王永麗 李鋒等

摘 要：生物胺是動植物和多數(shù)微生物體內正常的生理成分，過量生物胺則會對人體健康產(chǎn)生潛在的安全隱患。國內外對于肉制品中生物胺的產(chǎn)生機制進行了大量的研究。本文綜述傳統(tǒng)發(fā)酵肉制品中生物胺產(chǎn)生積累的機理條件、與生物胺積累有關的微生物以及相關生物控制方法等方面的研究進展，以期尋找生物胺形成積累的原因，為研究探索傳統(tǒng)中式發(fā)酵肉制品中生物胺的控制方法提供參考，有效降低食品安全風險。

關鍵詞：生物胺；傳統(tǒng)發(fā)酵肉制品；積累；胺氧化酶；生物控制

中圖分類號：TS201.2 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2013）06-0039-05

生物胺是一類主要由氨基酸脫羧或醛和酮氨基化而形成的含氮脂肪族、芳香族或雜環(huán)類低分子質量有機化合物的總稱。食品中的生物胺分為單胺、二胺和多胺3類，主要包括色胺、苯乙胺、腐胺、尸胺、組胺、酪胺、亞精胺和精胺，一般來說，它們都是由相應氨基酸脫羧而產(chǎn)生，如組胺、酪胺、色胺和苯乙胺分別是由組氨酸、酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸經(jīng)酶解脫羧而生成。

生物胺是動物、植物和多數(shù)微生物體內的正常生理成分，在生物細胞中具有重要的生理功能，如增強代謝活動、促進生長、對血管和肌肉有明顯的舒張和收縮作用，對神經(jīng)活動和大腦皮層有重要的調節(jié)作用。多胺化合物在生物體的生長過程中，能促進脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）、核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）和蛋白質的合成。但是，當人體攝入過量的生物胺時，會引起頭疼、惡心、心悸、血壓變化、呼吸紊亂等過敏反應[1-2]。二級胺（腐胺和尸胺）能與亞硝酸鹽反應生成致癌性的N-二甲基亞硝胺、N-亞硝基吡咯烷和N-亞硝基哌啶。

由于生物胺存在的形式不同和個人體質的差異，生物胺的安全限量難以確定。歐盟規(guī)定鯖科魚中組胺含量應低于100mg/kg，其他食品中組胺含量不得超過100mg/kg，苯乙胺不得超過30mg/kg，酪胺限定在100～800mg/kg之間；美國食品及藥物管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）標準是水產(chǎn)品中組胺含量低于50mg/kg，食品中組胺含量應低于500mg/kg，酪胺含量低于100mg/kg；我國GB2733—2005《鮮（凍）動物性水產(chǎn)品衛(wèi)生標準》規(guī)定鮐魚中組胺含量應低于1000mg/kg，其他魚類中組胺含量應低于300mg/kg。腐胺、尸胺、精胺和亞精胺自身對健康沒有副作用，但是它們能與亞硝酸鹽生成致癌物N-亞硝胺，同時這幾種生物胺被認為是食品腐敗的標志[3]。色胺能夠引起血壓升高造成高血壓，然而許多國家并沒有對色胺的最大攝入限量制定標準[4]。由于生物胺會帶來潛在的食品安全隱患，國內外學者對生物胺的來源、代謝機制和生理功能及毒性進行了大量研究。本文就傳統(tǒng)發(fā)酵肉制品中生物胺的形成積累機理、檢測方法和生物技術控制措施作簡要綜述。

1 傳統(tǒng)發(fā)酵肉制品中生物胺積累機理

1.1 蛋白質分解產(chǎn)物游離氨基酸的脫羧反應

發(fā)酵肉制品中生物胺的生成經(jīng)常與在發(fā)酵和成熟過程中存在于肉中微生物的蛋白質分解活性相關，因為蛋白質的分解會產(chǎn)生更高含量的生物胺前體物質游離氨基酸。發(fā)酵肉制品自身存在的和微生物產(chǎn)生的蛋白酶，分解蛋白質分子內部的肽鏈，形成各種短肽，然后在肽酶作用下生成游離氨基酸。微生物降解氨基酸有脫氨和脫羧兩種方式，微生物只有在pH值低于氨基酸等電點時，才能產(chǎn)生脫羧酶。不同的氨基酸需要專一的脫羧酶進行脫羧反應，形成相應的生物胺。在發(fā)酵成熟過程中大量的蛋白質水解是形成酪胺的主要因素，高溫和低鹽含量能加速游離氨基酸的積累，促進生物胺的形成[2]。

