食品生物技术相关专利分析

技术知识产权和投融资食品生物技术相关专利分析陈大明（中国科学院上海生命科学信息中心，上海，200031）dio:10.3969/j.issn.1674-0319.2009.06.009作者简介陈大明，硕士，馆员。主要成果包括《组织工程的研发态势分析》、《聚乳酸的研究态势分析》等生物技术及相关产业技术的情报报告。Tel：[phone]E-mail:[e-mail]通讯地址：上海市岳阳路319号31号楼邮编：200031随着生物技术在食品工业应用日益深入，以基因工程为先导，以发酵工程、酶工程技术为核心，包括蛋白质工程和生物分离工程在内的食品生物技术已成为提升我国食品工业技术含量、参与市场竞争的重要核心技术。本文以DerwentInnovationIndex（DⅡ）数据库和Aureka数据库为基础，对上游（基因工程）、中游（发酵工程、酶工程与蛋白质工程）、下游（生物分离工程、食品安全检测）食品生物技术相关专利进行研究分析。1　食品生物技术的发展生物技术在食品工业中的应用可谓历史悠久。人类早在远古时代就会利用微生物发酵技术来制醋、做酱、酿酒等。1857年，法国科学家巴斯德发现了发酵过程是微生物作用的结果，此后相继出现了许多纯种微生物发酵工业，并形成了抗生素、氨基酸、有机酸、酶制剂、核酸及单细胞蛋白等发酵工业。20世纪末以来，生命科学研究的不断进步更是为食品生物技术的发展提供了强大的驱动力。食品生物技术发展史上的重大事件见表1。表1　食品生物技术发展史上的重大事件时间约公元前6000年约公元前4000年约公元1300年1673年1724年1852年1863年1871年1871年1879年1884年1897年技术发展　苏美尔和巴比伦人利用酵母制酒　埃及人利用酵母制作面包，中国人发现如何利用乳酸菌等生产奶酪、醋、酱油、酒　阿芝台克人从湖中收获藻类作为食物来源　意大利医生雷迪（FrancescoRedi）第一次用实验证明腐肉不能生蛆，蛆是苍蝇在肉上产的卵孵化而来的　列文虎克（AntonivanLeeuwenhoek）用自制的显微镜观察微生物，他是首位描述原生动物和细菌、并认识到微生物可以在发酵中起作用的科学家　发现玉米的异体受精　巴黎举办国际“玉米展”，展示了葡萄牙、匈牙利、叙利亚和阿尔及利亚的不同玉米品种　巴斯德发明了巴氏灭菌法：利用加热和酒精灭活微生物，但不破坏味道　德国生化学家霍佩塞勒（ErnstHoppe-Seyler）发现了转化酶，该酶能加速食糖（蔗糖）转化为葡萄糖和果糖，直至今天仍广泛应用于制作甜味剂　威廉·詹姆斯（WilliamJamesBeal）在实验室首次生产出杂交玉米　孟德尔逝世。经过整整8年（1856~1864）的不懈努力，孟德尔在1865年发表了《植物杂交试验》的论文，提出了遗传单位是遗传因子（现代遗传学称为基因）的论点，并揭示出遗传学的两个基本规律——分离规律和自由组合规律　德国化学家布赫纳（EdwardBüchner）用无细胞酵母提取物把糖发酵成酒精和二氧化碳，他把该提取物称为zymase。这个重要的发现证明了酶制剂能够于酵母细胞外独立地起作用71生物产业技术2009.06(11月).　食品生物技术发展史上的重大事件　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（续表）时间1935年1953年1962年1970年1973年1980年1982年1983年1984年1985年1986年1994年1997年1998年2003年2007年2009年以来技术发展贝勒泽斯基（AndreiNikolaevitchBelozersky）首次分离了纯DNA沃森（JamesWatson）和克里克（FrancisCrick）首次阐述了DNA的双螺旋结构墨西哥开始种植高产小麦袁隆平在海南发现了野生稻雄花不育株“野败”（野生的雄性败育稻），之后由此培育了杂交水稻科学