人造肉產(chǎn)業(yè)技術(shù)的演變與預(yù)測(cè)研究

祝宏輝，趙瑞彤，王彥

1(石河子大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，新疆 石河子，832000)2(石河子大學(xué)鄉(xiāng)村振興研究中心，新疆 石河子，832000)3(新疆政法學(xué)院 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，新疆 圖木舒克，843999)

伴隨著世界人口激增、城市化進(jìn)程進(jìn)一步加快、消費(fèi)結(jié)構(gòu)不斷升級(jí)，畜產(chǎn)品的有效供給不足與人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的矛盾日益突出，畜產(chǎn)品供給體系亟待轉(zhuǎn)型[1]。人造肉作為較為理想的畜產(chǎn)品替代品，從質(zhì)感、口感、風(fēng)味、色澤、營(yíng)養(yǎng)成分等方面全方位地模仿普通肉類，與傳統(tǒng)畜牧業(yè)的生產(chǎn)方式相比，使用人造肉技術(shù)生產(chǎn)肉制品有著較高的生產(chǎn)效率、極低的土地占用率、較少的能源耗費(fèi)以及更低溫室氣體排放量，能在補(bǔ)充畜產(chǎn)品產(chǎn)能不足的同時(shí)協(xié)調(diào)好可持續(xù)性等問(wèn)題[2-6]。人造肉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)中國(guó)糧食安全問(wèn)題、畜產(chǎn)品供給體系調(diào)整問(wèn)題都有一定的積極意義。

區(qū)別于大眾認(rèn)知中的簡(jiǎn)單人造肉產(chǎn)品，被賦予戰(zhàn)略意義的新型人造肉從兩種技術(shù)范式出發(fā)，一類采用植物基材料，通過(guò)靜電紡絲等技術(shù)盡最大可能的模仿肉類的質(zhì)地，旨在減少牲畜的中間消耗[7-8]；另一類則依托于組織工程技術(shù)，基于對(duì)細(xì)胞的培養(yǎng)和增殖來(lái)獲取可食用的肌肉組織，同樣規(guī)避了畜牧業(yè)動(dòng)物性生產(chǎn)的天然限制[9-10]。在由傳統(tǒng)技術(shù)范疇向新概念過(guò)渡的產(chǎn)業(yè)技術(shù)躍遷期，面臨兩條路徑可供選擇的人造肉產(chǎn)業(yè)技術(shù)該怎么發(fā)展，需要集中資源主攻哪些方向，成為人造肉產(chǎn)業(yè)發(fā)展之初必須解答的問(wèn)題。

專利包含著與創(chuàng)新意圖和技術(shù)發(fā)展相關(guān)的規(guī)范化數(shù)據(jù)，同時(shí)包含了技術(shù)屬性和市場(chǎng)屬性，是世界上反映科學(xué)技術(shù)發(fā)展最迅速、最全面、最系統(tǒng)的信息資源[11-13]。因此，本文以人造肉專利為研究對(duì)象，基于技術(shù)軌道理論，通過(guò)專利分類共現(xiàn)分析法、“S”型曲線法，探究人造肉技術(shù)系統(tǒng)具有怎樣的技術(shù)發(fā)展軌跡以及未來(lái)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)軌道發(fā)展的重點(diǎn)方向。在理論上，本研究豐富了特殊階段的技術(shù)預(yù)測(cè)理論，同時(shí)細(xì)化了技術(shù)預(yù)測(cè)在不同情景下的運(yùn)用；在實(shí)踐上，本研究厘清了人造肉技術(shù)的發(fā)展過(guò)程及發(fā)展方向，為人造肉產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)提供決策參考。

1 理論基礎(chǔ)與研究設(shè)計(jì)

1.1 理論基礎(chǔ)

技術(shù)軌道是產(chǎn)業(yè)技術(shù)在技術(shù)范式影響下的一組可能進(jìn)化方向或演進(jìn)路徑[14]。技術(shù)在技術(shù)軌道上所做的前進(jìn)性運(yùn)動(dòng)既受到已積累的技術(shù)體系或技術(shù)范式的影響，同時(shí)又受到來(lái)自社會(huì)和市場(chǎng)需求的拉動(dòng)，具有技術(shù)自主性和社會(huì)建構(gòu)性的雙重特點(diǎn)[15]。產(chǎn)業(yè)內(nèi)的技術(shù)系統(tǒng)是由一系列不斷演化的技術(shù)軌道構(gòu)成，占據(jù)市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)的主軌道與未占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位的其他枝軌道相互融合、借鑒、滲透，形成技術(shù)進(jìn)步的合力[16-17]，這股合力決定了技術(shù)進(jìn)步的方向，同時(shí)也是技術(shù)預(yù)測(cè)的主要依據(jù)。

