近15年茶叶香气品质加工技术领域相关专利分析

马婉君，朱荫，施江，王梦琪，林智*，吕海鹏*

1.农业农村部茶树生物学与资源利用重点实验室 中国农业科学院茶叶研究所，310008；2.中国农业科学院研究生院，100081

闻香识茶，香气是评判茶叶品质优劣的重要参考依据之一。尽管茶叶香气受茶树品种、自然环境、栽培条件等众多因素的影响，但茶叶中的挥发性成分主要产生于加工过程中的热物理化学作用[1]，因此，加工技术是形成不同芳香物质并赋予茶叶不同香气品质的关键。随着茶学研究的不断深入，近年来茶叶香气品质加工技术水平也不断提升。众所周知，基于专利分析可以了解行业内的技术发展趋势与技术创新热点[2]。因此，本文从可检索到的专利信息角度出发，对近15年以来我国茶叶香气品质加工技术领域相关专利类型、申请年度、申请单位、技术生命周期和主要技术创新点等进行分析，探索近年来茶叶香气品质加工技术领域的发展方向，旨在为提高茶叶香气品质的技术研发提供重要的参考依据。

一、数据来源与筛选

1.数据来源

通过国家知识产权局专利搜索引擎，结合SOOPAT 专利搜索网站，采用布尔逻辑算法构建专利检索式。

2.数据筛选

专利检索式为：关键词=（茶叶香气AND 加工）OR 摘要=（茶叶提香），对检索得到的结果进一步限定范围为“发明专利”和“实用新型专利”。采用国际专利分类号（IPC 分类号）进一步限定，优化检索范围。最后人工筛选，去除非相关专利文献，最终确定茶叶香气品质加工技术领域专利数520项，其中授权专利为173项。

二、专利信息汇总与分析

1.专利申请类型

图1 专利申请类型分布

检索结果显示，2005—2020年申请的涉及茶叶香气品质加工技术领域的相关专利总数为520项，其中发明专利341 项，占专利总申请量65.6%；实用新型专利179项，占34.4%。将这520项专利按照国际专利分类号（IPC）分类下的大类分析显示（图1），有501 项专利属于A23 系列（农业分部中其他类不包含的食品或食料及其处理大类），占比96.3%；有10 项属于F26 系列（机械工程分部中的干燥大类），占比1.9%；有6项属于A01 系列（农业分部下的农业大类），占比1.2%；其他系列C12（化学分部下的生物化学大类）、G05（物理分部下的控制、调节大类）、G01（物理分部下的测量、测试大类）各1 项，共占比0.6%。由此可见，近15年以来，所申请的茶叶香气品质加工技术领域相关专利类型主要为发明专利，且这些申请专利在大类分析上绝大部分集中在A23系列。

2.专利申请年度变化趋势

我国从上20世纪90年代起就有关于如何提高茶叶香气品质加工技术的研究报道[3]，但在专利申请方面的起步较晚。在2008年之前很少有相关专利申请，且年申请量一般不超过10 项；直到2008年之后，确切来说从2010—2018年专利申请量逐年增长，特别是2014—2015年间增长迅速，其中发明专利申请量高于实用新型和外观专利，可以看出这期间有关茶叶香气品质的加工技术不断创新；2015—2018年专利申请量都维持在较高水平，但增速逐步放缓。到2019年申请量出现明显降低，但这可能是由于专利申请公开滞后等因素，造成2019年数据偏低（图2）。

图2 专利申请年度变化趋势

3.主要申请单位

近15年以来，我国茶叶香气品质加工技术领域相关专利申请量排名前10位的申请单位及申请量如图3所示。排名第1的中国农业科学院茶叶研究所相关专利申请量为17项，所申请的专利内容主要集中在茶叶提香机、人工微域调控的提香方法以及摇青、萎凋、发酵一体机的发明创造等方面；排名第2 的长兴茶乾坤食品有限公司相关专利申请量为11 项，所申请的专利内容主要集中在茶叶自动除异杀菌系统与微波加热提香设备联合应用等方面；排名并列第3 的有梧州市旺捷机械制造有限公司、衡阳智源农业科技有限公司、湖南农业大学和黄山紫霞茶业有限公司，申请量均为5 项，所申请的专利内容主要集中在对茶叶提香机的改进制造方面，以及针对某种茶类的香气品质改善加工等方面。排名前10的申请单位中高校、科研院所有3家，公司、企业有7家，可见公司、企业是茶叶香气品质加工技术领域活动的主体，以中国农业科学院茶叶研究所为代表的科研机构在茶叶香气品质加工技术领域起到了良好的引领示范作用。

4.技术生命周期分析

图3 茶叶香气品质加工技术专利申请单位排名前10位

专利技术生命周期一般分为技术引入期、发展期、成熟期和衰老期[4]。采用专利数量测算法，通过计算技术生长率v、技术成熟系数α和技术衰老系数β来追溯2012—2018年间茶叶香气品质加工技术领域的专利技术生命周期（图4）。2012—2015年，技术生长率v 值持续增大，表明这段时间内茶叶香气品质加工技术领域专利申请量每年递增，技术处于发展期；2014—2016年，技术成熟系数α持续减小，技术生长率v值也在2015年后大幅下降，表明这段时间内相关专利的申请增速放缓，技术处于成熟期；2016—2018年，v 值和α值处于震荡下行趋势，而技术衰老系数β一直处于（0.99 ～1.00）的区间，且变化幅度不大，说明这段时间处于成熟后期向衰老期过渡的阶段，相关技术领域处于饱和趋势，技术发展进入瓶颈期，此时需要茶叶香气品质加工基础科研领域做出重大突破才有望为相关专利技术发展注入新的活力。

