基于专利分析低血糖生成指数食品的发展现状

钱文文，辛 宝，任晓梅，党丽娜，都瑞林

（陕西中医药大学 公共卫生学院，陕西 咸阳 712046）

血糖生成指数[1]（glycemic index，GI）用于评价食物中碳水化合物对血糖浓度的影响，也是衡量食物引起血糖反应的一项指标[2]。其计算方法是含50 g碳水化合物的食物与相当量的葡萄糖或白面包在一定时间内（一般为2 h）体内血糖波动曲线下面积之比。食物的GI值低于55为低GI食物，55～70为中等GI食物，高于70为高GI食物。低GI食物在

胃肠中停留时间长，吸收率低，葡萄糖释放缓慢，对血糖的影响小。高GI食物吸收率高、消化快，葡萄糖释放迅速，进入血液后峰值高。虽然GI在实际应用中也存在一些问题[3]，如GI值仅反应碳水化合物的“质”，而忽略其实际摄入碳水化合物的量，通常与GL（血糖负荷指数）联合使用才能实现更科学合理的评估。但研究发现，通过GI值选择食物及合理安排饮食，对调控血糖及预防各种慢性疾病（如糖尿病、肥胖、心血管疾病及癌症等）是安全有效的手段之一[4-5]。基于此，低GI食品的研究成为热点，利用杂豆、杂粮、药食同源等原辅料，采用生物发酵、复配重组、挤压膨化等工艺开发低GI食品成也成为专利申报的新方向[6]。

本文于“智慧芽（PatSnap）全球专利数据库平台”[7]，检索“低GI食品”的全球专利申报情况，旨在探讨低GI食品的研发动态及未来的发展趋势，通过专利重点技术领域、优势企业分析等，为深入挖掘低GI食品的价值及强化理论探究提供新方向。

1 资料与方法

专利数据来自智慧芽全球专利检索网站（https://www.zhihuiya.com），“标题/摘要”栏录入检索式“TA：（低GI） OR TA：（低血糖生成指数） OR TA：（低血糖指数）OR TA：（Low Glycemic Index） AND TA：（食品）”进行检索，检索的时间跨度为1998至2021年，截止时间为2021年5月20日。利用Excel及官网提供的“3D专利地图”等软件进行数据分析。

2 结果与分析

通过检索含有“低GI”和“食品”等的关键词，经去重处理，共计有368项专利，其中发明专利357项（97.01 %），外观设计及实用新型共11项（2.99 %）。外观设计或实用新型占总专利数的比例越大，反映该领域相关技术研究越趋于成熟[8]。由此可见低GI食品的相关科研领域还需进一步挖掘与开发。本文主要分析发明专利，357项发明专利的法律状态为：审中195项，失效113项，有效42项，PCT指定期内4项，PCT指定期满3项。

2.1 专利的分布情况

2.1.1 专利申请的时间分布 结果见图1。由图1可见，1998年开始陆续有专利申报，2014～2020年专利数呈增加趋势，可能与近年低GI食品与健康的关系得到证明有关。

图 1 专利申请的时间分布

2.1.2 发明专利申请的地区分布 世界范围内低GI食品专利申请数量，中国最多，319项（占89.36 %）， 其次是美国（10项）、日本（7项）、澳大利亚（5项）等。在国内，安徽省（43项），江苏省（30项）、广东省（25项）、北京21项）、上海（20项）等省市占据前五，申报数占总数的43.57 %（139/319），可一定程度上反映当地院校、企业、个人、政府等对低GI食品的关注和重视。

2.1.3 发明专利申请的类型分布 低GI食品的发明专利主要集中在公司企业和研究所/院校，占总数的84.87 %（303/357）。结合智慧芽系统专利价值估算功能，从25个维度对高价值专利进行检索与分析[9]。专利权人申请数量、主要研究方向及高价值专利数见表1。通过了解和分析专利权人的相关信息，借鉴其思路，在原基础上寻求创新与突破，缩短研发周期。

表 1 部分专利权人申请数量和主要研究方向

2.2 发明专利重点技术领域分析

低GI食品按国际专利分类号（IPC）排名前10的重点研发方向和技术领域详见表2。A23L和A21D为主要的技术领域，由表2可见，低GI食品的申报方向主要为：改变食品的营养性质，营养制品；含有谷类得到的产品、含有碳水化合物糖浆；含有糖；含有糖醇等。这与目前低GI食品开发方向相契合[10]，在慢病防治方向，低GI食品的干预效果也得到证明[11]。

表2 低GI食品专利前10位IPC分类

2.3 发明专利领域分布情况及高价值专利分析

采用系统自带的“3D专利地图”分析检索的专利。“专利地图”可反应专利热点研究领域分布，图中区域凸起的山丘越高或颜色越红代表专利越密集。

本研究中涉及的357项专利经过分析，主要分布在8个领域，详见图2，其中专利分布较密集是“挂面、荞麦粉、馒头”、“红糖、蜂蜜、甘蔗”及“链长、利用度、黄烷等”等研究领域，与目前低GI食品的开发形式、效果评价、保健作用等研究方向基本一致。利用专利价值估算系统检索高价值专利（在“3D专利地图”上，＄表示为高价值专利，若区域中无＄，表示无高价值专利）。关于低GI食品共有7篇高价值专利，均来自海外企业。从图2中可见，高价值专利主要集中于低GI食品的制作加工方法及机制研究。以德国曼海姆/奥克森福特旭德楚克股份公司授权的专利-低血糖指数混合物制备[12]为例分析其价值所在，该专利涉及含有L-肉碱和低血糖指数蔗糖异构体的混合物、制备法及应用。

