CN110484477A - 一株德氏乳杆菌保加利亚亚种菌株及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一株德氏乳杆菌保加利亚亚种菌株及其应用,属于微生物技术领域。所述的德氏乳杆菌保加利亚亚种Ouya‑D‑L5的保藏编号为CGMCC No.17959。该保加利亚亚种Ouya‑D‑L5具有很高的产胞外多糖的能力,在38℃条件下发酵脱脂乳18h,能产生高达268.9mg/L的胞外多糖,该菌株产生的胞外多糖,不易被剪切力破坏,做搅拌型酸奶粘稠度高,产酸能力较弱、酸味柔和、涩味淡,同时该菌还有一定的抗氧化能力和清除自由基能力。该菌株作为酸奶发酵剂,产生风味和口感极佳的搅拌型酸奶,为酸奶产品的生产及预防酸奶后酸化现象提供新的发酵菌源。
Description
技术领域
本发明属于微生物技术领域,具体涉及一株德氏乳杆菌保加利亚亚种菌株及其应用。
背景技术
乳酸菌胞外多糖(Exopoly Saccharides,EPS)是乳酸菌在生长代谢过程中分泌到细胞壁外的一类糖类化合物,有的依附于微生物细胞壁形成荚膜,称为荚膜多糖,有的进入培养基形成粘液,称为粘液多糖,它们都是微生物适应环境的产物。乳酸菌是公认安全的食品生产菌,与其他菌相比安全性高,但由于其产乳酸菌胞外多糖量低,菌株稳定性差,是制约其大规模生产的主导因素。现在各国科学家试图用基因工程的手段构建高产菌株,但至今仍没成功。乳酸菌胞外多糖可赋予发酵乳制品特殊的质构和风味,起到安全食品添加剂的作用,具有增稠、稳定、乳化、胶凝和持水。胞外多糖还有如免疫活性、抗肿瘤和溃疡的生物活性。因此,微生物胞外多糖的开发已成为工业微生物研究的热点之一。
搅拌型酸奶是指发酵结束后得到的酸奶凝胶体进行搅拌破乳或与果酱等辅料搅拌混合均匀,然后装入杯或其他容器内,再经冷却后熟而得到的酸奶制品。搅拌型酸奶与凝固型酸奶相比具有节能和口味多样化、营养更为丰富的特点。但由于发酵结束后破乳搅拌,属于物理处理过程,剧烈的机械力或过长时间的搅拌会使酸奶硬度和粘稠度降低,乳清析出。为解决这一问题,酸奶生产企业一般采取高产胞外多糖的乳酸菌菌株和添加稳定剂的方式来解决,但都避免不了搅拌型酸奶在销售过程中保存不当乳清析出问题。本发明的德氏乳杆菌保加利亚亚种Ouya-D-L5生产的搅拌型酸奶产粘能力高,并且抗剪切力强,特别是温度升高粘度降低不大,解决了搅拌型酸奶在销售过程中保存不当造成乳清析出的问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足,本发明的目的之一在于提供一株高产胞外多糖及能以鲜牛奶(或复原奶)为原料发酵生产搅拌型酸奶的德氏乳杆菌保加利亚亚种Ouya-D-L5,主要解决搅拌型酸奶在销售过程中乳清析出的问题。
本发明的另一目的是提供德氏乳杆菌保加利亚亚种Ouya-D-L5在制备酸奶中的应用。
为实现上述发明目的,本发明采用下述技术方案:一株德氏乳杆菌保加利亚亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus)Ouya-D-L5,其特征在于:该菌株保藏编号为CGMCC No.17959,保藏日期为2019年06月19日,保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。
德氏乳杆菌保加利亚亚种Ouya-D-L5的筛选方法是:采集西藏自然发酵产生的雪莲菌,经MRS液体培养基富集培养、饥饿处理、热处理、短时发酵收集优势菌群等措施,结合分离纯化技术,挑选出典型的疑似保加利亚乳杆菌的单菌落,纯化后保存,将保存菌种分别进行筛选、16srDNA基因测定及系统发育树同源性分析,最终鉴定为德氏乳杆菌保加利亚亚种Ouya-D-L5。
与现有技术相比 ,本发明的有益效果有:
1、本发明菌株德氏乳杆菌保加利亚亚种Ouya-D-L5凝乳时间5.5小时,凝乳酸度44 oT,发酵72h的极限酸度是148oT,适当的发酵时间促成柔和的酸味及饱满的风味;
