CN116970664B - 一种金花菌发酵桃胶多糖的制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种金花菌发酵桃胶多糖的制备方法,包括前处理、发酵、离心干燥等步骤;所述桃胶多糖的多糖含量为85%‑99%。本发明的桃胶多糖具有多糖含量高、多糖生物活性高的优点,可广泛使用于化妆品产品中,具有优异的抗氧化、保湿作用。本发明通过使用金花菌对桃胶多糖进行发酵提取,避免了使用大量有机试剂,安全环保且极大的保留了多糖的生物活性;通过特定的提取工艺,避免了使用酸碱、高温等对桃胶多糖的水解步骤,极大的保留了桃胶多糖的活性,避免了对多糖结构的破坏,且提取效率高,具有极大的市场和应用前景。

Description

一种金花菌发酵桃胶多糖的制备方法与应用
技术领域
本发明涉及微生物提取技术领域,具体涉及一种金花菌发酵桃胶多糖的制备方法与应用。
背景技术
桃胶又名桃树胶,是桃、李等蔷薇科植物的树干受伤或受微生物感染后分泌的淡红色或者淡黄色半透明状胶质,其在树上风干或者其他脱水方式形成的固体成为原桃胶。原桃胶由多糖及其衍生物、少量蛋白质及杂质组成,具有药用和保健功能。我国传统医学在临床上用于治疗石淋、血淋、痢疾、糖尿病等病症,现代研究证实,桃胶多糖具有降血糖、降血脂、免疫调节、促进肠胃蠕动及治疗烧伤的作用。
冠突散囊菌(Eurotium cristatum)是一种有益真菌,属于散囊菌目发菌科散囊属,其子囊孢子金黄色,形似米兰,在成品茯砖中肉眼可见,在茯砖茶的生产过程中是产生“金花”的优势菌,因此俗称为“金花”菌。同时冠突散囊菌也是形成茯砖茶独特品质的主要因素。由于冠突散囊菌的作用,使得茯砖茶的色、香、味不同于其他茶类,发酵后具有多种新增物质,赋予茯砖茶多种功效,如抗氧化、促消化、降脂减肥、抑菌、抗癌等。
冠突散囊菌产生多酚氧化酶、果胶酶、纤维素酶、蛋白酶等胞外酶,催化桃胶中物质的氧化、聚合、降解、转化;可将纤维素和多糖等大分子物质转化成小分子物质。
研究表明,桃胶多糖属于Ⅱ型阿拉伯半乳聚糖,具有抗氧化、抗菌、抗肿瘤等诸多生物活性。然而,由于桃胶中阿拉伯半乳聚糖的分子量较大且分子结构复杂,导致其水溶性较差,只能浸胀而不易溶解,影响其在实际生产和加工中的利用。因此,桃胶必须经过水解处理才能满足生产使用要求,如何对桃胶进行水解和加工成为制约桃胶提取物广泛应用的主要因素之一。
现有技术中,通常采用酸、碱或高温水解等工艺加工桃胶,使其水解为可溶性多糖,但是,制备的桃胶多糖仍然存在提取率不高、稳定性不好等诸多问题,会限制桃胶多糖的开发利用。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种金花菌发酵桃胶多糖及其制备方法,克服现有提取方法的不足,保持桃胶多糖的生物活性,降低桃胶多糖分子量。
本发明一方面提供一种金花菌发酵桃胶多糖的制备方法,其具体步骤如下:
步骤1:前处理:将桃胶在70-90℃条件下干燥20-30min,粉碎后过40-80目筛,得到桃胶粉;
步骤2:发酵:将桃胶粉溶于水中,转入发酵罐中,灭菌20-40min,在发酵罐中接种金花菌种子液,在25-35℃条件下发酵2-7d,得到发酵液;
步骤3:离心干燥:将发酵液进行离心处理,取上清液,过滤、干燥即得桃胶多糖;所述桃胶多糖的多糖含量为85%-99%。
在一种优选的实施方式中,步骤2中所述桃胶粉与水的料液比为1:40-60。例如可列举的有1:45、1:46、1:47、1:48、1:49、1:50、1:51、1:52、1:53、1:54、1:55、1:56、1:57、1:58、1:59、1:60。本发明中并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