图4 专利技术生命周期分析

5.专利分类频次分析

根据国际专利分类IPC分类号对茶叶香气品质加工技术领域所申请的专利进行分类整理，选取其中最为相关的前20个分类号小组，其排名结果如表1。

由表1可见，所检出的专利文献中关于茶叶香气品质加工技术主要集中在前10个分类小组中，累计占比85.79%；其中A23F3/06 提取前的茶处理占比最高，达52.99%，是茶叶香气品质加工技术专利申请最为活跃的领域；进一步查阅该分类小组下的专利文献发现其中茶叶提香机出现的频次最高，属于茶叶香气品质加工技术中的核心研究领域。

三、主要技术创新热点分析

对以上专利信息进一步进行分类整理和分析比较，采用专利技术功效矩阵分析对茶叶香气品质加工技术领域专利进行了定性分析，重点研究了有代表性的核心专利文献。结果表明，目前我国涉及茶叶香气品质的申请专利按照加工技术可主要分为提香装置改进，加工工艺改进和其他方法技术等几个方面。

1.茶叶提香装置改进创新热点分析

近年来茶叶提香装置的改进创新热点主要集中在节能环保化、功能多样化、连续智能化等方面。在节能环保方面，茶叶提香装置由最初的炭火烘焙提香发展到现在的电热、微波、远红外、光波等加热提香技术，不仅实现了能源清洁化的发展需求，而且极大地提高了能源利用效率；进一步结合自动翻转系统、热风循环系统、密封涡流系统或旋转温差系统等使得茶叶受热均匀，生产效率提高，提香效果更好。在功能多样化方面，目前有高净化除异杀菌提香装置，通过结合紫外线杀菌、微波杀菌或等离子体杀菌来实现提香杀菌一体化；此外还有带筛选、风选和色选功能的茶叶提香设备，具有温湿度传感器的控温除湿提香设备等。在连续智能化方面，目前有可定量供料、自动卸料，能够适应与流水作业线相匹配的连续化作业茶叶提香机；还有运用自适应模糊PID 控制技术，结合提香工艺中茶叶物理化学变化的特性，通过智能控制算法实现智能化控制参数的茶叶提香机。茶叶提香装置设备的不断创新改进，逐步提高了茶叶加工提香效率，降低了劳动强度，是茶叶香气品质加工技术专利申请的主要热点领域之一。

表1 茶叶香气品质加工技术专利IPC分类前20位排名

2.茶叶香气加工工艺改进创新热点分析

加工工艺技术提香一直以来都是茶叶加工的研究热点[5]，加工工艺中的各个环节都不同程度地影响着茶叶香气物质的含量与种类。近年来，茶叶香气品质加工工艺改进的部分代表性专利整理如表2。总体来看，在改进不同茶类香气的加工工艺中，共同的关键点在于对摊青和干燥工艺过程中温度及时间的把控。为了促进茶叶内香气物质的转化，其他茶类通过借鉴红茶的萎凋工艺或融合乌龙茶的做青手法，增加摇青及凉青等工序，以此来促进茶叶中的芳香物质转化，提高茶叶的香气品质。此外，还有在传统加工工艺基础上增加杀菌、补光萎凋、氮气除湿等工序来提高茶叶香气品质的方法。

3.茶叶香气品质加工其他方法技术创新热点分析

茶叶香气品质加工其他方法技术创新主要有：（1）复配型花果、中草药调香茶，例如橙香木绿茶、紫苏红茶、沙棘黑茶、紫薯香茶等，这些花果、中草药一般是在茶叶揉捻、干燥阶段以适当比例加入与之拼配；（2）外源添加微生物或复合酶制剂改善茶叶香气，例如将由植物乳杆菌、保加利亚乳杆菌、黑曲霉复配而成的复合菌剂与由漆酶、纤维素酶、果胶酶复配而成的复合酶共同对黑茶进行处理，得到的茶叶香气突出，滋味醇厚；（3）利用茶叶末、茶提取物富集茶叶香气，例如将茶叶加工副产物茶渣加水，机械破碎后调酸，在反应釜中加热水解，得到的含香挥发物再通过蒸馏回收得到含香水蒸气，冷却后浓缩得到增香液体，在杀青后、揉捻中或干燥时加入增香液体可制得茶香浓醇的茶叶；（4）辐照、充气、喷涂营养液处理，例如将茶叶送入密封袋内，充入由2%O2、10%CO2、30%N2、58%H2组成的混合气体，在32 ～35℃下处理60 ～68 min 后在茶叶表面喷涂由植酸、丙酸钙、甘草酸二钾与水混合而成的营养液，对处理得到茶叶进行γ辐照处理，对于提高现有茶叶的芳香物质含量和成品茶叶价值有明显作用；（5）人工微域调控提香，例如通过对提香样进行复水处理，使其内部的化学反应基质得到一定积累，且相互间达到动态平衡，控制提香微域环境内的温湿度和空气流通速度，再通过远红外提香核心技术，得到的成品茶香气浓郁且持久性好。

表2 茶叶香气品质加工工艺改进专利分析

四、结论与展望

近15年来，茶叶香气品质加工技术领域的研发投入方向主要集中在提香装置和加工工艺等方面，其中提香装置的专利申请量最多，技术已逐步趋于成熟，且机械设备的研发成本相对较高，未来有价值的创新还有赖于整个能源、机械、智能制造行业的共同发展进步。加工工艺对茶叶香气的影响较为复杂，不同茶类、不同加工工艺、各个工艺环节的不同参数组合都会对茶叶香气产生影响，未来需要探明香气物质在加工过程中的变化规律，在此基础上进一步定向调控茶叶的香气品质。此外，其他方面如添加有益微生物或复合酶制剂也是未来研究的热点领域之一，有望通过生物技术和食品安全检测技术共同促进茶叶香气品质的提高与创新。