何大博，仝其根

（1.北京農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，北京 102206；2.蛋品安全生產(chǎn)與加工北京市工程研究中心，北京 100094）

0 引言

雞蛋營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富、價(jià)格低廉，為人們的日常飲食提供了豐富的蛋白質(zhì)來(lái)源，是一種優(yōu)質(zhì)的全價(jià)蛋白質(zhì)，生物利用率高達(dá)95%[1]，含8種人體必需氨基酸，其中色氨酸含量最高，植物類蛋白質(zhì)中均缺乏該氨基酸[2]。雞蛋已經(jīng)成為消費(fèi)者幾乎每日都會(huì)食用的食物，接受度比較高。雞蛋具有許多功能特性，如凝膠性、起泡性和乳化性，這些功能特性普遍應(yīng)用于食品工業(yè)中[3]。但是這些功能特性在實(shí)際生產(chǎn)中還不能滿足產(chǎn)品的需求，通過對(duì)其進(jìn)行改性，以提高或者增加雞蛋的功能特性，來(lái)滿足生產(chǎn)過程中的需求，提高雞蛋的利用價(jià)值。蛋白質(zhì)的改性方法主要包括物理改性、化學(xué)改性和酶法改性。國(guó)內(nèi)外有許多學(xué)者對(duì)這些功能特性進(jìn)行研究，使用多種改性方法對(duì)雞蛋蛋白進(jìn)行改性。

1 物理改性

物理改性就是利用熱處理、超聲波、微波處理、高壓處理或者機(jī)械能等手段改變蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和聚集方式，從而對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行改性。熱處理可以減弱蛋白質(zhì)分子之間的氫鍵、范德華力和靜電作用，使得蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。超聲波產(chǎn)生的空化作用會(huì)在液體中產(chǎn)生較強(qiáng)的沖擊作用，引發(fā)熱降解效應(yīng)，產(chǎn)生高溫高壓，使得化學(xué)鍵發(fā)生斷裂[4]。微波是300 MHz～300 GHz內(nèi)變化的電磁波，極性分子吸收微波能量，隨著電場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)變改變自身的方向，分子取向的快速變化使分子之間產(chǎn)生摩擦熱量，并且會(huì)使處理材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。高壓處理改性就是通過對(duì)處理材料進(jìn)行高壓處理，從而改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變其功能特性[4]。目前的研究熱點(diǎn)主要集中在熱處理和高壓處理對(duì)蛋白質(zhì)乳化性、起泡性及凝膠性的改性方面。

1.1 熱處理改性

喬立文等人[5]研究了熱處理對(duì)雞蛋全蛋液功能特性的影響，研究結(jié)果表明，隨著加熱溫度的升高和加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，全蛋液的起泡性不斷降低（加熱溫度低于61℃），泡沫穩(wěn)定性不斷降低；蛋白質(zhì)的溶解度不斷降低；乳化性變化不明顯，乳化穩(wěn)定性有所提高；表面疏水性和表面疏基含量均有所提高。卵轉(zhuǎn)鐵蛋白具有廣譜的抗菌性，但是在熱處理過程中會(huì)造成結(jié)構(gòu)的變化。

唐清等人[6]研究了熱處理對(duì)卵轉(zhuǎn)鐵蛋白（DVT）抑菌性的影響，研究結(jié)果表明，隨著熱處理溫度的增加，DVT對(duì)沙門氏菌和大腸桿菌的抑菌效果不斷降低，并且其二級(jí)結(jié)構(gòu)和疏水作用力都發(fā)生了一定變化；α螺旋含量呈降低趨勢(shì)，β折疊含量呈上升趨勢(shì)，表面疏水作用力明顯增強(qiáng)；熱處理時(shí)間與卵轉(zhuǎn)鐵蛋白的結(jié)構(gòu)與活性無(wú)明顯關(guān)系。

