降低，同时致使葡萄果实表面铜含量增加多达14倍[19]。铜基杀菌剂的使用还会导致葡萄酒中高级醇及酯类挥发性化合物含量的显著降低[20]。高浓度的铜胁迫同样会严重影响葡萄汁发酵进程中酿酒酵母的活性，使得酿酒酵母中产生氧化应激反应，通过损害膜完整性来降低酵母的活力并影响酶活性，使得糖分利用率以及酒精产量降低[21]。GRANGETEAU等[22]的研究也表明在葡萄园喷施铜基与含硫杀菌剂会使葡萄园中酵母及酵母属真菌的多样性显著降低。SUN等[23]的研究表明在低铜浓度下发酵的葡萄酒中多酚及抗氧化活性均显著增加，当高铜浓度下发酵的葡萄酒中的多酚含量、CIELAB颜色参数和抗氧化活性均显著降低。同时CLARK等[24]发现在葡萄酒中较高的铜含量会加快葡萄酒的氧化速度，在白葡萄酒中产生沉淀物及增强色素沉着。
相关研究表明，在成年人每天饮食中铜的中位摄入量在1.0~1.6 mg/d之间[25]，大多数成年人从日常饮食中足以获得足够的铜。因此葡萄酒中过量的铜残留会对人体造成一定程度的负面影响。SUN等[26]的研究结果表明尽管葡萄酒中酚类等功能性物质可以很好的减轻乙醇对小鼠肝脏造成的损伤，但是当葡萄酒铜含量在0.99 mg/L时肝脏已经开始出现损害现象，高浓度的铜会加剧小鼠酒精性肝损伤。并且高浓度铜胁迫会导致人体内脂氧合酶（LOX）活性升高及与细胞外基质（ECM）的交联，促使肺动脉硬度增加及肺动脉高压的发展[27-28]。同时高浓度铜还可以通过参与低密度脂蛋白（LDL）摄取及参与胆固醇合成相关的蛋白质表达促进动脉粥样硬化生成[29-30]。综上所述，这些发现表明过量的铜可以通过多种机制导致人体心血管等相关疾病的发生，影响人体的健康。
综上所述，较高铜含量会对葡萄酒质量及人类身体健康造成不同程度影响。尽管低浓度铜含量对葡萄汁发酵有益，但是对于目前全球葡萄栽培环境来看，葡萄及葡萄酒发酵过程更多是处于较高浓度的铜胁迫下，同时葡萄酒中较高的铜残留还会影响人类身体健康。因此研究人员需要更加精确详细的评估高浓度的铜胁迫对葡萄及葡萄酒造成的危害，并且寻找相应的解决办法。
2.3 铜含量检测方法
铜作为葡萄与葡萄酒中常见的微量金属元素其含量必须得到控制，因此能否准确测定葡萄与葡萄酒中的铜含量是非常必要的[31]。目前常见的葡萄酒中铜含量测定方法主要有分光光度法[32-33]、电化学法[31,34-35]、有机荧光探针法[36-37]、比色法[38]、原子吸收光谱法（ASS）[39-40]、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）和质谱法（ICP-MS）[4,41]。
BAI等[32]研究开发了一种基于表面活性剂C-TAB，利用3,5-二甲氧基-4-羟基苯甲醛苯甲酰腙（DMBBH）的分光光度法测定葡萄酒中铜（II）的方法；ZENGIN等[33]研究合成了一种新型功能纳米复合材料吸收富集葡萄酒中的铜离子同时开发一种超微量紫外-可见分光光度法检测葡萄酒中铜离子的形态和含量的方法；DA COSTA等[31]的研究通过基于电位化学传感器的电子舌研究了葡萄酒中铁、铜、铅、镉等金属的定量检测方法，证明了电子舌检测葡萄酒微量金属元素的能力；DUGANDZIC等[35]基于表面增强拉曼散射（SERS）开发了一种新型分子传感器，用于检测和定量Cu2+，具有非常好的特异性和选择性，作为控制葡萄酒生产过程中和最终产品中Cu2+含量的常规测试具有重要的意义；WU等[36]研究了一种新型香豆素荧光探针成功用于葡萄酒中Cu2+的定性和定量检测；GU等[37]研究开发了一种比色近红外荧光探针DCM-P，对Cu2+具有高选择性并且可以快速方便的通过颜色变化检测样品中的Cu2+含量；FIGUEIREDO等[38]通过由淀粉和聚乙烯醇组成薄膜为载体固定花青素作为传感器，快速检测酒类样品中的铜离子含量，该传感器通过颜色从红色变为绿色实现Cu2+检测，简单廉价具有选择性。ASS，ICP-OES和ICP-MS作为最常用检测葡萄酒中铜含量的检测仪器，具有极高的精度和选择性、以及非常低的检测限，但是这类仪器成本高，检测方法建立成本也高，并且对于样品前处理过程复杂，费时费力，通常需要合格的人员才能使用它们[4,39-41]。
对于葡萄酒中铜含量的检测方法大致可以分为两个方向，一种是高精度、高准确性以及低检测限，另一种是样品处理简单，检测快速，降低检测成本的方向。两个方向都代表了研究人员不同的检测要求，向着更高精度，更高准确定，更佳快速及更低检测成本的方向发展。
2.4 降低铜胁迫方法
虽然铜作为生物所必须的微量金属元素，对维持正常生长、调节新陈代谢和保护免受氧化应激很重要，但目前大多数的研究表明由于葡萄园中长期使用铜基杀菌剂使得葡萄与葡萄酒中具有较高的铜含量，造成的消极影响更多。因此目前在葡萄栽培措施及葡萄汁和葡萄酒处理方法选择上更加倾向于减少产品中的铜。在降低葡萄与葡萄酒中铜含量的研究中，主要有以下几个方面来减少铜含量。
2.4.1 开发抗真菌葡萄品种
