以甘油为底物发酵生产黄原胶及其特性和应用研究
黄原胶的性质及在制剂中的应用

降; 而在其浓度为2. 5 g L 或更高时, 增加氯化钠的浓 此, 利用本品的粘滞剂和助悬性强等特点, 可以配制稳
度, 却使粘度上升; 氯化钠浓度在0. 2 g L~ 0. 7 g L 范 定的混悬制剂[6]。
围时, 黄原胶溶液粘度最大; 在较高的氯化钠浓度时, 3 黄原胶的安全性
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Ch in P ha rm J , 1996 O ctober, V ol. 31 N o. 10 中国药学杂志1996年10月第31卷第10期
黄原胶的分子结构见附图。
仍可形成稳定的粘稠液。二价金属离子 (如钙、镁) 盐对
Hale Waihona Puke 粘度也有相同的影响, 且黄原胶与这些二价金属离子
盐有很好的互溶性, 不发生盐析现象[3]。因此, 黄原胶是
一优良的稳定剂。
2. 3 温度对黄原胶溶液粘度的影响: 在含有少量电解
质 (如1 g L 氯化钠) 时, 黄原胶溶液的粘度实际不随温
与受体发生生物选择性作用的对映体作为上市新药。
参考文献
1 Am ato I. L ook ing g lass chem istry. S cience, 1992, 256 964.
2 C ro sby J. Syn thesis of op tically active com pound s: A earge scale p ersp ective. T etrahed ron, 1991, 47 4789.
Β2阻滞剂的代谢也具有对映体选择性。例如, 丁呋 洛尔 (bufu ralo l) 在代谢过程中其左旋体环4位上的羟化 要比右旋体快得多。但在其1′2位的代谢羟化情况正好 相反, 右旋体比左旋体快。在 EM s 人群中这种羟化反 应极慢, 而且是非立体选择性的。造成这种差别的原因 在于 EM s 人群中存在有右旋体丁呋洛尔1′2位羟化所 需要的细胞色素 P 2450异构酶, 而在 PM s 人群中缺乏 这种酶。
黄原胶的生产

黄原胶(Xanthan Gum)的特性、生产及应用许多微生物都分泌胞外多糖,它们或附着在细胞表面,或以不定型粘质的形式存在于胞外介质中,这些胞外多糖对于生物体间信号传递、分子识别、保护己体免受攻击、构造舒适的体外环境等方面都发挥着重要的作用。
这些分泌的多糖结构各异,其中一些有着优良的理化性质,已为人类广泛应用。
对于仍不为人类所知的绝大多数多糖,人们试图通过相关的多糖结构问的相互比较,推断出构效关系,从而人为地主动修饰、构造多糖,以满足应用的需要。
其中,黄原胶是人类研究最为透彻、商业化应用程度最高的一种。
.1 黄原胶的结构黄原胶(xanthan gum)是20世纪50年代美国农业部的北方研究室(Northern Re.gional Research Laboratories,NRRL)从野油菜黄单孢菌(Xanthomonas campestris)NRRLB一1459发现了分泌的中性水溶性多糖,又称为汉生胶。
黄原胶由五糖单位重复构成,如图1,主链与纤维素相同,即由以13—1,4糖苷键相连的葡萄糖构成,三个相连的单糖组成其侧链:甘露糖一葡萄糖一甘露糖。
与主链相连的甘露糖通常由乙酰基修饰,侧链末端的甘露糖与丙酮酸发生缩醛反应从而被修饰,而中间的葡萄糖则被氧化为葡萄糖醛酸,分子量一般在2×10。
~2×10 D之间。
黄原胶除拥有规则的一级结构外,还拥有二级结构,经x一射线衍射和电子显微镜测定,黄原胶分子问靠氢键作用而形成规则的螺旋结构。
