在现代农业生产中，农药的广泛使用对于防治病虫害、保障农作物产量起到了至关重要的作用，全球每年大约有600万t农药用于农业生产中[1]。然而，长期大量使用农药，会造成农药在农产品及环境中的残留问题日趋严重，这不仅危害消费者的身体健康，还会对生态环境造成潜在威胁。随着人们对食品安全和生态环境保护意识的日益增强，快速、准确地检测农产品中的农药残留问题已成为亟待解决的重要课题。近年来，农药残留检测技术日趋丰富和完善，色谱分析、光谱分析、质谱分析、免疫分析等检测技术不断涌现。生物芯片、适配体筛选等免疫检测技术具有强特异性、高灵敏度、高通量、高效、低成本的特点而备受关注[2-5]，在农药残留检测领域展现出了巨大的应用潜力。因此，对农药残留免疫检测技术领域的研究历史、研究现状、研究热点和研究进展进行梳理，探索免疫检测试纸条高效的制备方法、精准的特性分析以及在实际检测中的应用效果，可以有效推动我国农药残留免疫检测技术的发展，保障我国农产品质量安全和生态环境稳定。CiteSpace是一款文献可视化的计量学软件，针对文献的发表机构、关键词、作者等方面进行深入、系统分析，以探究相关领域的研究热点、研究前沿、研究演进路径、研究群体等[6]。本文采用文献计量的方法，客观梳理了2001—2024年我国农药残留免疫检测技术的研究成果，基于 CiteSpace计量工具绘制科学知识图谱，揭示我国农药残留免疫检测技术领域的研究现状，进一步推动该领域未来的发展。
1 数据来源与方法
1.1 数据来源
本研究文献数据来源于中国知网学术期刊（China National Knowledge Infrastructure，CNKI）总库，设置检索方式为高级检索，检索文献发表时间为2001—2024年，搜索篇关摘“农药”，得到查找结果，在结果中再搜索篇关摘“免疫”，共有1 458篇，排除与本研究相关性小的文献和重复文献，把剩余的810篇相关文献以Refworks的格式导出来。
1.2 方法
本文借助 CiteSpace 6.1.R6 可视化软件，设定文献时间分区为 2001年1月—2024年12月，时间切片为“1”，节点类型：关键词、机构、作者，调整比例因子k值为25、阈值为50；采用网络寻径法对农药残留免疫检测技术研究领域的已有文献进行分析，得到关键词共现、聚类和突现图谱，作者和机构合作网络共现图谱，使用 Excel 对所收集的数据进行统计。
2 结果与分析
2.1 发文量
发文量是某一领域在一定年份内发布文章的数量之和，可以直观地反映学术界对该领域的重视程度，一般情况下该领域发文量越多，其研究越活跃。2001—2024年农药残留免疫检测技术研究中文文献发表数量见图1。
图1 2001—2024年农药残留免疫检测技术研究中文文献发表数量
Fig.1 Number of published Chinese literature on immunodetection technology research of pesticide residues from 2001 to 2024
由图1可知，在 2001—2024 年CNKI农药残留免疫检测技术研究领域相关文献数量可以分为快速增长期、快速下降期、平稳期和下降期4 个阶段。2001—2009年发文数量呈快速增长的趋势，2009年发文数量最多，达64篇；2009—2011年发文数量呈快速下降的趋势；2011—2021年发文数量变化不大，基本呈稳定趋势；2021—2024年发文数量稍有下降。2004年以前每年发文数量均少于 20 篇，2007年发文数量首次突破 30 篇，这一时期农药残留免疫检测技术属于“起步”时期；2007—2024年文献发表数量呈现波动变化，但整体呈现缓慢增长的趋势，整体发文数量占总文献数量近 2/3，说明该领域相关研究主要集中在2007年以后。发文量随年份变化情况的增长模式大致符合幂指数增长模型，该模型为y=8.10x0.57，R2=0.869 5。
