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生物发酵替抗饲料
国内专利分析
过去一些年，在养殖生产中，养殖场高度依赖在饲料中添加促生长抗生素来预防牲畜疾病，例如仔猪腹泻、中大猪呼吸道疾病以及母猪胀气等。抗生素在畜牧业提高生产方面取得的成绩有目共睹。单纯从抗生素的使用效果和成本来讲，没有哪一种物质可以与之媲美。但伴随而来的问题是，动物长期使用抗生素导致免疫力下降，引起畜禽内源性感染和二重感染，同时抗生素滥用导致的药物残留，耐药菌等问题严重影响畜牧业的健康发展，甚至威胁到食品安全和人类健康。抗生素的滥用引起了人们对细菌耐药性的恐惧，减少预防疾病促生长用途的饲用抗生素和临床治疗用抗生素使用的呼声越来越高。
为了响应国家推动经济动能转换、满足消费者升级的需求，解决人兽共用抗菌药耐药性增高、威胁人类医疗资源的问题，农村农业部发布“禁抗令”：2020年年底以前，全面禁止在食肉动物养殖过程中促生长抗生素的应用。
“饲料禁抗”已经是中国未来畜牧业发展的必然趋势、也是不可逆转的时代潮流，对于中国畜牧饲料行业的健康,可持续发展影响深远。面对越来越严格的抗生素使用限制，抗生素替代品如雨后春笋般发展起来。我们除了可以借鉴欧洲、韩国使用酸化剂、金属离子替抗的禁抗经验，还得结合国内养殖情况和国内替抗技术研究进展来进行。我国目前的饲料替抗方案主要以饲料中添加微生态制剂、酶制剂、抗菌肽、酸化剂、精油提取物、中药为代表。但是这些抗生素替代品在具体使用过程中依然存在局限性。于是近年，在饲料领域出现了一项新技术——生物发酵替抗饲料。
生物发酵替抗饲料
生物发酵替抗饲料是指使用 《饲料原料目录》和《饲料添加剂品种目录(2013)》等国家相关法规允许使用的饲料原料和发酵剂，通过发酵工艺生产，含有益生菌或其代谢产物的单一饲料和混合饲料。
生物发酵饲料的实质为活性菌剂及其代谢产物和发酵底物的复合物，是以植物性农副产品为主要原料，通过微生物的代谢作用，将部分可溶性糖和蛋白质等大分子物质降解成为有机酸和小分子多肽等物质，形成营养价值丰富、抗营养因子低、适口性强、易被吸收及活性成分含量高的生物饲料。即，对饲料原料经过几种复合微生物发酵后，改善饲料组成，含有大量有益微生物及生物活性物质，可包含有机酸、酶、活菌等多种代谢产物，且添加量大，可以替代部分饲料原料和添加剂，经饲喂到达畜禽体内，调节肠道的微生态平衡，增强机体的免疫功能，促进动物生长，是目前行业公认的新型、绿色的生物饲料生产方式之一。
其技术核心在于微生物发酵饲料中的有益微生物可以作为一种非特异免疫调节因子通过细菌本身或细胞壁成分刺激并激活宿主免疫细胞,促进吞噬细胞活力或作为佐剂发挥作用。有益微生物还可以发挥特异性免疫功能增强动物体内B细胞产生抗体的能力。直接饲用微生物，可通过促使机体发生体液免疫和细胞免疫,提高畜禽抗体水平,增强免疫功能，及时杀灭侵入机体内的致病菌从而防止疾病的发生，给牲畜源源不断地补充高活性益生菌，达到重建或恢复牲畜体内微生态平衡，实现主动抗病、促生长、减少药残、改善环境的目的。
生物发酵饲料气味酸香、质地松软、适口性好、营养价值高，能提高牲畜的采食量及饲料的利用率，并能助力牲畜养殖的转型升级，在牲畜生产中的应用得到了广泛的关注。
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生物发酵替抗饲料研究现状
一定程度上，生物发酵替抗饲料已经应用到一部分动物养殖中，但是其优良性能仍然没有得到充分的利用和开发，因此，研究生物发酵替抗饲料的相关技术仍然是当前一个热门课题，近几年对生物发酵替抗饲料的研究主要体现在发酵菌群、发酵原料的选择方面。另外，随着生物发酵替抗饲料技术理论研究的不断发展，生物发酵工艺也是生物发酵替抗饲料领域的一个重要研究方向。
