◎ 楊燕婷

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇 蘇州 215163）

乳鐵蛋白（Lactoferrin，LF）也稱乳轉(zhuǎn)鐵蛋白，因其晶體呈紅色早期稱為紅色蛋白，是主要存在于哺乳物動(dòng)乳清中的球蛋白，1938年由Sorensen M和Sorensen SPL首次從牛乳中分離出來，是一種生物分子量為70～80 kDa的鐵結(jié)合性糖蛋白?，F(xiàn)有的乳鐵蛋白產(chǎn)品多來源于不同的原料乳，如牛乳、人乳、山羊乳和駱駝乳等原料乳中，尤其在各種初乳中含量豐富。目前，乳鐵蛋白大部分是從常乳和初乳中分離純化得到的，也可以利用加工奶酪時(shí)的副產(chǎn)物乳清分離乳鐵蛋白。

1 乳鐵蛋白功能及應(yīng)用概述

乳鐵蛋白存在于多種組織中，具有多種多樣的生物學(xué)功能，其具有參與鐵代謝、廣譜抗菌、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫、抗病毒、抗氧化、避免刺激腸胃、促進(jìn)腸道益生菌群生長(zhǎng)、強(qiáng)化腸道對(duì)鐵的吸收、調(diào)控細(xì)胞增殖、防癌抗癌等生理功效。因此，乳鐵蛋白在臨床衛(wèi)生、食品保健品、飼料獸藥、化妝品、保鮮和消毒等領(lǐng)域具有廣闊的運(yùn)用和發(fā)展前景[1]。

乳鐵蛋白主要是從牛初乳中提取的一種天然物質(zhì)，安全可靠，特別是嬰兒食品中添加乳鐵蛋白可增強(qiáng)免疫力，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育。乳鐵蛋白作為食品成分或食品添加劑的使用在許多國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)得到法律的承認(rèn)。美國(guó)、日本等許多國(guó)家有實(shí)驗(yàn)表明其安全可靠，無毒副作用。乳鐵蛋白在我國(guó)是衛(wèi)生部批準(zhǔn)的食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，根據(jù)GB 14880-2012《食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑使用標(biāo)準(zhǔn)》的要求進(jìn)行添加。

2 乳鐵蛋白在食品領(lǐng)域應(yīng)用的專利申請(qǐng)趨勢(shì)

2.1 國(guó)內(nèi)外歷年專利申請(qǐng)現(xiàn)狀

全球乳鐵蛋白提取、制備及應(yīng)用的專利研究起步于1976年，第一篇專利涉及用于幼年哺乳動(dòng)物的藥品，比如人的缺鐵性貧血口服液[2]，乳鐵蛋白在食品領(lǐng)域的研究則在5年后起步。

全球乳鐵蛋白在食品領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量趨勢(shì)如圖1所示，表明全球乳鐵蛋白在食品領(lǐng)域的研究大致可以分為1981—1998年的萌芽和緩慢增長(zhǎng)期和1999年至今的快速增長(zhǎng)期。對(duì)比國(guó)內(nèi)外的研究情況，國(guó)外對(duì)乳鐵蛋白在食品領(lǐng)域的研究較早，1981年開始出現(xiàn)涉及乳鐵蛋白在食品中應(yīng)用的專利申請(qǐng)，前期技術(shù)上突破緩慢，1985年以后才開始出現(xiàn)上升趨勢(shì)；1999年后進(jìn)入快速增長(zhǎng)期；2006年國(guó)外申請(qǐng)量高達(dá)56件，處于國(guó)外申請(qǐng)的頂峰；2006年以后，隨著國(guó)際經(jīng)濟(jì)的持續(xù)低迷，國(guó)外的專利申請(qǐng)量有所下滑，近年來國(guó)外專利申請(qǐng)量保持平穩(wěn)。相比較國(guó)外，國(guó)內(nèi)乳鐵蛋白在食品應(yīng)用的專利申請(qǐng)起步稍晚，始于1990年，國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)的走勢(shì)大致經(jīng)歷了1990—2002年的技術(shù)萌芽期和2003年至今的增長(zhǎng)期，2013年達(dá)到頂峰，年申請(qǐng)量68件，隨后略有下降。國(guó)內(nèi)出現(xiàn)快速增長(zhǎng)的原因如下：①由于2006年前后，隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)乳鐵蛋白功能的不斷闡明，其開發(fā)利用更具實(shí)用價(jià)值。②當(dāng)時(shí)我國(guó)奶牛產(chǎn)初乳的大部分被作廢料扔掉，造成很大浪費(fèi)，具有再利用的前景和基礎(chǔ)，隨著乳品業(yè)的發(fā)展，乳清產(chǎn)量大量增加，因此生產(chǎn)乳鐵蛋白的原料廉價(jià)豐富，在我國(guó)有生產(chǎn)利用乳鐵蛋白的基礎(chǔ)。因?yàn)閷＠暾?qǐng)的公開需要一定周期。

