辣椒产业专利分析和技术路线预测

杨胜伟 杨秀伟* 余常水 杨选辉 邓宽平 刘宇宸 石 勇

（1 遵义市农业科学研究院，贵州遵义 563100；2 贵州派腾知识产权研究中心，贵州贵阳 550004）

以辣椒产业的相关专利为研究对象，建立分布于辣椒产业上中下游的技术发展专利数据库，综合应用专利分析和知识图谱等理论和工具，对专利技术发展趋势、专利类型及法律信息、专利区域及主要申请人、专利技术主体以及生命周期的分析，形成基于专利分析的辣椒产业技术发展预测。

辣椒是世界上重要的蔬菜和调味品，也是重要的工业原料，在我国，辣椒播种面积和产值均居蔬菜首位（王立浩 等，2021）。贵州是辣椒大省，辣椒产业是贵州农业重要的支柱产业和农民脱贫增收的重要途径（牟玉梅 等，2020）。如今，贵州省着力打造“辣椒强省”，助力乡村振兴的生态辣椒产业，不断转型升级、提质增效，加快推动“小辣椒”裂变，成为助农增收的大产业、脱贫攻坚和乡村振兴的新引擎。

本文立足于贵州省农业产业革命的背景，以辣椒产业的相关专利为研究对象，建立分布于辣椒产业上中下游的技术发展专利数据库，综合应用专利分析和知识图谱等理论和工具，对专利技术发展趋势、专利类型及法律信息、专利区域及主要申请人、专利技术主体以及生命周期的分析，形成基于辣椒产业专利分析的产业技术发展路线预测。

1 专利数据检索来源及检索思路

本文涉及的专利信息检索工作全部在智慧芽（PatSnap）专利信息服务平台上完成，该平台收录了全球100 多个国家、地区和组织的超过1.2 亿条专利信息，支持中英文混合检索。检索范围包括中国大陆主要专利数据，检索截止日期为2020 年5 月22 日。

通过对科技文献及资料的调研，同时结合贵州辣椒产业需求的基础，对辣椒产业进行技术分解，具体如表1 所示。在技术分解表的基础上通过关键结合IPC 的方式进行专利检索，再对所检索到的专利进行筛选、分类和标引，最终形成专利数据库。

表1 辣椒产业技术分解结果

2 专利基本情况分析

截止到检索日期，共检索到国内辣椒产业相关技术专利9 817 件，并对这些专利的申请趋势、专利类型及法律状态信息、专利区域分布、专利主要申请人、专利技术主题、技术生命周期进行分析。

2.1 专利申请趋势

从国内专利制度建立之初，国内辣椒产业领域就开始进行专利申请，之后相关专利的申请量一直处于缓慢发展的阶段，但是在2008 年后开始进入爆发式增长，并持续加快，从趋势上看（图1），未来几年整体申请趋势仍将保持较为快速的增长态势（由于2018、2019 年部分专利尚未公开，因此趋势图呈现下降趋势）。

2.2 专利类型及法律状态

从专利类型来看，发明专利8 269 件，占专利的84%，实用新型专利1 548 件。发明专利中，有效专利773 件，仅占8%的比例，审中专利3 026件，无效专利4 470 件；实用新型专利中，有效专利938 件，无效专利610 件（图2）。

2.3 专利区域分布

对国内辣椒产业领域相关技术专利进行地区筛选，并对筛选后的数据进行分析，形成我国辣椒产业领域相关技术专利地区申请量分布图。由图3可知，安徽省、贵州省、山东省稳居前三，安徽省辣椒产业领域相关技术专利申请量比贵州省多374件，贵州省在该领域技术突破上还需持续创新创造。