目前在主要酿酒葡萄栽培区域有倾向于使用抗真菌葡萄品种作为有机葡萄栽培中的主要品种趋势，特别是在葡萄真菌病害严重的地区[8]。抗真菌葡萄品种有助于改善有机和传统葡萄栽培的病害管理，特别是在减少铜基杀菌剂的使用方面，可以有效降低葡萄生产成本并减少土壤中的铜积累，以此来减少葡萄酒中的铜残留。
2.4.2 减少铜基杀菌剂的使用
寻找铜基杀菌剂的代替品也是目前的研究热点问题。例如MA等[42]通过铜基杀菌剂与螯合铁的复合使用增强葡萄叶片光合作用并提高葡萄果实质量，减少了植物和土壤中过量的铜积累。GARDE-CERDAN等[43]研究表明单独使用壳聚糖和海带多糖，以及与铜基杀菌剂交替使用控制葡萄霜霉病对葡萄果实质量的影响要小于单独使铜基杀菌剂，壳聚糖和海带多糖可以很好的作为铜基杀菌剂的一种替代品。CALZARANO等[44-45]研究将铜与意大利一种沸石（构造硅酸盐，包括52种不同的矿物种类）相结合，构成铜沸石取代铜基杀菌剂应对葡萄霜霉病、灰霉病及酸腐病，结果表明铜沸石的使用可以有效减少铜的使用量，还可以使葡萄果实中的多酚含量增加和加深果皮颜色。因此寻找合理有效的铜基杀菌剂的替代品，在有效控制真菌病害的前提下，显著减少铜基杀菌剂的使用，减少土壤中的铜积累。
2.4.3 外源添加物缓解铜胁迫影响
目前有不少研究聚集在通过外源添加物来缓解葡萄植株及葡萄汁发酵过程铜胁迫造成的负面影响。ZHOU等[46]研究表明使用外源性24-表油菜素内酯可以有效缓解铜胁迫对葡萄枝条生长的消极影响，可以有效降低氧化应激反应，增加部分内源性激素的水平，并且改善根系生长。JIA、ZIMDARS等[47-48]分别在含铜葡萄汁发酵过程中添加原花青素及谷胱甘肽维持及改善酒精发酵环境，缓解铜胁迫下酿酒酵母活性降低的负面影响，并加快酒精发酵进程并进一步提高糖利用率。
2.4.4 生物及非生物吸附铜方法
同时对于通过生物及非生物法去除葡萄酒中铜的方法开发也是研究热点。例如SUN等[10]研究表明酿酒酵母可以对铜离子进行生物及非生物吸附，但与生物吸附相比，非生物吸附效率更低。因此酿酒酵母对铜的吸附方式主要通过生物吸附，生物吸附铜是一个两步过程：第一步铜吸附到细胞表面；第二步铜在细胞内积累。SCHUT等[49]选取八种与葡萄酒相关的乳酸菌进行葡萄汁与葡萄酒中的铜吸附实验，结果表明乳酸菌具有很高的铜吸附能力，可以有效降低铜浓度。ZHANG等[50]评估了膜吸附及深层过滤器对葡萄酒中铜离子的去除能力，膜过滤器更偏向于小批量吸附葡萄酒中的铜，而深层过滤器更倾向于工业规模的铜吸附处理。
3. 结语
本研究通过文献计量学的方法对目前葡萄与葡萄中铜相关的主题研究文献进行搜集与分析。结果表明近些年来，关于葡萄与葡萄酒中铜相关研究的文献出版量持续在增加，表明科研人员对于铜和葡萄与葡萄酒的关系越来越感兴趣。法国、意大利与西班牙作为欧洲传统的葡萄种植与葡萄酒生产国，在该主题的研究中是主要的领导者之一。同时澳大利亚，美国及中国作为葡萄种植和葡萄酒生产的新世界国家，在进几年内的相关主题研究数量持续在增长，同样是目前的领导者之一。目前关于该主题的研究主要聚集在铜的积累与迁移规律、铜胁迫对葡萄酒质量及人体健康影响、铜含量检测方法及降低铜胁迫方法等方面。当前更多的研究聚焦在葡萄与葡萄酒中新型铜含量检测方法开发，以及如何降低或消除葡萄与葡萄酒中的铜含量。
因此，在未来对于该主题的科研人员可以倾向于新型铜含量检测方法开发，更加方便，快速及低成本的检测葡萄与葡萄酒中的铜含量。同时面对葡萄与葡萄酒中铜含量的日益升高，开发不同的铜离子吸附去除手段，或研究铜基杀菌剂的替代品以此来减少产品中铜含量的积累。同时面对不同方法，也要考虑对葡萄酒质量的影响，不能造成葡萄酒质量降低，要促使科学技术研究更好的为葡萄酒质量品质服务，促使葡萄与葡萄酒向着健康营养方向发展。
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图 2 历年国家发文数量变化图
Figure 2. Chart of changes in the number of national issuances over the years
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图 3 国家共现及发展趋势图（A）与国家间合作关系分布图（B）
Figure 3. Country co-occurrence and development trend map (A) and distribution map of cooperation among countries (B)
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图 4 作者共现图及发展趋势图（A）与研究机构共现及发展趋势图（B）
Figure 4. Author co-occurrence and development trend map (A) and research institutions co-occurrence and development trend map (B)
表 1 主要期刊发表文献数量情况
