基于PatentStrategies的變性淀粉專利技術(shù)分析

張芹，武國慶

（1.中國石油大學(xué)（北京）石油情報研究中心，北京102249；2.中糧營養(yǎng)健康研究院，北京102209）

基于PatentStrategies的變性淀粉專利技術(shù)分析

張芹1，武國慶2

（1.中國石油大學(xué)（北京）石油情報研究中心，北京102249；2.中糧營養(yǎng)健康研究院，北京102209）

變性淀粉以其良好的適應(yīng)性應(yīng)用于食品、造紙、紡織、醫(yī)藥、輕工業(yè)、建材、石油、生物工程等行業(yè)，近年來受到越來越多的研究者的關(guān)注?；赑atentStrategies專利分析系統(tǒng)，對全球和中國變性淀粉專利技術(shù)進(jìn)行專利授權(quán)、布局、技術(shù)來源、競爭力、IPC分類等角度的分析，在挖掘該研究領(lǐng)域核心專利的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析變性淀粉領(lǐng)域的核心專利情況。該分析可為變性淀粉企業(yè)及研發(fā)人員提供重要參考。

變性淀粉；PatentStrategies；專利；技術(shù)分析

淀粉是植物經(jīng)過光合作用產(chǎn)生的天然高分子化合物，是僅次于纖維素的第二大可再生資源，是重要的綠色化工基礎(chǔ)原料。天然淀粉普遍存在溶解性差、分散性查、成膜性差、易老化及膠溶穩(wěn)定性差等缺點，嚴(yán)重制約著其在各行各業(yè)中的應(yīng)用。為了改進(jìn)天然淀粉的性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，利用化學(xué)、物理、酶法或復(fù)合改性處理方法，在淀粉分子上引入新的官能團(tuán)或改變淀粉分子大小和顆粒性質(zhì)，使其更適用于一定行業(yè)應(yīng)用的要求。這種經(jīng)過二次加工，改變性質(zhì)的淀粉統(tǒng)稱為變性淀粉，廣泛用于造紙、紡織、食品、醫(yī)藥、輕工業(yè)、建材、石油、生物工程等行業(yè)[1,2]。變性淀粉的品種、規(guī)格已達(dá)兩千多種。按處理方式可分為物理變性淀粉、化學(xué)變性淀粉、酶法變性淀粉及復(fù)合變性淀粉四大類。隨著對變性淀粉的功能性要求越來越高，對變性淀粉的研究也日益增多。

專利是一種特殊的文獻(xiàn)類型，在科技研發(fā)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，對相關(guān)研究領(lǐng)域的專利進(jìn)行分析，可以深入挖掘該領(lǐng)域的整體發(fā)展趨勢、主要研究機(jī)構(gòu)、核心技術(shù)及地域分布。專利分析可以為科技創(chuàng)新、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)提供重要依據(jù)。目前越來越多的研究者對相關(guān)行業(yè)的專利進(jìn)行分析，研究其發(fā)展戰(zhàn)略和創(chuàng)新情況[3-6]。童丹[7,8]分析了國內(nèi)變性淀粉的研究進(jìn)展，指出企業(yè)是變性淀粉專利技術(shù)最多的單位，變性淀粉應(yīng)用最多的學(xué)科領(lǐng)域是化學(xué)和有機(jī)化工。

1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

本研究數(shù)據(jù)來自LexisNexis公司的全球?qū)＠髷?shù)據(jù)分析系統(tǒng)PatentStrategies，該系統(tǒng)將全球近九千萬件專利與財務(wù)、訴訟、市場和關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，包含了102個專利局，100多個數(shù)據(jù)來源并及時更新。本研究采用標(biāo)題和摘要檢索，檢索式為@(title,abstract)("modif*starch*"or"denatur* starch*")，檢索日期為2017年1月19日。檢索所得關(guān)于變性淀粉專利9987件，選擇專利狀態(tài)為有效，剔除失效專利，得到3862件，作為本次分析的原始數(shù)據(jù)，采用系統(tǒng)分析工具進(jìn)行結(jié)果統(tǒng)計與分析。

