谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum) 属于放线菌目棒状杆菌属，大约在50年前被发现，是一种好氧的、无芽胞的、细胞为短小棒状呈“八”字排列的革兰氏阳性菌，包括C. glutamicum ATCC13032、C. glutamicum ATCC15990和C. glutamicum ATCC14020 等亚种^[1]。谷氨酸棒状杆菌作为食品安全级的微生物，具有易培养、不产孢子等优点，是一类重要的工业生产菌株，在氨基酸工业生产中具有广泛应用^[2]，主要用于生产L-谷氨酸、L-赖氨酸、L-色氨酸、L-苏氨酸、芳香族氨基酸及支链氨基酸等多种氨基酸^[3-4]。谷氨酸的一种钠盐就是味精，许多味精企业使用谷氨酸棒状杆菌作为主要菌种生产味精^[5]；赖氨酸主要应用作饲料添加剂和食品强化剂；色氨酸可应用于医药和食品领域；苏氨酸主要应用于饲料添加剂、食品强化剂、医药等方面。随着人们生活水平的不断提高，人们对氨基酸的需求也随之增大，这就为氨基酸的工业化生产提供了可行性^[6]。以谷氨酸棒状杆菌来反映氨基酸产业技术发展态势具有代表意义。在我国，氨基酸产业虽然发展很快，但对于一些要求较高的氨基酸产品还得依靠从国外进口。因此，如何引导国内企业、高校及科研院所找到合适的研究方向，加快合理的专利布局，具有较为重要的意义。 专利公开时间比较早，比其他载体更具有时效性和权威性，且包含了绝大部分技术信息^[7]。通过专利计量分析某一领域研发态势已经成为当前技术研究重要手段。通过对专利进行检索和分析，可以发现国家、地区或企业的技术发展趋势，专利权人竞争态势等重要战略信息^[8]。本文以谷氨酸棒状杆菌在全球的专利数据为分析样本，进行专利计量分析，以期对谷氨酸棒状杆菌领域的技术发展趋势及热点、发展路线等形成一个系统的了解，进而从侧面反映氨基酸行业的发展动态。作为专利情报，为我国谷氨酸棒状杆菌使用企业及高校等科研机构的技术研究提供依据与参考。

1 数据来源及分析工具

Derwent Innovations Index(DII)是由德温特(Derwent)(全球最权威的专利文献信息出版机构)推出的基于Web的专利信息数据库，是世界上最全面的国际专利信息数据库之一，该数据库收录了自1963年至今的700余万件基本专利文献和它们相应的同族专利，专利索引的每一条记录描述了一个专利“家族”，包含已公开专利申请及授权专利。本文以该数据库作为检索来源，对谷氨酸棒状杆菌涉及的专利进行检索，检索表达式为TS = (“C.glutamicum” or “Corynebacterium glutamicum” or “ATCC13032 ” or “ATCC15990” or “ATCC14020” or “ATCC21831” or “ATCC 21493” or “ATCC14997” or “DSM20300” or “JCM1318” or “NRRL B-12138” or “MTCC 2745”or “CGMCC1006” or “CCTCC M201005” or “LMG3730” or “NCIMB10025”)，检索年限设定为1963~2015 年，共检索到谷氨酸棒状杆菌技术相关专利(族)1 275 条记录，构成本研究的样本数据(检索时间为 2015 年10月9日)。主要利用Thomson Data Analyzer 和Microsoft Excel 进行数据分析。

2 谷氨酸棒状杆菌研究态势分析 2.1 专利技术生命周期

通过对专利的时间分布进行统计(由于专利公告日期具有时间滞后性及Derwent专利数据库中的检索时间为入库时间，2015年数据存在采集不全的问题暂不考虑影响)。从图 1可以看出，全球谷氨酸棒状杆菌相关的技术1973年便已出现。1973~1999年，专利族数量相对较少，技术处于引入期。2000年开始，技术开始不断发展，技术分布范围逐渐扩大，介入的企业数量也越来越多，专利族数量迅猛增长，从28个增长到2002年的113个，达到历史峰值。随后到2005年呈现下降趋势，可能由于技术的新老交替所致。2006~2014年，专利族数量又呈现迅速增加趋势。

