基于專利分析的我國大型海藻開發技術研究

王先磊 楊俊杰 趙中華 呂淑果 黃博 何乃波

摘要：為了解和把握國內外大型海藻開發技術現狀和發展趨勢，助力我國提升大型海藻產業技術自主創新能力，文章以檢索到的全球大型海藻專利數據為基礎，對國內外海藻專利申請數量的年度變化、地區分布、專利類型、機構屬性、申請人排名和技術領域分布等數據進行統計，并分析我國和國外的申請數據差異；通過分析國內外海藻養殖技術、海藻食品加工技術、海藻醫藥技術以及糖類及其他有用物質提取技術等領域的技術專利發展現狀和研究熱點，提出我國海藻產業技術發展的重點方向以及推動我國海藻技術發展的建議。

關鍵詞：專利；大型海藻；技術；養殖；加工

中圖分類號： P 7 4 5； N 1 8 文獻標志碼： A 文章編號： 1 0 0 5-9 8 5 7（ 2 0 2 1） 0 2-0 0 3 0-0 6

基金項目：中國海洋發展研究會基金項目（ C AMA J J 2 0 1 6 0 8） ；山東省重點研發計劃（軟科學）重大項目（ 2 0 1 9 R Z F 0 1 0 0 6） ；山東省重點研發計劃（軟科學）重大項目（ 2 0 1 9 R Z F 0 1 0 0 7）.

S t u d yo nM a c r o a l g a eD e v e l o p m e n tT e c h n o l o g yi nC h i n a B a s e do nP a t e n tA n a l y s i s

WAN GX i a n l e i1， 2， YANGJ u n j i e1， 2， Z HAOZ h o n g h u a1， 2， L YUS h u g u o3， HUAN GB o1， 2， HEN a i b o1， 2

（ 1 .N a t i o n a lM a r i n eS c i e n t i f i cC e n t e r（ Q i n g d a o） ， Q i n g d a o2 6 6 0 7 1， C h i n a； 2 .M a r i n eS c i e n c eR e s e a r c hI n s t i t u t eo fS h a n d o n gP r o v i n c e， Q i n g d a o2 6 6 1 0 0， C h i n a； 3 .H a i n a nR e s e a r c hA c a d e m yo fE n v i r o n m e n t a lS c i e n c e s， H a i k o u5 7 0 1 0 0， C h i n a）

A b s t r a c t： I no r d e rt op r o m o t e i n n o v a t i o na b i l i t yo fC h i n e s em a c r o a l g a e i n d u s t r yt e c h n o l o g y， t h i s p a p e ra n a l y z e da p p l i c a n t t r e n d， d i s t r i b u t i o no fp a t e n t s i nd i f f e r e n t c o u n t r i e sa n dp r o v i n c e s， p a t e n t t y p e， o r g a n i z a t i o nt y p e， a p p l i c a n t s， t e c h n o l o g yd i s t r i b u t i o nb a s e do nt h eg l o b a l p a t e n td a t ao fm a -r i n em a c r o a l g a e . T h ed e v e l o p m e n t s t a t u s a n d r e s e a r c h f o c u s o fm a c r o a l g a e t e c h n o l o g ya t h o m e a n d a b r o a dw e r e a n a l y z e d f r o mt h e a s p e c t so fm a c r o a l g a e c u l t i v a t i o n t e c h n o l o g y， m a c r o a l g a e f o o dp r o -c e s s i n gt e c h n o l o g y，m a c r o a l g a e m e d i c i n et e c h n o l o g ya n d m a c r o a l g a eu s e f u lm a t e r i a le x t r a c t i o n t e c h n o l o g y . P o i n t i n go u tt h ep r o b a b l ed i r e c t i o no ff u t u r ed e v e l o p m e n to fm a c r o a l g a ei n d u s t r y t e c h n o l o g yi nC h i n a， s o m es u g g e s t i o n sw e r eg i v e nt op r o m o t et h ed e v e l o p m e n to fm a c r o a l g a e t e c h n o l o g y .