Table 1 Number of publications in major journals
序号 期刊名称 文献
出版数占全部文献
比例（%）1 Journal of Agricultural
and Food Chemistry73 5.50 2 Food Chemistry 63 4.74 3 American Journal of Enology
and Viticulture32 2.41 4 Talanta 30 2.26 5 Analytica Chimica Acta 29 2.18 6 Australian Journal of
Grape and Wine Research23 1.73 7 Molecules 15 1.13 8 Environmental Science and
Pollution Research13 0.98 9 European Food Research
and Technology11 0.83 10 Journal of the Institute of Brewing 11 0.83 11 Lasers in Surgery and Medicine 11 0.83 12 Scientia Horticulturae 11 0.83 13 Microchemical Journal 10 0.75 14 Science of the Total Environment 10 0.75 
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表 2 主要机构发表文献数量情况
Table 2 Number of publications by major institutions
序号 主要发文机构 中文名称 所属国家 出版数 占全部比例（%） 1 UNIV ADELAIDE 阿德莱德大学 澳大利亚 82 6.17 2 CHARLES STURT UNIV 查尔斯特大学 澳大利亚 39 2.94 3 UNIV FED SANTA MARIA 圣玛丽亚联邦大学 巴西 36 2.71 4 UNIV CALIF DAVIS 加州大学戴维斯分校 美国 35 2.64 5 UNIV PORTO 波尔图大学 葡萄牙 24 1.81 6 UNIV SAO PAULO 圣保罗大学 巴西 22 1.66 7 AUSTRALIAN WINE RES INST 澳大利亚葡萄酒研究中心 澳大利亚 18 1.36 8 UNIV MELBOURNE 墨尔本大学 澳大利亚 17 1.28 9 CHINA AGR UNIV 中国农业大学 中国 16 1.20 10 UNIV PADUA 帕多瓦大学 意大利 16 1.20 11 UNIV VIGO 维戈大学 西班牙 16 1.20 12 UNIV AVEIRO 阿威罗大学 葡萄牙 15 1.13 13 UNIV BELGRADE 贝尔格莱德大学 塞尔维亚 15 1.13 14 UNIV BASILICATA 阿尔伯塔大学 加拿大 14 1.05 15 SHENYANG PHARMACEUT UNIV 沈阳药科大学 中国 13 0.98 16 NORTHWEST A&F UNIV 西北农林科技大学 中国 12 0.90 17 PENN STATE UNIV 宾夕法尼亚大学 美国 12 0.90 18 UNIV BORDEAUX 波尔多大学 法国 12 0.90 19 UNIV GIRONA 赫罗纳大学 西班牙 12 0.90 20 UNIV VALLADOLID 巴亚多利德大学 西班牙 12 0.90
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[1] NGCOBO M E K, DELELEE M A, CHEN L, et al. Investigating the potential of a humidification system to control moisture loss and quality of 'Crimson Seedless' table grapes during cold storage[J]. Postharvest Biology and Technology,2013,86:201−211. doi: 10.1016/j.postharvbio.2013.06.037
[2] GARCIA-ESPARZA M A, CAPRI E, PIRZADEH P, et al. Copper content of grape and wine from Italian farms[J]. Food Additives & Contaminants,2006,23(3):274−280.
[3] PROVENZANO M R, ELBILALI H, SIMEONE V, et al. Copper contents in grapes and wines from a Mediterranean organic vineyard[J]. Food Chemistry,2010,122(4):1338−1343. doi: 10.1016/j.foodchem.2010.03.103