2.2 发文作者
利用CiteSpace6.1R6绘制2001—2024年间发表关于农药残留免疫检测技术文章作者的合作网络图谱，见图2。
图2 作者合作网络图谱
Fig.2 Author collaboration network graph
由图2可知，在网络中共有573 个节点和539 个连接。作者合作网络图谱呈圆形，图谱中心是发文最多、合作最密切的作者，从中心向四周扩散，作者发文量逐渐减少、合作也逐步减少，图谱的外围是发文量最少、合作最匮乏的作者。处于网络中心的孙远明、王鸣华、雷红涛、王硕、朱国念等人发表文章较多，他们之间的合作也比较频繁，且团队人数最多，是我国研究农药残留免疫检测技术的核心团队。文献作者群体总体呈小集中大分散态势，可以看出科研团队内部合作紧密，但科研团队与团队之间连线较少，说明其合作较为匮乏。发文超过5篇的作者共有22 位，本文列出前10作者的单位、发文数、引文半衰期，见表1。
表1 发文数量前10作者
Table 1 Top 10 high-yielding authors of papers
作者单位发文数引文半衰期孙远明华南农业大学食品质量安全研究所206.5王鸣华南京农业大学植物保护学院91.5雷红涛华南农业大学食品质量安全研究所83.5王硕天津科技大学生物技术与食品工程学院80.5朱国念浙江大学712.5万宇平北京勤邦生物技术有限公司61.5沈玉栋华南农业大学食品质量安全研究所60.5潘家荣中国农业科学院农产品加工研究所52.5刘冰沈阳农业大学植物保护学院51.5刘莹上海师范大学生命与环境科学学院5-0.5
由表1可知，在CNKI中农药抗原研究领域发文数最多的作者是孙远明，发表论文20篇；其次是王鸣华，发表论文9篇；雷红涛和王硕位居第三位和第四位，均发表论文8篇；朱国念位居第五位，发文7篇；方宇平和沈玉栋分别位居第六位和第七位，均发表文章6篇；位居第八、第九、第十位的潘家荣、刘冰和刘莹，均发表论文5篇。引文半衰期用于表示研究领域的动态和发展趋势，计算方式为该期刊当年所发表论文的所有引文，依据出版年份的篇数由当年往前累计，当引用的论文篇数累计达到全部的50%时，该篇论文的出版年到当年的间隔年数；其值越大，表明研究领域的成果具有较长的影响力和应用价值[7]。来自浙江大学朱国念的引文半衰期最大，为12.5，其次是来自华南农业大学食品质量安全研究所的孙远明，其引文半衰期为6.5，可见这两位学者对农药抗原领域的研究成果具有较长的影响力和应用价值。
2.3 发文机构
运用 CiteSpace6.1R6绘制2001—2024年CNKI中发表关于农药残留免疫检测技术论文机构的合作网络共现图谱，见图3。
图3 发文机构合作网络共现图谱
Fig.3 Collaboration network co-occurrence graph of publishing institution
由图3可知，网络中共有433 个节点、232 个连接，中介中心性值为0。中介中心性表示分析研究机构之间的合作情况，其值越大，表明机构间的合作越紧密[8]。国内共有433 个科研机构围绕农药残留免疫检测技术开展研究，发文最多的机构是南京农业大学，其次是中国农业科学院，位居第三和第四位的分别是浙江大学和华南农业大学，表明国内该领域研究主要在南京农业大学、中国农业科学院、浙江大学和华南农业大学开展。研究机构间的合作关系并不紧密，后续应加强合作。
2.4 关键词共现分析
关键词是文章的核心和灵魂所在，通过对关键词共现网络图谱的研究，可对该研究领域知识体系有大概的了解。本研究以关键词为节点，将意义相同的关键词，比如“免疫检测”和“免疫分析”、“快速测定”和“快速检测”等合并，采用网络寻径法，形成435 个节点、501条连线，网络密度为0.005 3的关键词共现图谱，见图4。
图4 关键词共现图谱