技術(shù)軌道躍遷的產(chǎn)生是系統(tǒng)內(nèi)部技術(shù)軌道的更替。當(dāng)某種技術(shù)方向成為技術(shù)主軌道時(shí)，技術(shù)的積累使其具備了極強(qiáng)的路徑依賴性[18]，并通過(guò)不斷積累和自我強(qiáng)化從而陷入固定軌道[19]，發(fā)展將陷入停滯，到達(dá)瓶頸期[20-21]。當(dāng)獲得重大技術(shù)突破或有特定的機(jī)會(huì)窗口出現(xiàn)時(shí)，產(chǎn)業(yè)的技術(shù)軌道將完成一次演進(jìn)與躍遷[22-23]。

對(duì)完成軌道躍遷的新技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)預(yù)測(cè)并非無(wú)憑可依，這類技術(shù)預(yù)測(cè)活動(dòng)可以很明確的定義為一種立足于前一階段技術(shù)系統(tǒng)對(duì)后一階段不穩(wěn)定的技術(shù)系統(tǒng)新結(jié)構(gòu)做出的前饋控制[24]。對(duì)技術(shù)軌道躍遷的發(fā)生而言，起決定性作用的是來(lái)自技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)長(zhǎng)期的技術(shù)積累，某一重大技術(shù)突破僅僅是技術(shù)躍遷發(fā)生的誘因，各技術(shù)軌道產(chǎn)生的直接或間接的積累效應(yīng)才是技術(shù)進(jìn)步的源動(dòng)力[25]。因此，對(duì)處于技術(shù)軌道躍遷期的技術(shù)系統(tǒng)展開技術(shù)預(yù)測(cè)時(shí)，一方面要甄別出目下技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)的主軌道與枝軌道，另一方面要評(píng)判好各軌道對(duì)技術(shù)系統(tǒng)的演進(jìn)做出的貢獻(xiàn)，由兩方面的信息觀測(cè)技術(shù)軌道的更替趨勢(shì)，從而對(duì)未來(lái)技術(shù)的發(fā)展方向做出準(zhǔn)確把握。

1.2 研究流程與研究方法

技術(shù)預(yù)測(cè)是對(duì)技術(shù)軌道發(fā)展趨勢(shì)的判斷[26]，基于上述理論分析，為判斷軌道躍遷后的發(fā)展趨勢(shì)，本文設(shè)計(jì)了一種基于技術(shù)軌道躍遷的技術(shù)預(yù)測(cè)模型，如圖1所示。首先識(shí)別出當(dāng)前技術(shù)系統(tǒng)的技術(shù)軌道，其次判斷技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)的技術(shù)軌道躍遷，再次對(duì)技術(shù)系統(tǒng)整體和各技術(shù)軌道的發(fā)展趨勢(shì)做出判斷，最后綜合上述研究得到技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展的最優(yōu)方向。

圖1 基于技術(shù)軌道躍遷的人造肉技術(shù)預(yù)測(cè)模型分析框架Fig.1 Analysis framework of technology prediction model based on technology orbit transition

1.2.1 第一階段 技術(shù)軌道識(shí)別

要確定各技術(shù)軌道對(duì)技術(shù)系統(tǒng)演進(jìn)的貢獻(xiàn)，首先要將其從技術(shù)系統(tǒng)中剝離出來(lái)。本文借助國(guó)際專利分類(International Patent Classification，IPC)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)來(lái)識(shí)別目前技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)較為成熟的技術(shù)軌道。

IPC共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)將專利分類號(hào)作為節(jié)點(diǎn)，以分類號(hào)之間共現(xiàn)關(guān)系作為邊來(lái)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，在競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)分析領(lǐng)域，主要用分類號(hào)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)來(lái)分析知識(shí)結(jié)構(gòu)和技術(shù)聚合，基于力導(dǎo)向算法繪制各IPC關(guān)系的共現(xiàn)圖。根據(jù)共現(xiàn)的密集度可以識(shí)別出當(dāng)前熱度較高、研究力量較為集中的研究方向，也能夠識(shí)別出技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)不同的技術(shù)軌道。