圖1 全球乳鐵蛋白在食品中應(yīng)用領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量分析圖

2.2 各國(guó)專利申請(qǐng)情況

乳鐵蛋白在食品領(lǐng)域應(yīng)用的專利申請(qǐng)主要集中在8個(gè)國(guó)家，申請(qǐng)量最大的國(guó)家為中國(guó)、日本和美國(guó)，這3個(gè)國(guó)家的專利申請(qǐng)量占據(jù)了相關(guān)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量的50%，另外50%則分布在各大乳制品生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)。從圖2可以看出，隨著中國(guó)近年來對(duì)乳制品產(chǎn)業(yè)、健康產(chǎn)業(yè)以及母嬰產(chǎn)業(yè)的高度重視，以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)，其有關(guān)專利申請(qǐng)量已達(dá)到全球申請(qǐng)量的40%，其中，國(guó)外申請(qǐng)人按照專利合作條約（即PCT）進(jìn)入中國(guó)國(guó)家階段的國(guó)際申請(qǐng)占國(guó)內(nèi)申請(qǐng)的37%。凸顯了乳鐵蛋白在食品領(lǐng)域可觀的應(yīng)用前景以及國(guó)外對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的重視。

圖2 全球乳鐵蛋白在食品應(yīng)用領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量國(guó)別分析圖

3 乳鐵蛋白在食品領(lǐng)域應(yīng)用的專利發(fā)展方向及熱點(diǎn)

3.1 技術(shù)領(lǐng)域分布

從乳鐵蛋白在食品領(lǐng)域的發(fā)明重點(diǎn)來看，發(fā)明重點(diǎn)在乳鐵蛋白與其他食品組分組合的專利種類占比最大，占75%，進(jìn)一步與其他功能性成分協(xié)同組合發(fā)揮作用的占29%，并且發(fā)揮協(xié)同作用的種類主要分為益生菌與益生，有機(jī)酸，活性蛋白、多肽及氨基酸（α-乳清蛋白、免疫球蛋白、谷氨酰胺肽、支配性免疫縮氨酸等），酶（乳過氧化物酶、漆酶等），天然動(dòng)植物提取物，微生物及礦物質(zhì)（甘氨酸亞鐵、鈣、維生素C等），見表1。發(fā)明重點(diǎn)針對(duì)乳鐵蛋白在食品加工過程的改進(jìn)占8%，這類改進(jìn)主要為提高乳鐵蛋白的穩(wěn)定性。5%的專利改進(jìn)重點(diǎn)在于乳鐵蛋白的制備，主要涉及膜處理手段等提取技術(shù)的改進(jìn)和基因重組技術(shù)的介入，用于更高效地分離制備出純度更高、性能更好的乳鐵蛋白；還有專利使用三價(jià)鉻與乳鐵蛋白經(jīng)加熱處理形成三價(jià)鉻復(fù)合物，并將其添加至乳制品中，供糖尿病患者食用或服用，能夠有效降低患者血糖、血脂、及膽固醇[3]；另有專利通過組合乳鐵蛋白、骨橋蛋白和鐵形成乳鐵蛋白-骨橋蛋白-鐵絡(luò)合物，能夠在食品中提供生物利用率良好的鐵，并且避免了令人不快的金屬味或表現(xiàn)出的較差穩(wěn)定性[4]；5%的專利涉及食品專用乳鐵蛋白的改性，主要涉及酶解技術(shù)制得乳鐵蛋白肽、包埋制得緩釋性腸溶薄膜包衣、或者酸凝聚、高溫變性獲得特殊用途，例如向2%～10%乳鐵蛋白溶液中加入豬胃蛋白酶，乳鐵蛋白酶解物與其他輔料組合制得儲(chǔ)藏新鮮馬蘇里拉奶酪的鹵水凝膠[5]。