[4] SUN X, MA T, YU J, et al. Investigation of the copper contents in vineyard soil, grape must and wine and the relationship among them in the Huaizhuo Basin Region, China: A preliminary study[J]. Food Chemistry,2018,241:40−50. doi: 10.1016/j.foodchem.2017.08.074
[5] TAMASI G, PAGNI D, CARAPELLI C, et al. Investigation on possible relationships between the content of sulfate and selected metals in Chianti wines[J]. Journal of Food Composition and Analysis,2010,23(4):333−339. doi: 10.1016/j.jfca.2009.12.011
[6] CLAUS H. How to deal with uninvited guests in wine: Copper and copper-containing oxidases[J]. Fermentation,2020,6(1):38. doi: 10.3390/fermentation6010038
[7] DUAN N, YANG S X, TIAN H Y, et al. The recent advance of organic fluorescent probe rapid detection for common substances in beverages[J]. Food Chemistry,2021,358:129839. doi: 10.1016/j.foodchem.2021.129839
[8] PEDNEAULT K, PROVOST C. Fungus resistant grape varieties as a suitable alternative for organic wine production: Benefits, limits, and challenges[J]. Scientia Horticulturae,2016,208:57−77. doi: 10.1016/j.scienta.2016.03.016
[9] FERREIRA J, TOIT M D, TOIT W J D. The effects of copper and high sugar concentrations on growth, fermentation efficiency and volatile acidity production of different commercial wine yeast strains[J]. Australian Journal of Grape and Wine Research,2006,12(1):50−56. doi: 10.1111/j.1755-0238.2006.tb00043.x
[10] SUN X, LIU L, ZHAO Y, et al. Effect of copper stress on growth characteristics and fermentation properties of Saccharomyces cerevisiae and the pathway of copper adsorption during wine fermentation[J]. Food Chemistry,2016,192:43−52. doi: 10.1016/j.foodchem.2015.06.107
[11] ROBINSON N J, WINGE D R. Copper metallochaperones[J]. Annual Review of Biochemistry,2010,79(1):537−562. doi: 10.1146/annurev-biochem-030409-143539
[12] ROVIELLO V, CARUSO U, DAL POGGETTO G, et al. Assessment of copper and heavy metals in family-run vineyard soils and wines of Campania Region, South Italy[J]. International Journal of Environmental Research and Public Health,2021,18(16):8465. doi: 10.3390/ijerph18168465