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国外专利客观分析
截至2022年2月18日，以生物发酵、微生物发酵、发酵、替抗、饲料等关键词在INCOPAT国内数据库中进行检索，得到生物发酵替抗饲料相关专利1105件，经过简单同族专利合并，统计样本数量904件。
申请趋势
图1 国内专利年申请数量趋势
专利的年申请量分析主要研究的是该方向的研发趋势，2022年的申请量数据暂未统计。
从申请量角度看，有关生物发酵替抗饲料的专利申请主要从2003年开始，生物发酵替抗饲料技术主要经历了以下几个阶段：
（1）萌芽阶段
对应的时间段为2003年-2005年，萌芽阶段的专利申请量较少，年申请数量在50件左右；
（2）成长阶段
对应的时间段为2006年-2012年，这一阶段的专利年申请数量有所增长，每年的申请数量大概在50-100件，主要原因可能是2006年开始欧盟法律上全面禁止抗生素，带动了国内生物发酵替抗饲料技术的发展；
（3）快速发展阶段
这一阶段对应的时间段为2013年-2017年，这一阶段生物发酵替抗饲料相关专利的申请数量快速增长。快速发展的可能原因为2013年美国FDA发布AGP自愿禁用指导书，国外企业开始相关的研究的同时重视中国市场，在中国进行生物发酵替抗饲料相关专利布局。国内各个企业也开始重视生物发酵替抗饲料的研发，加大了对生物发酵替抗饲料的研发投入；
（4）稳定发展阶段
这一阶段对应的时间段为2017年-2019年，生物发酵替抗饲料相关专利的年申请数量呈平稳波动式趋势；
（5）新的发展阶段
这一阶段对应的时间段为2019年至今。中国于2018年发布抗生素使用减量方案，2020年7月1日,饲料禁抗政策正式实施——中国饲料禁抗新时代来临，故2019-2020年，国内专利年申请数量开始重新呈现增长趋势。这也说明了，在中国全面禁抗的趋势下，生物发酵饲料替抗必然是近年重点、热点研究方向。
专利类型分析
图2 中国专利申请类型
在已公开的生物发酵替抗饲料专利中，发明专利有867件，占比97%；实用新型专利有37件，占比3%；无外观设计相关专利。从申请类型看，发明专利占比远远大于实用新型，原因在于生物发酵替抗饲料的研究方向主要集中在菌种选择，发酵工艺等方面，主要申请发明专利。而发酵设备多使用现有技术，专门针对生物发酵工艺方向研究改进的设备较少，故实用新型专利仅占极少部分，无外观设计专利。
专利有效性分析
图3 中国专利有效性
生物发酵替抗饲料相关专利处于审中状态与失效状态的比例相当，均为40%；左右；其次有效状态，有181件，占比20%左右。由于只有发明专利才会进行实质审查，因此处于审中状态的专利均为发明专利。此外，由于专利申请流程的时限平均在一年以上，故可以看出，自2020中国全面禁抗开始，生物发酵饲料方向的研究与专利申请已成为行业热门，涌现大量相关专利申请，尚在审中状态。
申请人排行分析
图4 专利申请人排名
通过申请人排行榜分析，可以明确哪些企业或科研院所或个人在该方向的研究更为深入。专利申请数量排在第一位的申请人为湖南创新生物科技有限公司，共申请24件；其次是排在第二名的福建傲农生物科技集团股份有限公司，共申请13件；排在第三名的申请人有青岛众泰禽业专业合作社、个人申请人陶新田，各申请生物发酵替抗饲料相关专利11件。在生物发酵替抗饲料技术领域，上述的几家公司是主要的技术追踪对象以及技术学习对象，同时也是其它企业可能面临的最大竞争对手。
