摘要：本文對近年來國內(nèi)外關(guān)于人造肉生產(chǎn)技術(shù)相關(guān)的專利申請狀況進行了分析，通過對歷年專利申請趨勢、主要申請人和發(fā)明人、專利布局情況的統(tǒng)計和對重點專利技術(shù)內(nèi)容的解析，力求能全面系統(tǒng)地反映包括植物蛋白肉和細胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)技術(shù)、人造肉商品化技術(shù)、人造肉重塑成型技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀，尋找相關(guān)專利技術(shù)在發(fā)展中還存在的問題，并針對這些問題提出了下一步的研究方向，希望可以對盡早實現(xiàn)我國人造肉的規(guī)模化生產(chǎn)提供參考。

　　關(guān)鍵詞：人造肉；植物蛋白肉；細胞培養(yǎng)肉；商品化；重塑成型

　　我國是人口大國，生產(chǎn)安全、營養(yǎng)健康的農(nóng)產(chǎn)品是關(guān)系國計民生的頭等大事。隨著人們生活水平的不斷提高，我國肉制品的供求將出現(xiàn)了嚴重的不平衡。預(yù)計到2030年，我國肉制品的供給缺口將達到3804萬噸，將嚴重威脅到我國的糧食與食品安全。為了緩解肉類農(nóng)產(chǎn)品有效供給的壓力，近年來包括以植物蛋白為基礎(chǔ)的植物蛋白肉和以新型細胞工廠為基礎(chǔ)的動物培養(yǎng)肉的人造肉生產(chǎn)技術(shù)已 經(jīng)逐漸發(fā)展起來。新型人造肉產(chǎn)品相比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)畜牧飼養(yǎng)有著顯著的優(yōu)勢，不僅可以解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中激素、抗生素、農(nóng)藥殘留和人畜共患病毒、寄生蟲、致病菌感染等問題，還可以節(jié)省75%的水，減少87%的溫室氣體排放和95%的土地面積需求。

　　目前在美國和歐洲都已經(jīng)較為深入的開展了利用微生物細胞工廠或干細胞培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)人造肉制品的研究。早在2011年，麥當(dāng)勞曾嘗試推出素食漢堡，但是由于口感和市場等問題未能進行大規(guī)模推廣。之后植物蛋白肉的研究主要集中于以下三方面：(1)植物蛋白纖維化加工技術(shù)：采用物理方法對植物蛋白進行處理，使其具有類似肌肉纖維的口感；(2)血紅蛋白的生產(chǎn)與應(yīng)用：采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的血紅蛋白，可以賦予植物蛋白類似肉制品的顏色，并且可以彌補植物蛋白鐵元素含量不足的問題；(3)風(fēng)味物質(zhì)的生產(chǎn)與應(yīng)用：采用合成生物學(xué)技術(shù)改造微生物生產(chǎn)多種脂肪、維生素、風(fēng)味物質(zhì)，并結(jié)合熱加工處理方法，使植物蛋白肉的口感接近于真實肉制品。在這些研究基礎(chǔ)上， 美國Impossible Foods和Memphis Meats公司生產(chǎn)的人造肉制品（牛肉漢堡），已經(jīng)獲得了2.6億美元的投資，并實現(xiàn)了在美國、香港、澳門等地的店面銷售。國內(nèi)目前的研究還是采用傳統(tǒng)的加工方式，植物蛋白肉產(chǎn)品在口感、質(zhì)地、風(fēng)味、營養(yǎng)等方面與真實肉制品存在較大差距。由于中式菜肴較西式的油炸、燒烤等加工方式更為復(fù)雜和多樣，因此對未來的植物蛋白肉產(chǎn)品在中式食品中的應(yīng)用有著更高的要求。