[13] ASH C, VACEK O, JAKSIK O, et al. Elevated soil copper content in a bohemian vineyard as a result of fungicide application[J]. Soil and Water Research,2012,7(4):151−158. doi: 10.17221/41/2012-SWR
[14] FERNANDEZ-CALVINO D, SOLER-ROVIRA P, POLO A, et al. Enzyme activities in vineyard soils long-term treated with copper-based fungicides[J]. Soil Biology & Biochemistry,2010,42(12):2119−2127.
[15] KARATAS D D, AYDIN F, AYDIN I, et al. Elemental composition of red wines in Southeast Turkey[J]. Czech Journal of Food Sciences,2015,33(3):228−236. doi: 10.17221/58/2015-CJFS
[16] VYSTAVNA Y, RUSHENKO L, DIADIN D, et al. Trace metals in wine and vineyard environment in southern Ukraine[J]. Food Chemistry,2014,146:339−344. doi: 10.1016/j.foodchem.2013.09.091
[17] PIETRZAK U, MCPHAIL D C. Copper accumulation, distribution and fractionation in vineyard soils of Victoria, Australia[J]. Geoderma,2004,122(2-4):151−166. doi: 10.1016/j.geoderma.2004.01.005
[18] KORCHAGIN J, MOTERLE D F, VARELLA ESCOSTEGUY P A, et al. Distribution of copper and zinc fractions in a Regosol profile under centenary vineyard[J]. Environmental Earth Science,2020,79(19):439. doi: 10.1007/s12665-020-09209-7
[19] MARTINS V, TEIXEIRA A, BASSIL E, et al. Metabolic changes of Vitis vinifera berries and leaves exposed to Bordeaux mixture[J]. Plant Physiology and Biochemistry,2014,82:270−278. doi: 10.1016/j.plaphy.2014.06.016
[20] MARTINS V, TEIXEIRA A, GEROS H. Changes in the volatile composition of wine from grapes treated with Bordeaux mixture: A laboratory-scale study[J]. Australian Journal of Grape and Wine Research,2015,21(3):425−429. doi: 10.1111/ajgw.12150
[21] SUN X Y, LIU L L, MA T T, et al. Effect of high Cu2+ stress on fermentation performance and copper biosorption of Saccharomyces cerevisiae during wine fermentation[J]. Food Science and Technology,2019,39(1):19−26. doi: 10.1590/1678-457x.24217
[22] GRANGETEAU C, DAVID V, HERVE A, et al. The sensitivity of yeasts and yeasts-like fungi to copper and sulfur could explain lower yeast biodiversity in organic vineyards[J]. FEMS Yeast Research,2017,17(8):092.
