中国蝉花人工培养专利分析

刘 昶

（国家知识产权局专利审查协作北京中心，北京 100160）

1 引言

蝉花，别名虫花，是蝉的幼虫受蝉花菌寄生后的虫体，是一种虫菌复合体。

蝉花的活性成分主要是虫草酸、甘露醇、多糖、腺苷等，传统中医认为蝉花具有疏散风热、透疹、熄风止痉、名目退翳之功效，现代医学研究发现，蝉花具有抗肿瘤、调节免疫、降血糖、降血脂、降血压、明目、抗辐射、解热镇痛、镇静催眠、滋补强壮、改善肾功能等作用。

野生蝉花的出产率非常低，不能满足市场需求，人工培养成为缓解这一矛盾的有效手段，2018年专利奖金奖专利（ZL201110120603.1）公开了一种蝉拟青霉菌株及其应用，容易得到人工蝉花，实现大规模生产，为深入了解中国蝉花人工培养的研究情况，蝉花人工培养专利申请的系统分析对于蝉花研究者来说意义重大。

2 蝉花人工培养专利分析

2.1 蝉花人工培养专利趋势分析

国内蝉花人工培养专利总体趋势如图1所示。

图1 国内蝉花人工培养专利总体趋势

由图1可以看出，从1997年开始，中国蝉花人工培养专利申请大致分为三个阶段：①缓慢发展阶段（1997—2010年）。这一阶段专利申请量数量较少，仅在1997年、1998年、2001年、2004年，2007—2009年有少量申请。②初步发展阶段（2011—2014年）。从2011年开始，蝉花人工培养专利申请量也开始逐步增加。③高速发展阶段（2015年至今）。随着国家大健康产业的发展，对蝉花的需求越来越大，但野生蝉花资源却越来越少，蝉花人工培养越来越受到研究者的重视，2015—2018年分别申请了17 件、16 件、10 件、12 件，远高于2011年以前的年申请量。

2.2 蝉花人工培养的申请人分析

蝉花人工培养申请人及类型构成如图2所示。

图2 蝉花人工培养申请人及类型构成

由图2可知，企业申请了43 项，大专院校申请了30 项，个人申请了9 项，科研单位和机关团体6 项，企业和大专院校是专利申请的主力，浙江泛亚生物医药股份有限公司的申请量远高于其他申请人，其中包括2018年专利奖金奖专利（ZL201110120603.1），此公司是中国虫草类真菌领域的国家级高科技企业。

2.3 蝉花人工培养专利的有效性分析

蝉花人工培养专利的有效性如图3所示。

图3 蝉花人工培养专利的有效性

从图3能够看出，检索到的蝉花人工培养专利中，有45 项专利申请处于在审状态，28 项专利申请处于授权状态， 13 项专利申请处于失效状态，由于中国大量关于人工培养专利申请都是近年提出，而专利审查需要较长周期，导致47%的专利申请处于审查过程中暂时还未获得授权。失效的专利申请较少，有效专利多，则说明与蝉花的现有技术相比，蝉花专利申请的创新度高，在审查过程中不容易被驳回，因而易获得授权，申请人比较重视专利保护，能够及时缴纳年费，维持专利的有效状态。

2.4 蝉花人工培养技术构成

蝉花人工培养专利的技术构成如图4所示。

图4 蝉花人工培养专利的技术构成

由图4可知，根据培养产物的不同，蝉花人工培养专利主要包括仿野生培养、子实体培养、发酵培养三类，其中子实体培养最多，占38%，其次是仿野生培养占23%，发酵培养占22%。

2.4.1 仿野生栽培

蝉花的野生栽培需要感染体，蝉花的仿野生栽培是一种带感染体的蝉花人工培养方法。例如：广西南宁秀珀生物科技有限公司的专利申请（CN109247185A、CN109247186A、CN109247187A、CN109247188A），在橄榄园中培养寄主金蝉，获得干燥后的金蝉，喷洒蝉拟青霉菌，控制培养室中的氧气分压、温度以及空气湿度，持续培养获得金蝉花。江苏科技大学的专利申请（CN105940956B、CN106034738B），以柞蚕或家蚕的活体蚕蛹为寄主，使用蝉花孢子悬液将活体蚕蛹感染，将已感染的蚕蛹，培养至蚕蛹变硬，明暗交替培养蝉花。贵州大学的专利申请（CN108770595A、CN101225362A），用孢子悬浮液注射柞蚕蛹，室温下普通培养至冒出白色菌丝，然后将其覆土培养蝉花。浙江泛亚生物医药股份有限公司的专利申请（CN102835245B），通过控制培养条件模拟野生生态环境，克服野生蝉花生长周期以及季节的限制，培养出来的仿生蝉花腺苷含量高于野生蝉花。保山学院（CN105861314A）公开了利用黄粉虫蛹培养蝉花棒束孢的方法。陈瑞英等（CN1227353C）最早公开了蚕蛹培养金蝉花。江苏农林职业技术学院（CN107637390A）公开了活体蚕及蚕蛹培养野生蝉花的方法。福建农林大学（CN104145712B）公开了人工培育蝉花菌后，将蝉花菌播种在竹林中，并利用灯光将蝉吸引在一起，使蝉幼虫落地入土过程中被蝉花菌感染，最终长出蝉花。

