馬婉君，朱蔭，施江，王夢琪，林智*，呂海鵬*

1.農業(yè)農村部茶樹生物學與資源利用重點實驗室 中國農業(yè)科學院茶葉研究所，310008；2.中國農業(yè)科學院研究生院，100081

聞香識茶，香氣是評判茶葉品質優(yōu)劣的重要參考依據(jù)之一。盡管茶葉香氣受茶樹品種、自然環(huán)境、栽培條件等眾多因素的影響，但茶葉中的揮發(fā)性成分主要產生于加工過程中的熱物理化學作用[1]，因此，加工技術是形成不同芳香物質并賦予茶葉不同香氣品質的關鍵。隨著茶學研究的不斷深入，近年來茶葉香氣品質加工技術水平也不斷提升。眾所周知，基于專利分析可以了解行業(yè)內的技術發(fā)展趨勢與技術創(chuàng)新熱點[2]。因此，本文從可檢索到的專利信息角度出發(fā)，對近15年以來我國茶葉香氣品質加工技術領域相關專利類型、申請年度、申請單位、技術生命周期和主要技術創(chuàng)新點等進行分析，探索近年來茶葉香氣品質加工技術領域的發(fā)展方向，旨在為提高茶葉香氣品質的技術研發(fā)提供重要的參考依據(jù)。

一、數(shù)據(jù)來源與篩選

1.數(shù)據(jù)來源

通過國家知識產權局專利搜索引擎，結合SOOPAT 專利搜索網(wǎng)站，采用布爾邏輯算法構建專利檢索式。

2.數(shù)據(jù)篩選

專利檢索式為：關鍵詞=（茶葉香氣AND 加工）OR 摘要=（茶葉提香），對檢索得到的結果進一步限定范圍為“發(fā)明專利”和“實用新型專利”。采用國際專利分類號（IPC 分類號）進一步限定，優(yōu)化檢索范圍。最后人工篩選，去除非相關專利文獻，最終確定茶葉香氣品質加工技術領域專利數(shù)520項，其中授權專利為173項。

二、專利信息匯總與分析

1.專利申請類型

圖1 專利申請類型分布

檢索結果顯示，2005—2020年申請的涉及茶葉香氣品質加工技術領域的相關專利總數(shù)為520項，其中發(fā)明專利341 項，占專利總申請量65.6%；實用新型專利179項，占34.4%。將這520項專利按照國際專利分類號（IPC）分類下的大類分析顯示（圖1），有501 項專利屬于A23 系列（農業(yè)分部中其他類不包含的食品或食料及其處理大類），占比96.3%；有10 項屬于F26 系列（機械工程分部中的干燥大類），占比1.9%；有6項屬于A01 系列（農業(yè)分部下的農業(yè)大類），占比1.2%；其他系列C12（化學分部下的生物化學大類）、G05（物理分部下的控制、調節(jié)大類）、G01（物理分部下的測量、測試大類）各1 項，共占比0.6%。由此可見，近15年以來，所申請的茶葉香氣品質加工技術領域相關專利類型主要為發(fā)明專利，且這些申請專利在大類分析上絕大部分集中在A23系列。

2.專利申請年度變化趨勢

我國從上20世紀90年代起就有關于如何提高茶葉香氣品質加工技術的研究報道[3]，但在專利申請方面的起步較晚。在2008年之前很少有相關專利申請，且年申請量一般不超過10 項；直到2008年之后，確切來說從2010—2018年專利申請量逐年增長，特別是2014—2015年間增長迅速，其中發(fā)明專利申請量高于實用新型和外觀專利，可以看出這期間有關茶葉香氣品質的加工技術不斷創(chuàng)新；2015—2018年專利申請量都維持在較高水平，但增速逐步放緩。到2019年申請量出現(xiàn)明顯降低，但這可能是由于專利申請公開滯后等因素，造成2019年數(shù)據(jù)偏低（圖2）。