2 全球變性淀粉專利分析

2.1 專利發(fā)展情況

檢索所得3 862條專利分布在1998-2017年度范圍內(nèi)，其中2017年美國授權(quán)專利1件，其他國家3件。由于檢索日期為2017年年初，因此2017年的數(shù)據(jù)不列入圖中，中國、日本及美國的授權(quán)專利數(shù)量隨年度的變化情況如圖1所示。由圖1可見，三國的授權(quán)專利數(shù)量呈不斷增長趨勢，但是美國與日本增長趨勢較緩，中國的增長趨勢較強(qiáng)，在2016年達(dá)到了峰值，且自2011年開始我國的變性淀粉授權(quán)專利數(shù)量呈大幅增加趨勢。

圖1 中國、日本及美國授權(quán)專利隨年度變化情況Fig.1 Annual distribution of grants patents from China, Japan and USA

2.2 專利全球布局情況

專利發(fā)明人所在地的全球分布情況如圖2所示。變性淀粉專利數(shù)量排名前五位的國家分別為：中國（2 221件）、美國（375件）、日本（358件）、德國（200件）、韓國（128件）。由此分布可以看出，中國、美國、日本、德國和韓國的發(fā)明人主導(dǎo)了變性淀粉技術(shù)研究領(lǐng)域，我國作為農(nóng)業(yè)大國，是變性淀粉技術(shù)的主導(dǎo)國。

專利權(quán)人申請專利保護(hù)的國家或地區(qū)分布(Source Jurisdiction)情況如圖3所示。由圖3可見，中國的專利權(quán)數(shù)量比中國發(fā)明人申請的專利數(shù)量多，這說明有其他國家的發(fā)明人在中國地區(qū)申請專利，各國均加強(qiáng)了在華專利保護(hù)，對我國的技術(shù)發(fā)展形成了嚴(yán)重的壁壘。日本的情況與中國相同，而美國和德國的專利數(shù)量遠(yuǎn)少于美國人與德國人的申請人專利數(shù)量，這說明了美國與德國均注重專利在全球的技術(shù)保護(hù)。

2.3 專利IPC分布情況

國際專利分類號（International Patent Classification,IPC）是目前全球常用的專利文獻(xiàn)的技術(shù)分類方法之一，也是目前唯一國際通用的專利文獻(xiàn)分類方法。通過統(tǒng)計相關(guān)領(lǐng)域的專利的國際專利分類號，可以了解該領(lǐng)域?qū)＠募夹g(shù)分布情況。

圖2 發(fā)明人所在地全球分布情況Fig.2 Global distribution of inventor location

圖3 專利申請地區(qū)全球分布情況Fig.3 Global distribution of patents per source jurisdiction

本次檢索所得的關(guān)于變性淀粉技術(shù)的3 862條有效專利的前10位IPC分類情況如表1所示。

表1 變性淀粉專利前十位IPC分布表Table1 Distribution of top 10 IP classifications of modified starch related patents

由表1可見，關(guān)于變性淀粉的專利集中在A部（人類生活必需）、和C部（化學(xué)，冶金），A23L 1/00、C08B 31/00、C08L 3/00、A61K 9/00領(lǐng)域的專利數(shù)量均超過了100件，可認(rèn)為是變性淀粉的關(guān)鍵和熱點技術(shù)領(lǐng)域，代表著變性淀粉的未來發(fā)展趨勢。值得注意的是關(guān)于A61K 9/00（以特殊物理形狀為特征的醫(yī)藥配制品）領(lǐng)域的專利全美訴訟次數(shù)高達(dá)1058次，這也說明了關(guān)于變性淀粉在醫(yī)藥類的應(yīng)用涉及的專利糾紛最高。此IPC分布表可為科研人員確定研發(fā)方向及規(guī)劃科學(xué)研究方案提供參考。

2.4 專利權(quán)人競爭力分析

專利權(quán)人的競爭力分析圖可以直觀的顯示出專利權(quán)人之間的技術(shù)和綜合實力差距，本次檢索所得專利權(quán)人競爭力分析如圖4所示。圖中的橫坐標(biāo)由專利比重、專利分類及專利被引決定，表示專利的綜合技術(shù)指標(biāo)，橫坐標(biāo)越大說明技術(shù)水平越強(qiáng)；縱坐標(biāo)由專利權(quán)人收入、國家分布及專利訴訟情況決定，表示了專利的綜合實力，縱坐標(biāo)越大說明專利權(quán)人的綜合實力越強(qiáng)大；氣泡的大小表示專利的數(shù)量多少，氣泡越大則專利越多。將專利權(quán)人競爭力分析圖分為四個部分，分別為A、B、C、D，其中A區(qū)域表示同時具有較強(qiáng)的技術(shù)實力和綜合實力的專利權(quán)人，B區(qū)域表示綜合實力較強(qiáng)但技術(shù)水平欠缺的專利權(quán)人，C區(qū)域表示技術(shù)實力較強(qiáng)但是綜合實力欠缺的專利權(quán)人，D區(qū)域表示技術(shù)實力和綜合實力均欠缺的專利權(quán)人。