[23] SUN X, MA T, HAN L, et al. Effects of copper pollution on the phenolic compound content, color, and antioxidant activity of wine[J]. Molecules,2017,22(5):726. doi: 10.3390/molecules22050726
[24] CLARK A C, WILKES E N, SCOLLARY G R. Chemistry of copper in white wine: A review[J]. Australian Journal of Grape and Wine Research,2015,21(3):339−350.
[25] BOULLATA J, MUTHUKUMARAN G, PIARULLI A, et al. Oral copper absorption in men with morbid obesity[J]. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology,2017,44:146−150. doi: 10.1016/j.jtemb.2017.07.005
[26] SUN X, WANG J, GE Q, et al. Interactive effects of copper and functional substances in wine on alcoholic hepatic injury in mice[J]. Foods,2022,11(16):2383. doi: 10.3390/foods11162383
[27] FUKAI T, USHIO-FUKAI M, KAPLAN J H. Copper transporters and copper chaperones: Roles in cardiovascular physiology and disease[J]. American Journal of Physoology-Cell Physiology,2018,315(2):C186−C201.
[28] ZIMNICKA A M, TANG H, GUO Q, et al. Upregulated copper transporters in hypoxia-induced pulmonary hypertension[J]. Plos One,2014,9(3):0090544. doi: 10.1371/journal.pone.0090544
[29] LAMB D J, MITCHINSON M J, LEAKE D S. Transition-metal ions within human arherosclerotic lesions can catalyze the oxidation of low density-lipoprotein by macrophages[J]. FEBS LETTERS,1995,374(1):12−16. doi: 10.1016/0014-5793(95)01068-P
[30] SVENSSON P A, ENGLUND M C O, MARKSTROM E, et al. Copper induces the expression of cholesterogenic genes in human macrophages[J]. Atherosclerosis,2003,169(1):71−76. doi: 10.1016/S0021-9150(03)00145-X
[31] COSTA D A M S, DELGADILLO I, RUDNITSKAYA A. Detection of copper, lead, cadmium and iron in wine using electronic tongue sensor system[J]. Talanta,2014,129:63−71. doi: 10.1016/j.talanta.2014.04.030
[32] BAI K A, VALLINATH G V S, CHANDRASEKHAR K B, et al. Spectrophotometric determination of Copper (II) using 3,5-Dimethoxy-4-hydroxy benzaldehyde benzoylhydrazone (DMBBH) in presence of surfactant C-TAB[J]. Research Journal of Chemistry and Environment,2011,15(2):445−449.
[33] ZENGIN H B, GURKAN R. Application of a novel poly (SMAm)-Tris-Fe3O4 nanocomposite for selective extraction and enrichment of Cu(I)/Cu(II) from beer, soft drinks and wine samples, and speciation analysis by micro-volume UV-Vis spectrophotometry[J]. Talanta,2021,224:121789. doi: 10.1016/j.talanta.2020.121789
[34] ANTUNOVIC V, TRIPKOVIC T, TOMASEVIC B, et al. Voltammetric determination of lead and copper in wine by modified glassy carbon electrode[J]. Analytical Sciences,2021,37(2):353−358. doi: 10.2116/analsci.20P302
[35] DUGANDZIC V, KUPFER S, JAHN M, et al. A SERS-based molecular sensor for selective detection and quantification of copper (II) ions[J]. Sensors and Actuators B Chemical,2019,279:230−237. doi: 10.1016/j.snb.2018.09.098
[36] WU X M, WANG H, YANG S X, et al. A novel coumarin-based fluorescent probe for sensitive detection of copper (II) in wine[J]. Food Chemistry,2019,284:23−27. doi: 10.1016/j.foodchem.2019.01.090
[37] GU B, HUANG L, XU Z, et al. A reaction-based, colorimetric and near-infrared fluorescent probe for Cu2+ and its applications[J]. Sensors and Actuators B:Chemical,2018,273:118−125. doi: 10.1016/j.snb.2018.06.032
[38] FIGUEIREDO M T D, FERREIRA G M D, LOPEZ M A R, et al. Immobilization of anthocyanin in polymeric film to obtain a colorimetric sensor for detection of copper in cachaca[J]. Food Analytical Methods,2022,15(12):3535−3553. doi: 10.1007/s12161-022-02383-3
[39] NAVARRO-ALARCON M, VELASCO C, JODRAL A, et al. Copper, zinc, calcium and magnesium content of alcoholic beverages and by-products from Spain: Nutritional supply[J]. Food Additives and Contaminants Part A-Chemistry Analysis Control Exposure & Risk Assessment,2007,24(7):685−694.