双螺旋结构之间依靠微弱的作用力而形成网状立体结构,这是黄原胶的三级结构,它在水溶液中以液晶形式存在¨。
2 黄原胶的性质黄原胶的外观为淡褐黄色粉末状固体,亲水性很强,没有任何的毒副作用,美国FDA于1969年批准可将其作为不限量的食品添加剂,1980年,欧洲经济共同体也批准将其作为食品乳化剂和稳定剂。
由其二级结构决定,黄原胶具有很强的耐酸、碱、盐、热等特性。
黄原胶的生产和应用

黄原胶的生产和应用1 前言黄原胶(Xanthangum),又称黄胶、汉生胶、黄单细胞多糖,是野油菜黄单孢杆菌(Xanthomonascampestris)以碳水化合物为主要原料,经发酵工程生产的一种作用广泛的微生物胞外多糖,简称XC。
黄原胶是50年代美国农业部北部地区研究所(NRRL)首先发现。
普通商品黄原胶是含有K、Na、Ca等盐的混合物,其它类型有:脱乙酰胺的黄原胶、丙酮酸232黄原胶和与铬盐交联的高触变性黄原胶等。
它具有如下特性:在热水和冷水中有很好的溶解性;有良好的增粘性和悬浮能力,在低浓度下具有较高的粘度;有很高的稳定性,耐酸碱、高盐环境,抗高温、低温冷冻,易生物降解,抗污染能力强,在-4~93e范围内反复加热、冷冻,其粘度基本不变;可同多种物质(酸、碱、盐、表面活性剂、生物胶等)互配,具有令人满意的兼容性;有良好的触变性(剪切稀释能力)和假塑性(恢复能力);有良好的分散作用、乳化稳定作用。
黄原胶和刺槐豆胶、瓜尔豆胶等半乳甘露聚糖配合使用时有极为显著的协同增效作用,可显著提高粘度和耐盐稳定性,达到用量少、成本低和提高使用效果的目的。
黄原胶可广泛用于食品、石油、陶瓷、纺织、印染、医药、造纸、地矿、灭火、涂料、牙膏、化妆品等20多个行业。
近年来,世界黄原胶生产国家经过不断的技术改造,其生产能力已达5万余t/a,工业级黄原胶价格在3.5万~4.5万元/t范围内波动,食品级则根据质量、供需双方情况波动幅度更大,为5万~10万元/t,从外国进口的工业级黄原胶约为6万~7万元/t,食品级则为15万元/t左右,可见黄原胶的市场广阔,前景看好,是目前世界上生产规模最大且用途极为广泛的微生物多糖。
2 黄原胶的生产2.1 培养基黄单孢杆菌产生黄原胶常用的培养基是:以葡萄糖、蔗糖或淀粉等为碳源,以蛋白质、鱼粉、豆粉或硝酸盐为氮源,加KH2PO4、MgSO4、CaCO3等无机盐和Fe2+、Mn2+、Zn2+等微量元素,以及生成促进剂谷氨酸、柠檬酸等。
黄原胶的生产和应用

黄原胶的生产和应用1 前言黄原胶(Xanthangum),又称黄胶、汉生胶、黄单细胞多糖,是野油菜黄单孢杆菌(Xanthomonascampestris)以碳水化合物为主要原料,经发酵工程生产的一种作用广泛的微生物胞外多糖,简称XC。
黄原胶是50年代美国农业部北部地区研究所(NRRL)首先发现。
普通商品黄原胶是含有K、Na、Ca等盐的混合物,其它类型有:脱乙酰胺的黄原胶、丙酮酸232黄原胶和与铬盐交联的高触变性黄原胶等。
它具有如下特性:在热水和冷水中有很好的溶解性;有良好的增粘性和悬浮能力,在低浓度下具有较高的粘度;有很高的稳定性,耐酸碱、高盐环境,抗高温、低温冷冻,易生物降解,抗污染能力强,在-4~93e范围内反复加热、冷冻,其粘度基本不变;可同多种物质(酸、碱、盐、表面活性剂、生物胶等)互配,具有令人满意的兼容性;有良好的触变性(剪切稀释能力)和假塑性(恢复能力);有良好的分散作用、乳化稳定作用。
黄原胶和刺槐豆胶、瓜尔豆胶等半乳甘露聚糖配合使用时有极为显著的协同增效作用,可显著提高粘度和耐盐稳定性,达到用量少、成本低和提高使用效果的目的。
黄原胶可广泛用于食品、石油、陶瓷、纺织、印染、医药、造纸、地矿、灭火、涂料、牙膏、化妆品等20多个行业。