1.2.2 第二階段 軌道躍遷識(shí)別

新型人造肉與市面常見(jiàn)人造肉雖都稱之為“人造肉”，但二者在概念、技術(shù)工藝上存在較大差異[27]，且兩類人造肉在活躍時(shí)間上存在著明顯的前后關(guān)系。本文猜想，新型人造肉與傳統(tǒng)人造肉應(yīng)是隸屬于同一宏觀概念下的2個(gè)不同的技術(shù)子系統(tǒng)，且新型人造肉極有可能是傳統(tǒng)人造肉軌道躍遷的成果。

為甄別人造肉技術(shù)是否真正發(fā)生了技術(shù)躍遷，本文采用滾動(dòng)式“S”型曲線分析人造肉專利技術(shù)生命周期[28-30]，利用logistic模型進(jìn)行擬合，其數(shù)學(xué)表達(dá)如公式(1)所示：

(1)

式中：y為專利的累計(jì)量，l為預(yù)計(jì)的專利飽和水平，α為增長(zhǎng)速率，β為曲線拐點(diǎn)。

假設(shè)固定第一例人造肉專利的申請(qǐng)時(shí)間為生命周期的起點(diǎn)，之后的每一年為終點(diǎn)，逐年計(jì)算模型中預(yù)計(jì)的專利飽和水平，并與實(shí)際的專利數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)兩者相等時(shí)技術(shù)系統(tǒng)即走過(guò)了一個(gè)完整的生命周期，由此判斷人造肉技術(shù)前后是否發(fā)生過(guò)技術(shù)軌道的變化，以及技術(shù)軌道躍遷發(fā)生的節(jié)點(diǎn)。

1.2.3 第三階段 基于軌道成熟度的技術(shù)預(yù)測(cè)

對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的成熟度評(píng)估，是技術(shù)預(yù)測(cè)過(guò)程中必須的一環(huán)[15]，技術(shù)的生命周期是描繪技術(shù)所處的發(fā)展階段的理想方法，技術(shù)在不同的生命周期內(nèi)有著不同的發(fā)展?jié)摿Α⑹袌?chǎng)活躍度、競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度[29]，把握技術(shù)所在的生命周期可以準(zhǔn)確的評(píng)估現(xiàn)有技術(shù)的成熟度[30]。

同樣采用“S”型曲線法，測(cè)算不同技術(shù)軌道的3項(xiàng)成熟度參數(shù)：(1)飽和點(diǎn)：預(yù)估專利累積數(shù)量的最高值，即模型中的參數(shù)l；(2)生長(zhǎng)時(shí)間：專利累計(jì)數(shù)量達(dá)到預(yù)估最大值的10%～90%所需花費(fèi)的時(shí)間；(3)轉(zhuǎn)折點(diǎn)：專利技術(shù)由成長(zhǎng)期向成熟期過(guò)渡的臨界值，即數(shù)學(xué)模型中的拐點(diǎn)。根據(jù)3項(xiàng)參數(shù)，評(píng)價(jià)技術(shù)系統(tǒng)整體的發(fā)展和各技術(shù)軌道的技術(shù)發(fā)展成熟度和對(duì)人造肉技術(shù)系統(tǒng)演進(jìn)的貢獻(xiàn)，根據(jù)技術(shù)軌道未來(lái)演進(jìn)趨勢(shì)對(duì)技術(shù)系統(tǒng)可能的進(jìn)化方向做出大致判斷。

2 數(shù)據(jù)獲取與描述分析

2.1 數(shù)據(jù)獲取

本文借助incoPat專利數(shù)據(jù)庫(kù)，參閱相關(guān)文獻(xiàn)中對(duì)“人造肉”這一概念的命名與描述，以中文關(guān)鍵詞：人造肉、植物蛋白肉、肉仿品、組織工程肉、肉類似物、肉結(jié)構(gòu)蛋白、肉替代物，英文關(guān)鍵詞：artificial-meat、cultured-meat、meat-substitutes、meat-replicas、in-vitro-meat、animal-free-meat、lab-grown-meat、Generic-meat、Meat-like進(jìn)行檢索[31]，并剔除了寵物、飼料、藥品、碎肉合成等與人造肉不相關(guān)的部分專利，經(jīng)簡(jiǎn)單合并后最終獲得人造肉相關(guān)專利數(shù)據(jù)606條。

2.2 人造肉專利技術(shù)現(xiàn)狀

從專利申請(qǐng)主體的國(guó)別來(lái)看，人造肉專利申請(qǐng)數(shù)量較多的國(guó)家可大致分為兩類，一類為經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)或畜牧業(yè)發(fā)展水平相對(duì)較高的國(guó)家，這些國(guó)家意識(shí)到傳統(tǒng)畜產(chǎn)品生產(chǎn)方式的局限性，對(duì)肉類替代品率先開啟了探索，是新型人造肉技術(shù)研發(fā)的主要陣地，如美國(guó)、英國(guó)、瑞士、荷蘭、以色列等，所申請(qǐng)的人造肉專利占專利整體的55%，；另一類為有傳統(tǒng)人造肉的食用歷史，飲食結(jié)構(gòu)中素食偏多的國(guó)家，如中國(guó)、日本、韓國(guó)等。