圖4 變性淀粉專利權(quán)人競爭力分析圖Fig.4 Competitineness analysis of modified starch patentees

由圖4可見，拜耳公司作為一枝獨秀位于AC區(qū)域，且由氣泡大小可以看出，拜耳是專利數(shù)量最多的專利權(quán)人，這說明在變性淀粉的技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域，拜耳起到了領(lǐng)頭羊的作用。在代表綜合實力的B區(qū)域，依次分布著嘉吉公司、雀巢和巴斯夫。其中嘉吉公司是綜合實力最強(qiáng)的專利權(quán)人，該公司是一家從事生產(chǎn)和經(jīng)營食品、農(nóng)業(yè)、金融和工業(yè)產(chǎn)品及服務(wù)的多元化跨國企業(yè)集團(tuán)，嘉吉致力于通過提高農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、分銷和貿(mào)易環(huán)節(jié)的效率和附加值，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和食品安全供應(yīng)，其在淀粉及淀粉糖領(lǐng)域主要產(chǎn)品包括：玉米淀粉、高果糖漿、葡萄糖漿、麥芽糖漿、麥芽糊精、噴霧干燥淀粉糖、一水結(jié)晶葡萄糖和工業(yè)淀粉等[9]。我國的華南理工大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)食品科技學(xué)院、江西博大化工有限公司、安徽凱利糧油食品有限公司、合肥康齡養(yǎng)生科技有限公司均位于技術(shù)與綜合實力較弱的D區(qū)域，這也說明我國的變性淀粉領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量雖然較多，但是技術(shù)水平及綜合實力卻相對較弱，我國的企業(yè)和科研單位及個人均應(yīng)引起足夠的重視，致力于更高技術(shù)水平和綜合實力的專利開發(fā)工作，力爭改變現(xiàn)在的技術(shù)弱后的局面，這樣才能真正做到科技強(qiáng)國。

2.5 專利技術(shù)點分析

通過對檢索所得的專利進(jìn)行文本聚類，可以獲得專利的核心技術(shù)點。文本聚類是基于文件間的某種聯(lián)系或者相關(guān)性對文件進(jìn)行有效組織、摘要和導(dǎo)航，從而使得相近的對象盡可能的聚合在一類的分析方法。本次檢索所得專利的文本聚類圖如圖5所示。由圖5可見，關(guān)于變性淀粉專利技術(shù)主要分布于以下幾方面：原材料（涂層材料、白砂糖、甘薯等）、涂料組分（食品產(chǎn)品、薄膜包衣、水溶性涂料、纖維素羧甲醚穩(wěn)定劑）、淀粉衍生物、膠劑（復(fù)合變性淀粉、紡織漿料、薄膜包衣）、中間品（產(chǎn)物、淀粉膠粘劑、淀粉漿、工藝領(lǐng)域）。

圖5 變性淀粉專利文本聚類圖Fig.5 Text clusters of patents related to modified starch

3 變性淀粉核心專利分析

專利強(qiáng)度是專利價值分析的綜合指標(biāo)之一，專利強(qiáng)度由專利權(quán)利要求數(shù)量、引用與被引次數(shù)、訴訟次數(shù)、時間跨度及同族專利數(shù)量等因素決定，專利強(qiáng)度的大小可以直接映射該專利的價值。通常將專利強(qiáng)度為8～10的專利劃分為核心專利，本次檢索專利中關(guān)于變性淀粉的核心專利共有90件，其專利權(quán)人申請專利保護(hù)的國家或地區(qū)分布如圖6所示。關(guān)于變性淀粉的核心專利集中在美國、中國、歐專局、日本和加拿大，其中美國的核心專利數(shù)量為70件，說明關(guān)于變性淀粉的核心專利集中在美國。

