专利分析视角下的甜茶苷研发现状与发展趋势

粟月萍

（广西壮族自治区科学技术情报研究所，广西 南宁 530022）

甜茶具有十分重要的开发利用价值和广阔的市场前景，其具有“茶、糖、药”3种功效，是美国、日本等一些发达国家正在大力开发的一种糖类替代品和保健品。甜茶具有抗过敏性和抗炎症功效，能够很好地改善花粉过敏、咽喉肿痛及鼻炎患者的症状[1]。甜茶独特的魅力，使之在福建、四川和贵州等地都有引种繁殖，扩大了甜茶的生产和应用[2]。尽管如此，甜茶的市场需求量仍供不应求，甜茶栽培及甜茶苷生产方式也不断推陈出新。但是，甜茶苷生产受地域限制，其市场主要集中在国内，生产企业多数是广西的企业，尤其是桂林的企业比较多，例如湖南华诚生物资源股份有限公司、桂林益天成生物科技有限公司、桂林市一峰食品有限公司、桂林丰润莱生物科技有限公司、桂林益元素生物科技有限公司等。目前，绝大部分甜茶苷产品都是从甜茶植物中提取、分离及纯化获得的，甜茶苷的生产成本主要来自甜茶的种植和采集，甜茶生长条件的限制也是甜茶苷产量受限的原因之一。目前，国外关于甜茶提取方面的研究材料主要来自中国广西等地，甜茶苷的来源受地理环境限制的矛盾较为突出；同时，利用化学方法提取甜茶苷的工艺复杂且会造成环境污染，而且产物得率低。因此，寻找一条制备甜茶苷的新途径，解决甜茶苷产量受地域条件限制、减少化学改性方法造成的环境污染等问题，显得尤为迫切。

目前，我国对甜茶苷的研究主要集中在传统提取方法、生产工艺方面，缺少从整体上分析其在国内外专利现状的相关研究，而大部分新的提取方法及制备工艺，都是从专利技术上体现。本文从专利信息的角度剖析全球甜茶苷技术现状及发展趋势，围绕甜茶苷产业的市场现状，开展产业市场主要参与者专利分析，识别和分析市场主要参与者专利申请趋势、研发方向，以期为甜茶苷产品的开发提供有价值的竞争情报。

1 研究方法

利用incoPat科技创新情报平台、Thomson Innovation等数据库收集甜茶苷提取制备相关技术专利文献，数据清洗与整理后采用Excel等软件对其进行统计与分析。数据采集时间为1985年1月1日至2022年7月21日。

2 技术发展概况

2.1 提取纯化法

目前，甜茶苷的提取技术没有取得明显突破，近期公开相关文献较少，大部分甜茶苷的生产依然为对甜茶的种植和采集。鲍晨阳[3]开展甜茶中主要活性成分提取、纯化工艺的研究，其主要步骤为上SA-3柱→SA-3柱70%乙醇洗脱液→旋干→甜茶苷粗品→上聚酰胺柱纯化→甜茶苷精品，使用溶剂萃取法、重结晶法对甜茶苷精品进一步纯化，经纯化得到纯度为92%的甜茶苷。向锋[4]等采用响应面法优化法，开展以水为溶剂同时提取广西甜茶干叶中的甜茶多酚和甜茶苷的工艺研究；研究得出最佳工艺为提取液料比25∶1 mL/g、温度57 ℃、时间36 min，甜茶苷的提取率为83.58%，甜茶多酚提取率为85.32%。桂林莱茵生物科技股份有限公司[5]公开一种提取甜茶苷的新方法，通过原料粉碎、溶剂提取、膜浓缩、离心、调pH值、大孔树脂纯化、碱酸处理、洗脱、浓缩、复合离子交换树脂层析、浓缩、结晶、干燥后等步骤得到纯度为99%的甜茶苷产品。

2.2 生物转化法

甜茶苷的生物转化法均以甜菊糖为底物，早些年应用马铃薯环腐病病菌、节杆菌、枯草芽孢杆菌、赤霉菌等进行转化。随着研究的不断深入，发现更多能够转化甜茶苷的菌种，如南京师范大学最新的研究显示，利用所筛选的黄杆菌直接对甜菊糖进行转化，实验条件下经 48 h 可将 10 g/L的甜菊糖中的甜菊苷完全转化，该菌株能专一性地对甜菊苷进行转化，而不作用于甜菊糖中的其他成分[6]。浙江理工大学[7]公开一种河生肠杆菌（高活性甜茶苷转化菌），该菌株能够将甜菊苷转化为甜茶苷，甜菊苷最大转化率为50.4%。山东大学[8]筛选分离出一种金黄杆菌（Chryseobacterium sp.1433） 能够将甜菊苷的槐糖基水解为葡萄糖基，生成甜茶苷，并且不会进一步水解甜茶苷，该菌株转率达100%，甜茶苷收率达100%。

3 专利申请概况

3.1 提取纯化法专利申请情况

甜茶种植范围较小，为我国部分地区的特产，因此甜茶相关的专利申请数量不多。截至2022年7月21日，共检索到甜茶提取纯化法相关专利187件，经过人工阅读分析，确定108件为甜茶提取纯化法关键技术的专利，主要集中在中国（72件）、美国（15件）、日本（9件）、韩国（3件）、世界知识产权组织（3件）、欧洲专利局（2件） 、德国（1件）、西班牙（1件）、印度（1件）、俄罗斯（1件），很多处于空白状态，知识产权风险较低。