1.2 具有氨基酸脫羧酶活性的微生物作用

食品中生物胺的產(chǎn)生需要滿足3方面的條件：1）蛋白質分解產(chǎn)物游離氨基酸；2）有發(fā)生脫羧反應的條件和適宜微生物生長的環(huán)境；3）產(chǎn)氨基酸脫羧酶微生物的存在。其中，具有氨基酸脫酸酶活性的微生物對于生物胺的形成至關重要。研究表明，具有此種生理作用的細菌種群主要有：克雷伯氏菌屬、桿菌屬、梭菌屬、變形菌屬、埃希氏菌屬、沙丁氏菌屬、鏈球菌屬和假單胞菌屬等。在發(fā)酵肉制品中有生物胺產(chǎn)生能力的微生物主要有：乳桿菌屬（Lactobacilli）、腸桿菌科（Enterobacteriaceae）、假單胞菌屬（Pseudomonads）和腸球菌（Enterococci）。

1.2.1 乳酸菌

食品發(fā)酵劑乳酸菌被認為是無毒性或非致病菌，但是乳酸菌中有氨基酸脫羧酶活性的一些種屬有產(chǎn)生生物胺的活性，因此，從發(fā)酵肉制品中分離出來的乳酸菌的脫羧酶活性被廣泛研究。Casquete等[5]報道乳球菌、片球菌屬、鏈球菌屬和明串珠菌屬（酒明串珠菌）等無氨基酸脫羧酶活性，在希臘發(fā)酵肉中添加清酒乳桿菌，總腐胺含量顯著降低，酪胺和組胺分別降低了62%和71%。Danilovic等[6]認為乳球菌和明串珠菌屬有產(chǎn)生酪胺的能力，從發(fā)酵香腸中分離出來的乳桿菌中能檢測到組氨酸脫羧酶活性，乳酸鏈球菌和瑞士乳桿菌，也能將組氨酸轉化為組胺，是造成組胺積累的重要原因[7]；這種酶可在從魚中分離出來的乳酸桿菌（Lactobacillus spp.）和清酒乳桿菌（Lactobacillus sakei），從發(fā)酵香腸中分離出來的保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）菌株中檢測到[8]。

1.2.2 腸桿菌

從發(fā)酵肉制品中分離的腸桿菌（Enterobacteriaceae）通常被認為是具有高脫羧酶活性的微生物，被認為與尸胺、腐胺的生成有關。體外研究表明弗氏檸檬酸桿菌（Citrobacter freundii）和普通變形桿菌（Proteus vulgaris）是脫羧能力較弱的種屬，而陰溝腸桿菌（Enterobacter cloacae）和沙雷氏菌（Serratia）等種屬可產(chǎn)生大量的尸胺和腐胺。腸桿菌是發(fā)酵肉制品中產(chǎn)生組胺、酪胺、尸胺和腐胺主要的菌屬，弗氏檸檬酸桿菌（Citrobacter freundii）和產(chǎn)氣腸桿菌（Enterobacter aerogenes）菌株在體外分別會產(chǎn)生大量的尸胺和腐胺，許多腸桿菌也能產(chǎn)生相當數(shù)量的組胺[9]。