2、本发明菌株产胞外多糖的能力强,即该菌株在38℃发酵蛋白质含量为3.0%的脱脂乳,18小时可以产生高达268.9mg/L的胞外多糖;
3、该菌株有一定的抗氧化能力,用铁离子还原能力测定法,该菌的总抗氧化能力达到53.4U/ml;
4、该菌株有一定的自由基清除能力,用1,1二苯基苦基苯肼(DPPH)法测定,该菌自由基的清除能力达到44.8%;
5、该菌株产香性能较好、酸味柔和、涩味淡,能产生风味独特、粘度较高、口感极佳的搅拌型酸奶。该菌株生产的搅拌型酸奶,在保持期的前21天之内,其粘度在28℃下能保持在8.44-9.78 cp,其粘度在4℃下能保持在13.34cp以上,说明该菌株随着温度升高粘度降低不大,解决了用常规商业菌种制作的搅拌型酸奶在销售过程中由于温度升高而造成乳清析出的问题。
本发明保藏说明:
分类命名:德氏乳杆菌保加利亚亚种;
拉丁名:Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricu;
参椐的生物材料:Ouya-D-L5;
保藏机构:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心;
保藏机构简称:CGMCC;
地址:北京市朝阳区北辰西路 1 号院 3 号;
保藏日期:2019年 6月 19日;
保藏中心登记入册编号:CGMCC No.17959。
附图说明
图1为本发明所述菌株德氏乳杆菌保加利亚亚种Ouya-D-L5菌落形态图。
图2为本发明所述菌株德氏乳杆菌保加利亚亚种Ouya-D-L5革兰氏染色图。
图3为本发明所述菌株德氏乳杆菌保加利亚亚种Ouya-D-L5产胞外多糖能力曲线图。
图4为本发明所述菌株德氏乳杆菌保加利亚亚种Ouya-D-L5生长曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例,进一步阐述本发明,但不限于实施例。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
实施例1:菌株的分离纯化及鉴定
1.菌株的分离纯化
将采集到的西藏雪莲菌混匀,无菌操作,分别按以下措施处理:
(1)按10%的接种量接种于MRS液体培养基在37℃下培养18小时;
(2)按10%的接种量接种于MRS液体培养基在37℃下培养3小时,收集雪莲菌中的能在MRS培养基中生长的优势菌;
(3)取一定量的雪莲菌入60℃的水浴中巴杀5min,后按10%的接种量接种于MRS液体培养基在37℃下培养18小时;
(4)按10%的接种量接种于1mlMRS+9ml生理盐水培养基在37℃下培养18小时;
(5)将上述四种处理方法培养的菌液,交换循环进行转接,镜检,取出菌种形态较好的培养液按照10倍稀释法,对不同处理的雪莲菌样品依次进行稀释,选取10-5、10-6、10-7稀释浓度,用经过灭菌的MRS固体培养基倾倒平板,于37℃条件下培养2~3天;挑取一定数量的特征菌落,在MRS平板上反复划线纯化直到得到单菌落;将其分别转移至MRS斜面培养基上,做好标记,于4℃条件下保藏。
2.高产胞外多糖菌株的筛选
将做好标记并保存完整的纯菌株取出,用MRS液体培养基使其充分活化,按3%的接种量接种于含蛋白质含量为3.0%的脱脂乳中,37℃培养18小时,取出测定其胞外多糖含量。部分纯化的单菌株产胞外多糖结果见表1。在相同培养基、培养时间、培养温度及同样检测条件下,确定产胞外多糖最高的菌株命名为Ouya-D-L5。
同时按0.003%的接种量接种由帝斯曼公司生产的型号是FVV-231菌种和意大利萨科公司生产的型号是BG112商业直投式菌种于含蛋白质含量为3.0%的脱脂乳中,37℃培养18小时,取出测定其胞外多糖含量。
胞外多糖含量的测定方法具体如下:将发酵乳首先经100℃水浴加热15min,冷却,以失活降解多糖的酶,加入80g/100ml三氯乙酸至终质量浓度为4g/100ml,4℃恒温静置18h,后离心(12000r/min,20min,4℃),去除沉淀蛋白和菌体,上清液添加95%乙醇至终浓度为75%,摇匀,4℃静置22h,离心(12000r/min,20min,4℃),沉淀用去离子水溶解,所得的水溶液在去离子水中透析3天,透析袋(3500MW),每天换一次水,冷冻干燥得胞外多糖样品重量。