Fig.4 Keyword co-occurrence graph
由图4可知，年轮越大，关键词越活跃、出现的频率越高；“年轮”间的距离越近、连线越粗，关键词之间的关系越密切。高频关键词依次为“半抗原”“农药残留免疫检测”和“人工抗原”，出现的次数分别是92、88、65和55；这些关键词间的距离较近、连线较粗，关系较密切。因此半抗原、人工抗原等的制备是农药残留免疫检测技术主要研究基础和关键研究内容。每个节点关联的文献数量反映了节点的影响力和研究深度，节点关联的文献越多，说明该节点在研究领域内的讨论和关注程度越高，该研究中每个节点关联的文献数量为10，说明国内在农药残留免疫检测技术领域的关注程度不够高，需要更多的高等学校、科研院所深入研究和密切关注。
2.5 关键词聚类分析
本研究运用对数似然率（log-likelihood ratio，LLR）算法从大量的文本数据中将关系密切的关键词进行聚类，该类别的聚类名称是同一聚类中LLR值最大的；采用模块值（Q值）和轮廓值（S值）两个指标评估聚类质量，当Q＞0.3说明聚类结构显著，S＞0.5聚类是合理的，S＞0.7聚类是令人信服的[9]。聚类结果见图5。
图5 关键词聚类图谱
Fig.5 Keyword cluster graph
由图5可知，LLR算法对498 个关键词聚类结果显示Q值为0.826 3，S值为0.937 6。聚类图谱共形成农产品、胶体金、半抗原、单链抗体、抗体、合成、纳米抗体、农药残留、克百威、免疫层析、免疫磁珠、免疫、原核表达和抗原14 个聚类，聚类编号与聚类大小成反比，#0的农产品类团聚类最大，#14的抗原类团聚类最小。聚类结果主要集中在抗原和抗体的制备，免疫表达，标记材料的研发及检测4 个领域：①#2、#3、#4、#5、#6、#13为抗原和抗体制备的相关领域，主要包括半抗原、单链抗体、抗体、合成、纳米抗体、抗原等；②#9、#11、#12为免疫相关领域，主要包括免疫层析、原核表达、免疫等；③#1、#10为标记材料研发的相关领域，主要包括胶体金、免疫磁珠等；④#0、#7、#8、为检测相关领域，主要包括农产品、农药残留和克百威等，见表2。
表2 农药残留检测技术研究的关键词聚类分析
Table 2 Keyword cluster analysis of pesticide residue detection technology research
#4230.9172011分组聚类号节点数轮廓值年份研究主题①#2160.8472011抗原和抗体的制备#3250.9322009#5270.9692013#6230.9522011#13200.9362011②#11200.9462014免疫表达#9120.9642007#12250.8752009③#1270.9312012标记材料#10220.9632010④#0180.9372015检测#7130.9792007#8130.9822012
从表2中可知各聚类的S值均大于0.8，有些聚类的S值接近于1，说明各聚类的效果是非常好的。聚类可以有效地把握农药残留免疫检测技术的研究主题。
2.6 关键词突现图分析
在 CiteSpace 中选择节点关键词，得到 2001—2024年19 个高频次的关键词突现图谱，见图6。
图6 关键词突现图谱
Fig.6 Keyword emergence graph
由图6可知，在关键词突现时间图谱中，“半抗原”的突现强度最大，在 2005 年突现爆发，突现强度达 13.11，关键词“纳米抗体”“果蔬”“食品安全”和“免疫层析”成为近期的研究热点，说明近期免疫层析技术主要用于果蔬中农药残留检测。
2.7 关键词时间线分析
关键词及其研究内容的发展趋势用关键词共现时间线视图来说明，见图7。
图7 关键词共现时间图谱
Fig.7 Time graph of keyword co-occurrence