關(guān)于變性淀粉的核心專利的專利權(quán)人競爭力分析圖如圖7所示。由圖7可見，拜耳公司位于C區(qū)域最右側(cè)，是技術(shù)實力最強(qiáng)的公司，同時該公司也是核心專利數(shù)量最多的公司，擁有12件核心專利[10-21]。技術(shù)實力其次的是寶潔公司，擁有9個核心專利。位于B區(qū)域的是巴菲特旗下的伯克希爾哈撒韋公司，該公司旗下的路博潤公司擁有一個核心專利（US6365140，變性淀粉溶液及其在個人護(hù)理中的應(yīng)用），憑借這一個專利該公司成為綜合實力最強(qiáng)的專利權(quán)人。

變性淀粉核心專利的文本聚類如圖8所示。由圖8可見，變性淀粉核心專利技術(shù)分布集中在：淀粉材料（止血材料、交聯(lián)、凝膠）、淀粉衍生物（化學(xué)變性淀粉、淀粉產(chǎn)物、交聯(lián)劑、成膜特性、酶水解產(chǎn)物）、植物細(xì)胞和植物等。

圖6 核心專利申請地區(qū)全球分布情況Fig.6 Global distribution of core patents per source jurisdiction

圖7 變性淀粉核心專利權(quán)人競爭力分析圖Fig.7 Competitineness analysis of patentees of core patents related to modified starch

圖8 變性淀粉核心專利文本聚類圖Fig.8 Text clusters of core patents related to modified starch

4 我國變性淀粉專利分析

根據(jù)專利地區(qū)劃分，選擇來源地區(qū)為中國的專利進(jìn)行分析，其中申請專利1 384件，授權(quán)專利908件，合計2 292件。2 292件中國專利的專利權(quán)人競爭力分析圖如圖9所示，由圖9可見，我國變性淀粉專利技術(shù)實力較強(qiáng)的專利權(quán)人為科研院校（華南理工大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)食品科技學(xué)院），而綜合實力較強(qiáng)的專利權(quán)人集中在中國石油化工股份有限公司和中國石油天然氣集團(tuán)公司。其他企業(yè)和科研院校則位于實力相對較弱的區(qū)域。

2 292件專利中共包含核心專利10件，列于表2。由表2可見，中國的變性淀粉核心專利大多掌握在外國企業(yè)之中，且多集中于醫(yī)療健康行業(yè)，其中荷蘭皇家帝斯曼集團(tuán)擁有3個核心專利，美國淀粉醫(yī)療公司擁有兩個核心專利。

圖9 中國變性淀粉專利權(quán)人競爭力分析圖Fig.9 Competitineness analysis of patentees of Chinese patents related to modified starch

5 結(jié)論

本文基于LexisNexis公司的全球?qū)＠髷?shù)據(jù)分析系統(tǒng)PatentStrategies，對全球和中國變性淀粉專利技術(shù)進(jìn)行專利授權(quán)、布局、技術(shù)來源、競爭力及IPC分類等角度的全面分析，并針對變性淀粉領(lǐng)域的核心專利進(jìn)行了深入分析。分析結(jié)果表明：

（1）關(guān)于變性淀粉的3 862條有效專利分布在1998-2017年，中國、日本和美國是專利數(shù)量較多的國家，其授權(quán)專利數(shù)量隨著時間的推移呈增加趨勢，中國的增長趨勢較強(qiáng)，在2016年達(dá)到了峰值。中國、美國、日本、德國和韓國的發(fā)明人主導(dǎo)了變性淀粉技術(shù)研究領(lǐng)域。通過對專利權(quán)人申請專利保護(hù)的國家或地區(qū)分布分析，發(fā)現(xiàn)各國注重在華專利保護(hù)，且美國與德國均非常注重其專利在全球的技術(shù)保護(hù)，這也是我國企業(yè)和研發(fā)人員需要注意的一點。

（2）通過對專利的國際專利分類號的分析得出，關(guān)于變性淀粉的專利主要集中在A23L 1/00（食品或食料；變性淀粉的制備或處理）、C08B 31/00（淀粉化學(xué)衍生物的制備）、C08L 3/00（淀粉、直鏈淀粉或支鏈淀粉或它們的衍生物或降解產(chǎn)物的組合物）、A61K 9/00（以特殊物理性狀為特征的醫(yī)藥配制品）等領(lǐng)域，而其在醫(yī)藥領(lǐng)域的專利涉及的糾紛最高，IPC分析可以為科研人員提供研發(fā)方向和研究方案參考。