研究者通过控制温度、湿度、光照等条件培养仿野生的蝉花，对于蝉花菌株的寄主，除蝉之外还包括蚕、黄粉虫等，寄主感染的方式包括活体感染和僵体感染。

2.4.2 子实体培养

子实体培养只有子实体而没有虫体，因此在外观上与虫菌复合的野生蝉花存在较大区别，但这种培养方式容易实现大量培养，且其药用价值与野生蝉花类似，因此是研究者的研究重点。

第一类通过改善光照、空气和培养方式等，以培养高产量和活性的子实体。例如专利申请（CN109287374A、CN106318875A）公开了蝉花的双面培养方法，通过底部光照，使培养基上下两面生长，提高了孢梗束和培养基菌丝含量； 专 利 申 请（ CN106922386A ， CN106922387A ，CN106922388A，CN106922389A）通过单色光（红、绿、紫、黄光）培养，提高了孢梗束外观以及质量；专利申请（CN107409742A）在培养过程中使用低氘水，生产的子实体粗壮，产量和活性成分高；专利申请（CN108901587A）在光培养阶段，降低每日光照时间至16～20 h，保证子实体质量的同时降低了成本；专利申请（CN106797801A）将二氧化碳浓度控制在1 200 ppm 以下，提高了孢梗束产量；专利申请（CN103598014B、CN103392500B、CN102242070B、CN102242079B）通过优化培养过程中的技术参数和培养基组成，分别实现了提高蝉花质量，缩短可培养周期，提高了活性成分含量的技术效果；专利申请（CN106550763A）在培养过程中加入吸湿载体，提高了蝉花产量。

第二类通过改善蝉花菌株培养基组成，以培养高产量 和高活性，富含各种元素的子实体。例如，专利申请（CN106069195A、CN107027516A、CN105981581A 、CN105993584A、 CN105981584A）通过硒盐、镁盐和钙盐培养基培养了富硒、富镁、富钙蝉花；专利申请（CN106912293A）通过增加培养基厚度至3～6 cm，提高了孢梗束产量；专利申请（CN108157058A）在培养时加入富含多种有益元素的培养基，得到富含多种有益元素的蝉花；专利申请（CN107964481A）在培养基中加入红枣，红枣含有环磷酸腺苷，能够促进孢梗束生长；专利申请（CN108782022A、CN108624509A）公开了以大米和脱皮小麦为培养目标，提高了产量。

第三类通过筛选菌株培养子实体，例如专利申请（ CN108342325A 、 CN108040752A 、 CN102242069B、CN102250777A、CN100572522C、CN1232632C）公开了筛选优良的蝉花菌株，提高了子实体产量等。

2.4.3 发酵培养

菌丝体发酵培养是快速获得蝉花菌株药用成分的人工培养方式。

专利申请（CN109259198A、CN109259201A）以山药、豆粕粉和大米为主要原料的发酵培养基，发酵培养降血糖发酵食品；专利申请（CN101254236A）在固体发酵培养中加入马钱子，利用蝉花降低马钱子毒性；专利申请（CN106190865A）通过液体发酵培养基碳源，优化氮源和无机盐，而且提高生物量和虫草酸含量；专利申请（CN104046570B）在液体发酵培养基中加入中药复合水提液，提高发酵物产量和多糖产量；专利申请（CN108823106A）发现发酵最优条件为酸碱度7.1，转速150 r/min，温度28 ℃，该条件下的发酵培养物虫草酸和多糖含量高；专利申请（CN105647814A）采用半连续发酵和微孔滤膜，降低成本，提高菌丝体得率；专利申请（CN105087401A）通过三级培养，提高有效成分含量；专利申请（CN109266556A、CN107982285A、CN102242154B、CN1232632C）筛选优良蝉花菌株，通过液体发酵提取活性物质；专利申请（CN105567570A）筛选出小蝉草菌株，通过液体发酵获取菌丝体和多糖。

3 小结

蝉花人工培养主要分成仿野生培养、子实体培养、发酵培养三类，对于子实体培养和发酵培养，研究者从培养条件的改善、培养基组成的改善以及菌株筛选三个方面进行了研究；对于仿野生栽培接，研究者通过控制温度、湿度、光照等条件培养仿野生的蝉花，蝉花菌株的寄主，除蝉之外，还包括蚕、黄粉虫等，寄主感染的方式包括活体感染和僵体感染。中国蝉花人工培养的起步比较晚，但是发展却比较迅速，特别是从2010年开始，随着大健康产业的发展，蝉花人工培养在近10年也得到了快速发展。在申请人中，企业和大专院校是专利申请的主力，但是目前中国的蝉花人工培养技术总体数量比较少，研究方向相对单一，对人工培养环境条件的控制研究，基质组成的研究较少，蝉花人工培养研究在中国还有非常大的上升空间。