基于专利分析的我国大型海藻开发技术研究

王先磊 杨俊杰 赵中华 吕淑果 黄博 何乃波

摘要：为了解和把握国内外大型海藻开发技术现状和发展趋势，助力我国提升大型海藻产业技术自主创新能力，文章以检索到的全球大型海藻专利数据为基础，对国内外海藻专利申请数量的年度变化、地区分布、专利类型、机构属性、申请人排名和技术領域分布等数据进行统计，并分析我国和国外的申请数据差异；通过分析国内外海藻养殖技术、海藻食品加工技术、海藻医药技术以及糖类及其他有用物质提取技术等领域的技术专利发展现状和研究热点，提出我国海藻产业技术发展的重点方向以及推动我国海藻技术发展的建议。

关键词：专利；大型海藻；技术；养殖；加工

中图分类号： P 7 4 5； N 1 8 文献标志码： A 文章编号： 1 0 0 5-9 8 5 7（ 2 0 2 1） 0 2-0 0 3 0-0 6

基金项目：中国海洋发展研究会基金项目（ C AMA J J 2 0 1 6 0 8） ；山东省重点研发计划（软科学）重大项目（ 2 0 1 9 R Z F 0 1 0 0 6） ；山东省重点研发计划（软科学）重大项目（ 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（以下简称海藻）含有人体必需的各种营养物质，具有非常重要的经济、营养、药用和生态价值，被广泛应用于印染、食品和功能食品、医药、纺织以及农业等多个领域。我国海藻产业发展迅速，产业规模居全球首位，目前已形成育苗、養殖、加工和出口全方位综合开发和潜力巨大的新兴蓝色产业[ 1]。2 0 1 8年我国藻类养殖产量达2 3 4 . 4万t[ 2]，超过世界藻类养殖总产量的5 0 %。海藻养殖业的蓬勃发展有力推动我国海藻加工业的发展， 2 0 1 8年我国海藻加工品达1 1 0 . 7万t（干重） ，加工比例达4 7 . 2%[ 2]。同时，在一系列海洋科技创新成果的推动下，我国海藻产业从初加工向精深加工不断延伸[ 3]，取得显著的经济效益、社会效益和生态效益。

专利是技术创新成果的重要载体，目前通过专利数据指标评判创新能力的公认度较高[ 4]。在科技创新中充分利用专利信息资源，可缩短6 0%的研发时间和节约4 0%的研发资金[ 5]。为实现我国海藻产业技术研发投入产出比的最大化，提高我国海藻产业技术的核心竞争力，本研究通过对比国内外海藻产业技术专利的发展现状，分析海藻产业技术的研究热点，并提出我国海藻产业技术的重点研发方向，以期更好地服务于我国海藻产业的技术开发。

1 数据来源和分析手段

本研究数据来自国家知识产权局专利检索及分析数据库。在海藻产业相关领域，以“海藻、海带、紫菜、江蓠、浒苔、裙带菜、马尾藻、羊栖菜、石莼、褐藻、红藻、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”等为关键词进行检索，检索结果基本涵盖海藻产业技术领域的申请专利。数据检索截止到2 0 2 0年3月2 0日，由于专利申请的公布周期以及数据库的收集和录入有所延迟， 2 0 1 8年后的专利数据仅供参考。

数据统计分析主要借助国家知识产权局专利分析系统和E x c e l软件完成。

2 国内外海藻专利总体状况

2 . 1 申请数量

检索结果显示，国内外海藻申请专利共1 90 3 2件（图1）。其中：我国95 6 6件，占全球总量的5 0%；国外海藻专利的申请数量缓慢增长但变化不大，基本保持在1 0 0～3 0 0件；我国海藻专利的申请数量总体呈增长趋势。