　　除了植物蛋白肉之外，在細胞培養(yǎng)肉方面，美國和荷蘭近年來投入了大量資源開展相關(guān)研究，已經(jīng)取得了突破性進展。美國南卡羅來納醫(yī)科大學(xué)的研究人員從火雞中提取肌細胞，并將細胞培養(yǎng)于牛血清營養(yǎng)液中，得到了條型的火雞肉。但由于缺乏脂肪及血液供應(yīng)，培育出的火雞肉口感較差。荷蘭馬斯特里赫特大學(xué)的MarkPost教授利用成肌干細胞培養(yǎng)，實現(xiàn)了人造牛肉漢堡在實驗室層面上的生產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上，通過培養(yǎng)條件優(yōu)化目前已將生產(chǎn)成本降低至最初的五分之一（$5000/克）。近期，荷蘭科學(xué)家培養(yǎng)肉項目獲得了大量資金的資助，研究團隊計劃在短期內(nèi)利用干細胞培養(yǎng)生產(chǎn)出4000克肌肉組織和 1000克脂肪組織，并顯著降低生產(chǎn)成本。2019年3月，日本著名的食品企業(yè)日清食品控股公司宣布，與東京大學(xué)合作，通過人工培育牛肌肉細胞成功制成約1立方厘米的肌肉組織。我國南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的周光宏教授團隊使用豬肌肉干細胞培養(yǎng)20天后，獲得了中國第一塊細胞培養(yǎng)肉(5克)。但總體來說目前我國關(guān)于細胞培養(yǎng)肉相關(guān)研究的報道還較少，雖然在人類干細胞和大型家畜的干細胞研究方面有較強的科研實力，但是主要是針對疾病治療和動物育種，僅能在實驗室進行少量的培養(yǎng)。

　　總體來說，人造肉商業(yè)化的產(chǎn)品雖然已經(jīng)上市，但目前的研究還處于初期階段還有很多技術(shù)瓶頸有待突破。植物蛋白肉的感官性能與營養(yǎng)價值有待改善、蛋白組分的消化率與生物價有待提升；動物培養(yǎng)肉等細胞農(nóng)產(chǎn)品生物制造面臨細胞組織培養(yǎng)與高效增殖分化問題，現(xiàn)有技術(shù)在原始細胞收集、細胞高密度增殖分化、化學(xué)成分明確的培養(yǎng)基研發(fā)等方面存在瓶頸，導(dǎo)致產(chǎn)量不足；在動物培養(yǎng)肉大規(guī)模培養(yǎng)中動物細胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的設(shè)計與放大等關(guān)鍵核心技術(shù)仍存在問題，制約了培養(yǎng)肉生物組織的高效與高密度生產(chǎn)；在培養(yǎng)肉等后期商品化工藝過程方面的研究需進一步加強，關(guān)鍵食 品級營養(yǎng)風(fēng)味成分合成能力不足，使得產(chǎn)品附加值低、成本較高、市場競爭力不足。

　　針對以上問題以及未來的研究方向，本文以Incopat數(shù)據(jù)庫公開的與人造肉相關(guān)的專利申請為數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)，對人造肉生產(chǎn)領(lǐng)域國內(nèi)外專利申請狀況進行了統(tǒng)計和分析，以期對我國人造肉制造產(chǎn)業(yè) 未來的發(fā)展提供參考。

　　本文以Incopat數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)來源，使用人造肉以及與人造肉相似或含義等同的關(guān)鍵詞：人造肉、肉替代品、肉替代物、替代肉、肉仿品、重組肉、重構(gòu)肉、肉類似物、組織工程肉、肉結(jié)構(gòu)蛋白、非肉蛋白質(zhì)，在標(biāo)題、摘要和權(quán)利要求中進行檢索，以寵物、飼料為噪聲關(guān)鍵詞進行去噪，簡單同族合并后對檢索數(shù)據(jù)進行人為去噪，剔除與人造肉不相關(guān)的數(shù)據(jù)，共獲得人造肉國內(nèi)申請專利180件。使用人造肉以及與人造肉相似或含義等同的英文關(guān)鍵詞為：Artificial-meat、Meat-substitutes、Engineering-meat、Generic-meat、Meat-replicas、Refactoring-meat、Meat analogs、Meat and structured protein、Mock meat、Meat like，以 Pet、Feed、Fried、Pharmaceutical、Veterinary、Meat based、 Treatment、Drug為噪聲關(guān)鍵詞，且去除公開國別為中國的專利申請文件，簡單同族后對檢索數(shù)據(jù)人為去噪，剔除與人造肉技術(shù)不相關(guān)的數(shù)據(jù)，共獲得人造肉國外申請專利487件，檢索日期2019年5月30日。

　　專利檢索結(jié)果表明：人造肉研發(fā)早期，2000-2003年平均專利申請量很低，從2004到2015年國內(nèi)企業(yè)人造肉方向申請的專利數(shù)量開始逐步增加，與此同時國外企業(yè)研發(fā)投入也開始增加并在中國進行了專利的申請。2016年后人造肉專利申請出現(xiàn)快速增長趨勢，2016年申請量達到36件，2017年、2018年國內(nèi)已公開申請數(shù)量也已達到20件以上。在申請的專利中，處于授權(quán)狀態(tài)的專利有49件，實質(zhì)審查中的有87件、授權(quán)的有49件、撤回34件、權(quán)利終止29件、公開未實審的有18件、駁回15、放棄2件。

