基于專利分析低血糖生成指數(shù)食品的發(fā)展現(xiàn)狀

錢文文，辛 寶，任曉梅，黨麗娜，都瑞林

（陜西中醫(yī)藥大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院，陜西 咸陽 712046）

血糖生成指數(shù)[1]（glycemic index，GI）用于評價食物中碳水化合物對血糖濃度的影響，也是衡量食物引起血糖反應(yīng)的一項指標(biāo)[2]。其計算方法是含50 g碳水化合物的食物與相當(dāng)量的葡萄糖或白面包在一定時間內(nèi)（一般為2 h）體內(nèi)血糖波動曲線下面積之比。食物的GI值低于55為低GI食物，55～70為中等GI食物，高于70為高GI食物。低GI食物在

胃腸中停留時間長，吸收率低，葡萄糖釋放緩慢，對血糖的影響小。高GI食物吸收率高、消化快，葡萄糖釋放迅速，進(jìn)入血液后峰值高。雖然GI在實際應(yīng)用中也存在一些問題[3]，如GI值僅反應(yīng)碳水化合物的“質(zhì)”，而忽略其實際攝入碳水化合物的量，通常與GL（血糖負(fù)荷指數(shù)）聯(lián)合使用才能實現(xiàn)更科學(xué)合理的評估。但研究發(fā)現(xiàn)，通過GI值選擇食物及合理安排飲食，對調(diào)控血糖及預(yù)防各種慢性疾?。ㄈ缣悄虿?、肥胖、心血管疾病及癌癥等）是安全有效的手段之一[4-5]?；诖?，低GI食品的研究成為熱點，利用雜豆、雜糧、藥食同源等原輔料，采用生物發(fā)酵、復(fù)配重組、擠壓膨化等工藝開發(fā)低GI食品成也成為專利申報的新方向[6]。

本文于“智慧芽（PatSnap）全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫平臺”[7]，檢索“低GI食品”的全球?qū)＠陥笄闆r，旨在探討低GI食品的研發(fā)動態(tài)及未來的發(fā)展趨勢，通過專利重點技術(shù)領(lǐng)域、優(yōu)勢企業(yè)分析等，為深入挖掘低GI食品的價值及強化理論探究提供新方向。

1 資料與方法

專利數(shù)據(jù)來自智慧芽全球?qū)＠麢z索網(wǎng)站（https://www.zhihuiya.com），“標(biāo)題/摘要”欄錄入檢索式“TA：（低GI） OR TA：（低血糖生成指數(shù)） OR TA：（低血糖指數(shù)）OR TA：（Low Glycemic Index） AND TA：（食品）”進(jìn)行檢索，檢索的時間跨度為1998至2021年，截止時間為2021年5月20日。利用Excel及官網(wǎng)提供的“3D專利地圖”等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

通過檢索含有“低GI”和“食品”等的關(guān)鍵詞，經(jīng)去重處理，共計有368項專利，其中發(fā)明專利357項（97.01 %），外觀設(shè)計及實用新型共11項（2.99 %）。外觀設(shè)計或?qū)嵱眯滦驼伎倢＠麛?shù)的比例越大，反映該領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)研究越趨于成熟[8]。由此可見低GI食品的相關(guān)科研領(lǐng)域還需進(jìn)一步挖掘與開發(fā)。本文主要分析發(fā)明專利，357項發(fā)明專利的法律狀態(tài)為：審中195項，失效113項，有效42項，PCT指定期內(nèi)4項，PCT指定期滿3項。

2.1 專利的分布情況

2.1.1 專利申請的時間分布 結(jié)果見圖1。由圖1可見，1998年開始陸續(xù)有專利申報，2014～2020年專利數(shù)呈增加趨勢，可能與近年低GI食品與健康的關(guān)系得到證明有關(guān)。

圖 1 專利申請的時間分布

2.1.2 發(fā)明專利申請的地區(qū)分布 世界范圍內(nèi)低GI食品專利申請數(shù)量，中國最多，319項（占89.36 %）， 其次是美國（10項）、日本（7項）、澳大利亞（5項）等。在國內(nèi)，安徽?。?3項），江蘇?。?0項）、廣東?。?5項）、北京21項）、上海（20項）等省市占據(jù)前五，申報數(shù)占總數(shù)的43.57 %（139/319），可一定程度上反映當(dāng)?shù)卦盒?、企業(yè)、個人、政府等對低GI食品的關(guān)注和重視。