從整體專利申請(qǐng)量的變化趨勢(shì)上來(lái)看(圖2)，人造肉相關(guān)專利的申請(qǐng)的爆發(fā)主要在2019年，隨著人造肉概念股的上市，在資本市場(chǎng)的推動(dòng)下，人造肉研發(fā)熱度攀升，當(dāng)年人造肉相關(guān)專利申請(qǐng)量達(dá)44件，同比增長(zhǎng)62.96%，為歷年來(lái)最高。中國(guó)申請(qǐng)人造肉相關(guān)專利的時(shí)間并不長(zhǎng)，對(duì)人造肉存在意義的理解不深入及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)不強(qiáng)，使得在早期探索人造肉相關(guān)技術(shù)的過(guò)程中缺乏專利的申請(qǐng)，中國(guó)歷年人造肉相關(guān)專利的申請(qǐng)數(shù)量與美國(guó)相比，除2019年出現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)外，各年申請(qǐng)數(shù)量低迷，且不連續(xù)；與日本相比，日本人造肉專利總量雖然高于中國(guó)1倍以上，但多集中于20世紀(jì)對(duì)舊式人造肉的研究，對(duì)新型人造肉的探索反而顯出頹勢(shì)，而近兩年，新型人造肉引起了國(guó)人的足夠重視，國(guó)內(nèi)超過(guò)40%的人造肉相關(guān)專利都在2019年和2020年上半年申請(qǐng)。

從人造肉相關(guān)專利的申請(qǐng)主體來(lái)看，除數(shù)家食品公司有集中參與人造肉的專利布局外，其余企業(yè)、個(gè)人、科研院所申請(qǐng)的人造肉專利量并不大。而中國(guó)的人造肉專利申請(qǐng)主體布局總體上呈現(xiàn)以江南大學(xué)為代表的高校和科研院所為主導(dǎo)，企業(yè)與個(gè)人積極參與的態(tài)勢(shì)。部分專利技術(shù)(CN110643512A等)的研發(fā)由校間合作、校企合作完成，產(chǎn)學(xué)研的合作與對(duì)接逐步拓寬與加深。人造肉技術(shù)整體上處于活躍的上升期，具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的人造肉企業(yè)技術(shù)研發(fā)活躍度極高，人造肉技術(shù)將是技術(shù)市場(chǎng)與資本市場(chǎng)持續(xù)關(guān)注的熱點(diǎn)內(nèi)容。

圖2 人造肉專利申請(qǐng)變化趨勢(shì)Fig.2 Trend of artificial meat patent application

3 基于技術(shù)軌道躍遷理論的人造肉技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

3.1 新型人造肉技術(shù)軌道識(shí)別

在涉及與人造肉相關(guān)的專利分類中，以主分類號(hào)以A23J(食用蛋白質(zhì)組合物等)和A23L(烹調(diào)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的改進(jìn)、物理處理等)的專利研發(fā)成果數(shù)量最多，分別占40.50%和37.48%，這表明，植物蛋白的加工處理和人造肉風(fēng)味物質(zhì)的制備是目前人造肉產(chǎn)業(yè)研發(fā)重點(diǎn)，同時(shí)也是研究可行性最高的2個(gè)領(lǐng)域。

將近5年的專利分類號(hào)繪制共現(xiàn)圖，如圖3所示，圖中內(nèi)容大致可分為三大技術(shù)軌道，并參考陳堅(jiān)院士[32]對(duì)幾類產(chǎn)品的用詞予以命名：

(1)細(xì)胞培養(yǎng)肉領(lǐng)域：圖3中左下角虛線框內(nèi)的IPC大多數(shù)涉及的為細(xì)胞培養(yǎng)肉的專利，將細(xì)胞培養(yǎng)肉跟植物蛋白肉聯(lián)系到一起的分類為A23L13/00(肉類制品的制備與處理)和A23J3/00(食用蛋白質(zhì)加工)。由于涉及細(xì)胞培養(yǎng)肉的專利數(shù)量較少，因此很難看出哪個(gè)分類下的專利技術(shù)是細(xì)胞培養(yǎng)肉當(dāng)下的發(fā)展重點(diǎn)。

