粟月萍

（廣西壯族自治區(qū)科學(xué)技術(shù)情報研究所，廣西 南寧 530022）

甜茶具有十分重要的開發(fā)利用價值和廣闊的市場前景，其具有“茶、糖、藥”3種功效，是美國、日本等一些發(fā)達(dá)國家正在大力開發(fā)的一種糖類替代品和保健品。甜茶具有抗過敏性和抗炎癥功效，能夠很好地改善花粉過敏、咽喉腫痛及鼻炎患者的癥狀[1]。甜茶獨(dú)特的魅力，使之在福建、四川和貴州等地都有引種繁殖，擴(kuò)大了甜茶的生產(chǎn)和應(yīng)用[2]。盡管如此，甜茶的市場需求量仍供不應(yīng)求，甜茶栽培及甜茶苷生產(chǎn)方式也不斷推陳出新。但是，甜茶苷生產(chǎn)受地域限制，其市場主要集中在國內(nèi)，生產(chǎn)企業(yè)多數(shù)是廣西的企業(yè)，尤其是桂林的企業(yè)比較多，例如湖南華誠生物資源股份有限公司、桂林益天成生物科技有限公司、桂林市一峰食品有限公司、桂林豐潤萊生物科技有限公司、桂林益元素生物科技有限公司等。目前，絕大部分甜茶苷產(chǎn)品都是從甜茶植物中提取、分離及純化獲得的，甜茶苷的生產(chǎn)成本主要來自甜茶的種植和采集，甜茶生長條件的限制也是甜茶苷產(chǎn)量受限的原因之一。目前，國外關(guān)于甜茶提取方面的研究材料主要來自中國廣西等地，甜茶苷的來源受地理環(huán)境限制的矛盾較為突出；同時，利用化學(xué)方法提取甜茶苷的工藝復(fù)雜且會造成環(huán)境污染，而且產(chǎn)物得率低。因此，尋找一條制備甜茶苷的新途徑，解決甜茶苷產(chǎn)量受地域條件限制、減少化學(xué)改性方法造成的環(huán)境污染等問題，顯得尤為迫切。

目前，我國對甜茶苷的研究主要集中在傳統(tǒng)提取方法、生產(chǎn)工藝方面，缺少從整體上分析其在國內(nèi)外專利現(xiàn)狀的相關(guān)研究，而大部分新的提取方法及制備工藝，都是從專利技術(shù)上體現(xiàn)。本文從專利信息的角度剖析全球甜茶苷技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，圍繞甜茶苷產(chǎn)業(yè)的市場現(xiàn)狀，開展產(chǎn)業(yè)市場主要參與者專利分析，識別和分析市場主要參與者專利申請趨勢、研發(fā)方向，以期為甜茶苷產(chǎn)品的開發(fā)提供有價值的競爭情報。

1 研究方法

利用incoPat科技創(chuàng)新情報平臺、Thomson Innovation等數(shù)據(jù)庫收集甜茶苷提取制備相關(guān)技術(shù)專利文獻(xiàn)，數(shù)據(jù)清洗與整理后采用Excel等軟件對其進(jìn)行統(tǒng)計與分析。數(shù)據(jù)采集時間為1985年1月1日至2022年7月21日。

2 技術(shù)發(fā)展概況

2.1 提取純化法

目前，甜茶苷的提取技術(shù)沒有取得明顯突破，近期公開相關(guān)文獻(xiàn)較少，大部分甜茶苷的生產(chǎn)依然為對甜茶的種植和采集。鮑晨陽[3]開展甜茶中主要活性成分提取、純化工藝的研究，其主要步驟為上SA-3柱→SA-3柱70%乙醇洗脫液→旋干→甜茶苷粗品→上聚酰胺柱純化→甜茶苷精品，使用溶劑萃取法、重結(jié)晶法對甜茶苷精品進(jìn)一步純化，經(jīng)純化得到純度為92%的甜茶苷。向鋒[4]等采用響應(yīng)面法優(yōu)化法，開展以水為溶劑同時提取廣西甜茶干葉中的甜茶多酚和甜茶苷的工藝研究；研究得出最佳工藝為提取液料比25∶1 mL/g、溫度57 ℃、時間36 min，甜茶苷的提取率為83.58%，甜茶多酚提取率為85.32%。桂林萊茵生物科技股份有限公司[5]公開一種提取甜茶苷的新方法，通過原料粉碎、溶劑提取、膜濃縮、離心、調(diào)pH值、大孔樹脂純化、堿酸處理、洗脫、濃縮、復(fù)合離子交換樹脂層析、濃縮、結(jié)晶、干燥后等步驟得到純度為99%的甜茶苷產(chǎn)品。