2.1.3 發(fā)明專利申請的類型分布 低GI食品的發(fā)明專利主要集中在公司企業(yè)和研究所/院校，占總數(shù)的84.87 %（303/357）。結(jié)合智慧芽系統(tǒng)專利價值估算功能，從25個維度對高價值專利進(jìn)行檢索與分析[9]。專利權(quán)人申請數(shù)量、主要研究方向及高價值專利數(shù)見表1。通過了解和分析專利權(quán)人的相關(guān)信息，借鑒其思路，在原基礎(chǔ)上尋求創(chuàng)新與突破，縮短研發(fā)周期。

表 1 部分專利權(quán)人申請數(shù)量和主要研究方向

2.2 發(fā)明專利重點技術(shù)領(lǐng)域分析

低GI食品按國際專利分類號（IPC）排名前10的重點研發(fā)方向和技術(shù)領(lǐng)域詳見表2。A23L和A21D為主要的技術(shù)領(lǐng)域，由表2可見，低GI食品的申報方向主要為：改變食品的營養(yǎng)性質(zhì)，營養(yǎng)制品；含有谷類得到的產(chǎn)品、含有碳水化合物糖漿；含有糖；含有糖醇等。這與目前低GI食品開發(fā)方向相契合[10]，在慢病防治方向，低GI食品的干預(yù)效果也得到證明[11]。

表2 低GI食品專利前10位IPC分類

2.3 發(fā)明專利領(lǐng)域分布情況及高價值專利分析

采用系統(tǒng)自帶的“3D專利地圖”分析檢索的專利。“專利地圖”可反應(yīng)專利熱點研究領(lǐng)域分布，圖中區(qū)域凸起的山丘越高或顏色越紅代表專利越密集。

本研究中涉及的357項專利經(jīng)過分析，主要分布在8個領(lǐng)域，詳見圖2，其中專利分布較密集是“掛面、蕎麥粉、饅頭”、“紅糖、蜂蜜、甘蔗”及“鏈長、利用度、黃烷等”等研究領(lǐng)域，與目前低GI食品的開發(fā)形式、效果評價、保健作用等研究方向基本一致。利用專利價值估算系統(tǒng)檢索高價值專利（在“3D專利地圖”上，＄表示為高價值專利，若區(qū)域中無＄，表示無高價值專利）。關(guān)于低GI食品共有7篇高價值專利，均來自海外企業(yè)。從圖2中可見，高價值專利主要集中于低GI食品的制作加工方法及機制研究。以德國曼海姆/奧克森福特旭德楚克股份公司授權(quán)的專利-低血糖指數(shù)混合物制備[12]為例分析其價值所在，該專利涉及含有L-肉堿和低血糖指數(shù)蔗糖異構(gòu)體的混合物、制備法及應(yīng)用。

圖2 專利領(lǐng)域分布情況

肉堿能參與脂肪酸代謝，促進(jìn)體內(nèi)脂肪燃燒。當(dāng)人體獲取能量時，低GI碳水化合物能支持身體消耗脂肪獲取能量，使脂肪氧化優(yōu)先于碳水化合物且不會導(dǎo)致胰島素水平急劇上升。由于L-肉堿口感、氣味、穩(wěn)定性差，在實際應(yīng)用中受限，因此該專利基于以上技術(shù)問題，通過特殊的混合物來解決，其中混合物含有L-肉堿和至少一種低血糖指數(shù)蔗糖異構(gòu)體，低血糖指數(shù)蔗糖異構(gòu)體通常指Leukrose糖（d-吡喃葡萄糖苷-α（1:5）d-呋喃果糖）和異麥芽酮糖?；旌衔锟捎蒐-肉堿和Leukrose糖組成；或L-肉堿和異麥芽酮糖組成；或者L-肉堿、Leukrose糖及異麥芽酮糖組成（兩種異構(gòu)體干物質(zhì)總量的重量百分比在3:7～7:3）。通過實驗發(fā)現(xiàn)L-肉堿與蔗糖異構(gòu)體（如異麥芽酮糖）混合后可平衡和掩蓋L-肉堿苦澀口味、抑制脂肪的積累、促進(jìn)脂肪的氧化分解，有助于減肥。此發(fā)明專利涉及的低血糖指數(shù)混合物可與食品添加劑、強化劑、益生元、植物化學(xué)物等組配應(yīng)用于食物、保健品、藥物或者運動飲料等，產(chǎn)品口感、功效、穩(wěn)定性等方面接受度更高，具有較強的實用性與創(chuàng)新性。