圖2 專利申請年度變化趨勢

3.主要申請單位

近15年以來，我國茶葉香氣品質加工技術領域相關專利申請量排名前10位的申請單位及申請量如圖3所示。排名第1的中國農業(yè)科學院茶葉研究所相關專利申請量為17項，所申請的專利內容主要集中在茶葉提香機、人工微域調控的提香方法以及搖青、萎凋、發(fā)酵一體機的發(fā)明創(chuàng)造等方面；排名第2 的長興茶乾坤食品有限公司相關專利申請量為11 項，所申請的專利內容主要集中在茶葉自動除異殺菌系統(tǒng)與微波加熱提香設備聯(lián)合應用等方面；排名并列第3 的有梧州市旺捷機械制造有限公司、衡陽智源農業(yè)科技有限公司、湖南農業(yè)大學和黃山紫霞茶業(yè)有限公司，申請量均為5 項，所申請的專利內容主要集中在對茶葉提香機的改進制造方面，以及針對某種茶類的香氣品質改善加工等方面。排名前10的申請單位中高校、科研院所有3家，公司、企業(yè)有7家，可見公司、企業(yè)是茶葉香氣品質加工技術領域活動的主體，以中國農業(yè)科學院茶葉研究所為代表的科研機構在茶葉香氣品質加工技術領域起到了良好的引領示范作用。

4.技術生命周期分析

圖3 茶葉香氣品質加工技術專利申請單位排名前10位

專利技術生命周期一般分為技術引入期、發(fā)展期、成熟期和衰老期[4]。采用專利數(shù)量測算法，通過計算技術生長率v、技術成熟系數(shù)α和技術衰老系數(shù)β來追溯2012—2018年間茶葉香氣品質加工技術領域的專利技術生命周期（圖4）。2012—2015年，技術生長率v 值持續(xù)增大，表明這段時間內茶葉香氣品質加工技術領域專利申請量每年遞增，技術處于發(fā)展期；2014—2016年，技術成熟系數(shù)α持續(xù)減小，技術生長率v值也在2015年后大幅下降，表明這段時間內相關專利的申請增速放緩，技術處于成熟期；2016—2018年，v 值和α值處于震蕩下行趨勢，而技術衰老系數(shù)β一直處于（0.99 ～1.00）的區(qū)間，且變化幅度不大，說明這段時間處于成熟后期向衰老期過渡的階段，相關技術領域處于飽和趨勢，技術發(fā)展進入瓶頸期，此時需要茶葉香氣品質加工基礎科研領域做出重大突破才有望為相關專利技術發(fā)展注入新的活力。

圖4 專利技術生命周期分析

5.專利分類頻次分析

根據(jù)國際專利分類IPC分類號對茶葉香氣品質加工技術領域所申請的專利進行分類整理，選取其中最為相關的前20個分類號小組，其排名結果如表1。

由表1可見，所檢出的專利文獻中關于茶葉香氣品質加工技術主要集中在前10個分類小組中，累計占比85.79%；其中A23F3/06 提取前的茶處理占比最高，達52.99%，是茶葉香氣品質加工技術專利申請最為活躍的領域；進一步查閱該分類小組下的專利文獻發(fā)現(xiàn)其中茶葉提香機出現(xiàn)的頻次最高，屬于茶葉香氣品質加工技術中的核心研究領域。

三、主要技術創(chuàng)新熱點分析

對以上專利信息進一步進行分類整理和分析比較，采用專利技術功效矩陣分析對茶葉香氣品質加工技術領域專利進行了定性分析，重點研究了有代表性的核心專利文獻。結果表明，目前我國涉及茶葉香氣品質的申請專利按照加工技術可主要分為提香裝置改進，加工工藝改進和其他方法技術等幾個方面。

1.茶葉提香裝置改進創(chuàng)新熱點分析

近年來茶葉提香裝置的改進創(chuàng)新熱點主要集中在節(jié)能環(huán)?；?、功能多樣化、連續(xù)智能化等方面。在節(jié)能環(huán)保方面，茶葉提香裝置由最初的炭火烘焙提香發(fā)展到現(xiàn)在的電熱、微波、遠紅外、光波等加熱提香技術，不僅實現(xiàn)了能源清潔化的發(fā)展需求，而且極大地提高了能源利用效率；進一步結合自動翻轉系統(tǒng)、熱風循環(huán)系統(tǒng)、密封渦流系統(tǒng)或旋轉溫差系統(tǒng)等使得茶葉受熱均勻，生產效率提高，提香效果更好。在功能多樣化方面，目前有高凈化除異殺菌提香裝置，通過結合紫外線殺菌、微波殺菌或等離子體殺菌來實現(xiàn)提香殺菌一體化；此外還有帶篩選、風選和色選功能的茶葉提香設備，具有溫濕度傳感器的控溫除濕提香設備等。在連續(xù)智能化方面，目前有可定量供料、自動卸料，能夠適應與流水作業(yè)線相匹配的連續(xù)化作業(yè)茶葉提香機；還有運用自適應模糊PID 控制技術，結合提香工藝中茶葉物理化學變化的特性，通過智能控制算法實現(xiàn)智能化控制參數(shù)的茶葉提香機。茶葉提香裝置設備的不斷創(chuàng)新改進，逐步提高了茶葉加工提香效率，降低了勞動強度，是茶葉香氣品質加工技術專利申請的主要熱點領域之一。

