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微生物发酵饲料菌株专利分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-12-14  来源:生物饲料工程研究中心  浏览次数:1058
核心提示:近年来,随着生命科学的兴起,利用生物技术,特别是微生物发酵技术来实现新型优质饲料资源和新型添加剂受到广泛关注。随着生物技术的发展,微生物发酵饲料的产量得到了快速增长,质量也有了显著提高,微生物发酵可以提高饲料利用率、促进动物生长、改善生态环境和防治动物疾病,避免由于添加抗生素、激素和高铜等物质产生的负面影响,具有明显的经济效益和积极的环保意义。
  

 我国是一个农牧业大国,2010-2013 年全球饲料产量呈增长状态,亚洲地区位居全球饲料产量第一,2013 年全球饲料产量达9.63 亿t,我国饲料总产量达1.9亿t,占全球饲料产量的20%左右,随着畜禽数量和饲料需求量的与年俱增,畜禽与人争粮问题已引起广泛重视。

近年来,随着生命科学的兴起,利用生物技术,特别是微生物发酵技术来实现新型优质饲料资源和新型添加剂受到广泛关注。随着生物技术的发展,微生物发酵饲料的产量得到了快速增长,质量也有了显著提高,微生物发酵可以提高饲料利用率、促进动物生长、改善生态环境和防治动物疾病,避免由于添加抗生素、激素和高铜等物质产生的负面影响,具有明显的经济效益和积极的环保意义。

1微生物发酵饲料的专利状况

在中文专利数据库中,通过各种菌类的名称作为关键词进行检索,并进一步通过关键词“发酵”、“饲料”进行限定,经过筛选共得到相关专利申请588 件(截至2015 年12 月31 日)。对这588 件专利申请进行一个简单的分析,以考察国内对微生物发酵饲料的研究及进展状况。

 

1.1 专利申请量

对所有专利申请按照申请的年代做了分析,如图1 所示。

所有微生物饲料专利申请按照申请的年代统计

从图1 可以看出,中国最早的有关菌类发酵制备饲料的专利于1987 年申请(CN1030608A),其后在相当长的一段时间内,国内的相关申请一直处于一个相对沉寂的状态,在2010 年之前,每年的数量基本都在20 件以下; 2011 年是一个转折点,从2011年开始,专利的申请量呈迅猛增长。

 

1.2 申请人

对申请人的申请数量做了统计,按照申请数量的大小统计了比较重要的申请人,如图2。

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图2 显示了申请量较大的13 个申请人,其中青岛嘉瑞生物技术有限公司申请量最大,共计21 件专利申请,河南双成生物科技有限公司以及郭心仪紧跟其后。而在所有的申请人中,除了上述图中所列举申请量相对较多的申请人,其余申请人的申请量均比较少,说明在这一领域,目前还没有那一家公司或者研究机构占主导地位,公司、高校和个人都在研究。

此外,个人申请的比例所占较大可能和这一领域门槛较低有关。微生物发酵所用的菌种大多都是已知现有的菌种,而发酵的原料大多都是容易得到的,因而使得研究的难度、投入大大降低,因此有较多的个人进行相关的研究。但正因为研究的门槛较低,使得个人申请往往变换一些条件就去申请专利,这样很容易使得申请量增加,但从发明构思上来看,实际都属于同一个发明构思。

 

1.3 法律状态

对这588 件专利申请的法律状态做了一个统计。其中在审未出结果的共计有292 件,剩余专利申请的法律状态如图3 所示。

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在已审的296 件专利申请中,驳回、视撤的专利申请共计占31%;目前还维持有效的有169 件,占全部的58%,算上授权后因费用失效的申请,整体的授权率在69%,说明在该领域,所做的研究还是有相当的创新性。

在专利权终止的34 件专利申请中,只有4 件的保护年限小于5 年,余下的最长的保护年限为15年,这也从另一方面说明在这一领域所做的研究对于专利权人来讲,其中的创新度较高,专利权人愿意缴纳专利维持费以尽可能长时间地保护所获得的专利。

 

1.4 申请地分析

对所有专利申请的来源地做了一下统计,除了有一件申请是日本的,其余的申请都来自于国内,选取了申请量较大的省份做了排序,如图4 所示。

申请地

从图4 可以看出,申请量大的省份基本都是国内的农业大省,由于微生物发酵的来源通常都是植物的废弃物,因而对于这些农业大省来讲,如何处理农业生产中的这些植物废弃物,从而加以利用,具有得天独厚的优势。

此外,上海、北京的申请量也较多,这和这两个城市的企业和科研院所较多有关,众多的企业以及科研院所具备足够的实力,来对微生物的发酵做研究。

 