表1:部分分离纯化菌株产胞外多糖含量结果
菌株代码 | 胞外多糖含量(mg/L) |
Ouya-D-L1 | 167.9 |
Ouya-D-L5 | 268.9 |
Ouya-D-L10 | 231.6 |
Ouya-D-L23 | 198.4 |
Ouya-D-L45 | 98.7 |
Ouya-D-L66 | 119.3 |
Ouya-D-L78 | 203.7 |
Ouya-D-L97 | 167.9 |
DSM FVV-231 | 147.5 |
BG112 | 137.8 |
3.菌株的鉴定
3.1菌种的形态学特征
Ouya-D-L5的菌落在MRS固体培养基上的菌落为乳白色、湿润、光滑、不透明,其菌落形态见图1。Ouya-D-L5在显微镜下为革兰氏染色阳性菌、单个杆菌,少数出现杆菌连着现象,Ouya-D-L5革兰氏染色镜检照片见图2。
3.2菌株的分子生物学鉴定
用MRS液体培养基活化Ouya-D-L5,然后根据UNI-Q柱式细菌DNA抽提试剂盒的实验步骤提取细菌基因组,用0.8%琼脂糖凝胶跑电泳观察提取到基因组。以提取到的基因组为模板,采用细菌通用引物27F(5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3')和541R(5'-TAAGGAGGTGATCCAGCC -3')为上下游引物,采用PCR扩增试剂盒,50ul的反应体系进行PCR反应。反应参数:94℃预变性5min,然后94℃变性30s,56℃退火45s,72℃延伸90s,共30个循环,最后72℃充分延伸10min。根据设计的引物进行16s rDNA扩增,用0.8%琼脂糖凝胶电泳检测扩增得到DNA片段大小,电泳显示在1500bp左右有阳性条带。将含有目标片段的PCR产物委托上海生物工程有限公司完成测序。测序结果输入NCBI 数据库中,利用Blast软件比对分析。得到序列与德氏乳杆菌保加利亚亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus )具有99.45%的相似性。
结合Ouya-D-L5的形态观察、生理生化试验及16rsDNA基因序列分析,本发明的Ouya-D-L5菌株鉴定为德氏乳杆菌保加利亚亚种Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus ),于2019年6月19日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号:CGMCC No.17959。
实施例2:Ouya-D-L5产胞外多糖、抗氧化能力及清除自由基能力曲线的检测
1. Ouya-D-L5产胞外多糖能力的检测
1.1 Ouya-D-L5母液的制备
取保存的Ouya-D-L5,接种于MRS液体培养基中,37℃发酵18h进行活化,连续活化3代,制成菌种母液备用。
1.2 Ouya-D-L5产胞外多糖曲线测定
取1.1制备的Ouya-D-L5母液,按3%的接种量接种于含3.0%蛋白质的脱脂乳中,37℃培养24小时,每隔2h取出部分培养液测定其胞外多糖含量,测定结果如图3所示。Ouya-D-L5发酵液胞外多糖含量随着发酵时间从延滞期进入稳定期逐渐增加,菌株对数生长期增长最为迅速,进入平稳期后依然缓慢增长。发酵18小时后,菌株发酵液胞外多糖含量达到峰值268.9mg/L,之后开始出现缓慢降低趋势。
上述胞外多糖含量的测定方法和高产胞外多糖菌株的筛选中的测定方法相同。
2. Ouya-D-L5抗氧化能力曲线的检测
取上述1.1制备的Ouya-D-L5母液,按3%的接种量接种于蛋白质含量为3.0%的脱脂乳中,37℃培养24小时,每隔2h取出培养液0.5ml测定其不同时间段的总抗氧化能力,测定结果如表2所示。Ouya-D-L5发酵液总抗氧化能力在菌株对数生长期增长最为迅速,进入平稳期后依然缓慢增长。发酵14小时后,菌株发酵液总抗氧化能力达到峰值53.4U/ml,之后开始出现缓慢降低趋势。