3.2 生物转化法专利申请情况

甜茶生物转化法为新兴技术，其专利申请较少。截至2022年7月21日，共检索到甜茶生物转化法相关专利58件，经过人工阅读分析，确定24件为甜茶生物转化法关键技术的专利，零星分布在韩国（6件）、中国（4件）、澳大利亚（3件）、日本（2件）、美国（2件）、世界知识产权组织（2件）、加拿大（1件）、欧洲专利局（1件）、印度（1件）、墨西哥（1件）、新加坡（1件）等国家和地区，大部分国家和地区处于空白状态，知识产权风险较低。

3.3 申请人分布

甜茶苷专利申请最多的为EVOLVA公司、湖南华诚生物资源股份有限公司、桂林益天成生物科技有限公司等。此外，德国的SYMRISE公司、美国的PureCircle公司在该领域也有涉及。其中，湖南华诚专利申请主要是涉及甜茶苷的提取、脱涩、去苦等方向；国际香料和香精公司采用酶转化甜茶素得到转葡糖基化甜茶素，广西大学研究优化甜茶有效成分的提取工艺等（见表1）。

表1 甜茶相关专利申请排名前十的公司

4 甜茶苷产业主要市场参与者专利分析

4.1 EVOLVA公司

EVOLVA公司在2014—2018年申请了10件专利，多数布局了同族专利，主要分布在澳大利亚、韩国、中国、日本、美国、加拿大及欧洲专利局和世界知识产权组织等；专利内容均是关于甜叶菊的生物转化法，其以甜菊糖苷St或者含有St的甜菊叶提取物[还含有莱鲍迪甙A （RA）、莱鲍迪甙C （RC）等为底物]，采用重组微生物表达编码甜菊醇生物合成酶和UDP-糖基转移酶，在酶促条件下生物合成甜茶苷，再对反应液进行浓缩、重结晶、柱层析等纯化工序后得到高纯度产物（见表2）。

表2 EVOLVA公司申请的甜茶苷相关专利列表

4.2 湖南华诚生物资源股份有限公司

湖南华诚生物资源股份有限公司（简称湖南华诚）在天然提取物方面布局的专利较多，甜茶正成为其专利布局的新热点，特别是于2015—2021年申请了8件甜茶苷制备相关专利，其中7件专利获得授权。湖南华诚重点布局甜茶苷提取、脱涩方向的相关专利，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，通过特定的“阳—阴—阳”离子交换树脂柱进一步除去灭活的多酚氧化酶和产生的色素；其在酶转化甜茶苷、定向转化甜茶苷均没有涉及（见表3）。

表3 湖南华诚生物资源股份有限公司甜茶苷相关专利申请列表

4.3 PureCircle公司

PureCircle公司在2013—2015年共申请3件甜茶苷的相关专利（US8993028B2、US20150011660 A1、WO20 13133689A1），均为甜茶苷的提取纯化方向，是采用活性炭脱色和诱导结晶工序提高甜茶素纯度；其在甜茶苷生物转化方面尚未申请有相关专利。

4.4 韩国生命科学学院

韩国生命科学学院在2016—2017年申请的2件发明专利（KR101767606B1、KR101669051B1），其发明专利技术利用棘孢曲霉、青霉、乳酸菌等产生的复合酶，实现了甜菊糖生物转化为甜茶苷，为甜茶苷的制备提供一条新途径，该途径能够解决受地域条件限制等问题，降低成本。我国甜茶苷生产企业可以关注韩国生命科学学院重组微生物发酵条件优化、提升甜茶苷产量等后续研究动态，适当调整产品开发方向及提高研发效率。

5 总结及建议

目前，主要受提取工艺和关键生产点不好控制等影响，甜茶苷的提取质量未能达到高品质要求，因此能够规模化生产甜茶苷的企业很少。本文从专利信息角度梳理甜茶苷技术发展及市场主要参与者专利布局情况，针对目前我国甜茶提取方面存在的问题，提出以下几点建议：①甜茶苷的提取技术没有取得明显的突破，大部分甜茶苷的生产依然为对甜茶的种植和采集，受地域限制明显，可采用甜菊糖定向转化甜茶苷技术解决甜茶苷产量的问题。目前，韩国生命科学学院利用乳酸菌、青霉、棘孢曲霉等产生的复合酶，实现了甜菊糖转化为甜茶苷，解决了甜茶苷产量受地域限制问题，降低了甜茶苷生产成本。可以关注韩国生命科学学院重组微生物发酵条件优化、提升甜茶苷产量等后续研究动态。②EVOLVA公司申请的专利均是关于甜叶菊的生物转化法，其以甜菊糖苷St或者含有St的甜菊叶提取物为底物，采用重组微生物以表达编码甜菊醇生物合成酶和UDP-糖基转移酶，在酶促条件下生物合成甜茶苷，再通过对反应液进行浓缩、重结晶、柱层析等纯化工序后即得到高纯度产物。③鉴于甜茶苷的提取技术的相关专利较少，可通过改进甜茶苷微波提取技术，优化微波提取时间、次数、频率、容积等。同时，简化酶法提取的酶的使用种类，探索最适酶解温度、时间，提升甜茶苷提取的效率，降低工业化生产成本，并及时布局专利。