我国于1 9 8 5年开始实施专利制度，当年即有3件海藻申请专利，但2 0 0 0年前的增长速度较慢。2 0世纪9 0年代后，在国家相关政策的支持和引导下，我国企业、高校和科研机构的知识产权保护意识不断提高。尤其是2 0 0 0年后，我国海藻专利的申请数量呈快速增长的态势，年均增长速度达2 9%。2 0 0 9年我国海藻专利的申请数量首次超过国外总量，占据全球海藻专利申请数量的绝对优势并持续增长。2 0 1 6年我国海藻专利申请数量达13 0 3件，约是国外总量的4 . 7倍，表明我国海藻领域的科技研发活动非常活跃。

2 . 2 申请区域分布

世界海藻专利申请区域分布分析结果显示（图2） ：全球海藻专利申请以亚洲国家为主，其中中国、日本和韩国的数量最多，超过全球总量的8 0%，专利申请的集中度较高，该数据与这3个国家是海藻主要生产国和消费国有关；美国、法国和德国等也有部分海藻专利申请，但占比较低。

我国海藻专利申请区域分布分析结果显示（图3） ：海藻专利申请主要分布在沿海地区，其中山东的申请数量最多，达27 6 0件，占申请总量的2 9%。山东是我国海藻养殖的发源地，是海藻养殖和加工大省，海藻精深加工能力和水平居全国之首，海藻专利的申请数量进一步证实山东海藻产业的领军优势。福建和江苏的申请数量也超过10 0 0件，共占申请总量的2 4%，这与近年来这2个省份海藻养殖和加工业的蓬勃发展相关。浙江、广东和安徽等地的申请数量也较多，均超过2 0 0件。

2 . 3 申请类型

在国外海藻专利中，发明专利、实用新型专利和外观设计专利的申请数量分别为85 7 3件、6 6 9件和2 2 4件，分别占申请总量的9 1%、7%和2%，其中授权发明专利占申请总量的3 8%。我国的发明专利、实用新型专利和外观设计专利的申请数量分别为70 1 2件、16 4 4件和9 1 0件，分别占申请总量的7 3%、1 7%和1 0%，其中授权发明专利占申请总量的2 3%。经对比，我国发明专利和授权发明专利的占比均低于国外，表明我国海藻申请专利的质量有待进一步提升。

2 . 4 申请机构

国外企业、高校和科研院所、个人以及其他机构的海藻专利申请数量分别为48 2 8件、19 8 8件、21 7 7件和4 7 3件，分别占申请总量的5 1%、2 1%、2 3%和5%。我国企业、高校和科研院所、个人以及其他机构的海藻专利申请数量分别为46 8 8件、29 3 9件、17 0 3件和2 3 6件，分别占申请总量的4 9%、3 1%、1 8%和2%。数据显示，国内外海藻专利申请均以企业为主且数据差距不大，而我国高校和科研院所的占比高于国外。

2 . 5 申请人排名

全球海藻专利申请人申请数量和授权发明专利申请数量分析结果显示，在全球专利申请数量排名前十位的申请人中，中国占据9席，日本“第一製網株式会社”的申请数量为8 0件，排名第六位；在全球授权发明专利申请数量排名前十位的申请人中，中国占据6席，日本“株式会社林原生物化学研究所”、俄罗斯“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“第一製網株式会社”和日本“フルタ電機株式会社”的申请数量分别为5 0件、4 2件、2 8件和2 8件，排名分别为第四位、第六位、第九位和第十位。

我国海藻专利的申请人申请数量和授权发明数量排名显示（表1） ：中国海洋大学的专利申请数量最多，漳州金浦三源食品实业有限公司、中国科学院海洋研究所和青岛大学紧随其后，申请数量均超过百件；中国科学院海洋研究所和青岛大学的授权发明专利申请数量最多。

对专利申请人排名进行对比：中国海洋大学、广东海洋大学、浙江海洋大学和青岛海之林生物科技开发有限公司等申请人虽然专利申请数量排名靠前，但授权发明专利申请数量排名有所下降，尤其是漳州金浦三源食品实业有限公司的1 5 3件专利均为实用新型专利，技术含量较低；专利申请人前十名中山东占据4席，授权发明专利申请人前十名中山东占据5席，表明山东海藻开发技术水平较高；专利申请人前十名中企业占据2席，授权发明专利申请人前十名中企业占据1席，而日、韩等国排名靠前的专利申请人基本为企业，表明我国海藻开发技术有待由高校和科研院所向企业转移。

