甜菊糖生產(chǎn)加工專利申請現(xiàn)狀分析

韓科廳　胡可

本文針對甜菊糖生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)的專利申請現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)檢索和梳理，對生產(chǎn)加工過程的整體專利申請概況、主要申請人及其技術(shù)活動(dòng)、各個(gè)技術(shù)現(xiàn)狀等進(jìn)行系統(tǒng)分析，形成概括性認(rèn)識(shí)，為甜菊糖生產(chǎn)加工技術(shù)的改進(jìn)提供了思路和參考。

一、甜菊糖生產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾埜艣r

使用incoPat專利數(shù)據(jù)庫，采集公開日早于2023年12月31日的數(shù)據(jù)，經(jīng)過人工標(biāo)引及去噪后，共獲得與甜菊糖生產(chǎn)加工相關(guān)的國內(nèi)外專利申請1419項(xiàng)。依照各國專利法的規(guī)定，專利申請文獻(xiàn)的公開存在時(shí)滯，因而檢索得到的2022-2023年專利申請量少于實(shí)際申請量。

1.國內(nèi)外專利技術(shù)申請趨勢分析。甜菊糖苷最早于1931年由兩位法國化學(xué)家分離得到，1955年糖苷配基（甙元）的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)對外公布。1971年，日本的Morita Kagaku Kogyo有限公司開始生產(chǎn)商用甜葉菊甜味劑。20世紀(jì)80年代中葉，甜葉菊在美國天然食品和健康食品行業(yè)開始受歡迎，同一時(shí)期，我國開始以“溶劑萃取”和“樹脂吸附”兩種技術(shù)來研究甜菊糖提取工藝。

從全球?qū)＠暾堏厔菘梢钥闯觯▓D1），全球甜菊糖生產(chǎn)加工的專利申請開始于20世紀(jì)70年代，并大致經(jīng)歷了平穩(wěn)發(fā)展期（1971-2000年）、技術(shù)探索期（2001-2013年）和急速增長期（2014年至今）三個(gè)階段。在技術(shù)探索期，甜菊糖生產(chǎn)加工各項(xiàng)技術(shù)均得到了飛速發(fā)展。2014年以后，甜菊糖生產(chǎn)加工相關(guān)專利申請量開始呈現(xiàn)井噴式增長，中國在這一階段的專利申請趨勢與全球?qū)＠暾堏厔菹嗨?，說明中國是引領(lǐng)該階段專利技術(shù)發(fā)展的主要國家。在這一階段，得益于生物技術(shù)的快速發(fā)展，甜菊糖苷的制備也由傳統(tǒng)的物理、化學(xué)制備向更高效、更經(jīng)濟(jì)的生物技術(shù)制備轉(zhuǎn)變，逐漸發(fā)展成為傳統(tǒng)技術(shù)與新興技術(shù)相結(jié)合的綜合技術(shù)。同時(shí)，創(chuàng)新主體的關(guān)注點(diǎn)已經(jīng)由如何從甜葉菊中提取出甜菊糖苷，以及如何提高甜菊糖苷純度方面，轉(zhuǎn)向如何更高效、更低成本地改善甜菊糖苷的風(fēng)味、口感。此時(shí)，生物技術(shù)的應(yīng)用顯得尤為重要，大量的專利申請涉及利用UDP-葡萄糖苷轉(zhuǎn)移酶、蔗糖合成酶等，使口感欠佳的甜菊苷、RA、RB等轉(zhuǎn)化為口感更像蔗糖的RD、RM。

我國于1990年才出現(xiàn)甜菊糖生產(chǎn)加工的專利申請，經(jīng)過15年的前期探索，我國在甜葉菊品種培育、甜菊糖單組分的分離技術(shù)、結(jié)晶技術(shù)、提取技術(shù)、膜過濾技術(shù)等方面取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。自2006年起，我國的專利申請量開始呈現(xiàn)逐年上升的態(tài)勢。2008-2010年正逢甜菊糖市場爆發(fā)期，市場快速膨脹，產(chǎn)品供不應(yīng)求，這一時(shí)期的專利申請量也出現(xiàn)了明顯增長。隨后出現(xiàn)的產(chǎn)能過剩導(dǎo)致國內(nèi)甜菊糖的銷售受損，生產(chǎn)、銷售大幅下降，2013年以后專利申請量逐步下降，甜菊糖產(chǎn)業(yè)進(jìn)入到技術(shù)發(fā)展平緩期。2014年，甜菊糖產(chǎn)業(yè)開始進(jìn)行結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整，研發(fā)人員開始嘗試技術(shù)創(chuàng)新，改進(jìn)工藝水平，因此，2015年的專利申請量再次得到提升，且這種增長一直持續(xù)到2018年。2018年以后，甜菊糖苷的制備工藝再次進(jìn)入到技術(shù)更新?lián)Q代期，且中國對專利申請質(zhì)量提出了更高的要求，這一時(shí)期的專利申請量逐年下降。