(2)植物蛋白肉領(lǐng)域：而近3年植物蛋白肉的相關(guān)專利中最為核心的分類為A23J3/22，該分類點(diǎn)與其他分類點(diǎn)間的連線最密集，在該分類下，相關(guān)專利技術(shù)主要解決的問(wèn)題是對(duì)植物蛋白的組織化處理，具體方法包括冷凍、擠壓或膨化、在溶液中形成纖維等，其目的是更好的模擬真肉的質(zhì)感和口感。此外，從大豆中提取植物蛋白的A23J3/16類專利技術(shù)、加工食用植物蛋白質(zhì)的A23J3/14專利技術(shù)也是共現(xiàn)圖中連線較為密集的專利研究方向。

(3)風(fēng)味物質(zhì)領(lǐng)域：風(fēng)味物質(zhì)的相關(guān)專利往往與植物基蛋白肉制品的相關(guān)核心專利分類同時(shí)出現(xiàn)。一方面，植物蛋白肉制備的過(guò)程中需要解決肉類風(fēng)味不足的問(wèn)題；另一方面，風(fēng)味物質(zhì)的原料和制備手段與植物蛋白肉有一定的重合。圖3中實(shí)線框內(nèi)的IPC號(hào)涉及較為聚集，其中連線較粗的專利分類有A23L27/26——該分類主要包括一些制備帶肉味的合成調(diào)味料或佐料的專利技術(shù)、A23L33/185——該分類主要包括從植物蛋白中提取并用以作為給食品增加營(yíng)養(yǎng)的添加劑的肽、氨基酸等的技術(shù)。

圖3 人造肉技術(shù)專利分類號(hào)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)Fig.3 Co-occurrence network of artificial meat technology patent classification number

3.2 人造肉技術(shù)軌道躍遷判斷

為探討新式人造肉與舊式人造肉存在怎樣的繼承和發(fā)揚(yáng)的關(guān)系，也為確定兩類人造肉間是否發(fā)生技術(shù)軌道躍遷，以及躍遷的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。本文認(rèn)為當(dāng)人造肉的專利技術(shù)完整的走完了一段生命周期，即借助logistic模型進(jìn)行擬合的專利飽和水平與實(shí)際的專利累積數(shù)相等時(shí)，便可將人造肉技術(shù)系統(tǒng)劃分為新舊兩類。

本文將開始連續(xù)出現(xiàn)人造肉專利的1963年定為傳統(tǒng)人造肉技術(shù)生命周期起點(diǎn)，滾動(dòng)式的觀察歷年實(shí)際累計(jì)值與利用1963年至截至當(dāng)年的數(shù)據(jù)所估計(jì)的生命周期內(nèi)理論最大累計(jì)值，即模型中l(wèi)之間的關(guān)系，部分結(jié)果如表1所示。

以1996年為終點(diǎn)所擬合的生命周期所估計(jì)的最大累計(jì)值與實(shí)際累計(jì)值大致相同，當(dāng)年應(yīng)是傳統(tǒng)人造肉技術(shù)創(chuàng)新飽和的年份，即人造肉的技術(shù)系統(tǒng)在1996年左右便已經(jīng)陷入了停滯發(fā)展的階段，新型的植物蛋白肉所需要的產(chǎn)業(yè)技術(shù)此時(shí)已經(jīng)存在了一定量的積累，但由于產(chǎn)業(yè)自身的能級(jí)較差加之市場(chǎng)上并沒(méi)有一定程度的對(duì)新型人造肉的需求，植物蛋白肉所代表的技術(shù)軌道沒(méi)有立刻對(duì)技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生躍遷式的沖擊，因此直到21世紀(jì)初我們才能夠明確感知到植物蛋白肉的技術(shù)軌道成為人造肉技術(shù)系統(tǒng)的顯性軌道。

表1 舊式人造肉生命周期滾動(dòng)擬合部分結(jié)果Table 1 Partial results of rolling fitting of the life cycle of traditional artificial meat

為判斷后續(xù)人造肉技術(shù)系統(tǒng)是否發(fā)生二次躍遷，繼續(xù)以1996年為新型人造肉技術(shù)生命周期起點(diǎn)，進(jìn)一步測(cè)算新型人造肉的技術(shù)發(fā)展，結(jié)果如表2所示?？梢钥闯?，至2020年，新型人造肉技術(shù)的已累計(jì)專利量與擬合估計(jì)的理論專利最大值還存在相當(dāng)?shù)牟罹啵滦腿嗽烊饧夹g(shù)具有進(jìn)一步發(fā)展的極大潛力。

