蛹虫草人工培养基质专利申请情况分析

孙 婕

（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广东 广州510555）

蛹虫草（Cordyceps militaris）又称北冬虫夏草、北虫草，是一种珍稀的食药用真菌，已经被医学界证实具有较高滋补和药用价值。我国蛹虫草种质资源丰富，在菌种选育、栽培管理及培养基质选择等方面的研究有一定的优势。自20世纪80年代我国科研工作者首次成功培养出蛹虫草子实体以来[1]，其人工栽培技术发展快速。无论是人工栽培获得的子实体，还是菌丝培养所得的有效成分，均可用于制备各种营养食品、药品等，市场前景广阔。

在可控条件下，蛹虫草多采用无性繁殖，不同的培养基和生长环境，对子实体活性成分的含量、活性功能等品质的影响很大。

1 栽培方式

目前，蛹虫草的人工培养主要分3 种方式[2]：一是液体发酵培养。通过配置培养液，摇瓶或静置发酵，获得蛹虫草菌丝体和代谢产物；二是固体栽培。主要采用大米、高粱等粮食作物等为原料培养以获得子实体，今已筛选出可替代粮食的其他栽培原料；三是寄主培养。通过选择特定的侵染寄主，使得菌丝体在寄主内定植生长，以获得蛹虫草。

以上3 种培养方式各有优缺点，液体发酵培养能够有效缩短栽培时间，通过控制发酵条件，获得的菌丝体营养成分与野生虫草接近，在发酵液中还可获得其他所需物质；但该方式对设备和培养环境条件的要求较严格，不能出现污染，一旦污染，则很难获得目标产物。固体栽培可利用资源丰富，操作较为简单，但生产周期较长，产物比液体发酵的少。寄主培养通过充分模拟自然环境，能够获得与野生虫草相似的产品，但需要对虫体进行选择和养殖，工作量较大。生产实践中应根据各自条件，有针对性地选择一种进行培养。

2 培养基质专利申请情况

笔者通过系统检索和分析，获得蛹虫草人工培养基质相关专利申请377 件，其中一般发明专利在申请后3～18 个月公开，实用新型专利和外观设计专利在申请后6 个月左右公开，因此2018—2019年的数据，可能会因专利公开时间的延后而不完整。

2.1 申请数量

图1展示了2000—2019年国内蛹虫草培养基专利申请数量的变化趋势，可以看出，在2008年以前，国内的专利申请数量少而发展缓慢，2009年开始快速增长，至2015年达到峰值，之后回落并平稳。

2001—2019年期间，国外的蛹虫草培养基质专利申请的数量较少，除2015年有8 件外（韩国和日本分别占4 件），其余年份均为一两件。国外专利发展缓慢，与对虫草的保健功能关注热度不高有关。

图1 2000—2019年国内蛹虫草培养基专利申请数量

笔者分析，2015年国内外蛹虫草培养基专利申请数量多的原因可能是，因雨水充沛，2015年西藏地区的野生冬虫夏草的产量达到10年来新高，提升了领域内对虫草的关注度，进而提高了对蛹虫草培育技术的研发热度。

2.2 申请人

通过分析创新主体的类型、性质、研发实力及研发目的，明确创新成果偏向于基础研究还是商业应用，定位技术在产业链中的位置和可能的运营模式，为进一步找出影响产业发展的不同类型的创新主体提供依据。

统计我国不同主体类型申请蛹虫草培养基专利数量的结果为，专利申请人主要以企业和个人为主，企业共127 件，个人共100 件，企业以张家港市臧联生物研究所有限公司申请数量最多，为10 件；个人中以何寒申请数量最多，为15 件。研发实力雄厚的高校、科研单位的申请数量相对也较多，分别为84件和39 件，其中，以江南大学申请数量最多，为32 件；机关团体申请数量较少，为6 件。表明该领域的研发主体整体研发实力较强。

3 不同培养方式培养基质的专利申请情况

国内外对于3 种培养方式的研究均较为活跃，其中申请数量最多的是固体栽培基质，有193 件，其次是液态发酵培养基质145 件，余下39 件涉及寄主培养。

我国的研究热点是固体栽培基质，主要在于寻找可替代基质材料，以减少粮食资源的消耗，并获得更好的栽培效果；而寄主培养方面则是寻找和发现可替代的虫体，以减少蚕蛹的使用。培育蛹虫草的目的一方面在于直接获得子实体或虫草，用于产品的开发制备，另一方面是对蛹虫草培养过程中产生的代谢产物进行提取和利用。不管基于何种用途，培养含有特定营养元素和功能的蛹虫草产品，必将成为研究的热点。