单独对中国数据进行年度分析，由于中国在1985年开始正式实施专利法，中国在1986年便开始出现谷氨酸棒状杆菌相关专利，经历一段引入期后，1999起开始迅速增长，到2001年达到高点45个专利族，随后专利族数量下降，2004年后又震荡上升，到2012年达到高点，整体趋势与全球类似(图 2)。

2.2 区域专利量分析

从谷氨酸棒状杆菌专利技术的来源区域分布看，对于DII数据库收录的公开未授权及已授权的专利族数量，日本的专利族数量最多，为393个，占到总量的31%；其次是德国、韩国、美国和中国，可见谷氨酸棒状杆菌的专利族布局比较集中(图 3)。

此外，各个国家对谷氨酸棒状杆菌技术在中国的专利布局也非常重视，在中国专利申请中，共有440个专利族，其中中国146个，国外来华申请人的申请量达294个，占比66.8%(图 4)。

2.3 研发团队分析

根据样本数据中发明人信息数据，拥有谷氨酸棒状杆菌专利数量最多的前 10 位发明人如表 1所示。

从整体上看，专利拥有量最大的发明人专利量占样本数据专利总量的8.39%，专利集中度比较高。从前 10 位发明人所属企业看，主要集中在德固赛、巴斯夫两家。日本虽然在专利族数量上占有优势，但可能发明人并不集中，所以发明人并未排到前面。只有巴斯夫的O.Zelder和H.Schroeder有3%的专利量分布在近3年，其余发明人的专利均不是近3年获得授权的。他们涉及最多的领域包括基因工程菌、载体质粒、野生型编码序列及引物、探针，说明谷氨酸棒状杆菌的基因组改组技术和代谢工程方法在菌种选育领域受到高度重视。

3 谷氨酸棒状杆菌使用机构竞争分析 3.1 全球专利权人情况

全球谷氨酸棒状杆菌领域的专利，按专利权人的专利族数量排序。从表 2中可知，专利权人前5位的德固赛公司、味之素株式会社、日本协和发酵工业株式会社、韩国第一制糖公司、巴斯夫股份公司专利族数量较多，远领先于其他专利权人，可以认为他们为行业中主要竞争对手。从整体上看，专利拥有量第1位的专利权人德固赛公司专利量占样本数据专利总量的18.5%，第2位的味之素株式会社专利量占样本数据专利总量的11.8%，前10位专利权人共占样本数据专利总量的67.1%，专利格局集中掌握在几家公司手中。从前10位企业所属国家看，主要集中在德国、日本和韩国。中国南京科技大学排名第10位，拥有专利家族数量17件。

3.2 中国专利权人情况

中国谷氨酸棒状杆菌领域的专利，按专利权人的专利族数量排序。从表 3中可知，专利权人前10位中有7家是国外的公司，3家是中国的大学且排名靠后。说明在谷氨酸棒状杆菌领域，国外不仅掌握了多数专利，且德固赛、巴斯夫、味之素和韩国第一制糖公司均积极在中国进行专利布局；中国进入前10位的是大学，说明中国的技术研发主要集中在高校等科研机构，需要对专利技术转让、产业化方面加强重视。

3.3 专利量增长比率分析

竞争对手专利量增长比率是通过计算主要竞争对手的授权专利族数量的增长率，表征竞争对手的研发活跃程度。一般以近5年专利数量占总量的比获得竞争对手专利量增长比率。前5名专利权人的专利量增长比率见表 4，德固赛公司、味之素株式会社和日本协和发酵工业株式会社拥有专利族数量最多，且开始研发时间较早，拥有较多基础专利；韩国第一制糖公司近5年占总申请量的百分比为37.62%，活跃度远高于其他公司。

3.4 区域布局分析

对竞争对手专利涉及的优先权国家或地区进行统计，研究竞争对手技术布局的战略。对于谷氨酸棒状杆菌专利前5名专利权人同族专利分析，如图 5所示，德固赛公司和巴斯夫公司专利布局类似，专利布局主要集中在日本、美国和德国；而味之素株式会社和日本协和发酵工业株式会社专利主要布局在日本，味之素在美国也有较多布局；韩国第一制糖公司专利主要布局在韩国，少量在美国。