就目前的排名前十的企业申请的生物发酵替抗饲料专利数量情况来看，行业已经有开展生物发酵饲料深入研究的动向，但尚未形成垄断趋势，处于百花齐放态势。因此，如果未进行投入研发的公司从现在开始开启自身的生物发酵替抗饲料技术领域的研究，或者已进行投入研发的公司加大对生物发酵替抗饲料技术领域的研发投入，积极进行相关的生物发酵替抗饲料专利技术布局，则有望成为生物发酵替抗饲料技术领域的领军企业，主导未来生物发酵替抗饲料市场。
申请人年度申请量分析
表1申请人年度申请量
由申请人年度申请量分析中我们可以看出专利申请人的专利申请趋势，进而分析其研发趋势。
生物发酵替抗饲料专利申请数量排在第一位的湖南创新生物科技有限公司于2010-2012年集中申请了有关生物发酵替抗饲料的专利共24件，此后年再无相关专利产出，可能是由于该企业认为已经就自身产品完成了保护性申请，并未继续在生物发酵替抗饲料方向继续研发。
生物发酵替抗饲料专利申请数量排在第二位的福建傲农生物科技集团股份有限公司从2016年开始申请有关生物发酵替抗饲料的专利， 此后年申请量一路增长，目前保持在年均三四件左右。可见自2016年起，福建傲农生物科技集团股份有限公司开始投入到生物发酵替抗饲料的研发，并且迄今为止，仍将其作为研发重点。未来可能继续呈增长态势，持续有专利申请产出，值得企业重点学习与关注。
生物发酵替抗饲料专利申请数量排在第三名的个人申请人陶新田从2015年开始申请生物发酵替抗饲料专利，一次性申请了11件，此后再无相关专利产出。同时经过进一步检索发现，此发明人申请的177件专利均已处于无效状态，故可判断此发明人2015年以后已不再从事生物发酵饲料相关研究，不再过多讨论。
同时，作为生物发酵替抗饲料专利申请数量第三位的青岛众泰禽业专业合作社，2013年一次性提交了11件专利申请，此后再无相关专利产出。通过进一步对比发现，这11件专利申请的内容与排名第三位的个人申请人陶新田的申请内容基本重合，也均为无效状态。可以推定此公司在2013年以后，同样不再进行生物发酵替抗饲料的相关研究。
从上表可以看出，国内生物发酵饲料相关专利持有最多的企业是湖南创新生物科技有限公司；迄今仍继续在生物发酵替抗饲料领域研究，持续有专利产出的企业、机构主要为：福建傲农生物科技集团股份有限公司、江南大学、淮北嘉吉农牧科技有限公司、四川大学和金华傲农生物科技有限公司。其中，淮北嘉吉农牧科技有限公司近年的申请量已和排名第二的福建傲农生物科技集团股份有限公司趋于持平，且两家公司还有数个相关专利处于审中状态，值得重点关注。
总的来说，各个申请人的年申请量还处在个位数水平，各个公司之间生物发酵替抗饲料专利申请数量总体相差不大，生物发酵替抗饲料领域的领军企业还未出现，现在着手相关专利布局为时不晚。
IPC技术构成分析
图5 中国专利IPC技术构成
分析专利技术分布情况，可辅助企业掌握该技术的主要研发方向或者选择技术空白、薄弱的点进行技术攻关。
由技术构成可以看出，生物发酵替抗饲料的主要研究方向主要集中在A23K10、A23K50、A23K20、A23K1、A23K40等大组，具体涉及：动物饲料、专门适用于特定动物的饲料、动物饲料的附加食物要素、从植物、真菌来源的材料、动物饲料的成型或加工；次要研究方向在C12N1、C12R1、A61P31大组上，涉及微生物，主要是用于生物发酵替抗饲料的微生物与其他饲料材料的结合上。
表2 申请人年度申请量
从专利数量上来看，无论在生物发酵替抗饲料的主要研究方向还是小部分的其他研究方向上，相关专利申请数量均较低，在这些领域中还有很多研究的空间。因此，企业在进行研发时可以继续以生物发酵替抗饲料中微生物的应用为研究重点，还可以在生物发酵替抗饲料的生产工艺，生产设备等其它技术空白点进行研究。