王旭清等人[7]研究了干熱處理對(duì)蛋清粉影響，研究結(jié)果表明，處理溫度越高，蛋清粉凝膠越易生成，但過高的溫度會(huì)降低其溶解性；當(dāng)熱處理溫度為80℃，處理時(shí)間為8 d時(shí)，其凝膠強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，并且凝膠色澤在可接受范圍內(nèi)。

于濱等人[8]研究了熱處理蛋清粉的貯藏穩(wěn)定性，研究結(jié)果表明，熱改性蛋清粉的凝膠硬度會(huì)有所下降，乳化性和乳化穩(wěn)定性會(huì)顯著下降，乳化性及乳化穩(wěn)定性有所提高，但是在貯藏期間會(huì)明顯降低；熱處理蛋清粉的表面疏基含量、總疏基含量及疏水性均有所下降，并且隨著熱處理強(qiáng)度的增加，相關(guān)性越來(lái)越顯著。

Cuihua C等人[9]研究了熱處理對(duì)蛋清蛋白功能特性的影響，并探究了其功能特性變化的原因，結(jié)果表明，熱處理過后的蛋清蛋白的乳化性有所提高，其原因是經(jīng)過熱處理之后的蛋白表面有更多的疏水氨基酸和凈電荷暴露。對(duì)于熱處理蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化方面的研究已經(jīng)較為深入，但是對(duì)于熱處理對(duì)雞蛋蛋白凝膠性的研究較為欠缺。

1.2 超高壓處理改性

超高壓技術(shù)被譽(yù)為世界十大尖端科技之一，在改性過程中僅破壞蛋白質(zhì)分子間的非共價(jià)鍵，不破壞分子之間的共價(jià)鍵，保護(hù)了蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不被破壞，并且不會(huì)改變風(fēng)味小分子的結(jié)構(gòu)，具有操作簡(jiǎn)單、耗能低、常溫處理的特點(diǎn)。

黃群等人[10]研究了超高壓處理對(duì)S-卵白蛋白構(gòu)象與功能特性的影響，研究結(jié)果表明，S-卵白蛋白的溶解性、起泡性和乳化性隨著壓力增強(qiáng)先增加后下降，并且處理壓力為3 000 Pa時(shí)達(dá)到最高；高壓處理過后S-卵白蛋白的分子量沒有明顯變化，其結(jié)構(gòu)隨著壓力的增加發(fā)生了一系列變化：無(wú)規(guī)則卷曲含量增加和二硫鍵構(gòu)象不斷發(fā)生變化，使得S-卵白蛋白的穩(wěn)定性發(fā)生了變化；經(jīng)過高壓處理之后，其酪氨酸的疏水基團(tuán)逐漸埋藏于側(cè)鏈之中，使得蛋白原先緊密的結(jié)構(gòu)得以伸展；經(jīng)過1 000 MPa的高壓處理之后S-卵白蛋白的熒光強(qiáng)度稍有增加后就急劇下降，并且沒有出現(xiàn)峰位位移現(xiàn)象。

Wei Y等人[11]研究了高壓處理對(duì)蛋黃理化特性及功能特性的影響，研究結(jié)果表明，經(jīng)過高壓處理過后的蛋白質(zhì)溶解度有所增加，黏度下降。當(dāng)壓力低于300 MPa時(shí)，黏度并未發(fā)生明顯變化；當(dāng)壓力高于300 MPa時(shí)，黏度變化呈上升趨勢(shì)；在500MPa時(shí)達(dá)到顯著增加。蛋白質(zhì)的溶解度在壓力為100～500MPa時(shí)，隨著壓力增加不斷降低，并且在壓力為500 MPa時(shí)顯著降低。當(dāng)處理壓力大于400 MPa時(shí)，高壓處理過后的蛋黃的乳化性與未處理的蛋黃相比，乳化性顯著降低；對(duì)蛋黃進(jìn)行100 MPa的熱處理時(shí)，乳化性顯著增加；當(dāng)壓力高于200 MPa時(shí)，乳化性明顯降低。