表2 中國變性淀粉核心專利列表Table2 Tables of Chinese core patents related to modified starch

（3）通過對專利權(quán)人競爭力分析得出拜耳公司是變性淀粉領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量最多、技術(shù)實力最強(qiáng)的專利權(quán)人，嘉吉公司是綜合實力最強(qiáng)的專利權(quán)人。我國的變性淀粉領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量雖然較多，但是技術(shù)水平及綜合實力卻相對較弱，我國的企業(yè)和科研單位及個人均應(yīng)引起足夠的重視，致力于更高技術(shù)水平和綜合實力的專利開發(fā)工作，力爭改變現(xiàn)在的技術(shù)弱后的局面，這樣才能真正做到科技強(qiáng)國。

（4）通過對專利的文本聚類進(jìn)行分析得出，變性淀粉專利技術(shù)主要分布于以下幾方面：原材料（涂層材料、白砂糖、甘薯等）、涂料組分（食品產(chǎn)品、薄膜包衣、水性涂料、纖維素羧甲醚穩(wěn)定劑）、淀粉衍生物、膠劑（復(fù)合變性淀粉、紡織漿料、薄膜包衣）、中間品（產(chǎn)物、淀粉膠粘劑、淀粉漿、工藝領(lǐng)域）。

（5）通過對變性淀粉專利進(jìn)行強(qiáng)度分析，得出90件核心專利，主要分布在美國、中國、歐專局、日本和加拿大，其中70件集中在美國。通過對核心專利的專利權(quán)人競爭力進(jìn)行分析得出拜耳公司是擁有核心專利最多的專利權(quán)人，且是技術(shù)力最強(qiáng)的專利權(quán)人，而巴菲特旗下的伯克希爾哈撒韋公司是綜合實力最強(qiáng)的專利權(quán)人。通過文本聚類分析得出變性淀粉核心專利技術(shù)分布集中在：淀粉材料（止血材料、交聯(lián)、凝膠）、淀粉衍生物（化學(xué)變性淀粉、淀粉產(chǎn)物、交聯(lián)劑、成膜特性、酶水解產(chǎn)物）、植物細(xì)胞和植物等。

（6）通過對我國專利分析得出，我國變性淀粉專利技術(shù)實力較強(qiáng)的專利權(quán)人為科研院校（華南理工大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)食品科技學(xué)院），而綜合實力較強(qiáng)的專利權(quán)人集中在中國石油化工股份有限公司和中國石油天然氣集團(tuán)公司。2292件中國專利中共包含的10件核心專利，大多掌握在外國企業(yè)之中，且多集中于醫(yī)療健康行業(yè)。

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PatentAnalysis of Modified Starch Technology Based on PatentStrategies

ZHANG Qin1,WU Guo-qing2
（1.Petroleum Intelligence Research Center,China University of Petroleum,Beijing 102249,China；2.COFCO Nutrition and Health Research Institute,Beijing 102209,China）

Modified starch is widely used in food,papermaking,textile,medicine,light industry,building materials, petroleum,bioengineering industries.More and more researchers focus on modified starch study.The patent licensing, inventor location,source jurisdiction,competitiveness,IP classification of patents related to modified starch in the world and China were analyzed based on the patentStrategies system.The core patents were further studied to seek the intelligence reference for the development strategies of the modified starch.

Modified starch;PatentStrategies；Patent；Technology analysis

TB 34；G 255.53

A

1671-0460（2017）03-0520-05

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃，項目號：2014AA021906集成化全組分高效利用非糧木薯原料的關(guān)鍵技術(shù)研究；中國石油大學(xué)（北京）研究生教育質(zhì)量與創(chuàng)新工程項目，項目號：YJS2016044大數(shù)據(jù)環(huán)境下面向科研創(chuàng)新全過程的專利信息服務(wù)模式研究。

2017-01-23

張芹（1981-），女，江蘇鹽城人，博士，研究方向：化工情報。E-mail：zhangqin_cup@cup.edu.cn。