表1 茶葉香氣品質加工技術專利IPC分類前20位排名

2.茶葉香氣加工工藝改進創(chuàng)新熱點分析

加工工藝技術提香一直以來都是茶葉加工的研究熱點[5]，加工工藝中的各個環(huán)節(jié)都不同程度地影響著茶葉香氣物質的含量與種類。近年來，茶葉香氣品質加工工藝改進的部分代表性專利整理如表2。總體來看，在改進不同茶類香氣的加工工藝中，共同的關鍵點在于對攤青和干燥工藝過程中溫度及時間的把控。為了促進茶葉內香氣物質的轉化，其他茶類通過借鑒紅茶的萎凋工藝或融合烏龍茶的做青手法，增加搖青及涼青等工序，以此來促進茶葉中的芳香物質轉化，提高茶葉的香氣品質。此外，還有在傳統(tǒng)加工工藝基礎上增加殺菌、補光萎凋、氮氣除濕等工序來提高茶葉香氣品質的方法。

3.茶葉香氣品質加工其他方法技術創(chuàng)新熱點分析

茶葉香氣品質加工其他方法技術創(chuàng)新主要有：（1）復配型花果、中草藥調香茶，例如橙香木綠茶、紫蘇紅茶、沙棘黑茶、紫薯香茶等，這些花果、中草藥一般是在茶葉揉捻、干燥階段以適當比例加入與之拼配；（2）外源添加微生物或復合酶制劑改善茶葉香氣，例如將由植物乳桿菌、保加利亞乳桿菌、黑曲霉復配而成的復合菌劑與由漆酶、纖維素酶、果膠酶復配而成的復合酶共同對黑茶進行處理，得到的茶葉香氣突出，滋味醇厚；（3）利用茶葉末、茶提取物富集茶葉香氣，例如將茶葉加工副產物茶渣加水，機械破碎后調酸，在反應釜中加熱水解，得到的含香揮發(fā)物再通過蒸餾回收得到含香水蒸氣，冷卻后濃縮得到增香液體，在殺青后、揉捻中或干燥時加入增香液體可制得茶香濃醇的茶葉；（4）輻照、充氣、噴涂營養(yǎng)液處理，例如將茶葉送入密封袋內，充入由2%O2、10%CO2、30%N2、58%H2組成的混合氣體，在32 ～35℃下處理60 ～68 min 后在茶葉表面噴涂由植酸、丙酸鈣、甘草酸二鉀與水混合而成的營養(yǎng)液，對處理得到茶葉進行γ輻照處理，對于提高現(xiàn)有茶葉的芳香物質含量和成品茶葉價值有明顯作用；（5）人工微域調控提香，例如通過對提香樣進行復水處理，使其內部的化學反應基質得到一定積累，且相互間達到動態(tài)平衡，控制提香微域環(huán)境內的溫濕度和空氣流通速度，再通過遠紅外提香核心技術，得到的成品茶香氣濃郁且持久性好。

表2 茶葉香氣品質加工工藝改進專利分析

四、結論與展望

近15年來，茶葉香氣品質加工技術領域的研發(fā)投入方向主要集中在提香裝置和加工工藝等方面，其中提香裝置的專利申請量最多，技術已逐步趨于成熟，且機械設備的研發(fā)成本相對較高，未來有價值的創(chuàng)新還有賴于整個能源、機械、智能制造行業(yè)的共同發(fā)展進步。加工工藝對茶葉香氣的影響較為復雜，不同茶類、不同加工工藝、各個工藝環(huán)節(jié)的不同參數(shù)組合都會對茶葉香氣產生影響，未來需要探明香氣物質在加工過程中的變化規(guī)律，在此基礎上進一步定向調控茶葉的香氣品質。此外，其他方面如添加有益微生物或復合酶制劑也是未來研究的熱點領域之一，有望通過生物技術和食品安全檢測技術共同促進茶葉香氣品質的提高與創(chuàng)新。