K e y w o r d s： P a t e n t，M a c r o a l g a e， T e c h n o l o g y， C u l t i v a t i o n， P r o c e s s

0 引言

大型海藻（以下簡稱海藻）含有人體必需的各種營養物質，具有非常重要的經濟、營養、藥用和生態價值，被廣泛應用于印染、食品和功能食品、醫藥、紡織以及農業等多個領域。我國海藻產業發展迅速，產業規模居全球首位，目前已形成育苗、養殖、加工和出口全方位綜合開發和潛力巨大的新興藍色產業[ 1]。2 0 1 8年我國藻類養殖產量達2 3 4 . 4萬t[ 2]，超過世界藻類養殖總產量的5 0 %。海藻養殖業的蓬勃發展有力推動我國海藻加工業的發展， 2 0 1 8年我國海藻加工品達1 1 0 . 7萬t（干重） ，加工比例達4 7 . 2%[ 2]。同時，在一系列海洋科技創新成果的推動下，我國海藻產業從初加工向精深加工不斷延伸[ 3]，取得顯著的經濟效益、社會效益和生態效益。

專利是技術創新成果的重要載體，目前通過專利數據指標評判創新能力的公認度較高[ 4]。在科技創新中充分利用專利信息資源，可縮短6 0%的研發時間和節約4 0%的研發資金[ 5]。為實現我國海藻產業技術研發投入產出比的最大化，提高我國海藻產業技術的核心競爭力，本研究通過對比國內外海藻產業技術專利的發展現狀，分析海藻產業技術的研究熱點，并提出我國海藻產業技術的重點研發方向，以期更好地服務于我國海藻產業的技術開發。

1 數據來源和分析手段

本研究數據來自國家知識產權局專利檢索及分析數據庫。在海藻產業相關領域，以“海藻、海帶、紫菜、江蘺、滸苔、裙帶菜、馬尾藻、羊棲菜、石莼、褐藻、紅藻、M a c r o a l g a e、s e a w e e d、k e l p、L a m i n a r i a、P o r -p h y r a、G r a c i l a r i a、E n t e r o m o r p h a、U n d a r i a、S p i r u l i n a、G e l i d i u m和m a r i n e a l g a e”等為關鍵詞進行檢索，檢索結果基本涵蓋海藻產業技術領域的申請專利。數據檢索截止到2 0 2 0年3月2 0日，由于專利申請的公布周期以及數據庫的收集和錄入有所延遲， 2 0 1 8年后的專利數據僅供參考。

數據統計分析主要借助國家知識產權局專利分析系統和E x c e l軟件完成。

2 國內外海藻專利總體狀況

2 . 1 申請數量

檢索結果顯示，國內外海藻申請專利共1 90 3 2件（圖1）。其中：我國95 6 6件，占全球總量的5 0%；國外海藻專利的申請數量緩慢增長但變化不大，基本保持在1 0 0～3 0 0件；我國海藻專利的申請數量總體呈增長趨勢。

我國于1 9 8 5年開始實施專利制度，當年即有3件海藻申請專利，但2 0 0 0年前的增長速度較慢。2 0世紀9 0年代后，在國家相關政策的支持和引導下，我國企業、高校和科研機構的知識產權保護意識不斷提高。尤其是2 0 0 0年后，我國海藻專利的申請數量呈快速增長的態勢，年均增長速度達2 9%。2 0 0 9年我國海藻專利的申請數量首次超過國外總量，占據全球海藻專利申請數量的絕對優勢并持續增長。2 0 1 6年我國海藻專利申請數量達13 0 3件，約是國外總量的4 . 7倍，表明我國海藻領域的科技研發活動非常活躍。

2 . 2 申請區域分布

世界海藻專利申請區域分布分析結果顯示（圖2） ：全球海藻專利申請以亞洲國家為主，其中中國、日本和韓國的數量最多，超過全球總量的8 0%，專利申請的集中度較高，該數據與這3個國家是海藻主要生產國和消費國有關；美國、法國和德國等也有部分海藻專利申請，但占比較低。

我國海藻專利申請區域分布分析結果顯示（圖3） ：海藻專利申請主要分布在沿海地區，其中山東的申請數量最多，達27 6 0件，占申請總量的2 9%。山東是我國海藻養殖的發源地，是海藻養殖和加工大省，海藻精深加工能力和水平居全國之首，海藻專利的申請數量進一步證實山東海藻產業的領軍優勢。福建和江蘇的申請數量也超過10 0 0件，共占申請總量的2 4%，這與近年來這2個省份海藻養殖和加工業的蓬勃發展相關。浙江、廣東和安徽等地的申請數量也較多，均超過2 0 0件。