表1 乳鐵蛋白各專利技術(shù)領(lǐng)域及其申請(qǐng)情況表

乳鐵蛋白在食品領(lǐng)域的應(yīng)用主要分為2個(gè)部分，95%的專利涉及乳鐵蛋白以功能性成分的形式添加到食品組合物中；5%的專利涉及將乳鐵蛋白作為保鮮劑運(yùn)用于食品。各食品種類中，乳制品添加乳鐵蛋白的專利超過一半，其中奶粉，特別是嬰幼兒配方奶粉占比最大。在食品保鮮應(yīng)用方面，主要利用乳鐵蛋白的抑菌或抗氧化劑作用，其中針對(duì)肉類保鮮的專利占絕大多數(shù)。應(yīng)用方式上，乳鐵蛋白主要通過與其他保鮮劑組合共同發(fā)揮作用，組合使用最多的成分為乳酸鏈球菌素、乳酸及衍生物、溶菌酶這些肉制品常用的保鮮劑。從乳鐵蛋白在食品領(lǐng)域的適用對(duì)象看，嬰幼兒占比最大，其次是病人、老人和孕產(chǎn)婦，表明乳鐵蛋白的應(yīng)用人群主要集中在需要提高營(yíng)養(yǎng)水平、增強(qiáng)體質(zhì)的特殊年齡和類別的人群中。

進(jìn)一步分析乳鐵蛋白在食品領(lǐng)域?qū)＠募夹g(shù)功效分布情況?；诿庖吖πУ膶＠夹g(shù)占24%，這是由于接近母乳是嬰幼兒配方奶粉研發(fā)的核心訴求，母乳中乳鐵蛋白含量較高、而配方奶粉中乳鐵蛋白含量不足，添加該活性蛋白可以模擬母乳，發(fā)揮其刺激免疫細(xì)胞因子產(chǎn)生的作用；抑菌功效的專利占13%，在食品保鮮領(lǐng)域主要發(fā)揮其廣譜抑菌作用；參與鐵代謝的專利占12%，主要用作缺鐵性貧血的補(bǔ)鐵劑或者平衡體內(nèi)鐵的代謝，與常規(guī)無機(jī)鐵制劑相比，乳鐵蛋白能夠提高鐵的吸收率，降低不良口味，提高服用接受度；促進(jìn)胃腸道健康的專利占10%，可調(diào)節(jié)腸道菌群、促進(jìn)新生兒腸道黏膜免疫功能發(fā)育、刺激胃動(dòng)力等，緩解或者避免腸道菌群失調(diào)帶來的便秘或者腹瀉癥狀，該類發(fā)明常常與益生菌或益生元組合使用。

3.2 國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)在華的專利技術(shù)布局和特點(diǎn)

在我國(guó)申請(qǐng)食品領(lǐng)域用乳鐵蛋白的專利，數(shù)量較多的國(guó)外企業(yè)有雀巢（32件）、MJN美國(guó)控股（17件）、澳優(yōu)乳業(yè)（8件）、獅王株式會(huì)社（6件）等，國(guó)外企業(yè)的專利研究主要集中在乳制品領(lǐng)域中乳鐵蛋白作為特定功能成分單獨(dú)或與其他功能性成分或加工方法相結(jié)合的研究，乳鐵蛋白在加工和使用過程中的穩(wěn)定性研究。雀巢公司作為乳鐵蛋白領(lǐng)域中主要的申請(qǐng)人，在該領(lǐng)域中積極進(jìn)行專利布局，分別提交了40件與乳鐵蛋白相關(guān)的同族專利申請(qǐng)，其中32件已在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)，主要側(cè)重于在奶粉中添加不同種類、含量或用途的乳鐵蛋白，以制備針對(duì)嬰幼兒，尤其是初生嬰兒的功能型奶粉的專利申請(qǐng)。MJN美國(guó)控股在華申請(qǐng)的專利主要集中于乳制品加工中在低于乳鐵蛋白變性溫度或者避開乳鐵蛋白等電點(diǎn)的條件下采用超濾、膨脹床吸附層析分離等非熱除菌的加工方法、添加穩(wěn)定性更強(qiáng)的非人乳乳鐵蛋白等手段保護(hù)乳鐵蛋白的活性，另外，還研究了乳鐵蛋白作為增強(qiáng)腦部、神經(jīng)元發(fā)育的成分，作為抑制細(xì)菌病原體黏附、刺激免疫細(xì)胞因子產(chǎn)生的功能性成分單獨(dú)或與益生元組合添加于嬰幼兒乳制品中。澳優(yōu)乳業(yè)僅涉及乳鐵蛋白在嬰幼兒配方食品中的一般性添加。獅王株式會(huì)社在我國(guó)申請(qǐng)的專利數(shù)量雖然相對(duì)較少，但是結(jié)案案件75%授權(quán)，發(fā)明點(diǎn)涉及技術(shù)細(xì)節(jié)，依托公司在消化系統(tǒng)健康領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)展了乳鐵蛋白在普通食品種類、飲料、口香糖等食品組合物中的應(yīng)用，并且著重研究乳鐵蛋白與麥芽糖醇、漆酶、短乳桿菌等協(xié)同使用發(fā)揮特定的作用。