2.2 生物轉(zhuǎn)化法

甜茶苷的生物轉(zhuǎn)化法均以甜菊糖為底物，早些年應(yīng)用馬鈴薯環(huán)腐病病菌、節(jié)桿菌、枯草芽孢桿菌、赤霉菌等進(jìn)行轉(zhuǎn)化。隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)更多能夠轉(zhuǎn)化甜茶苷的菌種，如南京師范大學(xué)最新的研究顯示，利用所篩選的黃桿菌直接對甜菊糖進(jìn)行轉(zhuǎn)化，實驗條件下經(jīng) 48 h 可將 10 g/L的甜菊糖中的甜菊苷完全轉(zhuǎn)化，該菌株能專一性地對甜菊苷進(jìn)行轉(zhuǎn)化，而不作用于甜菊糖中的其他成分[6]。浙江理工大學(xué)[7]公開一種河生腸桿菌（高活性甜茶苷轉(zhuǎn)化菌），該菌株能夠?qū)⑻鹁哲辙D(zhuǎn)化為甜茶苷，甜菊苷最大轉(zhuǎn)化率為50.4%。山東大學(xué)[8]篩選分離出一種金黃桿菌（Chryseobacterium sp.1433） 能夠?qū)⑻鹁哲盏幕碧腔鉃槠咸烟腔?，生成甜茶苷，并且不會進(jìn)一步水解甜茶苷，該菌株轉(zhuǎn)率達(dá)100%，甜茶苷收率達(dá)100%。

3 專利申請概況

3.1 提取純化法專利申請情況

甜茶種植范圍較小，為我國部分地區(qū)的特產(chǎn)，因此甜茶相關(guān)的專利申請數(shù)量不多。截至2022年7月21日，共檢索到甜茶提取純化法相關(guān)專利187件，經(jīng)過人工閱讀分析，確定108件為甜茶提取純化法關(guān)鍵技術(shù)的專利，主要集中在中國（72件）、美國（15件）、日本（9件）、韓國（3件）、世界知識產(chǎn)權(quán)組織（3件）、歐洲專利局（2件） 、德國（1件）、西班牙（1件）、印度（1件）、俄羅斯（1件），很多處于空白狀態(tài)，知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)險較低。

3.2 生物轉(zhuǎn)化法專利申請情況

甜茶生物轉(zhuǎn)化法為新興技術(shù)，其專利申請較少。截至2022年7月21日，共檢索到甜茶生物轉(zhuǎn)化法相關(guān)專利58件，經(jīng)過人工閱讀分析，確定24件為甜茶生物轉(zhuǎn)化法關(guān)鍵技術(shù)的專利，零星分布在韓國（6件）、中國（4件）、澳大利亞（3件）、日本（2件）、美國（2件）、世界知識產(chǎn)權(quán)組織（2件）、加拿大（1件）、歐洲專利局（1件）、印度（1件）、墨西哥（1件）、新加坡（1件）等國家和地區(qū)，大部分國家和地區(qū)處于空白狀態(tài)，知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)險較低。

3.3 申請人分布

甜茶苷專利申請最多的為EVOLVA公司、湖南華誠生物資源股份有限公司、桂林益天成生物科技有限公司等。此外，德國的SYMRISE公司、美國的PureCircle公司在該領(lǐng)域也有涉及。其中，湖南華誠專利申請主要是涉及甜茶苷的提取、脫澀、去苦等方向；國際香料和香精公司采用酶轉(zhuǎn)化甜茶素得到轉(zhuǎn)葡糖基化甜茶素，廣西大學(xué)研究優(yōu)化甜茶有效成分的提取工藝等（見表1）。

表1 甜茶相關(guān)專利申請排名前十的公司

4 甜茶苷產(chǎn)業(yè)主要市場參與者專利分析

4.1 EVOLVA公司

EVOLVA公司在2014—2018年申請了10件專利，多數(shù)布局了同族專利，主要分布在澳大利亞、韓國、中國、日本、美國、加拿大及歐洲專利局和世界知識產(chǎn)權(quán)組織等；專利內(nèi)容均是關(guān)于甜葉菊的生物轉(zhuǎn)化法，其以甜菊糖苷St或者含有St的甜菊葉提取物[還含有萊鮑迪甙A （RA）、萊鮑迪甙C （RC）等為底物]，采用重組微生物表達(dá)編碼甜菊醇生物合成酶和UDP-糖基轉(zhuǎn)移酶，在酶促條件下生物合成甜茶苷，再對反應(yīng)液進(jìn)行濃縮、重結(jié)晶、柱層析等純化工序后得到高純度產(chǎn)物（見表2）。