　　目前國內(nèi)人造肉專利申請中以企業(yè)為主，申請量占71.35%，其中，貴州省貝真食業(yè)有限公司專利申請量排名第一(圖2)，該公司主要在功能性素肉的加工方向進行了專利布局，功能性主要涉及治療尿頻、保護視力等，目前公開的51件專利數(shù)據(jù)中，3件發(fā)明專利獲得授權(quán)，分別為一種促進生長發(fā)育的植物肉及其生產(chǎn)方法 (CN104026585B) 、一種調(diào)節(jié)女性生理機能的素肉及其生產(chǎn)方法 (CN104026584B)、一種純植物防癌仿生肉及其生產(chǎn)方法(CN104026586B)，3件實用新型專利獲得授權(quán)，分別為一種素肉成型模頭(CN207411435U)、一種素肉成型冷卻裝置(CN207411464U)、一種素肉加工設(shè)備專用螺桿(CN207411465U)，其余與人造肉相關(guān)的專利申請均在審中。佛山市聚成生化技術(shù)研發(fā)有限公司申請的專利數(shù)量第二，該公司同樣申請了數(shù)量較多的保健功能、膳食纖維類素肉加工相關(guān)的專利，如一種補充礦物質(zhì)的花生蛋白素肉及其制備方法(CN105831264A )、一種補充維生素的花生蛋白全素速凍素肉及其制備方法(CN105831265A)、一種魔芋果蔬全素速凍素肉及其制備(CN105831635A)、一種復(fù)合菌類全素速凍素肉及其制備方法(CN105815761A)等。該公司專利多處于申請中，目前尚未有授權(quán)專利。美國密蘇里索萊有限責(zé)任公司在華申請的專利數(shù)量位居第三，共申請了15項專利，專利價值度較高，最多被引用9次。該公司專利主要涉及對各種植物蛋白進行改性得到富含脂肪酸、有色結(jié)構(gòu)等類似肉類感官特性的植物蛋白肉的生產(chǎn)、加工技術(shù)。四川藍光英諾生物科技股份有限公司專利申請量位居第四名，該公司是專門從事以干細胞應(yīng)用技術(shù)推動3D生物打印全球應(yīng)用的高科技技術(shù)服務(wù)公司。藍光英諾核心技術(shù)為3D打印血管技術(shù)，也屬于3D打印人造肉概念股。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)專利申請量位居第五，也是目前與人造肉相關(guān)的申請量最多的科研院校。主要發(fā)明人是孔保華，主要從事微生物發(fā)酵血紅蛋白、肌紅蛋白研究，其申請專利多與人造肉制品商品化所需輔料有關(guān)，用以模擬真實肉制品顏色和風(fēng)味。

　　對檢索所得國內(nèi)人造肉專利申請進一步分析，主要分為植物蛋白肉技術(shù)、人造肉商品化技術(shù)、細胞培養(yǎng)肉技術(shù)，申請量占比分別為 77%、17%、6%。

　　植物蛋白肉技術(shù)中，71件功能性人造肉專利、55件植物蛋白肉加工方法專利，8件人造肉加工設(shè)備專利。功能性人造肉專利技術(shù)方案較為簡單，多為治療近視、降血糖或含有膳食纖維、維生素等的人造肉產(chǎn)品及制備方法的專利申請，分析價值度不高。植物蛋白肉技術(shù)領(lǐng)域中位列前三的主要申請人包括索萊有限責(zé)任公司、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)、非凡食品有限公司。其中，索萊有限責(zé)任公司主要是各種植物蛋白改性加工方法，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)孔保華和江連洲均申請了大豆蛋白改性專利。

　　細胞培養(yǎng)肉已公開的國內(nèi)專利申請較少，主要涉及技術(shù)如表1所示：

　　進一步對于動物肌細胞培養(yǎng)技術(shù)進行分析，培養(yǎng)的細胞來源主要有雞源肌細胞、牛源肌細胞、羊源肌細胞、魚源肌細胞，鼠源肌細胞，豬源肌細胞、人源肌細胞(人源肌細胞主要涉及臨床方向)目前專利申請情況如圖3所示：