1.3 微波改性

隨著微波技術(shù)的不斷發(fā)展，在食品工業(yè)領(lǐng)域不僅應(yīng)用于食物熟化過程中，被廣泛應(yīng)用于真空干燥、提取、改性等方面。車永真等人[12]使用微波工作站對(duì)蛋清粉進(jìn)行改性以提高其凝膠性，并探究其原因。研究得出了蛋清粉改性的最佳工藝條件，并且測(cè)定了蛋白質(zhì)在微波改性過程中分子表面的疏水性、疏基數(shù)量、相對(duì)分子質(zhì)量隨時(shí)間變化的情況。

微波處理時(shí)間對(duì)蛋白質(zhì)疏水性質(zhì)的影響見圖1，微波處理時(shí)間對(duì)蛋白質(zhì)疏基含量的影響見圖2，不同微波處理時(shí)間的蛋清粉相對(duì)分子質(zhì)量分布的影響見圖3。

圖1 微波處理時(shí)間對(duì)蛋白質(zhì)疏水性質(zhì)的影響

2 化學(xué)改性

圖2 微波處理時(shí)間對(duì)蛋白質(zhì)疏基含量的影響

圖3 不同微波處理時(shí)間的蛋清粉相對(duì)分子質(zhì)量分布的影響

化學(xué)改性主要是使用化學(xué)物質(zhì)使肽鍵斷裂或者向其中增添新的功能基團(tuán)。主要的化學(xué)改性方法有糖基化改性、酰基化改性、磷酸化改性、酯化改性、共價(jià)交聯(lián)、氧化作用等?；瘜W(xué)改性雖然可以直接向蛋白質(zhì)分子中添加功能基團(tuán)使得其功能特性發(fā)生改變[4]，但是其工藝相對(duì)復(fù)雜，并且化學(xué)試劑會(huì)帶來(lái)許多安全問題，因此在蛋白質(zhì)改性中化學(xué)改性應(yīng)用較少。目前的蛋白質(zhì)化學(xué)改性中主要以糖基化改性為主，糖基化反應(yīng)就是自由氨基和還原糖末端的羰基發(fā)生了羰氨反應(yīng)，具有改性條件簡(jiǎn)單的特點(diǎn)；?；男跃褪酋；噭┡c氨基酸中的親核基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，從而改變蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)[4]，酰化反應(yīng)具有條件溫和、不降低產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的特點(diǎn)；磷酸化反應(yīng)就是向氨基酸側(cè)鏈中引入1個(gè)磷酸基團(tuán)，磷酸基團(tuán)與其他物質(zhì)發(fā)生酯化作用，改變了蛋白質(zhì)的構(gòu)型、功能特性及其與其他分子之間的相互作用力[13]。

2.1 糖基化改性

由于糖基化改性操作簡(jiǎn)便，并且安全可靠，目前有很多研究都采用此方法。遲玉杰等人[14]采用糖基化改性對(duì)蛋清粉進(jìn)行改性，以提高其凝膠性。研究結(jié)果表明，經(jīng)過糖基化改性之后的蛋清粉凝膠強(qiáng)度增加了112.51%，持水性增加了18.89%。同時(shí)，對(duì)糖基化蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明蛋白質(zhì)分子部分展開，導(dǎo)致疏水基團(tuán)暴露，分子之間形成二硫鍵，總疏基含量下降。

金婷等人[15]通過美拉德反應(yīng)使得麥芽糊精與卵白蛋白產(chǎn)生共聚物，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，共聚物的彈性和黏性模量不斷增加，凝膠形成溫度和表觀黏度均有所增加。通過進(jìn)行傅里葉紅外光譜知道，麥芽糊精與卵白蛋白之間形成了共價(jià)鍵；α-螺旋與β轉(zhuǎn)角有所減少，無(wú)規(guī)則卷曲和β-折疊有所增加；三級(jí)結(jié)構(gòu)變化明顯。同時(shí)，對(duì)該反應(yīng)對(duì)卵白蛋白在酶解、酸性環(huán)境、變性劑、加熱和反復(fù)凍融條件下的穩(wěn)定性進(jìn)行了探究。結(jié)果表明，美拉德反應(yīng)抑制了蛋白酶對(duì)卵白蛋白的酶解效果，這是由于麥芽糊精的出現(xiàn)使得肽鍵周圍出現(xiàn)空間位阻效應(yīng)，降低了活性位點(diǎn)與蛋白酶的接觸面積；改善了其熱穩(wěn)定性；提高了在反復(fù)凍融條件下蛋白質(zhì)的溶解度。