在一种优选的实施方式中,步骤2中所述金花菌种子液的制备方法如下:
(1)制备菌种:挑一块生长有金花孢子的茯砖茶茶叶,将金花孢子接种至PDA培养基,传代培养至培养基中只有金花菌;将金花菌接种到含有蔗糖的桃胶水溶液培养基中,置于28℃-30℃中培养,待金花菌长满整个平板,即得金花菌菌种;
(2)制备金花菌种子液:将金花菌菌种接种至进液体培养基中,在28-32℃培养2-5天,转速为100-200r/min,得到金花菌种子液。
在一种优选的实施方式中,所述金花菌菌种接种的接种量为1%-3%。
在一种优选的实施方式中,所述PDA培养基的原料包括:马铃薯200.0g,葡萄糖20.0g,琼脂20.0g,蒸馏水1000mL。
在PDA培养基中分离纯化获得的金花菌,可使用常规鉴定方法进行鉴定,确定其为金花菌。可列举的鉴定方法有:形态学鉴定法、分子生物学鉴定法。本发明中对金花菌的鉴定方法不做具体限定。
在一种优选的实施方式中,所述桃胶水溶液培养基的原料包括:200g桃胶,1000ml蒸馏水,琼脂30g,蔗糖。
在一种优选的实施方式中,所述桃胶水溶液培养基的制备方法为:将桃胶和蒸馏水混合煮开,过滤,加入琼脂,加入蔗糖,灭菌锅中115℃灭菌20min,倒平板,冷却即得。
在一种更优选的实施方式中,所述蔗糖的质量含量为培养基原料总量的0-3%。例如,可列举的有:0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%。本发明中并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
上述金花菌菌种的培养中,所述将金花菌接种到含有蔗糖的桃胶水溶液培养基中,可选择含有不同浓度蔗糖的桃胶水溶液培养基进行多次培养。在一种优选的实施方式中,所述将金花菌花接种到含有蔗糖的桃胶水溶液培养基中,置于28℃-30℃中培养的具体操作步骤为:
a、将在PDA培养基上纯化的金花菌,接种到含有2%蔗糖的桃胶水溶液培养基中,置于28℃-30℃中培养,待金花菌长满整个平板;b、将上述金花菌接种到含有1.5%桃胶的桃胶水溶液培养基中,置于28℃-32℃中培养,待金花菌长满整个平板;c、将上述金花菌接种到含有1%蔗糖的桃胶水溶液培养基中,置于28℃-32℃中培养,待金花菌长满整个平板;d、将上述金花菌接种到含有0.5%蔗糖的桃胶水溶液培养基中,置于28℃-32℃中培养,待金花菌长满整个平板;e、将上述金花菌接种到不含蔗糖的桃胶水溶液培养基中,置于28℃-32℃中培养,待金花菌长满整个平板,即得金花菌菌种。
本发明中通过使用桃胶水溶液培养基进行菌种制备,使金花菌能够快速适应主要有桃胶成分组成的培养基,金花菌能够在桃胶上更快生长。并且发明人发现,通过将金花菌依次接种到含有不同浓度的蔗糖的桃胶水溶液培养基中培养,在后续的桃胶发酵中能够快速生长。在相同的条件下,在含有不同浓度的蔗糖的桃胶水溶液培养基中培养过的金花菌在发酵罐中长满只需要5天,而未培养过的金花菌长满则至少需要1个月。大大的提高了金花菌的生长效率,提高了对桃胶多糖的发酵效率。
在一种优选的实施方式中,所述液体培养基的制备方法为:将200g桃胶,1000ml蒸馏水混合煮开,过滤,灭菌锅中115℃灭菌30min,倒平板,冷却即得。
在一种优选的实施方式中,步骤2中所述金花菌种子液的浓度为1×105~8cfu/ml。