1.2.3 微球菌

微球菌為革蘭氏陽性、好氧或兼性厭氧的球狀細菌，主要有葡萄球菌屬、微球菌屬和動性球菌屬3類。其中微球菌屬和葡萄球菌屬與肉制品有關。微球菌屬是需氧菌，而葡萄球菌屬是兼性厭氧菌。關于微球菌產(chǎn)生物胺能力的研究較少，在微球菌屬和葡萄球菌屬中檢測到組氨酸脫羧酶的活性，從西班牙香腸中分離到的庫克菌（Kocuria spp.）和76%的木糖葡萄球菌也發(fā)現(xiàn)有產(chǎn)組胺能力。肉葡萄球菌（Staphylococcus carnosus）和魚發(fā)酵葡萄球菌（Staphylococcus piscifermentans）有高氨基酸脫羧酶活性，并且能夠產(chǎn)生尸胺、2-苯乙胺、腐胺和組胺[10]。Martuscelli等[11]從香腸中分離到51種木糖葡萄球菌菌株，發(fā)現(xiàn)其中的21種有體外氨基酸脫羧酶的活性，只有7種產(chǎn)生酪胺、亞精胺和精胺的量超過10mg/kg，組胺未檢測到。Masson等[8]研究發(fā)現(xiàn)凝固酶陰性葡萄球菌可以作為安全的發(fā)酵劑，從香腸中分離到的23個菌株都具有弱酪胺生成能力。

1.2.4 其他微生物

從發(fā)酵肉制品中分離到的德巴利氏酵母菌（Debaryomyces）和念珠菌（Candida），有組氨酸脫羧酶活性，而且其活性比從乳酸菌和葡萄球菌中觀察到的要高；未鑒定的酵母菌株可產(chǎn)生大量的2-苯乙胺和酪胺[10]。

許多其他的革蘭氏陰性菌可以產(chǎn)生大量的生物胺，它們的氨基酸脫羧酶活性在魚肉制品中被廣泛研究。然而，發(fā)酵肉制品特定的生產(chǎn)環(huán)境和儲藏條件被認為是不利于微生物的生長和酶活的，除非原料肉溫度處理不當或沒有按照良好操作規(guī)程生產(chǎn)[12]。

2 傳統(tǒng)發(fā)酵肉制品中生物胺的檢測方法

2.1 薄層色譜法（thin layer chromatography，TLC）

利用各成分對同一吸附劑吸附能力的差異，達到各成分相互分離的目的，適用于揮發(fā)性較小或在高溫下易發(fā)生化學變化的物質。Lapa-Guimaraes等[13]利用溶劑系統(tǒng)：氯仿：乙醚：三乙胺（6：4：1，V/V）和氯仿：三乙胺（6：1，V/V）進行二次分離，展開效果良好，并于波長254nm處定量檢測丹?；纳锇贰halaby[14]用5%三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）處理食品（魚、肉、干酪），提取物再用乙醚洗脫、干燥，進行衍生化，在硅膠薄層色譜板上分離，在波長254nm處對8種生物胺定性半定量檢測。

2.2 氣相色譜法（gas chromatography，GC）

Self等[15]用氣相色譜串聯(lián)質譜結合離子對提取法，對金槍魚中的生物胺定量檢測。凈化后的樣品和離子對試劑2-乙基己基磷酸酯溶解于氯仿中，然后用0.1mol/L HCl溶液反萃取，萃取液用氮氣吹干，經(jīng)全氟丁酸酐衍生處理后，生物胺在18min內分離檢測。Hwang等[16]用氣相色譜對魚肉產(chǎn)品中的組胺檢測，用堿性甲醇提取樣品中的組胺，無需衍生化直接上柱檢測，以1，9-任二醇為內標，組胺檢出限為5μg/g。

2.3 毛細管電泳（capillary electrophoresis，CE）

Kvasnicka等[17]提出了一種直接、靈敏快速的檢測方法—毛細管電泳法，這種方法不需要衍生化和樣品凈化處理，只需酸提取和過濾處理，利用電導法檢測食品（色拉米香腸、葡萄酒、奶酪和啤酒）中生物胺的含量。與液相色譜法相比，其分析速度快、分辨率高，但檢測限較高，重現(xiàn)性較差。Zhang等[18]將組胺和多胺衍生，用毛細管區(qū)帶電泳分離生物胺，再以熒光檢測器進行檢測，檢出濃度為5.1×10-8mol/L（精胺）和2.1×10-8mol/L（組胺）。Lin等[19]利用毛細管區(qū)帶電泳技術，在215nm下分離測定了苯甲胺、羥色胺、苯乙胺、組胺、色胺和酪胺，以pH7.5的醋酸氨為緩沖液，比較甲醇和乙腈作為修飾成分對生物胺分離效果的影響，結果表明：乙腈對這6種生物胺的分離具有更高的分辨率。