表2 新型人造肉生命周期滾動(dòng)擬合部分結(jié)果Table 1 Partial results of rolling fitting of the life cycle of traditional artificial meat

由此印證了前文關(guān)于人造肉技術(shù)發(fā)展的猜想：20世紀(jì)便已存在的人造肉產(chǎn)品與當(dāng)前語(yǔ)境下的人造肉并非同一種食品。人造肉技術(shù)經(jīng)歷了由舊式人造肉向新式人造肉的技術(shù)軌道躍遷，而新式人造肉根據(jù)技術(shù)手段的不同，分化成為了植物蛋白肉和細(xì)胞培養(yǎng)肉。

3.3 人造肉技術(shù)軌道成熟度與發(fā)展趨勢(shì)

3.3.1 技術(shù)軌道成熟度評(píng)估

同樣借助logistic曲線模型，考察新型人造肉的發(fā)展歷程(圖4)。新技術(shù)基礎(chǔ)的積累，一般發(fā)生在前一個(gè)技術(shù)生命周期衰退期的前中期。以20世紀(jì)80年代第一例明確提出植物蛋白肉的專利申請(qǐng)時(shí)間1986年作為新型人造肉技術(shù)發(fā)展的起點(diǎn)，利用1986—2020年的人造肉技術(shù)相關(guān)專利的數(shù)據(jù)，估計(jì)模型中的l、α和β，并據(jù)此計(jì)算人造肉技術(shù)生命周期中的3個(gè)參數(shù)：經(jīng)過(guò)擬合計(jì)算，新型人造肉技術(shù)生命周期曲線的3項(xiàng)參數(shù)的取值分別為：飽和點(diǎn)：(saturation)1 103.89件、生長(zhǎng)時(shí)間(growth time)：51.391 6年、轉(zhuǎn)折點(diǎn)(midpoint)：40.313 7年。即：假設(shè)以1986年為新一輪人造肉技術(shù)研發(fā)的起點(diǎn)，人造肉相關(guān)專利技術(shù)累計(jì)可達(dá)1 100件左右，達(dá)到累計(jì)專利最大值的10%和90%所需要的時(shí)間分別約是15和66年。

同時(shí)，根據(jù)IPC，將植物蛋白肉軌道、細(xì)胞培養(yǎng)肉軌道、風(fēng)味物質(zhì)軌道從新型人造肉技術(shù)系統(tǒng)中剝離，單獨(dú)測(cè)算。其中，植物蛋白肉軌道與人造肉技術(shù)系統(tǒng)的技術(shù)成熟度幾乎一致，結(jié)合IPC共現(xiàn)的密集程度判斷，植物蛋白肉是目前人造肉技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)的主軌道；細(xì)胞培養(yǎng)肉軌道處于導(dǎo)入期的階段，專利數(shù)量較少，不少技術(shù)還沒(méi)完成技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化；風(fēng)味物質(zhì)軌道與技術(shù)主軌道的生命周期變化基本保持一致，但變化幅度小，屬于主軌道的伴生軌道。

圖4 人造肉技術(shù)系統(tǒng)各技術(shù)軌道曲線模擬Fig.4 Simulation of track curves of artificial meat technology system

3.3.2 新型人造肉技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

(1)導(dǎo)入期(1986—2001年)。21世紀(jì)以前，人造肉僅作為大豆制品的衍生品在大眾餐飲中充當(dāng)零食的角色，畜牧業(yè)仍有大量生產(chǎn)潛力尚未開發(fā)，人造肉對(duì)畜牧業(yè)和畜產(chǎn)品的替代能力未被認(rèn)識(shí)，只有少數(shù)食品公司從事人造肉技術(shù)研發(fā)，從總體上看，技術(shù)活躍度低，專利數(shù)量、質(zhì)量不佳，且增長(zhǎng)速度緩慢。

(2)成長(zhǎng)期(2001—2027年)。人造肉技術(shù)的軌道躍遷的發(fā)生并非是由重大技術(shù)突破帶來(lái)的突破型技術(shù)躍遷，而是由需求拉動(dòng)的漸進(jìn)性演變。新世紀(jì)，世界人口增長(zhǎng)所帶來(lái)的潛在的糧食危機(jī)和素食主義、動(dòng)物保護(hù)主義者等的活躍引發(fā)了社會(huì)各界對(duì)人造肉的討論以及相關(guān)技術(shù)的活躍，在思考如何調(diào)和生態(tài)環(huán)境危機(jī)和潛在糧食危機(jī)之間的矛盾的過(guò)程中，人造肉技術(shù)進(jìn)入大眾視野。在低層次需求和高層次需求的雙重驅(qū)動(dòng)下，大量研發(fā)主體投入到人造肉技術(shù)的研發(fā)中。