近年来,世界黄原胶生产国家经过不断的技术改造,其生产能力已达5万余t/a,工业级黄原胶价格在3.5万~4.5万元/t范围内波动,食品级则根据质量、供需双方情况波动幅度更大,为5万~10万元/t,从外国进口的工业级黄原胶约为6万~7万元/t,食品级则为15万元/t左右,可见黄原胶的市场广阔,前景看好,是目前世界上生产规模最大且用途极为广泛的微生物多糖。
2 黄原胶的生产2.1 培养基黄单孢杆菌产生黄原胶常用的培养基是:以葡萄糖、蔗糖或淀粉等为碳源,以蛋白质、鱼粉、豆粉或硝酸盐为氮源,加KH2PO4、MgSO4、CaCO3等无机盐和Fe2+、Mn2+、Zn2+等微量元素,以及生成促进剂谷氨酸、柠檬酸等。
黄原胶的性能与应用

黄 原 胶 (Xanthan gum),又 称 黄 胶 、汉 生 胶 , 是
野 油 菜 黄 单 胞 杆 菌 以 碳 水 化合 物 为 主 要 原 料 ,经 发 酵
工 程 生 产 的 一 种 用 途 广 泛 的 微 生 物 胞 外 多 糖 。 1952
年 由美 国农 业 部 依 利诺 斯 州 皮 奥 里 尔北 部 研 究 所 分 离
Fig. 1 Molecular structure of xanthan gmn
黄 原 胶 分 子 的一 级 结 构 是 由 一1,4键 连 接 的 D
一 葡 萄 糖 基 主链 与 三 糖 单 位 的侧 链 组 成 ,其 侧 链 由 D 一 甘 露 糖 和 D一葡 萄 糖 醛 酸 交 替 连 接 而 成 。黄 原 胶 的 分 子 侧 链 末 端 含 有 丙 酮 酸 ,其 含 量 对 性 能 有 很 大 影 响 。在 不 同溶 氧 条 件 下 发 酵 所得 黄 原胶 ,其 丙 酮 酸 含 量 有 明显 差 异 。 一 般 溶 氧 速 率 小 ,其 丙 酮 酸 含 量 低 : 黄 原 胶 的二 级 结 构 : 是 侧 链 绕 主链 骨 架 反 向 缠 绕 ,通 过 氢 键 维 系 形 成 棒 状 双 螺 旋 结 构 。 黄 原 胶 的 三 级 结 构 }。J是 棒 状 双 螺 旋 结 构 问 靠 微 弱 的非 共 价 键 结 合 形 成 的 螺 旋 复 合 体 。 1.2 黄 原 胶 的性 能 1.2.1 假 塑 流 变 性
第 32卷第 5期 2002年 l0月
日 用 化 学 工 业
China Surfactant Detergent& Cosmetics
维普资讯
VoI.32 No.5 Oct.20o2
2024年黄原胶市场前景分析

2024年黄原胶市场前景分析1. 引言黄原胶(xanthan gum)是以糖类底物为原料经发酵和提取工艺而得到的一种天然胶体物质,具有极高的粘度和稳定性,广泛应用于食品、医药、化妆品和工业等领域。
随着全球消费者对可持续性、天然和高质量产品需求的增长,黄原胶市场正迎来良好的发展机遇。
2. 市场规模分析根据市场研究数据,黄原胶市场在过去几年保持着稳定的增长趋势。
据预测,未来几年内,全球黄原胶市场规模有望进一步扩大。
这主要得益于以下几个因素:•食品工业的增长:随着人们对健康食品的追求,食品工业对天然和可持续性配料的需求不断增加。
黄原胶作为天然胶体稳定剂,具有广泛应用于食品制造中的特性,其市场需求将持续增长。
•医药行业的需求增加:黄原胶在医药行业中广泛用作缓释剂、稳定剂和增稠剂等功能性成分。
随着全球老龄化程度的加深和医疗技术的不断发展,医药行业对黄原胶的需求也在不断增加。
•化妆品市场的发展:化妆品市场对于天然、有机和可持续发展的要求日益增长。
黄原胶作为一种可持续性原料,由于其无毒、无刺激性和高稳定性的特点,在化妆品生产中有广泛的应用前景。
3. 市场竞争情况当前,黄原胶市场存在一定的竞争格局。