2.4 高效液相色譜法（high-performance liquid chromatography，HPLC）

食品中生物胺較為理想的分離和檢測方法是HPLC，它具有分析速度快、柱效高、檢測靈敏度高、分離效果好等特點。由于反相高效液相色譜法（reverse phase-HPLC，RP-HPLC）幾乎可以分離所有的有機化合物，已被廣泛用于對食品中生物胺的分離分析檢測[20-22]。生物胺本身沒有熒光特性和特異的紫外吸收基團，須同某些物質反應生成具有紫外或熒光吸收特性的衍生物才能進行檢測，因而選擇合適的衍生劑和衍生方法進行柱前或柱后衍生，是保證應用RP-HPLC檢測生物胺準確性的關鍵。最常用的衍生劑有丹磺酰氯、苯甲酰氯、熒光素、鄰苯二甲醛和2，3-萘基二縮醛。鄰苯二甲醛可以很快和伯胺反應，但衍生物不穩(wěn)定。苯甲酰氯和丹磺酰氯與伯胺和仲胺均可反應，兩者反應產(chǎn)物穩(wěn)定，但苯甲酰氯衍生時間長，因此丹磺酰氯使用范圍較廣[23]。常用的檢測器有電化學檢測器、熒光檢測器、紫外檢測器、二極管陣列檢測器和質譜檢測器。

2.5 電化學生物傳感器法

生物傳感器是對生物物質敏感并將其濃度轉換為電信號進行檢測的儀器。是由固定化的生物敏感材料作識別元件（包括酶、組織、抗原、抗體、微生物、細胞、核酸等生物活性物質）與適當?shù)睦砘瘬Q能器及信號放大裝置構成的分析工具或系統(tǒng)，對目標測物具有高度選擇性。其原理是：生物胺在單胺氧化酶（monoamine oxidase，MAO）或二胺氧化酶（diamine oxidase，DAO）的催化下脫去氨基生成氨、醛和過氧化氫，再通過測定反應產(chǎn)生的過氧化氫的量來確定樣品中生物胺的含量。Diaisci等[24]研制了一種測定生物胺的電化學生物傳感器，可同時檢測8種生物胺。酶生物傳感器在生物傳感器領域中應用最為廣泛，其關鍵在于酶敏感層的制備和酶源的選擇，不同來源的酶制成的傳感器，選擇性、靈敏度和穩(wěn)定性都有所不同。酶生物傳感器作為食品中生物胺的定量方法，具有簡便、快速的特點，但如何高效的篩分出高活性的酶，使傳感器具有高靈敏度，是目前實驗室研究的主要內容。

3 傳統(tǒng)發(fā)酵肉制品中生物胺產(chǎn)生的影響因素及生物技術控制措施

3.1 影響生物胺產(chǎn)生的物理化學因素

3.1.1 pH值

pH值是影響氨基酸脫羧酶活性的重要因素，氨基酸脫羧酶的最適pH值在4.0～5.5之間[25]。生物胺的形成是細菌抵抗酸性環(huán)境的生理反應，香腸中生物胺的產(chǎn)生和由乳酸發(fā)酵造成pH值的降低之間的相關性已經(jīng)被證實，胺的形成依賴于具有脫羧酶活性細菌的數(shù)量而不是自身的生長條件。在MRS培養(yǎng)基中加入葡萄糖酸-δ-內酯使其酸化來降低生物胺水平和細菌數(shù)量，它比乳酸更有效的抑制胺在培養(yǎng)基中的形成。它能降低干香腸的pH值，在不抑制乳酸菌生長的條件下降低腸球菌和腸桿菌的數(shù)量，對微生物群體的影響導致了低組胺和酪胺產(chǎn)量。pH值的迅速而大幅度的降低使具有氨基酸脫羧酶活性的微生物生長得到抑制，從而有效的降低生物胺的積累。組胺的產(chǎn)量高可能是由于在成熟期間的前幾天pH值的不完全降低造成的，廣布肉桿菌（Carnobacteriu divergens）在pH4.9時比pH5.3時產(chǎn)酪胺的量低，同時細菌數(shù)量降低。這很好地解釋了在Nordic肉中酪胺含量低，因其低pH值特點可以抑制細菌生長同時降低酪氨酸脫羧酶的活性[8]。