表2 EVOLVA公司申請的甜茶苷相關(guān)專利列表

4.2 湖南華誠生物資源股份有限公司

湖南華誠生物資源股份有限公司（簡稱湖南華誠）在天然提取物方面布局的專利較多，甜茶正成為其專利布局的新熱點(diǎn)，特別是于2015—2021年申請了8件甜茶苷制備相關(guān)專利，其中7件專利獲得授權(quán)。湖南華誠重點(diǎn)布局甜茶苷提取、脫澀方向的相關(guān)專利，采用生物酶催化方法，在甜茶提取物水溶液中加入多酚氧化酶，通過特定的“陽—陰—陽”離子交換樹脂柱進(jìn)一步除去滅活的多酚氧化酶和產(chǎn)生的色素；其在酶轉(zhuǎn)化甜茶苷、定向轉(zhuǎn)化甜茶苷均沒有涉及（見表3）。

表3 湖南華誠生物資源股份有限公司甜茶苷相關(guān)專利申請列表

4.3 PureCircle公司

PureCircle公司在2013—2015年共申請3件甜茶苷的相關(guān)專利（US8993028B2、US20150011660 A1、WO20 13133689A1），均為甜茶苷的提取純化方向，是采用活性炭脫色和誘導(dǎo)結(jié)晶工序提高甜茶素純度；其在甜茶苷生物轉(zhuǎn)化方面尚未申請有相關(guān)專利。

4.4 韓國生命科學(xué)學(xué)院

韓國生命科學(xué)學(xué)院在2016—2017年申請的2件發(fā)明專利（KR101767606B1、KR101669051B1），其發(fā)明專利技術(shù)利用棘孢曲霉、青霉、乳酸菌等產(chǎn)生的復(fù)合酶，實現(xiàn)了甜菊糖生物轉(zhuǎn)化為甜茶苷，為甜茶苷的制備提供一條新途徑，該途徑能夠解決受地域條件限制等問題，降低成本。我國甜茶苷生產(chǎn)企業(yè)可以關(guān)注韓國生命科學(xué)學(xué)院重組微生物發(fā)酵條件優(yōu)化、提升甜茶苷產(chǎn)量等后續(xù)研究動態(tài)，適當(dāng)調(diào)整產(chǎn)品開發(fā)方向及提高研發(fā)效率。

5 總結(jié)及建議

目前，主要受提取工藝和關(guān)鍵生產(chǎn)點(diǎn)不好控制等影響，甜茶苷的提取質(zhì)量未能達(dá)到高品質(zhì)要求，因此能夠規(guī)模化生產(chǎn)甜茶苷的企業(yè)很少。本文從專利信息角度梳理甜茶苷技術(shù)發(fā)展及市場主要參與者專利布局情況，針對目前我國甜茶提取方面存在的問題，提出以下幾點(diǎn)建議：①甜茶苷的提取技術(shù)沒有取得明顯的突破，大部分甜茶苷的生產(chǎn)依然為對甜茶的種植和采集，受地域限制明顯，可采用甜菊糖定向轉(zhuǎn)化甜茶苷技術(shù)解決甜茶苷產(chǎn)量的問題。目前，韓國生命科學(xué)學(xué)院利用乳酸菌、青霉、棘孢曲霉等產(chǎn)生的復(fù)合酶，實現(xiàn)了甜菊糖轉(zhuǎn)化為甜茶苷，解決了甜茶苷產(chǎn)量受地域限制問題，降低了甜茶苷生產(chǎn)成本?？梢躁P(guān)注韓國生命科學(xué)學(xué)院重組微生物發(fā)酵條件優(yōu)化、提升甜茶苷產(chǎn)量等后續(xù)研究動態(tài)。②EVOLVA公司申請的專利均是關(guān)于甜葉菊的生物轉(zhuǎn)化法，其以甜菊糖苷St或者含有St的甜菊葉提取物為底物，采用重組微生物以表達(dá)編碼甜菊醇生物合成酶和UDP-糖基轉(zhuǎn)移酶，在酶促條件下生物合成甜茶苷，再通過對反應(yīng)液進(jìn)行濃縮、重結(jié)晶、柱層析等純化工序后即得到高純度產(chǎn)物。③鑒于甜茶苷的提取技術(shù)的相關(guān)專利較少，可通過改進(jìn)甜茶苷微波提取技術(shù)，優(yōu)化微波提取時間、次數(shù)、頻率、容積等。同時，簡化酶法提取的酶的使用種類，探索最適酶解溫度、時間，提升甜茶苷提取的效率，降低工業(yè)化生產(chǎn)成本，并及時布局專利。