2.全球甜菊糖生產(chǎn)加工專利申請的地域分布。我國于20世紀(jì)80年代加工生產(chǎn)甜菊糖，是目前甜菊糖的重要生產(chǎn)國和出口國，生產(chǎn)的甜菊糖有80%以上出口國外；美國早在1995年即允許甜菊糖作為“膳食補(bǔ)充劑”使用；日本是最早開始種植甜葉菊且生產(chǎn)食用甜菊糖的國家。由此可見，中、美、日三國具有甜菊糖生產(chǎn)及加工的傳統(tǒng)優(yōu)勢。從圖2可以看出，中國、日本和美國既是主要的研發(fā)國，也是主要的市場國，其中，中國是世界上最大的市場國和研發(fā)國，公開的專利申請數(shù)量略高于研發(fā)數(shù)量，且公開量和研發(fā)數(shù)量均遠(yuǎn)高于第二名美國。相反，美國和日本的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在研發(fā)上，市場布局（即申請公開國為美國或日本）的數(shù)量少于研發(fā)數(shù)量（即優(yōu)先權(quán)國家為美國或日本）。

3.甜菊糖生產(chǎn)加工技術(shù)專利申請的主要技術(shù)構(gòu)成。甜菊糖生產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域的全球?qū)＠暾堉校婕暗募夹g(shù)領(lǐng)域主要包括甜菊糖苷化合物及其制備工藝（C07H、C12P、B01D、C08B等），食品（A23L）、生物工程方法及其中所涉及的酶、微生物等（C12N、C12R）、醫(yī)藥配制品及藥物制劑（A61K等）、化妝品（A61K等）和甜葉菊品種培育（A01H）等（圖3）。在食品領(lǐng)域的專利申請中，調(diào)味料（A23L27）的申請量最大，占比11%，非酒精飲料（A23L2）、食品及其制備方法（A23L1），以及食品營養(yǎng)制品（A23L33）的申請量分別占比6%、4%和3%，由此可以看出，甜菊糖苷在食品中除了用于調(diào)味外，還用于改善食品的營養(yǎng)性質(zhì)。生物工程方法及其中所涉及的酶、微生物等相關(guān)申請是利用生物工程技術(shù)，如酶法、發(fā)酵法、外源基因轉(zhuǎn)化微生物等來制備甜菊糖苷，該技術(shù)也是目前的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

4.中國公開專利申請的法律狀態(tài)及專利壽命。專利申請的數(shù)量雖然能夠反映出技術(shù)活躍度，但并不能夠確切地反映出專利申請質(zhì)量，而專利申請的法律狀態(tài)則能夠體現(xiàn)出專利申請的質(zhì)量高低。從圖4可以看出，甜菊糖生產(chǎn)加工相關(guān)專利申請的授權(quán)率較高，達(dá)到52%，且有41%的專利至今維持有效。駁回及撤回的專利申請共計(jì)僅占25%，有21%的專利申請已進(jìn)入實(shí)質(zhì)審查階段。從專利有效性上看，有效的專利數(shù)量略高于失效的專利申請數(shù)量，雖然這與該領(lǐng)域的專利申請時(shí)間相對較新有關(guān)，但也能在一定程度上反映出該領(lǐng)域的專利申請質(zhì)量較高。這主要是由于該領(lǐng)域多涉及化學(xué)制備、生物領(lǐng)域（新菌株、酶的研究等）的技術(shù)，屬于前沿性學(xué)科，所以授權(quán)率和專利有效率均較高。

二、甜菊糖生產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域

主要申請人及其技術(shù)活動(dòng)分析

1.全球主要申請人。甜菊糖生產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域中，全球申請量排名前三的申請人分別是：譜賽科、CONAGEN（科納根）和可口可樂公司，嘉吉公司（美國）、埃沃爾瓦公司（EVOLVA，瑞士）、三得利株式會(huì)社（SUNTORY，日本）、東臺(tái)市浩瑞生物科技有限公司（中國）、帝斯曼知識(shí)產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)管理有限公司（荷蘭）、百事可樂公司（PEPSICO，美國）和江南大學(xué)（中國）的申請量也較大。可以看出，甜菊糖生產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域的主要申請人是企業(yè)，排名前10的申請人中僅江南大學(xué)一所高等院校。