國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人的專利研究主要集中在乳鐵蛋白作為功能性成分添加于食品組合物或者食品的保鮮中，另外還涉及乳鐵蛋白在加工和使用過程中的穩(wěn)定性研究，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)數(shù)量較多的國(guó)內(nèi)企業(yè)和大學(xué)有光明乳業(yè)（17項(xiàng)）、內(nèi)蒙古伊利實(shí)業(yè)（14件）、內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)（14項(xiàng)）、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)（10項(xiàng)）等，以上4組申請(qǐng)人的專利主要集中在乳品領(lǐng)域。光明主要關(guān)注在不同的細(xì)分奶制品中，比如奶粉、發(fā)酵乳、奶昔粉、乳酪保鮮中添加；伊利主要關(guān)注在液態(tài)奶制品中添加，并研究其穩(wěn)定性的保持；蒙牛則關(guān)注于液態(tài)奶，以及充氣乳飲料等新型乳飲料中的應(yīng)用，并探索所發(fā)揮的不同功效；東北農(nóng)業(yè)大學(xué)針對(duì)配方奶粉進(jìn)一步研究乳鐵蛋白與其他組分復(fù)配所發(fā)揮的作用。

3.3 重點(diǎn)專利技術(shù)分析

乳鐵蛋白其熱穩(wěn)定性很差，等電點(diǎn)約為8.9，在中性條件下具有熱不穩(wěn)定，溫度為65～69 ℃即開始失活，因此加熱時(shí)間不能過長(zhǎng)；在酸性條件下乳鐵蛋白較耐熱，在中性和堿性條件下則改變結(jié)構(gòu)發(fā)生渾濁和凝膠化。改變結(jié)構(gòu)的乳鐵蛋白不具有生物活性，因而乳鐵蛋白在食品領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)會(huì)受到很大限制。為了解決該問題，17%的專利就如何提高乳鐵蛋白的熱穩(wěn)定性開展研究?？赏ㄟ^改變殺菌方式防止乳鐵蛋白失活，非熱除菌或者短時(shí)殺菌，具體為膜過濾、超高壓均質(zhì)、超聲滅菌和HTST殺菌法等。主要有如下方法，①調(diào)整生產(chǎn)流程，將乳鐵蛋白等熱敏感物料和其他物料分開處理，分別采用不同工藝組合，并對(duì)熱敏感的水溶性物料采用膜過濾、低熱殺菌等，避免了原料營(yíng)養(yǎng)成分損失和變性，在最大可能的保存營(yíng)養(yǎng)成分的前提下除去微生物。②提高添加量，彌補(bǔ)熱加工中的損失量。③改性處理，酶水解或添加碳水化合物穩(wěn)定劑，酸性條件下借助胃蛋白酶分解得到穩(wěn)定性更高的去鐵乳鐵蛋白，或者添加陰離子多糖高甲氧基果膠與陽離子的乳鐵蛋白形成親水性復(fù)合物，添加微孔淀粉等包埋處理乳鐵蛋白，提高其穩(wěn)定性[6]。此外，有專利構(gòu)建了食品級(jí)材質(zhì)的乳鐵蛋白油包水（W/O）型微乳體系，利用微乳體系較低的水活度的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)提高乳鐵蛋白耐熱性，從而在加熱滅菌處理食品原料的過程中，盡量多地保存原料中乳鐵蛋白的活性含量[7]。

4 結(jié)語

乳鐵蛋白具有優(yōu)異的生物活性，具有廣泛的應(yīng)用前景和不可估量的營(yíng)養(yǎng)學(xué)價(jià)值。隨著嬰幼兒食品越來越趨向于母乳化，模仿母乳中功能性成分的添加已成為現(xiàn)今嬰幼兒食品的整體趨勢(shì)。乳鐵蛋白在食品領(lǐng)域的研究主要集中在乳制品，特別是嬰幼兒配方奶粉方面，同時(shí)針對(duì)其他人群、其他食品種類的研究在不斷增加。改進(jìn)加工工藝及采用改性辦法保證乳鐵蛋白穩(wěn)定性，以更好地發(fā)揮其生物活性是專利研究的重點(diǎn)和趨勢(shì)。此外，由于乳鐵蛋白的已知功能已基本被闡釋，新的研究趨勢(shì)將是乳鐵蛋白如何與其他活性物質(zhì)聯(lián)合使用發(fā)揮協(xié)同效果方面。