2 . 3 申請類型

在國外海藻專利中，發明專利、實用新型專利和外觀設計專利的申請數量分別為85 7 3件、6 6 9件和2 2 4件，分別占申請總量的9 1%、7%和2%，其中授權發明專利占申請總量的3 8%。我國的發明專利、實用新型專利和外觀設計專利的申請數量分別為70 1 2件、16 4 4件和9 1 0件，分別占申請總量的7 3%、1 7%和1 0%，其中授權發明專利占申請總量的2 3%。經對比，我國發明專利和授權發明專利的占比均低于國外，表明我國海藻申請專利的質量有待進一步提升。

2 . 4 申請機構

國外企業、高校和科研院所、個人以及其他機構的海藻專利申請數量分別為48 2 8件、19 8 8件、21 7 7件和4 7 3件，分別占申請總量的5 1%、2 1%、2 3%和5%。我國企業、高校和科研院所、個人以及其他機構的海藻專利申請數量分別為46 8 8件、29 3 9件、17 0 3件和2 3 6件，分別占申請總量的4 9%、3 1%、1 8%和2%。數據顯示，國內外海藻專利申請均以企業為主且數據差距不大，而我國高校和科研院所的占比高于國外。

2 . 5 申請人排名

全球海藻專利申請人申請數量和授權發明專利申請數量分析結果顯示，在全球專利申請數量排名前十位的申請人中，中國占據9席，日本“第一製網株式會社”的申請數量為8 0件，排名第六位；在全球授權發明專利申請數量排名前十位的申請人中，中國占據6席，日本“株式會社林原生物化學研究所”、俄羅斯“K r o l e v e t sA l e k s a n d rA l e k s a n d r o v i c h”、日本“第一製網株式會社”和日本“フルタ電機株式會社”的申請數量分別為5 0件、4 2件、2 8件和2 8件，排名分別為第四位、第六位、第九位和第十位。

我國海藻專利的申請人申請數量和授權發明數量排名顯示（表1） ：中國海洋大學的專利申請數量最多，漳州金浦三源食品實業有限公司、中國科學院海洋研究所和青島大學緊隨其后，申請數量均超過百件；中國科學院海洋研究所和青島大學的授權發明專利申請數量最多。

對專利申請人排名進行對比：中國海洋大學、廣東海洋大學、浙江海洋大學和青島海之林生物科技開發有限公司等申請人雖然專利申請數量排名靠前，但授權發明專利申請數量排名有所下降，尤其是漳州金浦三源食品實業有限公司的1 5 3件專利均為實用新型專利，技術含量較低；專利申請人前十名中山東占據4席，授權發明專利申請人前十名中山東占據5席，表明山東海藻開發技術水平較高；專利申請人前十名中企業占據2席，授權發明專利申請人前十名中企業占據1席，而日、韓等國排名靠前的專利申請人基本為企業，表明我國海藻開發技術有待由高校和科研院所向企業轉移。

2 . 6 技術領域

根據國際I P C分類號，對國內外各個領域海藻專利申請數量的統計分析顯示（表2） ：國外申請數量最多的領域是A 2 3（海藻加工） ，占申請總量的4 4%；其次是A 0 1和A 6 1，主要涉及海藻養殖和海藻藥物，分別占申請總量的1 8%和1 5%；海藻有效物質及其提取方法（ C 1 2、C 0 8和C 0 7）、海藻包裝和運輸（ B 6 5）以及海藻產業相關設備（ B 0 1）的專利申請數量也較多。我國海藻專利申請數量在各個領域的分布與國外具有一致性，如申請數量最多的領域是A 2 3，但占比稍低，為2 9 %。此外，我國海藻藥物（ A 6 1）和海藻肥（ C 0 5）等領域的申請數量排名也比較靠前，表明我國這些領域的海藻技術開發相對活躍。

3 海藻技術發展現狀和研究熱點

3 . 1 海藻養殖技術

該領域主要涵蓋海藻育苗、海藻養殖和海藻收獲等技術及其裝置設計。從專利申請數量看，排在前三名是日本、中國和韓國，這與3個國家都非常重視海藻養殖相關。我國和日、韓的海藻養殖產量在本國總產量中占據絕對優勢，其中我國的海藻收獲幾乎全部來自養殖，日本和韓國養殖海藻產量分別占其總產量的9 5%和9 7%[ 6]。

從專利的技術方向來看，海藻養殖領域的申請專利涉及育苗方法、養殖方式、人工藻礁、海藻床、增養殖以及養殖裝置等技術，相關核心技術基本由日本、韓國和美國等申請人掌握。日本在該領域申請的專利數量最多，技術重點為人工藻礁裝置；韓國的專利技術主要包括海藻養殖苗繩、海藻收獲裝置、海藻養殖方法和人工藻礁；美國專利申請數量較少，但基本為核心技術。此外，其他國家也掌握一些核心技術，如法國在海藻收割裝置方面具有顯著的技術優勢。