2.4 专利主要申请人

对国内辣椒产业技术领域专利申请的申请人进行筛选分析，筛选领域内申请量在25 件以上的专利申请人并排名。由图4 可知，申请量达到25 件及以上的申请人共有20 个，其中贵州省有4 个，分别为贵州省遵义县贵三红食品有限责任公司、贵州旭阳食品（集团）有限公司、贵州大学、贵州省蚕业研究所；天津三鹰农副产品加工有限公司专利申请量高达60 件，比排名第2 的晨光生物科技集团股份有限公司多6 件；申请量达到45 件及以上的申请人有8 个，其中贵州省占2 个，分别为遵义市贵三红食品有限责任公司、贵州旭阳食品（集团）有限公司。

2.5 专利技术主题

对我国辣椒产业专利所涉及的产业方向进行筛选和划分，将申请量达到100 件以上的技术领域进行统计，结果如图5 所示。当前，我国辣椒产业仍然较为注重辣椒制品，其专利申请量也在当前产业中达到最多，为5 390 件；其次，辣椒育种栽培与辣椒加工机械领域表现也较为活跃，分别达到967、488 件；辣椒用肥料、栽培技术装置以及切割粉碎装置的技术发展方向申请量也较为可观。此外，辣椒微生物及利用、辣椒素与辣椒碱的提取及制备、食用辣椒油、辣椒的相关医学应用方面也在我国辣椒产业中存在不少专利申请，技术活跃度较高。

2.6 专利技术生命周期

专利技术生命周期是指在专利技术发展的不同阶段中，专利申请量与专利申请人数量的一般性的周期性规律。对国内辣椒产业4 个环节，即育种栽培及采摘、初级加工或粗加工、深加工、辣椒作为辅料的专利技术生命周期进行分析，如图6 所示，我国在辣椒产业4 个环节的相关技术仍然处于高速发展的成长期，未来在相当长的一段时间内专利申请量以及申请人数量仍有极大可能维持快速增长，会有更多的技术产生，同时也会吸引更多的企业加入该产业链环节的竞争中来。

3 核心产业专利技术路线演进及技术预测

对辣椒产业4 个环节专利技术路线演进及技术预测进行分析。

3.1 育种栽培及采摘

在辣椒育种栽培及采摘技术环节，主要涉及的技术包括育种、种子处理、育苗、移栽、水肥管理及肥料配方、病虫害防治、采摘技术及设备等。选取辣椒育种技术方向作为代表绘制技术路线图。从图7 中可知，2002—2012 年以传统育种技术为主，申请、授权专利较少，2012 年以后随着生物技术的发展，育种方法越来越多样化，人们对知识产权也越来越重视，辣椒育种技术类的专利申请量不断增加。

从图8 中可以看出，在辣椒育种栽培及采摘技术领域，未来的技术发展主路线主要沿着辣椒育种、移栽及移栽后管理、采摘技术方面进行，同时在病虫害防治、水肥管理、育苗等方面也会有较大的技术创新。从品种到栽培技术，再到机械化采摘技术，将是未来辣椒标准化、规模化、产业化发展的重要方向。

3.2 初级加工或粗加工

在辣椒粗加工技术环节，主要涉及的技术包括糟辣椒、泡椒或者辣椒腌制技术，油辣椒制备相关技术，辣椒酱、豆瓣酱制备相关技术，辣椒粉、煳辣椒或干辣椒制备相关技术，辣椒粉碎设备技术，辣椒清洗、烘干设备技术，以及其他设备技术等。选取糟辣椒、泡椒或辣椒腌制的技术方向作为代表绘制技术路线图，由图9 可知，从2007 年开始，此领域的专利在陆续增加，每年的申请量相对稳定，相差不大。

辣椒粗加工环节主要涉及的技术包括豆瓣酱相关技术，剁椒相关技术，辣椒酱相关技术，煳辣椒、辣椒粉或干辣椒相关技术，糟辣椒、泡椒或辣椒腌制相关技术，清洗或烘干设备技术，粉碎装置设备相关技术，其他设备技术等，预测分析表明（图10），在辣椒粗加工技术领域，未来的技术发展路线还将会沿着辣椒酱配方及生产工艺、辣椒加工设备等方面进行；另外，在油辣椒、煳辣椒、辣椒粉或干辣椒、糟辣椒、泡椒或辣椒腌制等辣椒制品方面也会朝着增加风味、加工设备智能化等方面进行技术创新。