上述总抗氧化能力的测定方法是:将不同时间段的培养液配置成1:20稀释试样,运用南京建成生物工程研究所试剂盒(货号:A015)测定,详细步骤按试剂盒说明书操作。其原理是:具有抗氧化性的物质可以将Fe3+还原成Fe2+,生成的Fe2+可与菲啉类物质生成稳定的络合物,通过比色测定便可得知其抗氧化能力高低。在37℃下,每毫升样品每分钟使反应体系的吸光值增加0.01时,即为一个总抗氧化能力单位(U)。
时间(h) | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 |
总抗氧化能力(U/ml) | 28.6 | 35.7 | 40.3 | 48.6 | 51.2 | 52.7 | 53.4 | 53.1 | 52.9 | 52.3 | 52.1 | 51.7 |
表2:Ouya-D-L5不同时间段的总抗氧化能力
3.Ouya-D-L5清除自由基能力曲线的检测
取上述1.1制备的Ouya-D-L5母液,按3%的接种量接种于蛋白质含
量为3.0%的脱脂乳中,37℃培养24小时,每隔2h取出培养液0.5ml测定其不同时间段的自由基清除能力,测定结果如表3所示。保加利亚乳杆菌Ouya-D-L5发酵液清除自由基能力在菌株对数生长期增长最为迅速,进入平稳期后依然缓慢增长。发酵16小时后,菌株发酵液清除自由基能力达到峰值44.8%,之后开始出现缓慢降低趋势。
表3: Ouya-D-L5不同时间段清除自由基能力表
时间(h) | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 |
自由基清除率(%) | 18.3 | 20.6 | 24.1 | 29.6 | 35.7 | 40.3 | 42.8 | 44.8 | 44.2 | 43.9 | 43.1 | 42.7 |
上述清除自由基能力的测定方法原理:DPPH自由基上有单电子,溶于醇溶液中呈现紫色,在515nm-520nm范围内有强吸收。自由基清除剂可以与DPPH自由基的单电子配对,导致其吸收逐渐消失,颜色也又深紫色变成黄色,褪色程度与所接受的电子数量成定量关系,因此可用分光光度计进行定量分析。测定的具体操作如下:
1、试样:将不同时间段取出的发酵液进行10倍稀释做成检测样品;
2、Ac(不加样DPPH):依次向试管中加入2ml 0.2mol/l DPPH无水乙醇溶液和2ml无水乙醇;
3、Ai(加样组):依次向试管中加入2ml 0.2mol/l DPPH无水乙醇溶液和2ml试样;
4、Aj(空白):依次向试管中加入2ml无水乙醇溶液和2ml试样
将上面加好试剂的不加样组、加样组、空白组,室温避光反应30min,后于517nm下测定吸光值,按以下公式计算清除率I。
I%=[1-(Ai-Aj)/Ac]*100%*10
实施例3 :Ouya-D-L5生长能力及加工性能测定
1.生长能力的测定:取实施例2中1.1制备的Ouya-D-L5母液,以3% 的接种量接入10 mL已灭菌的MRS 中,于37℃条件下培养,从测定初始菌数开始每隔1h测定OD值(光密度)至48h为止,绘制生长曲线结果见图4。
2.产酸能力的测定:乳酸菌的产酸能力以单位时间酸度的变化为评价指标。取实施例2中1.1制备的Ouya-D-L5母液,以3%的接种量接种到10 mL已灭菌的RSM (12% w/v)中,于37℃条件下培养。每隔2h用滴定法(国标法GB5409-85)对发酵液进行酸度检测,结果如下表4所示。
表4: Ouya-D-L5产酸曲线表(单位:oT)
时间 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 | 48 | 72 |
酸度 | 31 | 42 | 59 | 72 | 87 | 98 | 112 | 123 | 138 | 141 | 145 | 147 | 147 | 148 |
