基于專利分析低血糖生成指數食品的發展現狀

錢文文，辛 寶，任曉梅，黨麗娜，都瑞林

（陜西中醫藥大學 公共衛生學院，陜西 咸陽 712046）

血糖生成指數[1]（glycemic index，GI）用于評價食物中碳水化合物對血糖濃度的影響，也是衡量食物引起血糖反應的一項指標[2]。其計算方法是含50 g碳水化合物的食物與相當量的葡萄糖或白面包在一定時間內（一般為2 h）體內血糖波動曲線下面積之比。食物的GI值低于55為低GI食物，55～70為中等GI食物，高于70為高GI食物。低GI食物在

胃腸中停留時間長，吸收率低，葡萄糖釋放緩慢，對血糖的影響小。高GI食物吸收率高、消化快，葡萄糖釋放迅速，進入血液后峰值高。雖然GI在實際應用中也存在一些問題[3]，如GI值僅反應碳水化合物的“質”，而忽略其實際攝入碳水化合物的量，通常與GL（血糖負荷指數）聯合使用才能實現更科學合理的評估。但研究發現，通過GI值選擇食物及合理安排飲食，對調控血糖及預防各種慢性疾病（如糖尿病、肥胖、心血管疾病及癌癥等）是安全有效的手段之一[4-5]。基于此，低GI食品的研究成為熱點，利用雜豆、雜糧、藥食同源等原輔料，采用生物發酵、復配重組、擠壓膨化等工藝開發低GI食品成也成為專利申報的新方向[6]。

本文于“智慧芽（PatSnap）全球專利數據庫平臺”[7]，檢索“低GI食品”的全球專利申報情況，旨在探討低GI食品的研發動態及未來的發展趨勢，通過專利重點技術領域、優勢企業分析等，為深入挖掘低GI食品的價值及強化理論探究提供新方向。

1 資料與方法

專利數據來自智慧芽全球專利檢索網站（https://www.zhihuiya.com），“標題/摘要”欄錄入檢索式“TA：（低GI） OR TA：（低血糖生成指數） OR TA：（低血糖指數）OR TA：（Low Glycemic Index） AND TA：（食品）”進行檢索，檢索的時間跨度為1998至2021年，截止時間為2021年5月20日。利用Excel及官網提供的“3D專利地圖”等軟件進行數據分析。

2 結果與分析

通過檢索含有“低GI”和“食品”等的關鍵詞，經去重處理，共計有368項專利，其中發明專利357項（97.01 %），外觀設計及實用新型共11項（2.99 %）。外觀設計或實用新型占總專利數的比例越大，反映該領域相關技術研究越趨于成熟[8]。由此可見低GI食品的相關科研領域還需進一步挖掘與開發。本文主要分析發明專利，357項發明專利的法律狀態為：審中195項，失效113項，有效42項，PCT指定期內4項，PCT指定期滿3項。

2.1 專利的分布情況

2.1.1 專利申請的時間分布 結果見圖1。由圖1可見，1998年開始陸續有專利申報，2014～2020年專利數呈增加趨勢，可能與近年低GI食品與健康的關系得到證明有關。

圖 1 專利申請的時間分布

2.1.2 發明專利申請的地區分布 世界范圍內低GI食品專利申請數量，中國最多，319項（占89.36 %）， 其次是美國（10項）、日本（7項）、澳大利亞（5項）等。在國內，安徽省（43項），江蘇省（30項）、廣東省（25項）、北京21項）、上海（20項）等省市占據前五，申報數占總數的43.57 %（139/319），可一定程度上反映當地院校、企業、個人、政府等對低GI食品的關注和重視。

2.1.3 發明專利申請的類型分布 低GI食品的發明專利主要集中在公司企業和研究所/院校，占總數的84.87 %（303/357）。結合智慧芽系統專利價值估算功能，從25個維度對高價值專利進行檢索與分析[9]。專利權人申請數量、主要研究方向及高價值專利數見表1。通過了解和分析專利權人的相關信息，借鑒其思路，在原基礎上尋求創新與突破，縮短研發周期。

表 1 部分專利權人申請數量和主要研究方向

2.2 發明專利重點技術領域分析

低GI食品按國際專利分類號（IPC）排名前10的重點研發方向和技術領域詳見表2。A23L和A21D為主要的技術領域，由表2可見，低GI食品的申報方向主要為：改變食品的營養性質，營養制品；含有谷類得到的產品、含有碳水化合物糖漿；含有糖；含有糖醇等。這與目前低GI食品開發方向相契合[10]，在慢病防治方向，低GI食品的干預效果也得到證明[11]。

表2 低GI食品專利前10位IPC分類

2.3 發明專利領域分布情況及高價值專利分析

采用系統自帶的“3D專利地圖”分析檢索的專利。“專利地圖”可反應專利熱點研究領域分布，圖中區域凸起的山丘越高或顏色越紅代表專利越密集。

本研究中涉及的357項專利經過分析，主要分布在8個領域，詳見圖2，其中專利分布較密集是“掛面、蕎麥粉、饅頭”、“紅糖、蜂蜜、甘蔗”及“鏈長、利用度、黃烷等”等研究領域，與目前低GI食品的開發形式、效果評價、保健作用等研究方向基本一致。利用專利價值估算系統檢索高價值專利（在“3D專利地圖”上，＄表示為高價值專利，若區域中無＄，表示無高價值專利）。關于低GI食品共有7篇高價值專利，均來自海外企業。從圖2中可見，高價值專利主要集中于低GI食品的制作加工方法及機制研究。以德國曼海姆/奧克森福特旭德楚克股份公司授權的專利-低血糖指數混合物制備[12]為例分析其價值所在，該專利涉及含有L-肉堿和低血糖指數蔗糖異構體的混合物、制備法及應用。