1993年，李江（CN1094754A）为了获得富硒蛹虫草，采用富硒原料进行栽培；1996年（CN1156177A），为了获得富锶产物，又通过对蚕幼虫喂食富锶的桑叶获得富锶的虫体。为了提高蛹虫草的抗病性能，张显科（CN1138097A）选择在固体培养基中加入相应的抗菌药剂。田敬华（CN1546645A）、李宏（CN1861782A）、邹玉华（CN101050426A）、曹玉宽（CN102246657A）和徐州工程学院的陈宏伟（CN102172171A）等均通过在培养基中加入相应的原料以增加最终产品中的硒、锌和锗等营养元素含量。

自2002年CHUNG W S（KR432472B）首次在培养基中加入草药植物以来，对如何选择中草药原料加入到蛹虫草培养基中以使其最终产物含有中药性能，提高虫草的药理性能，简化中医配伍用药，也将逐渐成为研究的热点。表1列出不同时间段培养基质等的研究主题。

在寄主培养方面，主要的研究方向是选择除桑蚕外的其他虫体寄主。2000年以来，发现多种虫体如夜蛾、蜗牛、金龟、地鳖虫等，能够作为虫草菌的感染寄主；2012年利用禽蛋感染虫草菌（KR20120077691A和CN103210787A）；2014年采用活蚯蚓作为感染寄主（CN2014104436236）；2016年采用小杂鱼作为感染寄主（CN2016102382796）。可见，寻找多样化的寄主可能会带来栽培技术的突破。

表1 不同时间段蛹虫草基质研究的专利主题

在固体栽培方面，寻找可替代粮食作物的栽培原料，如工农业和生活废弃物等的研究较多。已报道可利用的固体废弃物有棉籽壳（CN102100152）、醋泥（JP2003116342）、酒糟（CN101946638）、咖啡废渣（JP2012060974A）、青稞（CN102301912A）、豆渣（CN103503689）、蚕蛾的下脚料（CN103238458）和餐厨垃圾（CN103348872）等。并发现以青稞、墨米、甘薯渣、发芽玉米、藕粉等谷物为原料，加入桑叶、乌饭叶、吸收了茶水的米、禽畜肉、海产品（海参和蛤蜊）等，均可用于栽培。如何进一步扩大可用于栽培的废弃物来源，获得更多的固体栽培基质也将成为研究的热点。目前，在培养基中加入中药组分获得功能性产物的技术渐趋成熟，已知宜加入的中草药原料有：多种草药植物（KR432472B）、黄芪（CN101940611）、五味子（CN102293122A）、五味子废渣（CN103098650）、多种中草药营养液（CN103621315）和淫羊藿（CN103688748）。扩大中药组分的选择，使中药中的有效成分被虫草最大限度地吸收；加入功能性原料，如特殊氨基酸、嘌呤等，促进虫草有效营养元素含量的增加，提升产品的品质，这些既是今后研究的热点，更是研究的难点。

4 结 论

随着人们对保健养生的日益重视，对虫草的需求量越来越大。人工栽培蛹虫草技术的研究逐渐成为热门课题。与野生冬虫夏草相比，人工栽培的蛹虫草其虫草多糖、氨基酸、维生素、微量元素等化学成分比较接近，而腺苷和虫草酸的含量则明显更高[3]。

当前，我国逐渐进入老龄化社会，老年群体数量已超过总人口的10%，其对具有食药用功效的保健类产品的需求日渐增大。蛹虫草作为一种具有良好保健功能的产品，可增强人体免疫力，越来越受到消费者的青睐，市场份额逐渐增大。我国蛹虫草人工栽培技术尚属领先，专利申请较多，但科研机构和企业的重视程度和创新度还嫌不足，需要有关部门给予更多的鼓励和支持。在蛹虫草栽培技术和产品的研发方面，今后将朝着充分利用自然资源和减少废弃物污染，以及增加产品附加值的方向发展。如何最大限度地利用各地废弃物资源生产富含特定营养成分的产品，需要各研究主体的进一步关注和重视。