2 . 6 技术领域

根据国际I P C分类号，对国内外各个领域海藻专利申请数量的统计分析显示（表2） ：国外申请数量最多的领域是A 2 3（海藻加工） ，占申请总量的4 4%；其次是A 0 1和A 6 1，主要涉及海藻养殖和海藻药物，分别占申请总量的1 8%和1 5%；海藻有效物质及其提取方法（ C 1 2、C 0 8和C 0 7）、海藻包装和运输（ B 6 5）以及海藻产业相关设备（ B 0 1）的专利申请数量也较多。我国海藻专利申请数量在各个领域的分布与国外具有一致性，如申请数量最多的领域是A 2 3，但占比稍低，为2 9 %。此外，我国海藻药物（ A 6 1）和海藻肥（ C 0 5）等领域的申请数量排名也比较靠前，表明我国这些领域的海藻技术开发相对活跃。

3 海藻技术发展现状和研究热点

3 . 1 海藻养殖技术

该领域主要涵盖海藻育苗、海藻养殖和海藻收获等技术及其装置设计。从专利申请数量看，排在前三名是日本、中国和韩国，这与3个国家都非常重视海藻养殖相关。我国和日、韩的海藻养殖产量在本国总产量中占据绝对优势，其中我国的海藻收获几乎全部来自养殖，日本和韩国养殖海藻产量分别占其总产量的9 5%和9 7%[ 6]。

从专利的技术方向来看，海藻养殖领域的申请专利涉及育苗方法、养殖方式、人工藻礁、海藻床、增养殖以及养殖装置等技术，相关核心技术基本由日本、韩国和美国等申请人掌握。日本在该领域申请的专利数量最多，技术重点为人工藻礁装置；韩国的专利技术主要包括海藻养殖苗绳、海藻收获装置、海藻养殖方法和人工藻礁；美国专利申请数量较少，但基本为核心技术。此外，其他国家也掌握一些核心技术，如法国在海藻收割装置方面具有显著的技术优势。

我国相关研究机构的技术领域中排名前三位的研究方向分别是海藻育种育苗、人工藻礁和养殖设施以及海藻育苗及其装置。我国在海带、马尾藻和紫菜等海藻育苗技术领域的专利被引用次数较多，技术相对成熟。

3 . 2 海藻加工技术

海藻中含有人体必需的蛋白质、多糖、脂肪、食物纤维、多种维生素和矿物质，营养价值很高。近年来，随着人们对海藻营养价值越来越重视，海带、紫菜、裙带菜和江蓠等一系列海藻食品加工技术应运而生。目前海藻食品加工技术在海藻产业领域的专利申请数量占比最大，其中中国、日本和韩国的专利申请数量最多。

海藻食品加工技術主要涉及食品、功能食品、饮品、食品添加剂和调味品等的制备方法及其加工装置等。目前该领域的专利申请数量较多，但技术水平普遍较低，核心技术主要由日本、中国和韩国掌握，主要技术包括罐头、裙带菜和海带面粉等海藻食品，但基本处于粗加工阶段，技术含量不高。根据该领域的专利文献引用和同族专利数据，近年来国外研究热点包括海藻酸盐饮料、卡拉胶食品添加剂、海藻调味品、海藻膳食纤维、紫菜食品和海带鱼丸等方向。

我国专利申请数量较多的申请人有青岛道合生物科技有限公司、福建农林大学和山东好当家海洋发展股份有限公司等，主要技术包括海带、紫菜、浒苔、石莼和裙带菜等制成的调味品、膳食纤维、饮料、酒酿添加剂和海藻食品。我国在海藻装置领域的技术开发较多，如漳州金浦三源食品实业有限公司和连云港富安紫菜机械有限公司等申请人开发了剥离、切菜、脱水、制饼和帘片等一系列海藻加工装置。