由图7可知，术语“抗原”“半抗原”“人工抗原”“抗体”“通用抗体”“合成”“纯化”等早在2001—2005年就受到关注，这说明学者们开始研究农药半抗原设计、半抗原与载体的偶联，人工抗原的制备及纯化和鉴定[10-11]。2005—2010年，随着“分子印迹”[12]“分子设计”[13]“分子模拟”[14]“悬浮芯片”[15]和“免疫电镜”[16]等新型关键词的出现，研究人员开始结合计算机软件进行农药抗原的分子设计，大大加快了半抗原的设计速度，进而加快了抗体的制备速度；与此同时，开启了结构类似农药的通用半抗原设计，即多决定簇抗原，以制备的抗体能够识别和检测一类或几种化合物，实现农药多残留高通量的快速检测。2001—2010年是农药残留免疫检测技术的第一阶段，主要侧重于农药半抗原设计、人工抗原的制备及纯化和鉴定。2010—2015 年，“纳米材料”[17]“胶体金”[18]“免疫芯片”[19]“免疫层析”[20]“免疫微球”[21]“二氧化钛”[22]“增敏液”“原核表达定点突变”“宽选择性噬菌体”“免疫原性”等词汇的出现，说明该领域研究的内容与范围有所扩大，科研人员开始研发将抗原抗体特异性免疫反应和色谱层析分离技术相结合的免疫层析技术，研发出体积小、便于携带的试纸条，适用于农药残留的现场快速检测，是农药残留免疫检测技术的第二阶段。2015—2020年是第三阶段，“仿生免疫”“量子点”“同源建模”“纳米抗体”“金纳米棒”“免疫传感”“免疫磁珠”“拉曼光谱信号”“荧光”“3d打印”等关键词的兴起，表明研究人员从微观层面[23-27]（纳米抗体、金纳米棒）进行抗体的制备和标记材料的研发，研发出稳定性强、特异性强、亲和力高、在原核或真核系统中高表达的抗体；同时揭示了标记材料从胶体金、纳米碳、量子点到磁性纳米颗粒、荧光微球及荧光乳胶颗粒等的发展；利用3D打印技术制作的小型光学检测平台和生物活性纸等；这些技术不仅提高了检测的灵敏度和准确性，还降低了成本，使得农药残留检测更加便捷和普及。2020—2024年“定量检测”“模拟表位”“多靶标”“多残留”“专利概况”“图像识别”等关键词的出现，表明了农药残留检测从定性向定量的转变、研发技术向专利成果的转化[28-29]；预示着集成了免疫层析技术、图像识别技术、大数据和物联网技术的人工智能农药多残留快速检测技术的出现[30]，该技术适合政府监管快查、企业自查、消费者自检，使得检测速度更加快捷、同时检测的目标种类更多、智能化程度高、数据收集方便、系统兼容性好，标志着我国农药残留现代检测技术正迈向更高的台阶，是农药残留免疫检测技术的第四阶段。
3 讨论
农药残留免疫分析技术是抗原和抗体间的特异性结合，关键是抗原和抗体的制备，通过设计合成代表不同农药类型的通用结构半抗原，并将其与蛋白质偶联制备成人工抗原，利用制备好的人工抗原对动物进行免疫，就获得了针对某类具有相同或类似结构农药的特异性抗体。酶联免疫分析技术是利用酶作为标记物[31-33]，抗原的抗体特异性结合导致吸收光强度的变化，来检测样品中特定农药浓度，准确性高、重复性好，但检测结果会受到基质成分的干扰，出现假阳性；荧光免疫分析技术是以荧光物质作为标记物[34-35]，抗原抗体的结合反应导致荧光强度发生变化，以此实现对农药的定量测定，灵敏度高、测定迅速，但荧光物质对环境因素敏感，影响测定结果的准确性；免疫层析分析技术是抗原抗体特异性免疫反应和色谱层析分离技术相结合[36-37]，将反应场所固定在试纸条上，便于携带、快速直观，非常适合农药残留的现场快速检测，但灵敏度和精确度普遍较低；免疫磁珠分析技术是以四氧化三铁纳米磁珠作为标记物，结合于目标农药上，并在外加磁场作用下达到分离、纯化的目的，具有耗时短、成本低、灵敏度高的特点，但合成的磁珠产量低、易聚集，影响检测的灵敏度和准确性[38-39]。随着分子印迹技术、基因检测技术的快速发展，仿生免疫分析和生物条形码技术应运而生。总之，实现快速、灵敏的农药多残留检测将成为免疫分析方法发展的趋势。