3.3 深加工环节

在辣椒深加工环节，主要涉及的技术包括辣椒素、辣椒碱等物质提炼技术，作为化工原料、加工技术等。选取辣椒碱提取相关技术方向作为代表绘制技术路线图，如图11 所示，辣椒素、辣椒碱等物质的提取工艺技术已经趋于成熟，物质提取相关设备有待创新改革。

对辣椒深加工领域的专利按技术功效进行筛选分类，并按照专利申请年份进行排序，得到技术预测分析图（图12）。辣椒深加工领域专利的技术功效主要分为以下几类：加工工艺、成本降低、效率提升、食品安全、品质控制以及其他。从图12 中可以看出，在辣椒深加工技术领域，未来的技术发展路线主要沿着加工工艺方面进行，更倾向于成本降低、效率提升、品质控制以及食品安全等方向，深加工产品主要面向于辣椒碱、辣椒色素等提取物的制备。

3.4 辣椒作为辅料环节

在辣椒作为辅料的技术环节，主要涉及的技术为火锅底料技术。对辣椒作为辅料的火锅底料相关技术方向绘制技术路线图（图13）。辣椒作为辅料的技术主要集中在火锅底料技术研发上，自2010年开始火锅底料研发技术越来越丰富，每年至少有2～3 个发明专利授权。从专利授权情况可以看出火锅底料越来越多样化，也越来越健康，逐渐向原生态及养生方向进行研发，如专利CN106880020A、CN109497491A。

对辣椒作为辅料的产品技术专利按技术功效进行筛选分类，并按照专利申请年份进行排序，得到技术预测分析图（图14）。专利技术功效主要分为以下几类：加工工艺、口感提升、食品安全、即食食品、成本控制、生产效率以及其他。在辣椒辅料食品技术领域，未来的技术发展路线主要还将会沿着加工工艺方面进行，更倾向于口感提升、食品安全、即食食品、成本控制、生产效率等方向，产品主要面向于火锅底料，以及即食豆腐干、肉干、鱼干、萝卜干、泡笋等多种丰富的零副食品方面。

4 结论

本文以辣椒产业的相关专利为研究对象，建立分布于辣椒产业上中下游的技术发展专利数据库，综合应用专利分析和知识图谱等理论和工具，对专利技术发展趋势、专利类型及法律信息、专利区域及主要申请人、专利技术主体以及生命周期的分析，形成基于专利分析的辣椒产业技术发展预测。本研究结合辣椒专利数据库，对辣椒专利基本情况分析结果表明：国内辣椒产业领域相关专利的申请量在2008 年以前处于缓慢发展阶段，2008 年之后进入持续增长阶段；其中发明专利8 269 件，占专利的84%，但有效发明专利仅有8%，实用新型专利1 548 件；在申请地域上，安徽省、贵州省、山东省稳居前三，且安徽省辣椒产业领域相关技术专利申请量比贵州省多达374 件；专利申请量排名前三位的分别为天津三鹰农副产品加工有限公司（60件）、晨光生物科技集团股份有限公司（54 件）、遵义市贵三红食品有限责任公司（51 件）；目前我国辣椒产业在辣椒制品方面较为注重，其专利申请量最多，为5 390 件，辣椒育种栽培与辣椒加工机械领域则分别达到967、488 件，其他产业领域还需加强；辣椒育种栽培及采摘、初级加工或粗加工、深加工、辣椒作为辅料的4 个环节的相关技术仍然处于高速发展的成长期，未来在一段时间内专利申请量以及申请人数量将维持快速增长，会有更多的技术产生，同时也会吸引更多的企业加入该产业链环节的竞争中来。