全球范围内有多家知名的黄原胶生产商,其中包括CP Kelco、ADM、Jungbunzlauer等。
这些公司在技术研发、生产能力和市场渠道方面具有一定的优势。
然而,随着黄原胶市场需求的增加,也吸引了更多新公司的进入。
这些新参与者可能带来一定的市场竞争压力,同时也会促使整个行业的技术创新和发展。
4. 发展机遇与挑战黄原胶市场的发展既面临着挑战,又蕴藏着机遇。
•机遇:随着全球消费者对天然、绿色和可持续性产品的不断追求,黄原胶这种天然胶体物质在各个领域具有广阔的应用前景。
同时,新兴市场对于黄原胶的需求也在不断增加,为行业发展开辟了新的增长空间。
•挑战:黄原胶市场的竞争已经越来越激烈,技术进步和产品质量的持续改进是企业长期稳定发展的关键因素。
黄原胶的生产及应用探讨

黄原胶的生产及应用探讨综述了以玉米淀粉为原料黄原胶的生产过程,黄原胶的主要性能及其在食品、化工等行业中的应用,不断提高其经济价值。
關键词:淀粉黄原胶生产应用黄原胶,又称黄胶、汉生胶、黄单细胞多糖,是人类研究最深、商业化应用程度最高、以碳水化合物为主要原料,用野油菜黄单胞杆菌,经微生物有氧发酵制取的胞外多糖。
由于其独特的剪切稀释性质,良好的增稠性,理想的乳化稳定性,对酸、碱、热、反复冻融的高度稳定性以及对人体的完全无毒害等许多优越的特性,而在食品、石油、医药、日用化工等十几个领域有着极其广泛的应用。
一、黄原胶的生产1.培养基黄单孢杆菌产生黄原胶常用的培养基是:以葡萄糖、蔗糖或玉米淀粉等为碳源,以蛋白质、鱼粉、豆粉或硝酸盐为氮源,加KH2PO4、MgSO4、CaCO3等无机盐和Fe2+、Mn2+、Zn2+等微量元素,以及生成促进剂谷氨酸、柠檬酸等合成。
2.生产工艺①发酵液处理:通过使用离心、过滤、酶处理、次氯酸盐氧化、过滤及超滤浓缩等方法进行处理,除去黄原胶中的杂质与活性菌体。
②沉淀反应:用钙盐、铝盐、季铵盐或酸沉淀法制取。
③过滤沉淀物并进行洗涤。
④干燥、粉碎、筛分、成品包装。
2.1工业级黄原胶的生产提取工业级黄原胶,首先要经过灭菌处理,对活菌细胞灭杀,然后直接干燥,主要采用喷雾或滚筒干燥的方法,但是,这些方法会由于发酵液中水分含量高而加大能量的消耗,且降低成品的颜色与纯度,还增加成本;此外,还可以使用沉淀法,用钙盐、铵盐等使黄原胶发酵慢慢沉淀,见图1。
10%NaOH水溶液2%GaCI2水溶液↓ ↓ 发酵液→调PH值→盐析→过滤→干燥→粉碎→包装→成品图1钙盐沉淀法生产流程因其产品附加值低,市场用受到限制,因此国内一般发展食品级黄原胶。
2.2食品级黄原胶的生产提取食用级的黄原胶,主要采用沉淀法,通常选用醇类作为沉淀剂,比如有甲醇、乙醇、异丙醇等低级醇。
但由于醇的成本高,且可能对后期的生产与应用有影响,进而研究出采用非醇类法生产黄原胶,有效地解决了这一问题,且降低了生产成本,具体见图2。
黄原胶生产与应用研究

因此,下游加工过程直接决定黄原胶的质量 和生产成本,下游加工技术已成为黄原胶生产的 关键工序。
下游加工工艺流程如下: 黄原胶发酵液 预处理(调pH值、加热、稀
释等) 固-液分离(过滤、超滤、分离等) 初步纯化(超滤、沉淀、分离等) 高度纯化 (溶解、超滤、沉淀、分离等) 制成成品(干 燥、粉碎等)。
黄原胶生产与应用研究
1.4.1 发酵液除菌体
黄原胶发酵液是复杂的多相系统。发 酵液中除有黄原胶外,还有菌体细胞、尚 未耗尽的各种培养基成分和色素等。 一般地,黄原胶发酵液下游加工可分 为四个阶段:发酵液预处理;固-液分离; 初步纯化;高度纯化;制成成品。
黄原胶生产与应用研究
发酵液预处理、除菌体是下游加工的第 一步,预处理时可先用水稀释,再加硅藻土 过滤除去菌体; 或调pH值6.3-6.9、加热至80-130℃、 时间10-20min杀死菌体,再用中性蛋白酶分 解菌体。