在一种优选的实施方式中,步骤2中所述金花菌种子液的接种量为5-10%。
本发明中,当步骤2中金花菌种子液的浓度为1×105~8cfu/ml、接种量为5-10%时,具有最好的发酵效果。发明人发现,若金花菌种子液浓度过低、接种量过少,菌种生长发育缓慢,传代次数多,会导致菌种间差异较大,质量不稳定,从而影响发酵产物的质量。但是若金花菌种子液浓度过高、接种量过大,又会使得菌丝前期代谢迅速,菌丝提前衰老,菌丝浓度过大,破坏了发酵液应用的物理性状,同样影响发酵产物的合成。
在一种优选的实施方式中,步骤3中所述离心处理的离心速率为8000-10000r/min,离心20-30min。
在一种优选的实施方式中,步骤3中所述过滤为将上清液通过孔径为0.1-1μm的过滤器进行过滤。
为了避免高温破坏桃胶多糖的结构和影响其活性,在一种优选的实施方式中,步骤3中所述干燥为真空冷冻干燥。更优选的,所述真空冷冻干燥的真空度<10Pa、温度为-50℃、干燥时间为12~24h。
本发明另一方面提供一种桃胶多糖在化妆品中的应用。将桃胶多糖用于化妆品中,具有保湿、抗氧化的作用,促进了桃胶深加工产业的发展,为人民创造经济效益。
本申请中所用原料、设备,若无特别说明,均为本领域的常用原料、设备,均来自市售产品。本申请中所用方法,若无特别说明,均为本领域的常规方法。
有益效果
本发明提供一种金花菌发酵桃胶多糖,具有分子量小、多糖生物活性高的优点,可广泛使用于化妆品产品中,具有优异的抗氧化、保湿作用。本发明通过使用金花菌对桃胶多糖进行发酵提取,避免了使用大量有机试剂,安全环保且极大的保留了多糖的生物活性。通过特定的提取工艺,避免了使用酸碱、高温等对桃胶多糖的水解步骤,极大的保留了桃胶多糖的活性,避免了对多糖结构的破坏,且提取效率高,具有极大的市场和应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例3的桃胶多糖的样品图;
图2为本发明进行硫酸苯酚法测试多糖含量时的葡萄糖标准曲线图;
图3为本发明进行考马斯亮蓝法测蛋白含量时的蛋白标准曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例
实施例1
本实施例提供一种金花菌发酵桃胶多糖的制备方法,具体制备步骤如下:
步骤1:前处理:将桃胶在80℃条件下干燥20 min,粉碎后过60目筛,得到桃胶粉;
步骤2:发酵:将桃胶粉溶于水中,转入发酵罐中,桃胶粉与水的料液比为1:45,115℃灭菌20min;在发酵罐中接种金花菌种子液,接种量为5%,在30℃条件下发酵5d,得到发酵液;
步骤3:离心干燥:将发酵液在8000r/min进行离心处理20min,取上清液,通过孔径为1μm的过滤器进行过滤,通过真空冷冻干燥(真空度<10PA、温度为-50℃、干燥时间为20h),即得桃胶多糖; 桃胶多糖的多糖含量为85.4%
步骤2中金花菌种子液的制备方法如下:
(1)制备菌种:挑一块生长有金花孢子的茯砖茶茶叶,将金花孢子接种至PDA培养基,传代培养至培养基中只有金花菌;
将金花菌接种到含有蔗糖的桃胶水溶液培养基中,具体的培养步骤如下:
a、将在PDA培养基上纯化的金花菌,接种到含有2%蔗糖的桃胶水溶液培养基中,置于30℃中培养,待金花菌长满整个平板;b、将上述金花菌接种到含有1.5%桃胶的桃胶水溶液培养基中,置于32℃中培养,待金花菌长满整个平板;c、将上述金花菌接种到含有1%蔗糖的桃胶水溶液培养基中,置于32℃中培养,待金花菌长满整个平板;d、将上述金花菌接种到含有0.5%蔗糖的桃胶水溶液培养基中,置于32℃中培养,待金花菌长满整个平板;e、将上述金花菌接种到不含蔗糖的桃胶水溶液培养基中,置于32℃中培养,待金花菌长满整个平板,即得金花菌菌种。