家成功地将病毒DNA转移至细菌，从而创造了重组微生物首个生物技术专利被授予：美国研究者获得利用遗传修饰的细菌生产人胰岛素的专利美国加州大学伯克利分校的研究者要求美国政府批准利用基因工程菌控制马铃薯和草莓的冻害实验基因工程植物被授予美国专利、PCR技术发明DNA指纹图谱技术发明基因科学（GeneticSciences）公司遗传改造的微生物引入公司屋顶的树木美国环保局批准首个基因工程作物首个基因工程食物产品FlavrSavr®获美国FDA批准苏格兰的罗斯林研究所克隆了多莉羊日本科学家克隆了8头牛；全球有4000万亩转基因作物种植人类基因组图谱完成，转基因作物技术和克隆技术不断发展美国FDA认定，克隆动物食品的安全性与非克隆动物食品的安全性无差别第三代转基因作物有望被开发可见，20世纪80年代以来，食品生物技术又迎来了新一轮的发展高潮。反映在DerwentInnovationIndex数据库收录的专利（族）优先权年分布上，1991~2001年的食品生物技术专利（族）量稳步增长，之后维持总体上的平稳态势[由于专利公布及数据库录入滞后等原因，图1　DII数据库收录的食品生物技术专利优先权年（1991~2008年）分布近两年的专利（族）数量不完整，仅供参考]（参见图1）。2　食品生物技术相关专利的分布2.1　食品生物技术相关专利的国家（地区）分布从食品生物技术相关专利的国家（地区）分布上来看，日本和美国在1991年以来的食品生物技术的专利申请数量上处于领先地位，中国近年来的食品生物技术专利数量增长很快（参见图2）。在欧洲，德国在2001年前后的食品生物技术专利数量呈较快增长，之后数量逐步下滑。英国、法国的食品生物图2　DII数据库收录的食品生物技术专利的国家（地区）分布3500300025002000150010005000专利（族）量/件优先权年199119931995199719992001200320052007专利（族）量/件120010008006004002000199619971998199920002001200220032004200520062007200819911992199319941995优先权年日本美国中国知识产权和投融资72生物产业技术2009.06(11月).件）、C12N15/82[用于植物细胞的突变或遗传工程；遗传工程涉及的DNA或RNA，载体（如质粒）或其分离、制备或纯化；所使用的宿主，1267件]、C12N5/10（经引入外来遗传物质而修饰的未分化的人类、动物或植物细胞，如病毒转化的细胞，1142件）和C12P1/02（使用真菌制备化合物或组合物的一般方法，1050件）较多。分类A23L（不包含在A21D或A23B至A23J小类中的食品，食料或非酒精饮料；它们的制备或处理）中，较多的是：A23L1/30（含维生素、氨基酸等添加剂的，2418件）、A23L1/29（改变食品的营养性质；营养制品，628件）、A23L1/28（食用提取物或真菌配制品，526件）。在A23L1/30分类中，尤以A23L1/305（氨基酸类、肽或蛋白质类，618件）为多。由此可见，食品生物技术专利技术的内容分布如下。①涉及最多的技术内容为食品基因工程技术专利，其中又以外来遗传物质的引入相关的专利最多，图3　DII数据库收录的欧洲食品生物技术专利年度分布技术专利申请量较少。但是，在欧洲专利局申请的食品生物技术专利数量却呈现总体上的上升态势（参见图3）。此外，俄罗斯在2003年前的食品生物技术专利申请量曾经呈快速增加，但之后的申请数量明显减少。在亚洲，除日本和中国外，韩国的食品生物技术专利申请量也较多。2.2　食品生物技术相关专利的类别分布通过国际专利分类，可以看出食品生物技术所涉及的重点。