1.5 原料分析

微生物发酵需要原料作为菌类的培养基,因而对各种原料做了统计分析,如图5 所示。

微生物饲料原料

图5 显示了各种原料在588 件专利申请中所占的比例,其中植物原料所占比例最大,占全部申请的一半以上。

由于经过微生物的发酵后最终作为各种饲料使用,因而优选容易得到的植物类饲料作为发酵的基础,对植物原料进行细分,得到图6。

植物原料

从图6 可以看出,在各种植物类原料中,秸秆类原料是最常用的原料。在农业生产中秸秆是最常见的废弃物,以往对于秸秆的处理通常都是焚烧,严重污染环境,因而在对秸秆的再利用上,其渐渐作为饲料被重新利用,而将其作为微生物发酵的原料,可以改善饲料的品质。

除了秸秆,一些常见的农作物也用来成为微生物发酵的原料,譬如木薯、玉米。其它一些原料诸如各种草以及各种树木的叶子,也可以得到很好的废物利用。

此外,可以注意到,有一部分专利申请涉及到对药材的发酵,虽然药材的价格较高,但考虑到药材的药用价值对牲畜带来的影响,将其作为饲料的添加剂也有一定的研究前景。

废渣类原料的使用仅次于植物类原料,其中细分如图7 所示。

废渣类原料

其中的粕指棉粕,糟指酒糟、醋糟,糠指米糠。

棉粕是一种常见的饲料,因而将其选做微生物发酵的原料。酒糟、醋糟是酿酒、酿醋过程中的废弃物,其通常也用作饲料。但其来源不如植物类原料以及棉粕容易得到,因而相关的申请量不大。而米糠的量一般也较少,因而申请量也不是很多。

其它类原料包括一些并不常用的原料,譬如淀粉、各种农业产品生产过程中的废水、淤泥、羽毛、糖蜜等,这些都不是常用的饲料原料,但这些物料仍可以作为微生物发酵的原料,经改善后作为饲料。

混合类原料主要是将酒糟和秸秆混合后一起作为微生物发酵的原料;厨余类原料指餐饮业产生的厨余废物,这部分废物经发酵后也可以做饲料,但受来源的限制,相关的申请较少。

 

1.6 菌种分析

对于微生物发酵,所用的菌种是整个工艺中较核心的部分。在这588 件申请中,所涉及到的菌种共计有23 种,而对于这些菌种的使用,除了极少数的申请涉及新的菌种及其应用外,绝大多数的专利申请都是使用了混合菌种,对这些菌种的使用情况作了统计,其中使用较多的菌种如图8 所示。

微生物饲料菌种

在图8 中,枯草芽孢菌、黑曲霉、酿酒酵母和地衣芽孢杆菌的研究热度都很高,其中黑曲霉、酿酒酵母和地衣芽孢杆菌从上世纪八九十年代就开始研究,一直持续到现在。

2微生物发酵饲料的发展趋势及展望

近年来微生物发酵技术在饲料、养殖行业迅速发展。饲料经益生菌发酵后含有多种营养物质,如酶、维生素氨基酸、短肽、抑菌物质、免疫增强因子、促生长因子等,这些营养物质既能改善饲料适口性,提高采食量,又有益于养殖动物肠道健康,促进动物生长。

我国的发酵饲料行业始于糖化饲料、青贮饲料,兴于上世纪90 年代的单细胞蛋白(酵母)饲料,随着菌种选育技术发展,逐渐出现固体浅层、固体厚层通风等技术,国内企业和科研部门在发酵饲料生产技术方面做了大量工作,取得了一定成果,也出现了一系列生物发酵饲料相关产品,如微生物饲料添加剂、益生菌及益生素、新型生物药物饲料添加剂等等。但相比欧美一些国家发酵饲料30%以上的普及率,我国普及率还不足2%。目前国内发酵饲料还仅限于发酵秸秆、豆粕、棉粕、啤酒糟等单一饲料原料,生产工艺仍以作坊式堆积、间歇批次、发酵袋等生产为主,尚未形成机械化、规模化生产。发酵饲料产品普遍存在混合不匀、发酵程度难掌握、易染菌霉变、质量不稳定、营养价值低、适口性差等工艺和产品品质方面的问题。原料多元化、产品规模化、产品品质稳定、营养价值高、适口性好将是发酵饲料行业发展的一大趋势。

3结 论

近年来,我国微生物发酵饲料产业取得了一些成绩,但该产业整体还处于发展初期,学术研究与产业化水平和发达国家相比仍有不少差距,发展不平衡,专利意识相对淡薄,相关专利的含金量和创新性都不够,与产业的实际发展联系不紧密,技术转化价值有待提高。

 
关键词: 发酵饲料 菌株

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