3.1.2 氯化鈉

在肉制品的發(fā)酵和儲藏期間，水分含量和鹽/水比率的變化對微生物增殖有很大的影響。當培養(yǎng)基中的鹽質量分數(shù)從0%增加到6%時，保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）的產(chǎn)胺能力降低。Latorre-Moraalla等[26]認為NaCl質量分數(shù)在3.5%～5.5%之間能夠抑制組胺生成，這可能是因為高濃度的NaCl降低細胞產(chǎn)量，并且可以擾亂位于細胞膜上的微生物脫羧酶活性，相同的NaCl質量分數(shù)可以抑制糞腸球菌數(shù)量和產(chǎn)生物胺能力。

3.1.3 氧化還原電位

發(fā)酵肉制品的直徑不同，則具有不同的厭氧程度、氧化還原電位、鹽濃度和水分活度（aw）。如發(fā)酵香腸直徑可通過改變微生物生長的環(huán)境來影響生物胺的積累。直徑較大的香腸以及香腸中心部位由于水分蒸發(fā)的相對較慢，通常要比直徑小的香腸和香腸邊緣部位具有更高的aw和較低的鹽濃度，因此也具有相對較多的生物胺（酪胺和腐胺）積累。

3.1.4 溫度

許多學者認為胺含量受溫度影響，隨著貯藏時間和溫度的增加而增加。溫度主要是通過改變發(fā)酵肉制品中微生物的類群及含量、蛋白質水解酶和氨基酸脫羧酶的活性來影響生物胺的積累。高發(fā)酵溫度（24℃）有利于優(yōu)勢菌群乳酸菌的生長，能提高乳酸菌對生物胺合成菌的競爭優(yōu)勢，來降低生物胺積累。高溫使蛋白質水解酶和氨基酸脫羧酶活性增加，提高了生物胺的合成速度，在4℃下長期貯藏的原料肉，腐胺也會因為嗜冷假單胞菌的存活而積累。但通常貯藏于4℃的發(fā)酵肉制品比15℃的肉制品生物胺含量要低[8]。

3.1.5 添加劑

添加糖可以影響香腸中微生物種群動態(tài)變化，因此，通過增強發(fā)酵劑生長影響生物胺產(chǎn)量，使尸胺積累量減少43%。不添加糖的發(fā)酵香腸、腸球菌和腸桿菌在初期都會顯著升高，其酪胺和尸胺的含量是添加糖的香腸的2倍，同時在儲藏過程中其酪胺、尸胺、腐胺和色胺也有相對明顯的增加[27]。在發(fā)酵香腸中添加500～1000mg/kg的硫化鈉，不能降低酪胺產(chǎn)量，但是可以抑制尸胺積累。在意大利發(fā)酵香腸中添加150mg/kg亞硝酸鈉，能降低腐胺和尸胺積累，但是卻使組胺的含量增加了2倍。

3.2 生物胺的生物技術控制措施

3.2.1 輻照和超高壓技術

通過輻照來達到降解生物胺的目的，輻照劑量從2.5kGy提高到25kGy時，溶于水中的生物胺降解比例從5%增加到100%。在切片意大利辣香腸（pepperoni）中，輻照能降解腐胺、酪胺、亞精胺和精胺，但是對苯乙胺和尸胺沒有影響。超高壓技術是一種新興的殺菌技術，相對于熱殺菌溫度其殺菌溫度要低的多，能保持食品原有的色澤、風味及營養(yǎng)價值。有學者采用超高壓技術破壞產(chǎn)胺菌，減少氨基酸脫羧酶活性，控制生物胺積累[27]。用300～500MPa壓強處理樣品后，相對未處理樣品，腐胺、尸胺和酪胺含量都顯著下降[28]；但有人認為超高壓對生物胺影響不大，可以減少腐胺和尸胺的含量，但是對毒性比較大的組胺和酪胺沒有影響，因此，超高壓技術的應用范圍和效果還需要進一步的研究。