从所涉及国际专利分类看，食品生物技术相关专利中，最主要的专利为C12（生物化学；啤酒；烈性酒；果汁酒；醋；微生物学；酶学；突变或遗传工程）大类中的相关分类：C12N[微生物或酶；其组合物；繁殖、保藏或维持微生物；变异或遗传工程；培养基；以1991~2008年间的年份为优先权年的专利（族）共10565件]、C12P[发酵或使用酶的方法合成目标化合物或组合物或从外消旋混合物中分离旋光异构体；以1991~2008年间的年份为优先权年的专利（族）共6679件]、C12Q[包含酶或微生物的测定或检验方法；其所用的组合物或试纸；这种组合物的制备方法；在微生物学方法或酶学方法中的条件反应控制；以1991~2008年间的年份为优先权年的专利（族）共4031件]三个分类共涉及以1991~2008年间的年份为优先权年的专利（族）共15364件（各专利分类之间有交叉），占61.1%。在这些技术中，C12N15/09[DNA重组技术的突变或遗传工程；遗传工程涉及的DNA或RNA，载体（如质粒）或其分离、制备或纯化；所使用的宿主，2508件]、C12Q1/68（包括核酸的测定或检验方法；其组合物；这种组合物的制备方法，2273件）、C12N1/20（细菌；其培养基，2145件）、C12N1/21（引入外来遗传物质修饰的微生物，如原生动物；及其组合物；繁殖、维持或保藏微生物或其组合物的方法；制备或分离含有一种微生物的组合物的方法；及其培养基，1539件）、C12N5/04（未分化的植物细胞或组织，1535图4　DII数据库收录的食品生物技术专利的国际专利分类分布专利（族）量/件250200150100500199619971998199920002001200220032004200520062007200819911992199319941995优先权年德国欧盟英国法国专利（族）量/件14001200100080060040020001996199719981999200020012002200320042005200620072008199119921993199419951990优先权年C12NA23LC12PC12Q技术知识产权和投融资73生物产业技术2009.06(11月).　涉及食品的DNA重组技术相关专利地图注：图中主要采用等高线图作为全图绘制的基准。被分析的数据样本中的专利文献在地图中用点来表示。内容相近的文献在图中的距离也相近，最终形成山峰，图中不同山峰区域内表示某一特定技术主题中聚集的相应的专利群。同一区域的文献数量与地图中山峰的高度相对应。文献内容越相似，文献点在图中的位置就越近；等高线表明了相关文献的密度：最高峰的高点区域包含的文献最多，低点区域包含的文献相对较少：峰间距离越近，表明所包含的专利内容相似性越近：反之，则越远。图中红色的点代表2000~2004年的专利技术，绿色的点代表2005年至今（检索日期为2009年9月9日）的专利技术。包括引入方法（如DNA重组技术）、引入对象（微生物和植物细胞）、引入目的（如使用真菌制备化合物或组合物）等。②在食品生物技术中的检测部分，包括核酸的测定或检验方法（国际专利分类为C12Q1/68）最多。③在食品添加剂或营养成分中，氨基酸类、肽或蛋白质类（国际专利分类为A23L1/305）的专利最多。从这些分类的国家分布上看，美国的食品生物技术专利多涉及食品基因工程，而在氨基酸类、肽或蛋白质类的研究中，日本的技术专利较多。2.3　食品生物技术相关专利的专利权人分布食品生物技术相关专利的专利权人分布中，排名前十的专利权人均为国外企业，其中多数为美国或日本的企业。排名前二十的专利权人所申请的专利对应的主要分类多为C12N，可见这些企业的技术多与微生物的遗传工程相关。根据专利（族）申请量的排名，前五名分别是先锋良种（PioneerHi-Bred）、孟山都（Monsanto）公司、Stine种子公司、味之素集团和诺和诺德（NovoNordisk）。其中，先锋良种、孟山都和Stine种子公司均为种子公司，掌握着大量的转基因作物专利技术。先锋良种是杜邦旗下的全资子公司，