黄原胶生产与应用研究
gumD基因与菌株色素合成有关,如能切 除该基因,则可得到无色黄原胶。 研究野油菜黄单胞菌重组克隆子PIXU 9278对黄原胶合成的影响,并构建了一株基 因工程菌XCCNAU9278,其黄原胶产量比亲 本增加了7.14%。
黄原胶生产与应用研究
1.2 培养基优化
培养基对黄单胞菌合成黄原胶的影响是巨大 的,探索黄单胞菌的最适培养基是十分必要的。 通过正交试验,分别考察碳源、氮源、CaCO3、 KH2PO4+MgSO4和接种量等因素对发酵过程的影响。
黄原胶生产与应用研究
近年来,由于生物技术的迅速发展,开 始用定向育种——基因工程来育种。它将所 需要的基因通过一定方式导入受体菌,然后 筛选出目的基因能够表达的菌株。
Pollock等将与黄原胶分泌和乙酰基、丙酮酸、多聚 体等合成有关的基因导入不同种属的黄原胶生产菌中,所 产黄原胶的特性与原菌株基本相同。
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以甘油为底物发酵生产黄原胶及其特性和应用研究
黄原胶的安全性、稳定性、悬浮性、乳化性、假塑性和增稠性使其作为一种
工业味精”被应用于食品、医药、纺织、农业和石油开采等众多领域。
黄原胶生产以玉米淀粉为主要原料, 随着全球人口不断增加和世界范围内粮食短缺, 国内外许多学者都在研究采用工农业产品副产物来代替玉米淀粉实现黄原胶生产。
甘油是生物柴油酯交换生产过程中不可避免的一种副产物,随着生物柴油产
业的发展而产量巨大。
微生物转化法条件温和、简单、易操作等特点,使甘油在
发酵领域的应用受到广泛关注。
如果甘油可以被用于黄原胶生产, 将为缓解全球粮食危机做出巨大贡献。
本文以Xanthomonas campestris NRRLB-1459为出发菌株,经驯化得到了一株可以
利用甘油发酵生产黄原胶的驯化株X.campestris CCTCC M2015714,且首次从基
因水平对野油菜黄单胞菌中与黄原胶合成相关的甘油代谢基因进行了研究。
经继续驯化,驯化株对甘油耐受能力提高到了100 g • L1,并采用多阶段控
制流加甘油发酵策略,使黄原胶产量(33.9 g • L-1)和发酵周期(60 h)与当前以淀
粉为原料黄原胶工业生产水平相当。
同时, 对驯化株以甘油为底物发酵得到黄原胶的分子特性、结构特征、流变学特性和潜在应用进行了研究。
主要研究结果如下:⑴ 以X.campestris NRRLB-1459为出发菌,经驯化得到
了一株可以利用甘油发酵生产黄原胶的优良菌株X.campestris CCTCC M2015714。
采用RT-PCM驯化株和原始菌中甘油代谢相关基因研究发现:原始菌中甘油代
谢相关基因(glp F 、glp K 、glp D 和fbp) 相对转录水平均为 1.0, 而驯化株中相
关基因相对转录水平均高于1.0,依次为:glp D(4.76)>glp F(3.36)>glp
K(3.05)>fbp(2.53), 说明甘油代谢相关基因的增强表达是驯化株能够利用甘油生长并合成黄原胶的可能原因。
通过在培养基中添加5 g • L-1蔗糖或葡萄糖做启动物质,X.campestris
CCTCC M201571菌体生长时间从36 h缩短至24 h,黄原胶产量从11.0 g - L-1
增加到12.5 g • L-1。
此外,实验所用粗甘油中钠盐、甲醇、灰分等杂质对
X.cam pestris CCTCC M2015714生产性能基本无影响。
⑵经继续驯化,X.campestris CCTCC M2015714对甘油耐受能力提高到了100g • L-1,且其体内甘油代谢相关基因的表达进一步增强,依次为glp