欧盟在2008 年修订了《食品中农药最大残留限量（MRLs）法规》[40]，大多数农药最大残留限量值大幅降低，我国于2009年出台了《中华人民共和国食品安全法》，这些措施的出台也强化了农药残留监测的要求。此外，中国“十一五”规划（2006—2010）将食品安全检测技术列为重点，国家自然科学基金增设相关课题，促进了科研工作者对农药残留免疫检测技术的研究。2009年之后发文量下降，究其原因可能是我国加强了对高毒农药的管控，部分农药退出市场，导致相关免疫检测技术的需求减少；同时相关论文可能转向应用型专利而非学术发表，即使纳米抗体、分子印迹聚合物（molecularly imprinted polymers，MIPs）、金纳米棒、免疫磁珠等新技术在2012年后逐渐成熟，也未能推动农药残留免疫检测技术研究回暖，发文量基本保持平稳态势。随着国家农药减量增效政策于2022年的出台，此后发文量呈现下降趋势。
对发文机构图谱分析可知，我国虽有433 个科研机构在开展农药残留免疫检测技术的研究，但研究机构间的合作关系并不紧密，研究主要集中在南京农业大学、中国农业科学院、浙江大学和华南农业大学开展。关键词共现网络图谱表明，“半抗原”“农药残留”“免疫检测”“人工抗原”既是研究基础，又是关键研究内容和研究热点。关键词聚类分析表明关键词共分为“农产品”“胶体金”“半抗原”“单链抗体”“抗体”“合成”“纳米抗体”“农药残留”“克百威”“免疫层析”“免疫磁珠”“免疫”“原核表达”和“抗原”14 个聚类，主要集中在抗原和抗体的制备、抗体表达、标记材料的研发及检测4 个领域。关键词突现时间图谱的分析，进一步表明了“半抗原”是研究基础，“纳米抗体”“食品安全”和“免疫层析”是近期研究热点。
4 结论与展望
本文利用CiteSpace计量软件对CNKI中2001—2024年农药残留免疫检测技术领域的相关文献进行分析，得出如下结论。
1）农药残留免疫检测技术领域文献数量总体呈增长趋势；孙远明、朱国念等人是我国农药残留免疫检测技术的核心成员；南京农业大学、中国农业科学院等高校和科研院所是该领域主要研究机构，研究团队内部合作较密切，但团队与团队间的合作有待加强。
2）关键词聚类分析表明该领域主要集中在抗原、抗体的制备，免疫表达、标记材料及检测4 个领域，关键词突现图和时间线图的研究表明，“免疫层析技术-标记材料-大数据”是该领域的研究热点及前沿。
3）关键词共现时间线视图的分析表明该领域研究进展分为4 个阶段：第一阶段主要侧重于农药半抗原设计、人工抗原的制备及纯化和鉴定；第二阶段侧重于抗原抗体特异性免疫反应和色谱层析分离技术相结合的免疫层析技术的研发；第三阶段主要侧重于标记材料从胶体金到磁性纳米颗粒、荧光微球及荧光乳胶颗粒等的发展；第四阶段主要是免疫层析技术与图像识别技术、大数据和物联网技术的融合。
随着科技的不断进步，基于农药抗原的免疫检测技术将不断升级和优化，如开发出更加灵敏、特异的单克隆抗体，进一步提高检测的准确性和可靠性，降低检测限，能够检测出更低浓度的农药残留；通过设计和合成不同农药的特异性抗原，制备相应的抗体阵列或使用多元免疫分析方法，有望实现多种农药残留的同时检测，可在一次检测中对多种农药进行定性和定量分析，提高检测效率；研发出更加便捷、快速的现场检测方法和设备，如基于免疫层析技术的试纸条、便携式免疫传感器等，能够在短时间内得到检测结果，无需复杂的仪器设备和专业的操作人员，适用于农产品生产基地、农贸市场、超市等现场快速筛查，及时发现农药残留超标的问题；将不同的检测技术进行融合，提高检测的综合性能；利用大数据和人工智能技术，实现检测数据的智能分析和处理。
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