3.产香能力的测定:菌种的产香能力以其发酵凝乳产生的主要风味物质之一联乙酰含量作为评价指标。将以脱脂乳RSM (12% w/v)为培养基保存的待试菌株充分活化,生长稳定后分别以3% 的接种量接种到100 mL已灭菌的RSM (12% w/v)中,于37℃条件下培养10h后取出放置在4℃下保存经过24h后测定酸乳中的联乙酰含量。
4.产粘能力的测定:将以脱脂乳RSM (12% w/v)为培养基保存的待试菌株充分活化,生长稳定后分别以3% 的接种量接种到已灭菌的RSM (12% w/v)中,于37℃条件下培养,当凝乳的pH值下降到4.6时取出立即用流水将其温度降到30±1℃,使用粘度计测定凝乳的粘度值。
5.乳酸菌计数的测定:用MRS培养基倾注培养,于37℃培养2—3天后计数。实验结果导入Microsoft excel进行以10为底对数处理,最终结果单位为logCFU/ml。
6.水解蛋白能力的测定:蛋白质的水解能力以发酵乳的pH4.6可溶性氮为评价指标。将以脱脂乳RSM (12% w/v)为培养基保存的待试菌株充分活化,生长稳定后分别以3%的接种量接种到已灭菌的RSM (12% w/v)中,于37℃条件下培养,当凝乳的pH值下降到4.6时取出放置在4℃下保存,7天后测定酸乳中的pH4.6可溶性氮。
可溶性氮的测定方法是:取10ml的上面发酵酸乳加入20mlpH4.6的醋酸缓冲溶液,将混合液的最终pH值调为4.6,在3500rpm的条件下离心20min,用微量凯氏定氮的方法测定上清液。
Ouya-D-L5的生长能力及加工性能见表5。
表5:Ouya-D-L5的生长能力及加工性能
实施例4:Ouya-D-L5在制备酸奶中的应用
使用Ouya-D-L5制备酸奶的工艺是:以新鲜的牛奶为原料,加入一定比例的蔗糖,经配料与标准化→过滤→预热和均质→杀菌→冷却、接种(菌种添加量为2%)和发酵→破乳冷却→灌装→成品。
其中制作Ouya-D-L5发酵剂的方法是:取实施例2中1.1制备的Ouya-D-L5母液,以3% 的接种量接入10 mL已灭菌的脱脂乳中,于37℃条件下培养16h,反复转接2-3次使Ouya-D-L5充分活化,将Ouya-D-L5 2ml接入100ml(按2%的接种量来计算)灭菌的脱脂乳,在42℃发酵,待凝乳后取出在4℃条件下后熟24h即为生产酸奶的发酵剂。
对比例A
重复实施例4的工艺步骤,不同的是发酵菌种采用帝斯曼生产的商业菌DSM FVV-231。
对比例B
重复实施例4的工艺步骤,不同的是发酵菌种采用意大利萨科生产的商业菌 BG112。
实施例4与对比例A和对比例B制作的酸奶感官指标比较见表6。
实施例4与对比例A和对比例B制作的酸奶在保质期中粘度变化情况见表7。
实施例4与对比例A和对比例B制作的酸奶在保质期中酸度变化情况见表8。
表6:实施例4与对比例A和对比例B制作的酸奶感官指标
从表6可以看出,采用Ouya-D-L5制作的酸奶,产香性能较好、酸味柔和、涩味淡,能产生风味独特、粘度较高、口感极佳的搅拌型酸奶。
表7 :实施例4与对比例A和对比例B制作的酸奶在保质期中粘度变化情况(粘度的单位:cp)
从表7中可看出,实施例4采用本发明Ouya-D-L5菌株后,制作的酸奶在保质期21天内,其粘度在4℃下能保持在13.34cp以上,在28℃下能保持在8.44-9.78 cp,该菌株温度升高粘度降低不大。但对比例A制作的酸奶在保质期21天内,其粘度在4℃下能保持在9.01-9.41cp,但在28℃粘度下降到了3.01-5.10,粘度下降非常明显。同样的,对比例B制作的酸奶在保质期21天内,其粘度在4℃下能保持在7.25-7.88 cp,但在28℃粘度下降到了2.88-4.36cp,粘度下降非常明显。因此对比例A和对比例制作的酸奶在保质期内,如果温度保存不当,会造成粘度快速下降,导致乳清析出,给产品带来质量问题。
表7中实施例4在4℃测定粘度时,粘度用超量程表示是因为使用同样转子号及转速的条件下,由于粘度太高,测不出来。
表8:实施例4与对比例A和对比例B制作的酸奶在保质期中酸度变化情况(酸度的单位:oT)