　　通過圖4反映的數(shù)據(jù)，肌細胞的研究重點主要集中在細胞培養(yǎng)與誘導(dǎo)分化的研究上，主要目的在于提高細胞的繁殖能力、傳代穩(wěn)定性。主要手段有單細胞法原代培養(yǎng)；外源添加誘導(dǎo)物質(zhì)促 進誘導(dǎo)分化：通過在培養(yǎng)基中添加油酸用于雞成肌細胞肌內(nèi)脂肪沉積誘導(dǎo)(CN107254434A)；或者通過基因調(diào)控表達進行促進培養(yǎng)：通過在鼠源干細胞中穩(wěn)定表達肌肉干細胞標(biāo)志物Pax7，體外培養(yǎng)獲得活力強的干細胞(CN106854641A)。在培養(yǎng)基選擇上，在培養(yǎng)基中添加肌源成纖維細胞提取物、丙酮酸鹽和鈣鹽，能夠顯著提高雞骨骼肌肌細胞的融合率，促進骨骼肌纖維直徑的增大及功能性收縮蛋白的表達(CN104152406A)。對于與培養(yǎng)基粘附性較差的細胞(該研究以人源細胞為例)，在培養(yǎng)過程中添加非肌肉型肌球蛋白II抑制劑布雷他汀(Blebbistatin)，增強細胞與對其無親和力或僅有低親和力的表面的附著能力(CN103201377A)。在成肌細胞采集上，采用漩渦振蕩器結(jié)合差速貼壁的方法，細胞損傷程度低，成活率較高(CN105886458A)；在羊源肌細胞采集時，常規(guī)的密度梯度離心法結(jié)合SepMateTM離心管，在淋巴細胞分離液和骨髓之間提供一道屏障，降低操作難度提高了分離的效率(CN104630143A)；鼠源細胞通過活體采集配合消化酶消化，避免了取樣的污染和對組織過度消化過度吹打所導(dǎo)致的細胞活性低、得率差(CN105907709A)。

　　人造肉商品化技術(shù)共有30件同族專利，主要涉及香精、肌紅蛋白、血紅蛋白、維生素、粘合劑(如谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶)、甜味劑、酵母風(fēng)味物質(zhì)，酯類物質(zhì)、膳食纖維等多種輔料物質(zhì)。關(guān)于人造肉商品化，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)孔保華申請了肌紅蛋白以及粘合劑相關(guān)專利(CN105707734A、CN103555605A、 CN103436576A、CN101518302A)。華東師范大學(xué)常忠義申請了粘合劑相關(guān)專利(CN101940333A、CN101926427A)

　　3  國際人造肉專利申請情況分析

　　在已公開的國際人造肉專利中，2001-2003年平均申請量較低，此后美國、澳大利亞、非洲、日本等國家相繼申請專利，2013年之后隨著人造肉商品化市場的推進以及技術(shù)的升級，以美國和日本為首的國際專利申請量逐年上升，至2017年人造肉國際專利申請量最高，達到22件。此外，各申請人在日本和美國進行專利申請的數(shù)量最多，分別為120項和108項，占專利總數(shù)的一半以上，表明日本和美國是人造肉方向?qū)＠暾埖闹匾袌?，很可能是未來人造肉生產(chǎn)、加工、銷售的主要目的國（圖5）。對國際專利申請文件法律狀態(tài)進行分析可以看出，其中失效50.51%、有效9.03%、PCT-有效期滿 8.62%、未確認8.21%、審中3.08%、授權(quán)后失效1.44%、部分專利失效1.23%、PCT-有效期內(nèi)0.82%。

　　3.2 國際人造肉專利申請人分析

　　人造肉國際專利主要申請人為：Solae LLC(舒萊公司)、Fuji Oil Co Ltd(富士石油集團)、Impossible Foods、Beyond Meat、Ajinomoto KK等。排名第一的Solae LLC主要研究用于生產(chǎn)人造肉食品的各種結(jié)構(gòu)化的蛋白質(zhì)及其組成物，先后在美國，歐洲，韓國，加拿大、日本等國家進行了專利申請。排名第二的Fuji Oil Co Ltd是一家日本公司，主要在食品配料、油脂和脂肪等生產(chǎn)方面較有研究，目前僅在本國申請了專利。而Impossible Foods和Beyond Meat是人造肉方面研究較為領(lǐng)先的公司，兩家公司的專利也在多個國家進行了布局。Impossible Foods主要基于大豆蛋白、血紅蛋白、風(fēng)味物質(zhì)的添加，可以模擬碎肉的纖維性、不均一性和牛肉風(fēng)味。Beyond Meat公司主要基于植物改性蛋白、風(fēng)味物質(zhì)的添加，可以模擬碎肉的外觀和風(fēng)味。AjinomotoKK公司的專利主要集中于賦予植物蛋白合適的韌性和口感。