我國相關研究機構的技術領域中排名前三位的研究方向分別是海藻育種育苗、人工藻礁和養殖設施以及海藻育苗及其裝置。我國在海帶、馬尾藻和紫菜等海藻育苗技術領域的專利被引用次數較多，技術相對成熟。

3 . 2 海藻加工技術

海藻中含有人體必需的蛋白質、多糖、脂肪、食物纖維、多種維生素和礦物質，營養價值很高。近年來，隨著人們對海藻營養價值越來越重視，海帶、紫菜、裙帶菜和江蘺等一系列海藻食品加工技術應運而生。目前海藻食品加工技術在海藻產業領域的專利申請數量占比最大，其中中國、日本和韓國的專利申請數量最多。

海藻食品加工技術主要涉及食品、功能食品、飲品、食品添加劑和調味品等的制備方法及其加工裝置等。目前該領域的專利申請數量較多，但技術水平普遍較低，核心技術主要由日本、中國和韓國掌握，主要技術包括罐頭、裙帶菜和海帶面粉等海藻食品，但基本處于粗加工階段，技術含量不高。根據該領域的專利文獻引用和同族專利數據，近年來國外研究熱點包括海藻酸鹽飲料、卡拉膠食品添加劑、海藻調味品、海藻膳食纖維、紫菜食品和海帶魚丸等方向。

我國專利申請數量較多的申請人有青島道合生物科技有限公司、福建農林大學和山東好當家海洋發展股份有限公司等，主要技術包括海帶、紫菜、滸苔、石莼和裙帶菜等制成的調味品、膳食纖維、飲料、酒釀添加劑和海藻食品。我國在海藻裝置領域的技術開發較多，如漳州金浦三源食品實業有限公司和連云港富安紫菜機械有限公司等申請人開發了剝離、切菜、脫水、制餅和簾片等一系列海藻加工裝置。

3 . 3 海藻醫藥技術

海藻是我國和東南亞國家的傳統藥材。海帶和馬尾藻可治療甲狀腺腫，并有降血壓、降血脂、降血糖和抗凝血的效用；紫菜具有預防高血壓、抗衰老和延長壽命的效用；麒麟菜可治療支氣管炎和氣喘等。近年來，海藻的藥用成分逐步被用于制備具有特定功用的保健品、藥品、醫用材料和化妝品等，并出現一系列相關專利，其中中國、日本、韓國和美國的申請數量較多。

國外申請數量較多的申請人主要分布在韓國、日本和德國，專利技術主要包括抗菌消炎、抗氧化、降血壓、降血脂、治療肝損傷、糖尿病和醫用輔料等，同時涉及化妝品開發。根據專利文獻引用和同族專利數據，近年來國外藥物領域的研究熱點包括抗病毒藥物、抗菌藥物、抗氧化藥物、鎮靜藥物、抗凝血藥物、治療糖尿病藥物、調節脂質代謝藥物、增強免疫反應藥物以及治療牙菌斑和牙結石口服制劑等方向，醫用材料領域的研究熱點包括醫用敷料、海藻酸鹽膠囊、微膠囊、藥物緩釋微粒和納米膠囊等方向，化妝品領域的研究熱點包括消除色斑、抗衰老和皮膚清潔等方向。

我國海藻醫藥領域的技術開發水平較高。藥物領域申請專利較多的申請人包括北京世紀博康醫藥科技有限公司、中國科學院海洋研究所和中國海洋大學等，專利技術主要包括治療心腦血管疾病、腎病、肝病和糖尿病等的藥物研究，該領域國內被引用數量最多的專利是中國海洋大學的“褐藻多糖硫酸酯在制備治療心腦血管疾病的藥物中的用途”。醫用材料領域申請專利較多的申請人包括山東大學（威海）和中國科學院大連化學物理研究所等，專利技術主要包括海藻酸鈉滴丸、膠囊、微膠囊、微球、工程支架、軟組織支撐材料以及海藻酸鈣醫用敷料或填充條等，中國科學院海洋研究所和中國海洋大學等在海藻膠囊、微球和止血材料等方向也申請了部分專利。化妝品領域申請專利較多的申請人包括青島道合生物科技有限公司、上海海洋大學和青島明月海藻集團有限公司，技術專利主要包括制備洗面奶、面膜、乳液和沐浴露等洗護用品。