从表8中可看出,保质期过程中由于温度的变化,产品的酸度变化较大。实施例4采用本发明Ouya-D-L5菌株后,制作的酸奶在保质期21天内,在28℃条件保存情况下酸度变化为79-140 oT,在37℃条件保存情况下酸度变化为80-141 oT。但对比例A制作的酸奶在保质期21天内,在28℃条件保存情况下酸度变化为87-158 oT,在37℃条件保存情况下酸度变化为89-160 oT,比本发明菌株制作酸奶酸度高出18-20 oT。同样的,对比例B制作的酸奶在保质期21天内,在28℃条件保存情况下酸度变化为89-169 oT,在37℃条件保存情况下酸度变化为91-170 oT,比本发明菌株制作酸奶酸度高出29 oT。说明Ouya-D-L5菌株产后酸能力要比商业直投式菌种弱,解决了销售过程中保存不当产品酸度上升问题。
序列表
<110> 云南欧亚乳业有限公司
<120> 一株德氏乳杆菌保加利亚亚种菌株及其应用
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1141
<212> DNA
<213> 德氏乳杆菌保加利亚亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus)
<400> 1
aagcagggcg ggtgctataa tgcaagtcga gcgagctgaa ttcaaagatt ccttcgggat 60
gatttgttgg acgctagcgg cggatgggtg agtaacacgt gggcaatctg ccctaaagac 120
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agaaccttac caggtcttga catcctgtgc tacactagag gatagtggtt cccttcggga 1020
cgcaaagaca gtgtgcatgc tgtcgtcagc tcgtgtcgtg agaatgtggg tagtcccgcc 1080
acgagcgcat ccttgtcttt agtgcaatca tagtgggcac ctctaaagag actgccgtga 1140
c 1141
Claims (2)
1.一株德氏乳杆菌保加利亚亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus)Ouya-D-L5,其特征在于:该菌株保藏编号为CGMCC No.17959,保藏日期为2019年06月19日,保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。
2.一种如权利要求1所述的德氏乳杆菌保加利亚亚种Ouya-D-L5在制备酸奶中的应用。
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CN116004443A (zh) * | 2022-11-24 | 2023-04-25 | 天津科技大学 | 一株产具有抗氧化作用胞外多糖的德式乳杆菌、多糖、方法及其应用 |
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CN106190930A (zh) * | 2016-09-06 | 2016-12-07 | 内蒙古农业大学 | 一株德氏乳杆菌保加利亚亚种mga17‑6 及其用途 |
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- 2019-09-24 CN CN201910904169.2A patent/CN110484477B/zh active Active
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CN110484477B (zh) | 2021-05-28 |
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