當(dāng)前人造肉技術(shù)正處于生命周期成長(zhǎng)期的中后期，技術(shù)整體活躍度高，大眾關(guān)注度與話題熱度高。隨著資本市場(chǎng)有效介入，人造肉技術(shù)創(chuàng)新加速，與此同時(shí)，細(xì)胞培養(yǎng)肉作為枝軌道開始出現(xiàn)在了技術(shù)系統(tǒng)中。

(3)成熟期(2027—2053年)。根據(jù)技術(shù)的生命周期發(fā)展規(guī)律，可以預(yù)見(jiàn)當(dāng)人造肉技術(shù)邁入成熟期后，人造肉商品化水平變高，其在產(chǎn)品市場(chǎng)與技術(shù)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也更加激烈，在此期間的技術(shù)研發(fā)多為迎合消費(fèi)者需求，專利技術(shù)的多樣性得到提升。而此時(shí)的細(xì)胞培養(yǎng)肉也將進(jìn)入成長(zhǎng)期的早期，技術(shù)活躍度顯著提高，活躍的技術(shù)枝軌道會(huì)對(duì)人造肉技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的沖擊。

(4)衰退期(2053年以后)。進(jìn)入衰退期后，技術(shù)的整體演變已基本完成，人造肉技術(shù)朝著另一個(gè)更高水平的技術(shù)軌道躍遷的技術(shù)誘因?qū)⒂谠撾A段開始萌發(fā)，當(dāng)合適的機(jī)會(huì)窗口出現(xiàn)時(shí)，人造肉技術(shù)軌道將會(huì)完成由植物蛋白肉躍遷向細(xì)胞培養(yǎng)肉的新技術(shù)軌道的更替。

3.4 基于軌道更替趨勢(shì)的人造肉產(chǎn)業(yè)技術(shù)預(yù)測(cè)

根據(jù)IPC共現(xiàn)圖中指出的重點(diǎn)技術(shù)軌道以及各技術(shù)軌道所展現(xiàn)的交替趨勢(shì)，對(duì)人造肉技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向做出以下預(yù)測(cè)：

(1)植物蛋白肉的肉類質(zhì)感模擬。植物蛋白肉作為人造肉技術(shù)系統(tǒng)的主軌道，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)仍將是技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)，當(dāng)前人造肉在外觀、結(jié)構(gòu)、風(fēng)味、色澤及原料選擇、生產(chǎn)設(shè)施、工藝流程等一系列問(wèn)題上仍有較大的進(jìn)步空間[33]，拉絲蛋白對(duì)瘦肉纖維的模擬、肉產(chǎn)品的多層結(jié)構(gòu)、對(duì)脂肪層結(jié)締組織的模擬等技術(shù)還需進(jìn)一步研究。

(2)細(xì)胞培養(yǎng)肉的輔助材料技術(shù)。細(xì)胞培養(yǎng)肉尚處于研發(fā)階段，距離工業(yè)化生產(chǎn)尚有一定的距離，大量關(guān)鍵性技術(shù)有待攻克[34-35]。根據(jù)目前專利技術(shù)的申請(qǐng)情況來(lái)看，可食用非動(dòng)物源性支架材料的研制、非動(dòng)物源性培養(yǎng)基的研發(fā)是目前研究最多的技術(shù)；大型生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、種子細(xì)胞來(lái)源優(yōu)化、非重力環(huán)境培育等技術(shù)有待突破。

(3)人造肉生產(chǎn)的規(guī)?；c數(shù)字化。規(guī)?；潭炔疃鵁o(wú)法分?jǐn)偳捌诟哳~的研發(fā)成本和生產(chǎn)過(guò)程對(duì)知識(shí)型人才的依賴是當(dāng)前人造肉價(jià)格居高不下的主要原因之一[36]，要解決這方面問(wèn)題就必須實(shí)現(xiàn)人造肉生產(chǎn)的規(guī)?；蛿?shù)字化。檢索專利中少量涉及了與生產(chǎn)人造肉產(chǎn)品的設(shè)施相關(guān)的技術(shù)，其中部分專利如CN202010979367.8等為植物蛋白肉的生產(chǎn)提供了自動(dòng)化的生產(chǎn)線。還需進(jìn)一步增加人造肉規(guī)?；a(chǎn)流程設(shè)計(jì)、人造肉自動(dòng)化生產(chǎn)流水線優(yōu)化、人造肉生產(chǎn)與人工智能結(jié)合等相關(guān)方面的研發(fā)。