胥偉等人[16]使用葡聚糖對(duì)蛋清蛋白進(jìn)行糖基化改性，并對(duì)糖基化過程中蛋白質(zhì)的功能特性變化進(jìn)行了探究。在1～5 d時(shí)，其乳化性隨著時(shí)間的延長(zhǎng)不斷提高，5 d時(shí)乳化性提高了1.4倍；隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，起泡性不斷增加，2 d后增幅有所下降，5 d時(shí)起泡性與0 d相比增加了1.4倍；其凝膠性隨著糖基化時(shí)間的延長(zhǎng)也不斷增加，并且在前3 d的增幅較為明顯，凝膠強(qiáng)度和凝膠持水性在3 d后分別增加了46.6%和26.8%。

Niu F等人[17]研究了阿拉伯膠（GA） 和卵白蛋白（OVA）聚合物在環(huán)境壓力下的協(xié)同乳化穩(wěn)定性，試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)卵白蛋白與阿拉伯膠的比例為1∶2時(shí)，乳濁液的穩(wěn)定性達(dá)到最大值，并且穩(wěn)定性會(huì)隨著pH值、存放時(shí)間、處理溫度的改變而變化。

0.6%的OVA/GA混合物制備的乳狀液平均粒徑隨著貯藏時(shí)間的變化見圖4，OVA/GA的乳濁液的平均粒徑在不同pH值下隨著熱處理溫度的變化見圖5。

宋俊俊等人[18]通過添加乳糖對(duì)全蛋粉的乳化性進(jìn)行糖基化改性，當(dāng)乳糖的添加量＜5%時(shí)，乳化性隨著添加量的增加不斷增加；在添加量達(dá)到5%時(shí)，乳化性達(dá)到最大。通過正交試驗(yàn)得出糖化改性的最優(yōu)條件為乳糖添加量6%，溫度60℃，時(shí)間4 h，獲得的全蛋粉乳化性為0.862，乳化穩(wěn)定性為27.342。

Lv L等人[19]在熱處理的條件下，使用麥芽糊精對(duì)卵白蛋白進(jìn)行改性。經(jīng)過熱處理過后的糖化蛋白與經(jīng)過熱處理的卵白蛋白和糖化蛋白相比，分子量更小，表面疏水性有所提高，色氨酸熒光強(qiáng)度降低，糖基化提高了卵白蛋白的熱穩(wěn)定性、乳化性及水油結(jié)合能力。

圖4 0.6%的OVA/GA混合物制備的乳狀液平均粒徑隨著貯藏時(shí)間的變化

2.2 磷酸化改性

圖5 OVA/GA的乳濁液的平均粒徑在不同pH值下隨著熱處理溫度的變化

磷酸化改性就是通過使磷酸基團(tuán)與蛋白質(zhì)分子上的氮原子或者氧原子結(jié)合，從而向蛋白質(zhì)分子內(nèi)部引入磷酸基團(tuán)，增加蛋白質(zhì)的電負(fù)性，使得其分散性得以增加，以改善其功能特性。胥偉等人[20]采用三聚磷酸鈉對(duì)蛋清粉的凝膠性進(jìn)行改性，得出了蛋清粉改性的最優(yōu)條件為三聚磷酸鈉添加量3.3%，pH值3.7，并在35℃條件下水浴3 h。通過改性，蛋清粉的凝膠強(qiáng)度由250 g/cm3增加到了620 g/cm3。