圖2 專利領域分布情況

肉堿能參與脂肪酸代謝，促進體內脂肪燃燒。當人體獲取能量時，低GI碳水化合物能支持身體消耗脂肪獲取能量，使脂肪氧化優先于碳水化合物且不會導致胰島素水平急劇上升。由于L-肉堿口感、氣味、穩定性差，在實際應用中受限，因此該專利基于以上技術問題，通過特殊的混合物來解決，其中混合物含有L-肉堿和至少一種低血糖指數蔗糖異構體，低血糖指數蔗糖異構體通常指Leukrose糖（d-吡喃葡萄糖苷-α（1:5）d-呋喃果糖）和異麥芽酮糖。混合物可由L-肉堿和Leukrose糖組成；或L-肉堿和異麥芽酮糖組成；或者L-肉堿、Leukrose糖及異麥芽酮糖組成（兩種異構體干物質總量的重量百分比在3:7～7:3）。通過實驗發現L-肉堿與蔗糖異構體（如異麥芽酮糖）混合后可平衡和掩蓋L-肉堿苦澀口味、抑制脂肪的積累、促進脂肪的氧化分解，有助于減肥。此發明專利涉及的低血糖指數混合物可與食品添加劑、強化劑、益生元、植物化學物等組配應用于食物、保健品、藥物或者運動飲料等，產品口感、功效、穩定性等方面接受度更高，具有較強的實用性與創新性。

本專利較早地為L-肉堿作為功能性原料面臨的技術性難題指明了方向。查閱文獻，國內目前未見有相關高質量研究性文章，但隨著該專利的公開授權，以此為背景，部分企業以L-肉堿及異麥芽酮糖醇為主要原料開發的減肥降脂保健品，如湯臣倍健的左旋肉堿片、康比特芊動左旋肉堿口嚼片等已進入市場。在專利數據庫，檢索含有關鍵詞的產品專利，大部分以減肥、運動能力、瘦身等特點，部分已獲得授權，這均體現該專利的價值所在。

其他高價值專利如“具有低血糖指數的碳水化合物增加黃烷-3-醇（植物化學物）的生物利用度”（CN104812253B，瑞士雀巢產品技術援助有限公司），從結構或機制層面上探討低GI食品的作用；“具有延長鏈和低血糖指數的異麥芽糖寡糖的制備方法”（CN100379872C， 塞里斯塔控股有限公司），通過此申請獲得的產物具有多個健康效應，在食品、飲料、飼料、化妝品和藥品中具有創新性。這些高價值專利的分布體現我國低GI食品專利申報領域還缺乏真正價值高和有競爭力的知識產權，需不斷提升相關領域的技術壁壘。

2.4 低GI食品有效專利中配方規律分析

針對357項發明專利中，以法律狀態上屬于有效的42項作為分析對象。低GI食品主要形式包括糧谷類面點、復配組合物、特醫食品、果脯、飲料等。從中遴選低GI的糧谷面點類配方發明專利24篇。針對已公開主要配料的專利進行配方規律分析，除去常規主料大米、小麥外，常用原料使用頻次見表3。苦蕎、燕麥、玉米、莜麥、豆類等原料使用頻次較高，尤其鷹嘴豆、白蕓豆的降糖降脂研究越來越多[13-14]，專利配方中使用頻次相對較高。魔芋具有降脂降糖、排毒通便等作用，其中所含的魔芋葡甘聚糖可增加食物飽腹感，顯著降低受試者食欲，控制能量攝入水平[15]，使用頻次也相對較高。傳統藥食兩用具有降糖作用的中草藥如山藥、葛根、薏米等原料在專利申報中也占有一定的比重。研究發現部分傳統養生食材對GI的影響已得到證明[16-17]，這也成為低GI食品配方專利申報的一個方向。

表3 原料使用頻次分析結果

3 結論與討論

通過檢索分析1998年至2021年間關于低GI食品的發明專利，專利數量少，真正實現成果轉化，批量上市的產品更少。從專利法律狀態，專利有效率僅為11.76 %（42/357）。專利主要技術方向為低GI食品組合物或配方，以面點制品、特醫食品、功能性食品等為主要形式。隨著對低GI食品如何影響血糖波動、具體成分對食品GI作用機制及對健康的遠期效應等研究的深入，低GI食品在防控慢性病方面將更為精準與科學[18]。從專利權人類型上主要是企業，政府醫院科研院校相對較少，缺乏產學研的深度結合，這也導致目前低GI食品專利申報缺乏科學性和有效的評價，只是原料或成分上簡單的加加減減，缺乏技術壁壘，導致中國高質量高價值專利較少。在未來發展中低GI食品更偏重于精準的配方設計、遠期效果評價、低GI食品規范化標識及立法等方面[19-20]。在如今人類疾病譜巨變及大健康產業興起的背景下，低GI健康產品開發與應用成為熱點，在健康管理、慢病防治等方向將迎來新的發展機遇。