4 谷氨酸棒状杆菌领域热点及技术发展分析

为了给科技研发人员和企业提供一个清晰地研发思路，更好地布局研发，本文对谷氨酸棒状杆菌领域重点研发领域及技术发展进行多维度的分析。具体从以下4个角度进行讨论，一是从宏观层次整体分析谷氨酸棒状杆菌领域技术涉及领域及发展趋势；二是从区域角度分析不同国家专利技术特征；三是基于排名前5位的专利权人分析该领域的重点技术；四是根据不同时段确定出各阶段的重点专利，继而构建技术发展路线。

4.1 技术涉及领域及发展趋势分析

4.1.1 技术涉及领域

利用样本数据中的Derwent手工代码专利数量多少进行排序分析，从表 5 可以看出，全球谷氨酸棒状杆菌方面的技术主要在氨基酸、发酵过程、基因工程菌、多胺与芳香胺、生物载体等方面，可认为该5个方面为谷氨酸棒状杆菌领域研究热点。

4.1.2 技术发展趋势分析

对4.1.1 中排名前5位的专利技术进行年度趋势分析，由图 6可以看出，从1998年开始，氨基酸、基因工程菌、多胺与芳香胺及生物载体相关技术均迅速增长，到2002年达到专利族数量顶峰，相比之下，发酵过程、设备相关技术增长缓慢；随后，这些技术领域专利族数量均大幅度下降，且在一定幅度内波动；2008~2012年，发酵过程、设备相关技术专利族数量整体多于其他技术，相对较为热门。

4.2 区域专利技术特征分析

为进一步深入揭示区域专利技术特征，本文按照国家或地区的专利涉及的技术内容进行统计和分析，了解2.2中排名前5名国家的技术特征，从而研判这5个国家的优势技术领域或技术重点。从表 6可知，日本在氨基酸领域涉猎宽泛、在未被取代氨基的氨基酸领域具有优势；德国在生物载体、载体、质粒、转座子领域专利布局较多；韩国、美国和中国则在发酵过程和设备领域布局较重。

4.3 基于专利权人分析重点技术领域

4.3.1 重点技术领域分析

对3.1中全球排名前5位的专利权人进一步研究发现，德固赛公司，其专利的技术主题主要涉及氨基酸、基因工程菌、野生型编码序列、不含芳香胺的多胺及生物载体等方面。1985年拥有第一篇授权专利，2002年达到高峰值88个专利族。

味之素株式会社，其专利的技术主题主要涉及氨基酸、未被取代氨基的氨基酸、不含芳香胺的多胺和基因工程菌等方面，数量均少于德固赛公司。1974年拥有第一篇授权专利，专利族数量1974~2015年并未有大幅度增长，每年保持几篇的数量，在1982年最高17个专利族。

日本协和发酵工业株式会社，其专利的技术主题主要涉及氨基酸、不含芳香胺的多胺、测试、分离、鉴定和检测细菌和吲哚等方面。1973年拥有第一篇授权专利，同样在数量上至今一直未有明显增长，分别在1984年和1988年有10个专利族。

韩国第一制糖公司，其专利的技术主题主要涉及氨基酸，不含芳香胺的多胺，测试、分离、鉴定和检测细菌，使用细菌和革兰氏阳性菌等方面。1987年拥有第一篇授权专利，2008年和2015年数量较多，分别为10个和11个专利族。

巴斯夫股份公司，其专利的技术主题主要涉及载体、质粒、转座子、生物载体、化学物质的发酵(生物方法)、脂质和不含芳香胺的多胺等方面。1992年拥有第一篇授权专利，2005~2007年专利族数量较多，分别为11个、10个、14个专利族。

将5个公司的重点专利技术领域综合起来，如表 7所示，5个公司均在不含芳香胺的多胺领域布有专利；德固赛、味之素和巴斯夫在基因工程领域技术稍强，而日本协和发酵工业株式会社和韩国第一制糖公司则在分离, 鉴定和检测细菌有技术优势。