IPC技术申报趋势分析
图6 中国专利技术方向申报趋势
从图6中可以看出，近10年的技术研发依然主要在A23K10/30上，即从植物来源的材料，例如根，种子或干草；从真菌来源的材料，例如蘑菇上。当然从生物发酵替抗饲料出现至今，生物发酵替抗饲料的饲料材料选用一直是研究重点。另外最近几年A23K10/37、A23K10/18、A23K10/12 ，A23K50/30，即废弃物、活的微生物、自然产品的发酵，用于猪的饲料这四个技术方向也开始受到重视，成为新的研究重点。
国省代码 · 分析
各省市专利申请量比例分析
图7 申请人省市分布情况
由图可知，山东、广东、江苏、湖南为生物发酵替抗饲料相关专利申请大省，这4个地区申请的生物发酵替抗饲料专利数量为333件，超过我国生物发酵替抗饲料专利申请前10省份总量的50%。除此之外安徽、北京、河南、浙江等地也在生物发酵替抗饲料领域有一定的研发和投入。造成各省市专利申请数量差距的可能原因在于各地的生物发酵替抗饲料厂商数量不同、对专利的重视程度不同以及各地区政府的专利扶持政策的不同。
表3 各省市专利申请量排名
相比较而言，山东省本身为全国饲料生产第一大省，饲料产量相较于其它省份遥遥领先，故生物发酵替抗饲料厂商就地申请专利的数量较多。同时，广东省、江苏省的专利扶持政策比较多并且补贴金额相对较高，因此吸引大量的广东、江苏企业申请相关专利，拉高了这两省的专利申请数量。
各国在中国专利申请量比例分析
图8 在华申请专利技术原创国
从上图中可以发现，日本、美国、瑞士等国家的一些企业已经开始在中国布局生物发酵替抗饲料专利，但目前这种布局还处于初期，在数量上远远低于中国本土的生物发酵替抗饲料专利。随着全球化的发展以及中国市场的开放，中国具有巨大潜力的替抗饲料市场会逐渐被国外的各大企业所重视，会有越来越多的国外企业进驻中国，并进行一系列的专利布局。
其它国家，例如欧盟、美国已经有比较成熟的饲料替抗组合方案例如酸化剂、酶制剂、益生菌、植物提取物、植物精油以及金属离子替抗。而就目前国外企业在中国的生物发酵替抗饲料专利申请情况而言，对于我国本土企业而言是重大的专利布局机会。距离2020我国全面禁抗政策的实施已经过去一年多，本土企业应该从现在尽早开始加大生物发酵替抗饲料技术的研发投入，加快生物发酵替抗饲料关键技术的研发进程，抢在其他国家的企业布局之前进行专利申请，抢占国内市场，以免国外企业大量进入后，使我国本土企业过于被动。
国内生物发酵替抗饲料技术发展总结
我国的生物发酵替抗饲料技术起步相较于国外发达国家较晚，近几年来专利申请数量有所提高，生物发酵替抗饲料技术开始进入快速发展阶段，生物发酵替抗饲料技术也越来越受到企业重视。其中，生物发酵替抗饲料的微生物应用是生物发酵替抗饲料技术的研究重点。
就目前的专利申请的申请人排名情况来看，我国的生物发酵替抗饲料专利多为本土企业申请，虽然有一些国外企业开始在我国进行生物发酵替抗饲料布局，但是这些国外企业的申请数量还处于一个较低的水平。可能原因是之前国外的企业不够重视中国市场，同时之前中国也未就饲料禁抗问题作出明确的政策性规定。而随着中国政府越来越重视国民身体健康，保障小康生活水平的同时追求绿色安全高质量的生活，以及中国在世界舞台上地位的提高，相信会有越来越多的国外企业来中国进行专利布局。
另外，就我国的本土企业而言，生物发酵替抗饲料专利的申请数量普遍较低，虽然2003年开始就存在生物发酵替抗饲料相关专利申请，但是经过近20年的发展，排名靠前的申请人年申请数量也仅为十几件，同时2021年生物发酵替抗饲料专利的年申请数量总计也仅为125件。
可能原因如下：
01
我国饲料禁抗政策颁布时间不长，替抗饲