PDA培养基的原料包括:马铃薯200.0g,葡萄糖20.0g,琼脂20.0g,蒸馏水1000mL;
桃胶水溶液培养基的原料包括:200g桃胶,1000ml蒸馏水,琼脂30g,蔗糖。桃胶水溶液培养基的制备方法为:将桃胶和蒸馏水混合煮开,过滤,加入琼脂,加入蔗糖,灭菌锅中115℃灭菌20min,倒平板,冷却即得。
(2)制备金花菌种子液:以1%的接种量将金花菌菌种接种至进液体培养基中,在30℃摇床培养5天,转速为140r/min,得到金花菌种子液。金花菌种子液的浓度为1×106cfu/ml。
液体培养基的制备方法为:将200g桃胶,1000ml蒸馏水混合煮开,过滤,灭菌锅中115℃灭菌30min,倒平板,冷却即得。
实施例2
本实施例提供一种金花菌发酵桃胶多糖的制备方法,具体实施步骤同实施例1,与实施例1的区别在于,步骤2的发酵步骤中,桃胶粉和水的料液比为1:50;桃胶多糖的多糖含量为88.72%。
实施例3
本实施例提供一种金花菌发酵桃胶多糖的制备方法,具体实施步骤同实施例1,与实施例1的区别在于,步骤2的发酵步骤中,桃胶粉和水的料液比为1:55; 桃胶多糖的多糖含量为98.48%。
如图1所示,本实施例制得的桃胶多糖为淡黄色粉末。
实施例4
本实施例提供一种金花菌发酵桃胶多糖的制备方法,具体实施步骤同实施例1,与实施例1的区别在于,步骤2的发酵步骤中,桃胶粉和水的料液比为1:60; 桃胶多糖的多糖含量为97.58%。
实施例5
本实施例提供一种金花菌发酵桃胶多糖的制备方法,具体实施步骤同实施例1,与实施例3的区别在于,步骤2的发酵步骤中,金花菌种子液的接种量为6%;桃胶多糖的多糖含量为95.42%。
实施例6
本实施例提供一种金花菌发酵桃胶多糖的制备方法,具体实施步骤同实施例1,与实施例3的区别在于,步骤2的发酵步骤中,金花菌种子液的接种量为8%;桃胶多糖的多糖含量为94.83%。
实施例7
本实施例提供一种金花菌发酵桃胶多糖的制备方法,具体实施步骤同实施例1,与实施例3的区别在于,步骤2的发酵步骤中,金花菌种子液的接种量为10%;桃胶多糖的多糖含量为90.20%。
对比例1
干燥桃胶粉碎,过60目筛,以料液比1:45-60 加入去离子水,转入提取罐,95℃提取3.5h;6000-10000r/min离心20-30min,取上清液,最终通过孔径为0.1-1μm的过滤器,得到过滤液。将过滤液进行真空冷冻干燥处理。
对比例2
本实施例提供一种金花菌发酵桃胶多糖的提取方法,其具体实施方式同实施例3,与实施例3的区别在于,步骤2的发酵步骤中,料液比为1:40。
对比例3
本实施例提供一种金花菌发酵桃胶多糖的提取方法,其具体实施方式同实施例3,与实施例3的区别在于,步骤2的发酵步骤中,料液比为1:65。
对比例4
本实施例提供一种金花菌发酵桃胶多糖的提取方法,其具体实施方式同实施例3,与实施例3的区别在于,步骤2的发酵步骤中,金花菌种子液的接种量为12%。
对比例5
本实施例提供一种金花菌发酵桃胶多糖的提取方法,其具体实施方式同实施例3,与实施例3的区别在于,步骤2的发酵步骤中,金花菌种子液的接种量为3%。
性能测试
多糖含量测试
将实施例1-7、对比例1-5的桃胶多糖采用硫酸苯酚法测其多糖含量。
取1.00mL的待测样品于试管中,加入5.00mL显色液,振荡均匀。置于沸水浴中保温30~35min,取出,放在冷水浴中,冷却至室温。于490nm处测定其吸光度值。