3 . 3 海藻医药技术

海藻是我国和东南亚国家的传统药材。海带和马尾藻可治疗甲状腺肿，并有降血压、降血脂、降血糖和抗凝血的效用；紫菜具有预防高血压、抗衰老和延长寿命的效用；麒麟菜可治疗支气管炎和气喘等。近年来，海藻的药用成分逐步被用于制备具有特定功用的保健品、药品、医用材料和化妆品等，并出现一系列相关专利，其中中国、日本、韩国和美国的申请数量较多。

国外申请数量较多的申请人主要分布在韩国、日本和德国，专利技术主要包括抗菌消炎、抗氧化、降血压、降血脂、治疗肝损伤、糖尿病和医用辅料等，同时涉及化妆品开发。根据专利文献引用和同族专利数据，近年来国外药物领域的研究热点包括抗病毒药物、抗菌药物、抗氧化药物、镇静药物、抗凝血药物、治疗糖尿病药物、调节脂质代谢药物、增强免疫反应药物以及治疗牙菌斑和牙结石口服制剂等方向，医用材料领域的研究热点包括医用敷料、海藻酸盐胶囊、微胶囊、药物缓释微粒和纳米胶囊等方向，化妆品领域的研究热点包括消除色斑、抗衰老和皮肤清洁等方向。

我国海藻医药领域的技术开发水平较高。药物领域申请专利较多的申请人包括北京世纪博康医药科技有限公司、中国科学院海洋研究所和中国海洋大学等，专利技术主要包括治疗心脑血管疾病、肾病、肝病和糖尿病等的药物研究，该领域国内被引用数量最多的专利是中国海洋大学的“褐藻多糖硫酸酯在制备治疗心脑血管疾病的药物中的用途”。医用材料领域申请专利较多的申请人包括山东大学（威海）和中国科学院大连化学物理研究所等，专利技术主要包括海藻酸钠滴丸、胶囊、微胶囊、微球、工程支架、软组织支撑材料以及海藻酸钙医用敷料或填充条等，中国科学院海洋研究所和中国海洋大学等在海藻胶囊、微球和止血材料等方向也申请了部分专利。化妆品领域申请专利较多的申请人包括青岛道合生物科技有限公司、上海海洋大学和青岛明月海藻集团有限公司，技术专利主要包括制备洗面奶、面膜、乳液和沐浴露等洗护用品。

3 . 4 糖类及其他有用物质提取技术

海藻含有丰富的糖类和有机碘等有用物质，其制备提取技术的创新持续推动海藻工业的发展。海藻多糖具有抗病毒、增强免疫力、抗肿瘤、抗氧化、抗突变、抗辐射、抗炎和抗衰老等作用[ 7]，是当前最有发展前景的生理活性物质之一。目前可进行工业化生产的海藻多糖有褐藻胶、琼胶和卡拉胶等，我国的褐藻胶产量占世界总产量的6 0%[ 8]，产业优势显著。

根据该领域的专利文献引用和同族专利数据，其核心技术由美国、中国、日本和韩国等的申请人掌握，且这些技术在国外申请人中的分布较分散。国外技术研究热点主要集中在褐藻多糖、卡拉胶、琼胶、琼脂糖、褐藻胶寡糖、岩藻黄素、藻红蛋白和昆布多糖等物质的提取制备方法。国内申请数量较多的申请人包括青岛海之林生物科技开发有限公司、山东洁晶集团股份有限公司、中国科学院海洋研究所、中国海洋大学和青岛明月海藻集团有限公司等，主要涉及褐藻胶、卡拉胶和琼胶的制备方法及其装置。近年来我国的研究热点主要集中在褐藻胶寡糖、褐藻多糖硫酸酯、羊栖菜多糖和岩藻聚糖硫酸酯等的制备方法。

3 . 5 其他技术

（ 1）海藻肥。该领域的专利技术研究在2 0世纪6 0年代就已展开，申请人主要来自美国、英国和日本。我国在该领域的研究较晚，但近年来专利申请数量显著增加，技术开发非常活跃，申请数量较多的申请人包括青岛海大生物集团有限公司、山东恩宝生物科技有限公司和史丹利化肥股份有限公司等。目前该领域的研究热点主要包括海藻肥、抗菌杀虫剂和土壤调节剂。