3.2.2 發(fā)酵劑

優(yōu)良的發(fā)酵劑本身必須不具有氨基酸脫羧酶的活性和具有一定的優(yōu)勢菌競爭能力。在發(fā)酵肉制品中接種脫羧酶陰性的乳酸菌，可加速肉品體系pH值的降低，通過抑制被污染的腸球菌、腸桿菌和有氨基酸脫羧酶陽性的非發(fā)酵劑乳酸菌等細菌的生長，來降低生物胺在發(fā)酵肉制品生產(chǎn)、儲藏過程中的積累，但前提是原料肉必須保持良好的衛(wèi)生狀況，腸桿菌科微生物不能超過103CFU/g。混合發(fā)酵劑（微球菌、凝固酶陰性葡萄球菌和乳酸菌）具有蛋白質水解和脂質分解活性，促進發(fā)酵肉制品典型風味特征的形成；另外它們可以產(chǎn)生過氧化氫酶，保護色澤防止腐敗變質，減少生物胺、亞硝酸鹽和亞硝胺的生成[2]。在香腸加工過程中，具有氨基酸脫羧酶陰性的發(fā)酵劑，引起pH值降低，抑制生物胺積累；在成熟后期和整個貯藏過程中有優(yōu)勢菌競爭能力的乳酸菌進一步抑制生物胺累積。相對于沒有添加發(fā)酵劑的香腸，添加混合發(fā)酵劑（乳酸片球菌、木糖葡萄球菌和彎曲乳桿菌）可以使生物胺總量減少80%～90%，它能大幅降低腐胺、尸胺、組胺和酪胺的積累。

胺氧化酶能氧化生物胺生成醛、H2O2和氨，二胺氧化酶可以氧化腐胺和組胺等生物胺，從而降低發(fā)酵肉制品中生物胺的積累。Zaman等[29]報道，乳桿菌、片球菌、微球菌、肉葡萄球菌和短桿菌都具有胺氧化酶的活性，從發(fā)酵香腸中分離的木糖葡萄球菌有降解生物胺的能力，在適宜條件下具有組胺氧化酶和酪胺氧化酶活力。因此篩選具有氨基酸脫羧酶陰性和胺氧化酶活性的發(fā)酵劑是控制生物胺積累的良好途徑。

3.2.3 植物提取物

從動植物以及微生物中提取的天然無毒的防腐劑對發(fā)酵肉制品中生物胺的積累有明顯的抑制作用。一些學者對植物提取物（如生姜、大蒜、丁香、桂皮、迷迭香、葡萄籽提取物和茶多酚等）和動物源防腐劑的效果進行了研究，如Bozkurt[30]研究表明，在添加綠茶提取物的發(fā)酵香腸中，酪胺的含量明顯低于對照組，分別是64.31mg/kg和99.42mg/kg；桂皮和丁香對假單胞菌屬、熱死環(huán)絲菌、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都有不同程度的抑菌作用；Martín-Sánchez等[31]做了牛至香精油抑菌效果及其在發(fā)酵肉制品中的研究，認為牛至香精油對細菌特別是革蘭氏陽性菌中的金黃色葡萄球菌抑制能力最強，對革蘭氏陰性菌中的傷寒沙門氏菌、大腸桿菌也有較強的抑制作用；Mah等[32]研究了生姜、大蒜、蔥、辣椒和桂皮等的抑菌作用，認為大蒜提取物對假單胞菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、熱死環(huán)絲菌和乳酸菌均有很強的抑制作用，腐胺、尸胺、組胺、酪胺和亞精胺分別降低了11.2%、18.4%、11.7%、30.9%和17.4%。因此，研究不同植物提取物對微生物的抑菌效果，控制生物胺累積，可以為發(fā)酵肉制品的生產(chǎn)提供理論基礎。

4 展 望

生物胺是世界范圍內公認的對人體健康有潛在影響的物質，國外在肉與肉品質量安全方面已做了大量的研究，而國內傳統(tǒng)中式發(fā)酵肉制品中生物胺的全面調查研究未見報道。從源頭尋找生物胺積累的根本原因，明確生物胺的積累機理，可為傳統(tǒng)中式發(fā)酵肉制品控制提供理論基礎；利用生物技術而非化學添加劑處理來控制生物胺，提高傳統(tǒng)中式發(fā)酵肉制品的安全性是今后發(fā)展的方向。

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