3 酶法改性

酶法改性即利用酶的水解作用或者交聯(lián)作用使得蛋白質(zhì)分子水解成小分子的多肽或者是相互之間交聯(lián)更大的分子。酶改性具有操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)迅速、條件溫和、專一性強(qiáng)、毒副作用小的優(yōu)點(diǎn)[21]。

3.1 酶法改變起泡性

雞蛋具有許多良好的功能特性，如乳化性、起泡性和凝膠性等，其中對(duì)于蛋清粉來(lái)說最重要的功能特性就是起泡性，在食品工業(yè)中應(yīng)用最多的就是蛋清的起泡性[3]，蛋糕和冰激凌所利用的就是蛋清的起泡性。但是在食品的實(shí)際加工中，蛋清的起泡性有可能達(dá)不到產(chǎn)品的要求，對(duì)蛋清的起泡性進(jìn)行改性就十分必要。

李鴻健等人[22]使用中性蛋白酶對(duì)蛋清粉的起泡性進(jìn)行改性，得出了水解的最優(yōu)條件為時(shí)間1.25 h，酶添加量1 000 U/g，溫度37℃。與未用酶處理的蛋清粉相比，起泡性由41.42%提高至83.37%，穩(wěn)定指數(shù)也有顯著變化，由106.84提高至157.18。這是由于蛋清蛋白質(zhì)表面的疏基含量增加，使得蛋白質(zhì)的分子柔性增加，表面張力隨之增加。蛋清粉在加工過程中經(jīng)常會(huì)混入部分蛋黃，蛋黃中的脂肪就會(huì)對(duì)蛋清粉的起泡性產(chǎn)生影響，孫敏杰等人[23]通過向蛋清粉中添加脂肪酶以提高蛋清粉的起泡性。通過對(duì)酶解工藝進(jìn)行優(yōu)化得出酶解最優(yōu)條件為酶添加量5 000 U/g，溫度42℃，時(shí)間6 h，pH值8.0。蛋清粉的起泡性與原工藝相比由36.67%提高至88.42%，泡沫穩(wěn)定性由26.58%高至36.02%。

有研究使用復(fù)合酶對(duì)大豆蛋白進(jìn)行改性，還有研究使用堿性蛋白酶對(duì)大豆?jié)饪s蛋白起泡性進(jìn)行改性，取得較好的成果。此基礎(chǔ)上，黃群等人[24]使用堿性蛋白酶對(duì)卵白蛋白的起泡性進(jìn)行改性，得出了最佳改性條件為酶用量144 000 U/g，底物質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.90%，時(shí)間34min。改性之后的卵白蛋白的起泡性高達(dá)202.0%，提高了1.683倍。

蛋黃卵磷脂提取會(huì)產(chǎn)生大量的變性脫脂蛋黃蛋白，其約占蛋黃質(zhì)量的1/3，并且營(yíng)養(yǎng)成分豐富。目前，關(guān)于變性脫脂蛋黃蛋白的研究較少，主要用于加工飼料，大大降低了其應(yīng)用價(jià)值。研究人員分別使用胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶對(duì)脫脂蛋黃蛋白進(jìn)行改性，結(jié)果表明，酶解均使得脫脂蛋黃蛋白的起泡性得以改善，其中木瓜蛋白酶的效果最為顯著。當(dāng)水解度為5%時(shí)，酶解產(chǎn)物的起泡性約為脫脂蛋黃蛋白起泡性的3.4倍，泡沫穩(wěn)定性是其2.5倍。

3.2 酶法改變熱凝固性

熱凝固性在食品加工中具有重要作用，熱凝固性會(huì)影響蛋白凝膠的形成。目前，谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶主要利用于蛋白質(zhì)凝膠硬度和持水性的改性，應(yīng)用于雞蛋蛋白的改性較少。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶通過對(duì)蛋白質(zhì)上的氨基進(jìn)行轉(zhuǎn)移，使得蛋白質(zhì)分子之間、分子內(nèi)的氨基酸之間進(jìn)行交聯(lián)，以改善蛋白質(zhì)的功能特性。