对辣椒产业4 个环节专利技术路线演进及技术预测进行分析，发现：①在辣椒育种栽培及采摘技术领域，未来的技术发展主路线还是会沿着辣椒育种、移栽及移栽后管理技术、采摘技术方面进行，从品种到栽培技术，再到机械化采摘技术，将是未来辣椒标准化、规模化、产业化发展的重要方向。② 在辣椒初级加工和粗加工技术领域，未来的技术发展路线还将会沿着辣椒发酵产品配方及生产工艺、辣椒加工设备制造、设备智能化等方面进行。③在辣椒深加工技术领域，未来的技术发展路线主要还将会沿着加工工艺方面进行，更倾向于成本降低、效率提升、品质控制以及安全等方向，深加工产品主要面向于辣椒碱、辣椒色素等提取物的制备。④ 在辣椒辅料食品技术领域，未来的技术发展路线主要还将会沿着加工工艺方面进行，更倾向于口感提升、食品安全、即食食品、成本控制、生产效率等方向，辣椒辅料食品涉猎面也将越来越广，如香辣冰淇淋等。

5 建议

①提高规模化种植水平。设立重大科研专项，重点加强特色辣椒育种，突破单产低、成本高等关键环节和瓶颈问题，培育具有自主知识产权的辣椒新品种，组织开展“换种工程”，加快品种升级换代，提高辣椒单产和生产效率（彭思云 等，2019a，2019b）。进一步壮大辣椒科研和技术推广队伍，以生态化栽培技术体系构建为主线，开展绿色优质高产高效攻关，着力解决连作障碍，提高绿色防控水平，应用轻简化栽培措施，降低劳动强度，大力推广高质高效种植模式（王思宇，2019），在确保品质特色和质量安全的基础上进一步提高单产。

② 深挖工业化潜力，拓展加工广度。一是广泛、深度挖掘传统辣椒加工工艺。二是提高辣椒制品“靶向性”。贵州辣椒制品目前以满足本地传统消费习惯为主，需加快开发符合国内外市场需求导向的更多大宗产品、精深加工产品、特色风味食品、保健食品和调味品（王涛，2017）。

③发展精深加工，延长产业链条。发展辣椒精深加工，延长加工产业链，引导从食用型、原料型向精深加工型转变，注重发展辣椒素、辣红素、辣椒油的提取工业，以及辣椒在医药、保健、军事等领域产品的开发利用（毛东，2018）。

④ 注重应用专利技术，提高产业发展的科技水平。先进技术的推广和应用是减轻劳动强度、提高生产效率、解决用工矛盾、降低种植成本的关键。专利往往是先进技术的载体，因此要注重先进专利技术的应用。对于目前有效的先进专利技术，可以通过专利转让、技术购买等形式进行技术引进和应用。对于目前处于无效状态的高价值专利技术进行开发利用，专利的“无效”是从法律角度而言，而从技术角度讲，无效专利并不一定丧失技术价值，有不少专利在无效后仍是该领域的重要技术，仍然创造着巨大的经济价值（陆皞然和张雄辉，2017）。

⑤ 加强与科研院所和高校间的合作，提高技术创新能力。科研院所及高等院校在人才和科研仪器设备等方面均具有明显的资源优势，具有较强的技术创新能力（金学欢，2018）。同时科研院所和高校也是辣椒产业中技术创新的主体，通过对专利申请人分析，贵州省辣椒研究所、湖南省蔬菜研究所、贵州省山地农业机械研究所、遵义市农业科学研究院、宁夏农林科学院等科研院所，以及贵州大学、山东农业大学、四川农业大学、湖南农业大学等高校具有大量的相关专利申请。因此，寻求与科研院所和高校间的合作，又可以为辣椒生产和发展提供有力的技术支撑。对辣椒产业相对集中的地区进行相关人员培训，使辣椒产业相关从业人员掌握辣椒生产加工的相关技术，可为辣椒产业走上科技化发展道路奠定基础。