(4)加強(qiáng)人造肉的功能性。人造肉與普通肉類的不同點(diǎn)之一就在于可以通過(guò)控制加工程序與配料使得成品的營(yíng)養(yǎng)成分與預(yù)期目標(biāo)吻合[37]，而當(dāng)今社會(huì)需求的多樣化也對(duì)食品的功能性提出的更高的要求，針對(duì)不同人群設(shè)計(jì)不同的靶向配方，增強(qiáng)人造肉的保健屬性，使人造肉在產(chǎn)品層次上更具有多樣化。

4 結(jié)論與建議

4.1 主要結(jié)論

結(jié)合技術(shù)軌道躍遷理論，基于人造肉技術(shù)的相關(guān)專利情報(bào)，應(yīng)用“S”型曲線模型和IPC分析，對(duì)人造肉技術(shù)的發(fā)展軌跡和未來(lái)的技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行了相關(guān)研究。得出以下結(jié)論：(1)人造肉產(chǎn)業(yè)技術(shù)完成由舊式人造肉過(guò)渡到植物蛋白肉的軌道躍遷，模型擬合的結(jié)果與技術(shù)的發(fā)展形勢(shì)基本吻合，當(dāng)下人造肉的產(chǎn)品定位發(fā)生了深刻的變化，未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，專利申請(qǐng)數(shù)量將大幅提升，技術(shù)、產(chǎn)品2個(gè)市場(chǎng)都會(huì)不斷擴(kuò)大。(2)植物蛋白肉尤其是提升植物蛋白肉仿生效果的技術(shù)將是未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)人造肉技術(shù)發(fā)展的重心，具體包括改善人造肉的植物蛋白纖維的結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)產(chǎn)品肉的風(fēng)味、提升產(chǎn)品外觀質(zhì)量等；此外，細(xì)胞培養(yǎng)肉有進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。

4.2 相關(guān)建議

(1)從技術(shù)創(chuàng)新層面上看：其一，中國(guó)人造肉的部分專利已經(jīng)由校企合作、校間合作完成，但數(shù)量與占比都較小，產(chǎn)學(xué)研間的對(duì)接與合作需要進(jìn)一步加強(qiáng)；其二，中國(guó)人造肉專利的申請(qǐng)主體過(guò)于零散，建議整合零散的研發(fā)個(gè)體組建研發(fā)機(jī)構(gòu)或技術(shù)聯(lián)盟，形成規(guī)模優(yōu)勢(shì)。

(2)從技術(shù)應(yīng)用層面上看：其一，中國(guó)在人造肉領(lǐng)域內(nèi)尚無(wú)知名企業(yè)，要在政策上鼓勵(lì)和扶植人造肉相關(guān)企業(yè)，引導(dǎo)企業(yè)正確的在中國(guó)的消費(fèi)觀飲食觀下講好人造肉的故事，依托新老兩類企業(yè)打造國(guó)內(nèi)人造肉品牌。其二，盡快完善、規(guī)范人造肉相關(guān)產(chǎn)業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制定相關(guān)監(jiān)管準(zhǔn)則，并做好涉及微生物技術(shù)的產(chǎn)品的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，在確保食品安全基礎(chǔ)上促進(jìn)人造肉產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展

(3)從技術(shù)發(fā)展方向上看：植物蛋白肉在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)仍將是人造肉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，但細(xì)胞培養(yǎng)肉極有可能在未來(lái)成為人造肉產(chǎn)業(yè)的主要技術(shù)。而細(xì)胞培養(yǎng)肉的技術(shù)難度使得其自身會(huì)攜帶一定的技術(shù)壁壘，忽視該領(lǐng)域的研發(fā)則有一定風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致其成為威脅國(guó)家糧食安全的桎梏。因此在規(guī)劃人造肉產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的方向時(shí)，應(yīng)當(dāng)以植物蛋白肉為過(guò)渡技術(shù)，兼顧細(xì)胞培養(yǎng)肉領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，形成由企業(yè)主導(dǎo)植物蛋白肉、科研機(jī)構(gòu)主導(dǎo)細(xì)胞培養(yǎng)肉的研發(fā)體系并逐步過(guò)渡到產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合研發(fā)，引領(lǐng)人造肉產(chǎn)業(yè)完成由植物蛋白肉向細(xì)胞培養(yǎng)肉的技術(shù)軌道二次躍遷。