图2 专利领域分布情况

肉碱能参与脂肪酸代谢，促进体内脂肪燃烧。当人体获取能量时，低GI碳水化合物能支持身体消耗脂肪获取能量，使脂肪氧化优先于碳水化合物且不会导致胰岛素水平急剧上升。由于L-肉碱口感、气味、稳定性差，在实际应用中受限，因此该专利基于以上技术问题，通过特殊的混合物来解决，其中混合物含有L-肉碱和至少一种低血糖指数蔗糖异构体，低血糖指数蔗糖异构体通常指Leukrose糖（d-吡喃葡萄糖苷-α（1:5）d-呋喃果糖）和异麦芽酮糖。混合物可由L-肉碱和Leukrose糖组成；或L-肉碱和异麦芽酮糖组成；或者L-肉碱、Leukrose糖及异麦芽酮糖组成（两种异构体干物质总量的重量百分比在3:7～7:3）。通过实验发现L-肉碱与蔗糖异构体（如异麦芽酮糖）混合后可平衡和掩盖L-肉碱苦涩口味、抑制脂肪的积累、促进脂肪的氧化分解，有助于减肥。此发明专利涉及的低血糖指数混合物可与食品添加剂、强化剂、益生元、植物化学物等组配应用于食物、保健品、药物或者运动饮料等，产品口感、功效、稳定性等方面接受度更高，具有较强的实用性与创新性。

本专利较早地为L-肉碱作为功能性原料面临的技术性难题指明了方向。查阅文献，国内目前未见有相关高质量研究性文章，但随着该专利的公开授权，以此为背景，部分企业以L-肉碱及异麦芽酮糖醇为主要原料开发的减肥降脂保健品，如汤臣倍健的左旋肉碱片、康比特芊动左旋肉碱口嚼片等已进入市场。在专利数据库，检索含有关键词的产品专利，大部分以减肥、运动能力、瘦身等特点，部分已获得授权，这均体现该专利的价值所在。

其他高价值专利如“具有低血糖指数的碳水化合物增加黄烷-3-醇（植物化学物）的生物利用度”（CN104812253B，瑞士雀巢产品技术援助有限公司），从结构或机制层面上探讨低GI食品的作用；“具有延长链和低血糖指数的异麦芽糖寡糖的制备方法”（CN100379872C， 塞里斯塔控股有限公司），通过此申请获得的产物具有多个健康效应，在食品、饮料、饲料、化妆品和药品中具有创新性。这些高价值专利的分布体现我国低GI食品专利申报领域还缺乏真正价值高和有竞争力的知识产权，需不断提升相关领域的技术壁垒。

2.4 低GI食品有效专利中配方规律分析

针对357项发明专利中，以法律状态上属于有效的42项作为分析对象。低GI食品主要形式包括粮谷类面点、复配组合物、特医食品、果脯、饮料等。从中遴选低GI的粮谷面点类配方发明专利24篇。针对已公开主要配料的专利进行配方规律分析，除去常规主料大米、小麦外，常用原料使用频次见表3。苦荞、燕麦、玉米、莜麦、豆类等原料使用频次较高，尤其鹰嘴豆、白芸豆的降糖降脂研究越来越多[13-14]，专利配方中使用频次相对较高。魔芋具有降脂降糖、排毒通便等作用，其中所含的魔芋葡甘聚糖可增加食物饱腹感，显著降低受试者食欲，控制能量摄入水平[15]，使用频次也相对较高。传统药食两用具有降糖作用的中草药如山药、葛根、薏米等原料在专利申报中也占有一定的比重。研究发现部分传统养生食材对GI的影响已得到证明[16-17]，这也成为低GI食品配方专利申报的一个方向。

表3 原料使用频次分析结果

3 结论与讨论

通过检索分析1998年至2021年间关于低GI食品的发明专利，专利数量少，真正实现成果转化，批量上市的产品更少。从专利法律状态，专利有效率仅为11.76 %（42/357）。专利主要技术方向为低GI食品组合物或配方，以面点制品、特医食品、功能性食品等为主要形式。随着对低GI食品如何影响血糖波动、具体成分对食品GI作用机制及对健康的远期效应等研究的深入，低GI食品在防控慢性病方面将更为精准与科学[18]。从专利权人类型上主要是企业，政府医院科研院校相对较少，缺乏产学研的深度结合，这也导致目前低GI食品专利申报缺乏科学性和有效的评价，只是原料或成分上简单的加加减减，缺乏技术壁垒，导致中国高质量高价值专利较少。在未来发展中低GI食品更偏重于精准的配方设计、远期效果评价、低GI食品规范化标识及立法等方面[19-20]。在如今人类疾病谱巨变及大健康产业兴起的背景下，低GI健康产品开发与应用成为热点，在健康管理、慢病防治等方向将迎来新的发展机遇。