雷明輝等人使用谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶處理雞蛋蛋白，并研究了氯化鈉濃度、酶的作用溫度，酶的作用時(shí)間和酶的添加量對(duì)酶處理后的雞蛋蛋白凝膠的硬度和保水性的影響；使用SDS-PAGE電泳初步探究了酶對(duì)雞蛋蛋白熱凝固性的影響機(jī)理，研究結(jié)果表明最佳酶解條件為濃度0.6mol/L，pH值6.0，溫度35℃，時(shí)間3.5 h，酶添加量10 U/g，得到的凝膠硬度和保水性分別為 134.73±1.79 g，93.83%±0.58%，由SDS-PAGE電泳可知谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶促進(jìn)了蛋白質(zhì)分子之間的交聯(lián)。

王章勇等人利用谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶對(duì)雞蛋全蛋液進(jìn)行改性，得出谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶可以改善其凝膠硬度，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%，pH值7.00，酶添加量1.2U/mL，溫度30℃，時(shí)間4 h時(shí)，凝膠強(qiáng)度可以達(dá)到最大為52.375 g。

3.3 酶法制備多肽物質(zhì)

生物活性多肽具有降血脂、降血壓、抗氧化性、降低膽固醇、抗氧化等活性，是目前的研究熱點(diǎn)。已有研究表明蛋清多肽具有抗高血壓的功效，但在食品方面的研究還較少。

蔡成崗等人使用胃蛋白酶對(duì)蛋清粉進(jìn)行改性，通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)得出了最優(yōu)條件：當(dāng)溫度50℃，pH值10.5，底物質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%時(shí)，活性肽的還原力最強(qiáng)；當(dāng)溫度50℃，pH值9.5，底物質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%時(shí)，清除DPPH自由基能力最強(qiáng)。唐文婷等人使用胃蛋白酶和胰蛋白酶酶解卵白蛋白得到了2個(gè)具有抗菌活性的組分F21和F22。F21和F22能夠破壞大腸桿菌細(xì)胞膜的滲透性和細(xì)胞膜的完整性，對(duì)大腸桿菌分別有84.6%和22.5%的抑菌率，對(duì)金黃色葡萄球菌具有53.3%和29.6%抑菌率。這2種物質(zhì)還具有抗氧化性：當(dāng)其質(zhì)量濃度為2.0mg/mL時(shí)，二者的自由基清除率接近谷胱甘肽濃度質(zhì)量為0.1mg/mL時(shí)的自由基清除效果。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雞蛋蛋白的各種功能特性通過以上3種改性方法進(jìn)行了改性，得以不同程度的改善。在改性方法中使用較多的主要是物理改性和酶法改性，由于這2種方法安全性較高，所以使用較為普遍。

酶法改性是一種前景較為廣闊的改性方法，其優(yōu)點(diǎn)使其在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用范圍更加廣泛，酶改性蛋白質(zhì)也是目前的研究熱點(diǎn)。但是由于我國(guó)的酶生產(chǎn)技術(shù)與國(guó)際相比較為落后，因此在實(shí)際操作過程中會(huì)遇到許多障礙，這需要我國(guó)相關(guān)的科研人員的不懈努力。并且固定化酶技術(shù)在改性過程中的應(yīng)用也值得探究。對(duì)雞蛋蛋白酶解產(chǎn)物的生物活性研究也將是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，主要為功能性食品的開發(fā)、抑菌性和抗氧化性，并且酶解產(chǎn)物與其他抗氧化性物質(zhì)及抑菌物質(zhì)的協(xié)同作用同樣值得探究。尋找安全可靠簡(jiǎn)便的化學(xué)改性方法也十分重要。隨著對(duì)雞蛋蛋白質(zhì)改性技術(shù)的不斷探究，其應(yīng)用范圍將會(huì)不斷擴(kuò)展，雞蛋蛋白質(zhì)的綜合利用的研究也會(huì)不斷深入。

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