本專利較早地為L-肉堿作為功能性原料面臨的技術(shù)性難題指明了方向。查閱文獻(xiàn)，國內(nèi)目前未見有相關(guān)高質(zhì)量研究性文章，但隨著該專利的公開授權(quán)，以此為背景，部分企業(yè)以L-肉堿及異麥芽酮糖醇為主要原料開發(fā)的減肥降脂保健品，如湯臣倍健的左旋肉堿片、康比特芊動左旋肉堿口嚼片等已進(jìn)入市場。在專利數(shù)據(jù)庫，檢索含有關(guān)鍵詞的產(chǎn)品專利，大部分以減肥、運動能力、瘦身等特點，部分已獲得授權(quán)，這均體現(xiàn)該專利的價值所在。

其他高價值專利如“具有低血糖指數(shù)的碳水化合物增加黃烷-3-醇（植物化學(xué)物）的生物利用度”（CN104812253B，瑞士雀巢產(chǎn)品技術(shù)援助有限公司），從結(jié)構(gòu)或機制層面上探討低GI食品的作用；“具有延長鏈和低血糖指數(shù)的異麥芽糖寡糖的制備方法”（CN100379872C， 塞里斯塔控股有限公司），通過此申請獲得的產(chǎn)物具有多個健康效應(yīng)，在食品、飲料、飼料、化妝品和藥品中具有創(chuàng)新性。這些高價值專利的分布體現(xiàn)我國低GI食品專利申報領(lǐng)域還缺乏真正價值高和有競爭力的知識產(chǎn)權(quán)，需不斷提升相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)壁壘。

2.4 低GI食品有效專利中配方規(guī)律分析

針對357項發(fā)明專利中，以法律狀態(tài)上屬于有效的42項作為分析對象。低GI食品主要形式包括糧谷類面點、復(fù)配組合物、特醫(yī)食品、果脯、飲料等。從中遴選低GI的糧谷面點類配方發(fā)明專利24篇。針對已公開主要配料的專利進(jìn)行配方規(guī)律分析，除去常規(guī)主料大米、小麥外，常用原料使用頻次見表3?？嗍w、燕麥、玉米、莜麥、豆類等原料使用頻次較高，尤其鷹嘴豆、白蕓豆的降糖降脂研究越來越多[13-14]，專利配方中使用頻次相對較高。魔芋具有降脂降糖、排毒通便等作用，其中所含的魔芋葡甘聚糖可增加食物飽腹感，顯著降低受試者食欲，控制能量攝入水平[15]，使用頻次也相對較高。傳統(tǒng)藥食兩用具有降糖作用的中草藥如山藥、葛根、薏米等原料在專利申報中也占有一定的比重。研究發(fā)現(xiàn)部分傳統(tǒng)養(yǎng)生食材對GI的影響已得到證明[16-17]，這也成為低GI食品配方專利申報的一個方向。

表3 原料使用頻次分析結(jié)果

3 結(jié)論與討論

通過檢索分析1998年至2021年間關(guān)于低GI食品的發(fā)明專利，專利數(shù)量少，真正實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化，批量上市的產(chǎn)品更少。從專利法律狀態(tài)，專利有效率僅為11.76 %（42/357）。專利主要技術(shù)方向為低GI食品組合物或配方，以面點制品、特醫(yī)食品、功能性食品等為主要形式。隨著對低GI食品如何影響血糖波動、具體成分對食品GI作用機制及對健康的遠(yuǎn)期效應(yīng)等研究的深入，低GI食品在防控慢性病方面將更為精準(zhǔn)與科學(xué)[18]。從專利權(quán)人類型上主要是企業(yè)，政府醫(yī)院科研院校相對較少，缺乏產(chǎn)學(xué)研的深度結(jié)合，這也導(dǎo)致目前低GI食品專利申報缺乏科學(xué)性和有效的評價，只是原料或成分上簡單的加加減減，缺乏技術(shù)壁壘，導(dǎo)致中國高質(zhì)量高價值專利較少。在未來發(fā)展中低GI食品更偏重于精準(zhǔn)的配方設(shè)計、遠(yuǎn)期效果評價、低GI食品規(guī)范化標(biāo)識及立法等方面[19-20]。在如今人類疾病譜巨變及大健康產(chǎn)業(yè)興起的背景下，低GI健康產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用成為熱點，在健康管理、慢病防治等方向?qū)⒂瓉硇碌陌l(fā)展機遇。