2.中國公開專利申請的主要申請人及技術(shù)活動(dòng)。中國公開的申請量排名前10的申請人中，國外企業(yè)占據(jù)了4席，分別是帝斯曼知識(shí)產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)管理有限公司（荷蘭）、可口可樂公司（美國）、譜賽科（美國）和三得利株式會(huì)社（日本），如圖6所示，其中，帝斯曼的在華申請量高于其它三家國外企業(yè)。帝斯曼通過可持續(xù)發(fā)酵技術(shù)將甜菊苷或RA轉(zhuǎn)化為RD或RM，由此生產(chǎn)出了非人工、零卡路里的甜菊甜味劑，并推出了甜味劑品牌EverSweet?。

排名第一的東臺(tái)市浩瑞生物科技有限公司的專利技術(shù)涉及甜菊糖苷制備過程中的提取、純化、精制三方面內(nèi)容，該公司針對甜菊糖苷制備過程中的相關(guān)設(shè)備也進(jìn)行了實(shí)用新型專利保護(hù)。在全部39項(xiàng)專利申請中，有2項(xiàng)申請是由東臺(tái)市浩瑞生物科技有限公司與江南大學(xué)共同提出的。由此可見，該公司擁有很強(qiáng)的專利保護(hù)意識(shí)，且注重與高等院校的合作研發(fā)。

排名第二的江南大學(xué)從2007年到2023年共申請了36項(xiàng)與甜菊糖生產(chǎn)加工相關(guān)的專利，其中以夏詠梅（14項(xiàng)）、方云（11項(xiàng)）、華霄（7項(xiàng)）、萬會(huì)達(dá)（5項(xiàng)）、饒義劍（5項(xiàng)）為主要發(fā)明人。江南大學(xué)的專利技術(shù)活動(dòng)以生物合成及轉(zhuǎn)化為主，也涉及單純的結(jié)晶、樹脂純化、結(jié)晶+膜純化、復(fù)配、微波+酶改性等技術(shù)，在改良方面以改良甜菊糖的溶解性為主，包括微乳劑和包埋技術(shù)等。江南大學(xué)的專利申請中，有6項(xiàng)是與其它企業(yè)共同申請的。

排名第三的蚌埠市華東生物科技有限公司是一家集育苗、種植、研發(fā)、生產(chǎn)和銷售于一體的專業(yè)甜菊糖企業(yè)，其申請的34項(xiàng)與甜菊糖生產(chǎn)加工相關(guān)的專利中，有14項(xiàng)涉及甜菊糖制備裝置，有2項(xiàng)涉及甜菊糖制備過程中的絮凝劑，另外18項(xiàng)涉及甜菊糖的提取以及物理純化和精制法。

綜上，甜菊糖苷作為一種低熱量、高甜度、安全性高的天然甜味劑，已經(jīng)廣泛用于食品、飲料、醫(yī)藥、化工等行業(yè)。如今，中國已經(jīng)成為引領(lǐng)甜菊糖生產(chǎn)加工技術(shù)發(fā)展的主要國家，且中國公開的專利申請質(zhì)量相對較高，授權(quán)專利的維持度較好。近幾年來，生物合成及轉(zhuǎn)化法制備甜菊糖苷是研發(fā)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，由于該方法更高效、產(chǎn)量更高，有研發(fā)實(shí)力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的企業(yè)逐漸將其作為研發(fā)重點(diǎn)。盡管譜賽科仍然是全球最大的高純度甜菊糖的生產(chǎn)商及供應(yīng)商，且其全球申請量排名第一，但中國的東臺(tái)市浩瑞生物科技有限公司、蚌埠市華東生物科技有限公司等也是具有競爭實(shí)力的甜菊糖苷生產(chǎn)企業(yè)，同時(shí)，中國的江南大學(xué)對生物法制備甜菊糖苷的研究比較深入，與企業(yè)的合作也較為廣泛，這種“產(chǎn)學(xué)研”合作模式可成功實(shí)現(xiàn)專利成果的有效轉(zhuǎn)化，最大化發(fā)揮出專利的價(jià)值。