　　3.3  國際知名公司人造肉相關(guān)專利布局分析

　　1）Beyond Meat 公司

　　創(chuàng)立于2009年，是一家制造100%全植物成分的肉類替代品的制造商，除了素食漢堡，Beyond Meat的產(chǎn)品還包括雞肉和香腸替代品。從2013年開始，該公司產(chǎn)品已可通過美國全食超市購買。但2009年至2014年該公司并未有專利申請，從2015年開始隨著技術(shù)逐漸成熟，該公司在2015年共計申請了14件專利，在中國、美國、澳大利亞等國家均進行了布局，2016年有在澳大利亞，加拿大等多個國家進行了專利申請，2017年通過PCT途徑進入中國香港，2018年在西班牙也開展了專利申報，可見其產(chǎn)品市場成快速擴張趨勢。

　　通過對該公司專利文獻的分析，其中基于營養(yǎng)化方向的 US20150296835A1以及質(zhì)構(gòu)化方向的US20150296834A1被引次數(shù)較多，引用該兩項專利技術(shù)最多的正是其競爭對手Impossible Foods公司。引證的文獻主要方向為人造肉風(fēng)味改造方向，屬于人造肉下游產(chǎn)品品質(zhì)的改良，推測彼時Beyond Meat公司很可能在人造肉上游產(chǎn)品制備上較Impossible Foods公司更勝一籌。上述引證情況也反映出雙方在技術(shù)上存在互補區(qū)域，在某種程度上雙方共同推動了人造肉技術(shù)成熟化發(fā)展。

　　Impossible Foods公司成立于2011年，是一家以植物制造的食品來取代動物食品的公司，創(chuàng)始人為來自斯坦福的生物化學(xué)科學(xué)家 Patrick O. Brown，該公司專利布局開展的時間較早，2012年首先在乳酪復(fù)制品上進行專利申請。2013-2017年，該公司與斯坦福大學(xué)共同對蛋白質(zhì)分離、提純等方向進行專利申請。2014-2015年出現(xiàn)專利申請高峰，主要申請方向為食品風(fēng)味改良方向，如風(fēng)味劑、香味物質(zhì)，另外對血紅素的制備技術(shù)也進行了保護；2015年專利申報方向為人造肉制備相關(guān)技術(shù)，其中US14796970肉類替代物被引次數(shù)較多，引用量最多的是主要研究方向為植物蛋白提取技術(shù)的Nutriati Inc公司。

　　4  總結(jié)和建議

　　本文通過對人造肉國內(nèi)外專利申請情況的分析，可以看出：

　　1）我國人造肉專利申請數(shù)量較多，但整體價值度不高

　　我國人造肉專利技術(shù)主要集中于植物蛋白肉方向，人造肉市場化技術(shù)和細胞培養(yǎng)肉的研究相對較少。植物人造肉方向中植物蛋白改性或加工方向的專利申請較多且價值度較高，功能性植物人造肉方向的專利申請量較多但整體質(zhì)量以及價值度均較低，恐難有效實現(xiàn)專利產(chǎn)品或技術(shù)的合理保護。

　　2）我國人造肉技術(shù)專利布局較差

　　國內(nèi)專利保護主要集中于傳統(tǒng)的人造肉加工工藝或設(shè)備上，技術(shù)升級改進較少，外圍專利布局不足，且缺乏海外專利布局，從長遠看很可能成為制約海外市場的發(fā)展的因素之一。另外，國外技術(shù)發(fā)展勢頭強勁，且技術(shù)實力雄厚的國外企業(yè)已經(jīng)在我國開始進行專利申請與保護，無論專利是否獲得授權(quán)，都將對國內(nèi)人造肉技術(shù)造成一定的沖擊。

　　3）我國人造肉技術(shù)產(chǎn)學(xué)研合作較差，技術(shù)發(fā)展慢

　　我國企業(yè)對于人造肉專利的關(guān)注度較高，但存在過于追求專利申請數(shù)量，而缺乏合理保護并有效實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的專利的缺陷；高校和科研院所相對于企業(yè)研發(fā)實力更加雄厚，但對于人造肉技術(shù)的關(guān)注度均不高，造成多方在產(chǎn)學(xué)研融合上存在脫節(jié)的現(xiàn)象，這也是阻礙了我國人造肉技術(shù)高質(zhì)量發(fā)展進程的一個重要因素。

　　4）我國人造肉技術(shù)成果轉(zhuǎn)化事件少，產(chǎn)業(yè)化程度低

　　我國人造肉專利技術(shù)轉(zhuǎn)化事件明顯少于美國，僅有的轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在加工設(shè)備上，人造肉技術(shù)流動性較差。目前有效的專利技術(shù)實現(xiàn)市場化、規(guī)模化生產(chǎn)仍存在一定差距。