D(8.56)>glp F(7.73)>glp K(6.48)>fbp(5.31) 。
采用多阶段控制流加甘油发酵策略:低的初始甘油浓度(40g • L1)、变搅拌转速和变通气量(0~24 h,0.5 vvm和200 rpm;24~60 h,1.0 vvm和400 rpm)以及变速流加甘油(24~34 h,3 g • L-1 • h-
1;34~44 h,2 g • L-1 - h-1;44~54 h,1g - L-1 • h-1),不仅解除了底物
浓度对驯化株生长抑制,还维持了黄原胶合成过程中高C/N,使黄原胶产量达到33.9 g • L1,发酵周期缩短为60 h,这一生产能力与当前以淀粉为原料黄原胶工
业生产水平相当,且33.9 g • L-1是目前报道以甘油为底物发酵生产黄原胶的最
高产量。
(3)X.campestris CCTCC M2015714 以甘油为底物发酵得到的胞外多糖中只含有葡萄糖、甘露糖和葡萄糖醛酸, 且三种单糖摩尔比为 2.0:1.65:1.0, 这一比例与商品级黄原胶(2.0:1.85:1.0) 十分接近。
此外,甘油产胞外多糖的红外光谱
和核磁共振图谱与商品级黄原胶相吻合。
上述结果说明驯化株以甘油为底物发酵得到的胞外多糖是黄原胶。
新型黄原胶分子量(3.0 X 106 Da)是商品级黄原胶(6.4 X 106 Da)—半左右,1.0%(w/v)新型
黄原胶溶液稠度系数(1.7958) 不足商品级黄原胶(21.0842) 十分之一,但其流态特性指数(0.235) 小于 1.0, 说明其仍是假塑性流体。
原子力显微镜结果显示:新型黄原胶在水中形成不连续、间断结构,而商品级
黄原胶在水中形成蜂窝形网状结构。
同时, 扫描电子显微镜和差示量热扫描仪结果显示:新型黄原胶空间结构纤细且松散, 而商品级黄原胶空间结构致密、杆状。
(4) 新型黄原胶的低粘度可以提高发酵液中色素、菌体细胞和不溶性杂质等去除率而提高透明性, 新型黄原胶透光率达到95%,商品级黄原胶透光率为80%左
右;新型黄原胶的低粘度和低分子量可以加速水分子与其结合速度,使其水化速
率快于商品级黄原胶; 新型黄原胶与商品级黄原胶溶液粘度随胶浓度增加而增大且两者均对P H、温度和盐稳定;当盐浓度低于0.5 g • L-1时,新型黄原胶的低
粘度和低分子量使盐离子可以通过中和黄原胶侧链上羧基所带负电荷,减小黄原
胶分子间静电排斥作用而增大溶液粘度, 且二价盐离子还可在黄原胶分子间形成
盐桥”而使溶液粘度增大效果强于一价盐离子;新型黄原胶的丙酮酸含量(5.2%)
高于商品级黄原胶(4.1%),这使新型黄原胶在-20 C反复冻融处理过程中分子间
交联作用增强而增大溶液粘度,且冻融处理3次之后溶液粘度趋于稳定。
(5)新型
黄原胶的低粘度可以增加在食品中添加量, 使其成为一种具有潜在作为膳食纤维功能可能性的微生物多糖。
对新型黄原胶潜在应用研究发现: 新型黄原胶对不饱和脂肪和饱和脂肪吸附量为2.15 ± 0.26 g • g-1 和 2.08 ± 0.21 g - g-1;阳离子交换能力 1.15 ± 0.08 mmol・g-1;在1 h时间内对CuCd和Pb三种重金属离子吸附去除率均超过50%,4 h时吸附去除效果达到75%对胆固醇最大吸附量为12.36 mg • g-1(p H 2.0)和11.72 mg- g-1(p H 7.0);对胆酸钠吸附量与胆酸钠浓度之间存在一种动态平衡
对亚硝酸根离子吸附去除率分别为80%(p H 2.0) 和60%(p H 7.0); 同时,可以有效延缓葡萄糖在水中运行速率和淀粉水解速率, 并维持淀粉溶液粘度; 最后, 新型黄原胶与可溶性低聚果糖和水不溶性大豆拉丝蛋白均可良好复配。