在不含芳香胺的多胺领域，分析5个公司专利族数量，共有230个专利族。由味之素公司1974年得到第一篇授权专利，并将专利布局到德国、法国、日本、美国、英国和加拿大。被引频次最高的专利为德固赛公司的专利，被引50次，德固赛将此专利布局到德国、澳大利亚、巴西、斯洛伐克、中国、匈牙利、韩国、俄罗斯、西班牙、墨西哥和美国。5个公司所占比例见图 7，德固赛公司拥有48%的专利，占有绝对优势，其次为韩国第一制糖公司，占18%。

4.3.2 特定技术领域分析

竞争对手特定技术领域分析，是按照专利分类号进行统计和排序，比较竞争对手之间技术的主题，筛选出竞争对手独特的技术区域。谷氨酸棒状杆菌领域竞争对手特定技术领域见表 8。

4.4 基于不同时段重点专利构建技术发展路线

通过专利引证分析确定各个阶段的重点专利，然后对重点专利构建技术发展时间序列图，来反映专利技术发展路线。从时间发展上看，谷氨酸棒状杆菌领域大致经历了4个阶段。如图 8所示，从常规诱变生产色氨酸、赖氨酸，到DNA重组、质粒改造生产氨基酸，再到利用代谢工程方法改造微生物代谢途径生产氨基酸，最后进入大规模生产阶段。在谷氨酸棒状杆菌技术领域，发达国家大型公司，如日本协和发酵工业株式会社、德固赛公司、味之素株式会社、巴斯夫公司、韩国第一制糖公司不仅在较早的传统诱变发酵掌握核心技术，而且在基因重组、代谢工程等新兴领域也拥有很大优势，固其在大规模生产方面自然领先。

5 结论

通过对全球谷氨酸棒状杆菌相关专利的分析发现：

第一，谷氨酸棒状杆菌领域的技术自1973年开始至今已经有40余年的历史，全球范围及国内该领域专利申请量均震荡增长。但是国内专利权人多集中在高校，企业专利数量较少，科技成果转化能力弱。而国外相关企业，已在我国进行了多年的专利布局，形成了较为完整的专利体系。

第二，谷氨酸棒状杆菌行业主要竞争对手有德固赛公司、味之素株式会社、日本协和发酵工业株式会社、韩国第一制糖公司、巴斯夫股份公司，5个公司均在不含芳香胺的多胺领域布有专利；德固赛、味之素和巴斯夫在基因工程领域技术稍强，而日本协和发酵工业株式会社和韩国第一制糖公司则在分离、鉴定和检测细菌有技术优势。韩国第一制糖公司近5年占总申请量的百分比为37.62%，活跃度远高于其他公司。

第三，谷氨酸棒状杆菌领域技术主要在氨基酸、发酵过程、基因工程菌、多胺与芳香胺、生物载体5个方面，在不同时段热度有所变化。区域专利技术特征分析指出，日本在氨基酸领域涉猎宽泛、在未被取代氨基的氨基酸领域具有优势；德国在生物载体、载体、质粒、转座子领域专利布局较多；韩国、美国和中国则在发酵过程和设备领域布局较重。技术发展经历了常规诱变、DNA重组、代谢途径改造及利用改造微生物大规模生产氨基酸4个阶段，国外大型企业已在此技术链条上进行布局。

总之，谷氨酸棒状杆菌主要用来生产氨基酸，该行业的发展是我国生物产业发展中的重要一部分。“十二五”期间，国家出台了《战略性新兴产业发展规划》、《食品工业“十二五”发展规划》等一系列的产业政策以帮助行业能够以一种健康、绿色的方式可持续发展，可以预见氨基酸产业的发展前景越来越广阔。鉴于当前我国谷氨酸棒状杆菌领域发展的态势，应该在国家产业层面上鼓励建立产业技术平台，在基因重组及代谢工程领域加大支持力度，优化发酵过程参数并在生产环节中准确把握，对如何获得优势基因工程菌、构造生物载体，如何将谷氨酸棒状杆菌产物更好的应用在维生素、抗生素及酶类领域等问题进行集中解决；在企业层面，应加强该行业的产、学、研合作，并积极与国外机构进行合作交流，培养产业的核心技术人才，构建自己的知识产权体系，提升企业竞争力；在高校层面，应把握产业发展前沿，做好基础研究，积极进行科技成果转化，抢占产业发展的高点。