葡萄糖标准曲线(如图2)的测定:分别取 0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7和0.8mL 的 0.1 mg/mL 葡萄糖溶液置具塞试管中,各用蒸馏水补至 1mL,然后分别加入5.00mL显色液,振荡均匀。置于沸水浴中保温30~35min,取出,放在冷水浴中,冷却至室温。于490nm处测定其吸光度值。
分子量测试:高效凝胶渗透色谱法
测试方法:精密配制0.05M氯化钠溶液,过0.45μm滤膜,15min超声处理,待用。准确称取右旋糖酐标准品,与0.05M氯化钠溶液混合,配制成不同分子量右旋糖酐标准溶液(质量浓度为5 mg /mL),过0.22μm的滤膜后,备用。上机检测标准溶液,并使用 GPC 软件对结果进行分析。称取桃胶多糖样品,以0.05M氯化钠溶液为溶剂,配制桃胶多糖溶液(C=5mg/mL),离心10min(转速为8000r/min)。取离心后上清液,过0.22μm滤膜后,转移至进样瓶,上机对桃胶多糖上清液进行检测。
将实施例3、对比例1进行分子量测试。
蛋白含量测试
将实施例1-7、对比例1-5的桃胶多糖采用考马斯亮蓝法测蛋白含量。
考马斯亮蓝法测定蛋白质含量是利用蛋白质-染料相结合的原理。考马斯亮蓝G-250 染料,在酸性溶液中与蛋白质结合,使染料的最大吸收峰的位置由465nm变为595nm,溶液的颜色也由棕黑色变为蓝色。通过测定 595nm 处光吸收的增加量可知与其结合蛋白质的量。
蛋白标准曲线(如图3)的测定:准确吸取 0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05和0.06mL 的标准蛋白溶液于1 mL 具塞试管中,用0.15mol/L NaCl溶液补至0.1mL,再分别加入 5mL 的考马斯亮蓝 G-250 溶液,充分摇匀,室温放置 10 min,于波长 595 nm 处测定吸光度值。
样品蛋白含量的测定:取 0.5 mL 样品液加0.15mol/L NaCl溶液补足至 1 mL,依据标曲制备步骤进行操作,测吸光度值并计算蛋白含量。
以上多糖含量、分子量、蛋白含量的测试结果如下表1。
表1
实施例 多糖含量 分子量 蛋白含量
实施例1 85.40% / 3.2%
实施例2 88.72% / 2.8%
实施例3 98.48% 6.94×105 0.8%
实施例4 97.58% / 1.0%
实施例5 95.42% / 0.5%
实施例6 94.83% / 0.3%
实施例7 90.20% / 1.0%
对比例1 80.93% 5.68×106 3.0%
对比例2 82.76% / 2.4%
对比例3 87.23% / 1.5%
对比例4 90.54% / 2.3%
对比例5 88.42% / 1.5%
由上表1可知,本发明通过冠突散囊菌进行发酵,合理控制加工工艺可提高多糖含量,减小桃胶多糖的分子量,使桃胶多糖在化妆品应用中更加便于吸收。
保湿性能测试
将桃胶多糖和透明质酸钠的0.5%的水溶液置于恒温低湿(干燥硅胶)干燥器中,75h后测定各自失水率。
将实施例3的桃胶多糖进行保湿性能测试,测得结果如下表2。
表2
透明质酸钠 桃胶多糖
初始值 30 30.03
75h后 23.56 23.96
失水率 24.47% 20.21%
吸湿性能测试
将真空冻干至恒重的桃胶多糖、透明质酸钠粉末、甘油0.5g置入恒温恒湿的干燥器内(25℃,43%相对湿度)。剩余粉末置于室温湿度下,测定72h后吸收水分的质量。