（ 2）动物饲料。该领域的核心专利技术由美国、日本和中国等的申请人掌握。我国申请数量较多的申请人包括青岛嘉瑞生物技术有限公司和中国水产科学研究院黄海水产研究所，近年来的研究热点主要是将海带和浒苔等海藻加工成鱼、猪、鸡和反刍动物等的养殖饲料或饲料添加剂。

4 我国海藻产业技术发展建议

4 . 1 海藻增养殖

自2 0世纪末以来，由于人类活动加剧，我国海洋环境沙漠化严重。海藻作为浅海生态系统的重要初级生产力，对减轻海洋酸化、缓解海水富营养化和改善海洋生态环境发挥重要作用。建议以现有海藻养殖技术为基础，根据我国海域特色，借鉴日本人工藻礁和海草场建设领域的技术成果，加强我国人工藻礁和海藻床建设和修复技术研究，更好地服务于我国海洋生态文明建设。

4 . 2 海藻食品

目前我国的海藻食品加工厂有3 0 0余家，生产的海藻食品有数十个品种，但基本处于粗加工阶段，技术含量较低，缺乏核心技术，难以满足人民日益增长的消费需求。建议增加开发以海带、紫菜和江蓠等为原料的适应国人口味的休闲食品、方便食品和冷冻食品，重点关注海藻饮品、膳食纤维、调味剂和食品添加剂等研究方向，提高产品附加值。

4 . 3 海藻医药

海藻产品具有降血脂、降血糖、降血压、提高免疫力和抗癌等作用，需求量巨大。我国海藻医药开发技术处于国际领先水平，在褐藻多糖治疗心脑血管疾病、肾病药物、微球、微胶囊和医用敷料等领域拥有一系列核心技术。建议在目前海藻技术研发的基础上，重点关注抗菌、抗氧化、增强免疫力、治疗糖尿病、治疗牙菌斑和牙结石以及皮肤护理等技术方向。

4 . 4 其他領域

我国在海藻有效物质提取领域仅在褐藻胶寡糖制备方面拥有核心技术，与国外先进水平还有一定的差距。建议研究重点向盐藻多糖、昆布多糖、琼脂、琼脂糖和卡拉胶等海藻多糖制备方法倾斜。此外，用酶法替代传统化学法提取有用物质、以海藻为原料生产乙醇等生物燃料、提取植物纤维以及开发海藻可降解膜等技术也是海藻技术开发的重要方向。

参考文献

[ 1] 李乃胜.经略海洋（ 2 0 1 5） [M].北京：海洋出版社， 2 0 1 5.

[ 2] 农业农村部渔业渔政管理局，全国水产技术推广总站，中国水产学会.中国渔业统计年鉴[M].北京：中国农业出版社， 2 0 1 9.

[ 3] 康慧宇，杨正勇，张智一.我国海藻产业发展研究[ J].海洋开发与管理， 2 0 1 8， 3 5（ 6） ： 1 1-1 4.

[ 4] 张蒙蒙，于庆云，高磊，等.以专利授权量为指标的海洋环境监测机构创新能力发展状况研究[ J].海洋开发与管理， 2 0 1 6， 3 3（ 1 1） ： 4 1-4 3.

[ 5] 潘诚，孟庆勇，王子峰，等.我国波浪能专利发展分析与思考[ J].科技管理研究， 2 0 1 2（ 2 0） ： 2 0 0-2 0 4.

[ 6] 柳波，孙彬，马家海.经济海藻资源的开发利用[ J].渔业现代化， 2 0 0 3（ 3） ： 3 5-3 6.

[ 7] 刘海洲，刘均洪.海藻多糖的生物活性及医药应用研究新进展[ J].化工科技市场， 2 0 0 5（ 8） ： 2 9.

[ 8] 隋宇，祝少良，胡杰.海藻酸钠药用标准的建立势在必行[ J].齐鲁药事， 2 0 0 9， 2 8（ 7） ： 4 2 5-4 2 7.