3 . 4 糖類及其他有用物質提取技術

海藻含有豐富的糖類和有機碘等有用物質，其制備提取技術的創新持續推動海藻工業的發展。海藻多糖具有抗病毒、增強免疫力、抗腫瘤、抗氧化、抗突變、抗輻射、抗炎和抗衰老等作用[ 7]，是當前最有發展前景的生理活性物質之一。目前可進行工業化生產的海藻多糖有褐藻膠、瓊膠和卡拉膠等，我國的褐藻膠產量占世界總產量的6 0%[ 8]，產業優勢顯著。

根據該領域的專利文獻引用和同族專利數據，其核心技術由美國、中國、日本和韓國等的申請人掌握，且這些技術在國外申請人中的分布較分散。國外技術研究熱點主要集中在褐藻多糖、卡拉膠、瓊膠、瓊脂糖、褐藻膠寡糖、巖藻黃素、藻紅蛋白和昆布多糖等物質的提取制備方法。國內申請數量較多的申請人包括青島海之林生物科技開發有限公司、山東潔晶集團股份有限公司、中國科學院海洋研究所、中國海洋大學和青島明月海藻集團有限公司等，主要涉及褐藻膠、卡拉膠和瓊膠的制備方法及其裝置。近年來我國的研究熱點主要集中在褐藻膠寡糖、褐藻多糖硫酸酯、羊棲菜多糖和巖藻聚糖硫酸酯等的制備方法。

3 . 5 其他技術

（ 1）海藻肥。該領域的專利技術研究在2 0世紀6 0年代就已展開，申請人主要來自美國、英國和日本。我國在該領域的研究較晚，但近年來專利申請數量顯著增加，技術開發非常活躍，申請數量較多的申請人包括青島海大生物集團有限公司、山東恩寶生物科技有限公司和史丹利化肥股份有限公司等。目前該領域的研究熱點主要包括海藻肥、抗菌殺蟲劑和土壤調節劑。

（ 2）動物飼料。該領域的核心專利技術由美國、日本和中國等的申請人掌握。我國申請數量較多的申請人包括青島嘉瑞生物技術有限公司和中國水產科學研究院黃海水產研究所，近年來的研究熱點主要是將海帶和滸苔等海藻加工成魚、豬、雞和反芻動物等的養殖飼料或飼料添加劑。

4 我國海藻產業技術發展建議

4 . 1 海藻增養殖

自2 0世紀末以來，由于人類活動加劇，我國海洋環境沙漠化嚴重。海藻作為淺海生態系統的重要初級生產力，對減輕海洋酸化、緩解海水富營養化和改善海洋生態環境發揮重要作用。建議以現有海藻養殖技術為基礎，根據我國海域特色，借鑒日本人工藻礁和海草場建設領域的技術成果，加強我國人工藻礁和海藻床建設和修復技術研究，更好地服務于我國海洋生態文明建設。

4 . 2 海藻食品

目前我國的海藻食品加工廠有3 0 0余家，生產的海藻食品有數十個品種，但基本處于粗加工階段，技術含量較低，缺乏核心技術，難以滿足人民日益增長的消費需求。建議增加開發以海帶、紫菜和江蘺等為原料的適應國人口味的休閑食品、方便食品和冷凍食品，重點關注海藻飲品、膳食纖維、調味劑和食品添加劑等研究方向，提高產品附加值。

4 . 3 海藻醫藥

海藻產品具有降血脂、降血糖、降血壓、提高免疫力和抗癌等作用，需求量巨大。我國海藻醫藥開發技術處于國際領先水平，在褐藻多糖治療心腦血管疾病、腎病藥物、微球、微膠囊和醫用敷料等領域擁有一系列核心技術。建議在目前海藻技術研發的基礎上，重點關注抗菌、抗氧化、增強免疫力、治療糖尿病、治療牙菌斑和牙結石以及皮膚護理等技術方向。

4 . 4 其他領域

我國在海藻有效物質提取領域僅在褐藻膠寡糖制備方面擁有核心技術，與國外先進水平還有一定的差距。建議研究重點向鹽藻多糖、昆布多糖、瓊脂、瓊脂糖和卡拉膠等海藻多糖制備方法傾斜。此外，用酶法替代傳統化學法提取有用物質、以海藻為原料生產乙醇等生物燃料、提取植物纖維以及開發海藻可降解膜等技術也是海藻技術開發的重要方向。

參考文獻

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