将实施例3的桃胶多糖进行吸湿性能测试,测得结果如下表3。
表3
透明质酸钠 桃胶多糖 甘油
初始值 0.5 0.5 0.5
75h后 0.55 0.53 0.65
吸水率 10% 6% 22%
由上表3可知,桃胶多糖的吸湿性要略低于透明质酸钠和甘油,在低湿度(43%)下72h后可以吸收自身6%质量的水。
抗氧化效果测试
(1) 样品溶液的制备
称取桃胶多糖0.5g,蒸馏水溶解,过滤沉淀,定容于100mL容量瓶中。
样品测定
精密量取样品溶液1.0mL,置于10mL具塞刻度试管中,加ABTS+自由基工作液3.0mL,避光放置6min。以PBS 缓冲液为空白,在734nm波长处测定吸光度。
桃胶多糖抗氧化性计算
桃胶多糖抗氧化性能,按式(1)计算:
自由基清除率……………………(1)
式中:
A0——1mLPBS溶液与3.0mL ABTS+自由基工作液混合后的吸光度
A——1mL样品溶液与3.0mL ABTS+自由基工作液混合后的吸光度
将实施例3的桃胶多糖进行抗氧化效果测试,测得结果如下表4。
表4
稀释250倍VC 桃胶多糖 空白对照
自由基清除率 99.71% 72.21% 0.00%
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种金花菌发酵桃胶多糖的制备方法,其特征在于,所述制备方法的具体步骤如下:
步骤1:前处理:将桃胶在80 ℃条件下干燥20min,粉碎后过60目筛,得到桃胶粉;
步骤2:发酵:将桃胶粉溶于水中,转入发酵罐中,桃胶粉与水的料液比为1:55,灭菌20min,在发酵罐中接种金花菌种子液,接种量为5%,在30℃条件下发酵5d,得到发酵液;
步骤3:离心干燥:将发酵液在8000r/min进行离心处理20min,取上清液,通过孔径为1μm的过滤器进行过滤,通过真空冷冻干燥,即得桃胶多糖;
步骤2中所述金花菌种子液的浓度为1×106cfu/ml;
步骤2中所述金花菌种子液的制备方法如下:
(1)制备菌种:挑一块生长有金花孢子的茯砖茶茶叶,将金花孢子接种至PDA培养基,传代培养至培养基中只有金花菌;将金花菌接种到含有蔗糖的桃胶水溶液培养基中,具体操作步骤为:
a、将在PDA培养基上纯化的金花菌,接种到含有2%蔗糖的桃胶水溶液培养基中,置于30℃中培养,待金花菌长满整个平板;b、将上述金花菌接种到含有1.5%蔗糖的桃胶水溶液培养基中,置于32℃中培养,待金花菌长满整个平板;c、将上述金花菌接种到含有1%蔗糖的桃胶水溶液培养基中,置于32℃中培养,待金花菌长满整个平板;d、将上述金花菌接种到含有0.5%蔗糖的桃胶水溶液培养基中,置于32℃中培养,待金花菌长满整个平板;e、将上述金花菌接种到不含蔗糖的桃胶水溶液培养基中,置于32℃中培养,待金花菌长满整个平板,即得金花菌菌种;
(2)制备金花菌种子液:以1%的接种量将金花菌菌种接种至液体培养基中,在30℃培养5天,转速为140r/min,得到金花菌种子液。
2.根据权利要求1所述的一种金花菌发酵桃胶多糖的制备方法,其特征在于,所述桃胶水溶液培养基的原料包括:200g桃胶,1000ml蒸馏水,琼脂30g,蔗糖。
3.根据权利要求1所述的一种金花菌发酵桃胶多糖的制备方法,其特征在于,步骤3中所述干燥为真空冷冻干燥;所述真空冷冻干燥的真空度<10Pa、温度为-50℃、干燥时间为12~24h。
4.根据权利要求1-3任一项所述金花菌发酵桃胶多糖的制备方法制备的桃胶多糖在化妆品中的应用。
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