[40] AJTONY Z, SZOBOSZLAI N, SUSKO E K, et al. Direct sample introduction of wines in graphite furnace atomic absorption spectrometry for the simultaneous determination of arsenic, cadmium, copper and lead content[J]. Talanta,2008,76(3):627−634. doi: 10.1016/j.talanta.2008.04.014
[41] TUSAT E, OZCAN M M, ER F, et al. Determination of cadmium, copper, iron, nickel and zinc in Turkish grape seeds[J]. Asian Journal of Chemistry,2011,23(9):4177−4179.
[42] MA J, ZHANG M, LIU Z, et al. Effects of foliar application of the mixture of copper and chelated iron on the yield, quality, photosynthesis, and microelement concentration of table grape (Vitis vinifera L.)[J]. Scientia Horticulturae,2019,254:106−115. doi: 10.1016/j.scienta.2019.04.075
[43] GARDE-CERDAN T, MANCINI V, CARRASCO-QUIROZ M, et al. Chitosan and laminarin as alternatives to copper for plasmopara viticola control: Effect on grape amino acid[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2017,65(34):7379−7386. doi: 10.1021/acs.jafc.7b02352
[44] CALZARANO F, SEGHETTI L, PAGNANI G, et al. Italian zeolitites in the control of grey mould and sour rot and their effect on leaf reflectance, grape and wine[J]. Agriculture,2020,10(12):580. doi: 10.3390/agriculture10120580
[45] CALZARANO F, SEGHETTI L, PAGNANI G, et al. Control of grapevine downy mildew by an Italian copper chabasite-rich zeolitite[J]. Agronomy,2022,12(7):1528. doi: 10.3390/agronomy12071528
[46] ZHOU Y L, HUO S F, WANG L T, et al. Exogenous 24-epibrassinolide alleviates oxidative damage from copper stress in grape (Vitis vinifera L.) cuttings[J]. Plant Physiology and Biochemistry,2018,130:555−565. doi: 10.1016/j.plaphy.2018.07.029
[47] JIA B, LIU X, ZHAN J, et al. The effect of proanthocyanidins on growth and alcoholic fermentation of wine yeast under copper stress[J]. Journal of Food Science,2015,80(6):M1319−M1324. doi: 10.1111/1750-3841.12897
[48] ZIMDARS S, SCHRAGE L, SOMMER S, et al. Influence of glutathione on yeast fermentation efficiency under copper stress[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2019,67(39):10913−10920. doi: 10.1021/acs.jafc.9b03519
[49] SCHUT S, ZAUNER S, HAMPEL G, et al. Biosorption of copper by wine-relevant lactobacilli[J]. International Journal of Food Microbiology,2011,145(1):126−131. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2010.11.039
[50] ZHANG X Y, BOWYER P, SCOLLARY G R, et al. Sulfide-bound copper removal from red and white wine using membrane and depth filters: Impacts of oxygen, H2S-to-Cu ratios, diatomaceous earth and wine volume[J]. Food Chemistry,2022,377:131758. doi: 10.1016/j.foodchem.2021.131758
-
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1. 杜晓仪，杨继国，徐玉娟，吴继军，余元善，邹波，彭健，李璐. 不同益生菌对三华李发酵果汁品质及其体外消化特性的影响. 食品工业科技. 2024(02): 143-151 . 
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