KR102590865B1 - 고함량 단백질 농축액의 제조방법 - Google Patents

고함량 단백질 농축액의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고함량 단백질 농축액의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단백질원을 가수분해하는 제1가수분해단계, 상기 제1가수분해단계를 통해 가수분해된 단백질을 감압농축하는 감압농축단계, 상기 감압농축단계를 통해 농축된 단백질에 유기용매 수용액을 혼합하여 지질을 제거하는 지질제거단계, 상기 지질제거단계를 통해 지질이 제거된 단백질을 가수분해하는 제2가수분해단계, 상기 제2가수분해단계를 통해 가수분해된 단백질을 농축하고 건조하는 농축건조단계 및 상기 농축건조단계를 통해 건조된 단백질을 차가버섯 농축액과 혼합하는 차가버섯농축액혼합단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조되는 단백질 농축액은 인체의 소화흡수가 용이한 저분자량의 단백질이 고함량으로 함유되어 있을 뿐만 아니라, 차가버섯 성분이 함유되어 우수한 기호도를 나타내며, 건강식품, 화장품 및 의약품 등에 적용할 수 있다.

Description

고함량 단백질 농축액의 제조방법 {METHOD FOR PREPARING HIGH CONTENT PROTEIN CONCENTRATE}
본 발명은 고함량 단백질 농축액의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체의 소화흡수가 용이한 저분자량의 단백질이 고함량으로 함유되어 있을 뿐만 아니라, 차가버섯 성분이 함유되어 우수한 기호도를 나타내며, 건강식품, 화장품 및 의약품 등에 적용할 수 있는 고함량 단백질 농축액의 제조방법에 관한 것이다.
음식물을 통하여 얻는 단백질은 체내 단백질 합성에 필요한 아미노산을 제공한다. 단백질의 일반적인 권장 섭취량은 표준 또는 조정 체중당 0.8 내지 1.2g 수준이며, 한국인을 위한 단백질 권장 섭취량은 표준 체중당 1.0g 수준이다.
인체에 단백질을 공급하는 경우 생체 이용률이 높은 양질의 단백질 위주로 공급하는 것이 바람직하고, 열량제한의 정도가 클수록 단백질 섭취 상태가 중요하다. 체중 조절과 관련하여 체지방이 소모될 때 근육 단백질의 손실도 발생하지만, 단백질을 적절히 섭취하면 근육 단백질의 손실량을 최소로 줄일 수 있다.
환자 및 노약자의 경우 면역력 증가를 위하여 신체에 필요한 필수 아미노산을 모두 함유하고 있는 양질의 육류 단백질 섭취가 권장된다. 그러나 암이나 당뇨 등과 같은 질병과 투병하는 환자 및 노약자의 경우 약화된 신체적 상태 때문에 소화 능력이 정상인에 비하여 떨어지게 되고 소화 및 흡수율이 매우 낮은 것으로 보고되고 있다.
한편, 차가버섯은 북위 45 내지 50도에 해당하는 시베리아, 캐나다, 일본 홋카이도 지역 등에서 자생하는데, 러시아나 폴란드, 발틱 지방의 국가들에서 16세기부터 전통적으로 위암과 심혈관계 질환, 당뇨 등에 처방되어 왔으며, 서부 시베리아에서는 결핵, 간, 심장 질환, 복통 등에 민간 치료약으로 널리 이용되고 있다.
또한, 차가버섯은 자작나무에 붙어 기생하여 자라는 버섯으로 러시아에서는 '차가', 일본에서는 '카바노아나타케'라 불리우며, 균주배양을 하여 차가버섯 인공재배를 시작하였지만 아직 그 효능 및 효과에 대해서는 지속적인 연구가 진행중에 있는 것으로 알려지고 있다. 이미 자연산 차가버섯은 식품의약품안전처에서도 식용 및 약용으로 안정성이 입증된 만큼 식품의 원료로서 인정하고 있다.
한국특허등록 제10-0270257호(2000.07.29) 한국특허등록 제10-0342915호(2002.06.20)
본 발명의 목적은 인체의 소화흡수가 용이한 저분자량의 단백질이 고함량으로 함유되어 있을 뿐만 아니라, 차가버섯 성분이 함유되어 우수한 기호도를 나타내며, 건강식품, 화장품 및 의약품 등에 적용할 수 있는 고함량 단백질 농축액의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 단백질원을 가수분해하는 제1가수분해단계, 상기 제1가수분해단계를 통해 가수분해된 단백질을 감압농축하는 감압농축단계, 상기 감압농축단계를 통해 농축된 단백질에 유기용매 수용액을 혼합하여 지질을 제거하는 지질제거단계, 상기 지질제거단계를 통해 지질이 제거된 단백질을 가수분해하는 제2가수분해단계, 상기 제2가수분해단계를 통해 가수분해된 단백질을 농축하고 건조하는 농축건조단계 및 상기 농축건조단계를 통해 건조된 단백질을 차가버섯 농축액과 혼합하는 차가버섯농축액혼합단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고함량 단백질 농축액의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 단백질원은 돈육, 돈골, 우육, 우골, 계육, 계골, 오징어, 낙지, 문어, 생선, 생선알, 해조류 및 조개로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제1가수분해단계는 단백질원 100 중량부에 정제수 300 내지 500 중량부 및 단백질 분해효소 10 내지 20 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 단백질 분해효소는 알칼라제 100 중량부 및 플라보르자임 50 내지 150 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 지질제거단계는 상기 감압농축단계를 통해 농축된 단백질 100 중량부에 유기용매 수용액 10 내지 30 중량부를 혼합하여 이루어지며, 상기 유기용매 수용액은 정제수 100 중량부에 디클로로메탄 5 내지 20 중량부, n-헥산 5 내지 20 중량부, 에틸에테르 5 내지 20 중량부 및 에탄올 20 내지 80 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제2가수분해단계는 상기 지질제거단계를 통해 지질이 제거된 단백질이 함유된 혼합물 100 중량부 대비 단백질 분해효소 10 내지 20 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 차가버섯농축액혼합단계는 상기 농축건조단계를 통해 건조된 단백질 100 중량부에 차가버섯 농축액 20 내지 50 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 차가버섯 농축액은 차가버섯 분말 100 중량부에 추출용매 500 내지 2000 중량부를 혼합하고, 상기 추출용매의 끓는점에서 30 내지 2시간 동안 환류 냉각 추출하여 제조되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제1가수분해단계 이전에는 상기 단백질원에 염기처리와 산처리를 순차적으로 진행하여 단백질 이외의 불순물과 칼슘성분을 제거하는 전처리단계가 더 진행되는 것으로 한다.
본 발명에 따른 고함량 단백질 농축액의 제조방법은 인체의 소화흡수가 용이한 저분자량의 단백질이 고함량으로 함유되어 있을 뿐만 아니라, 차가버섯 성분이 함유되어 우수한 기호도를 나타내며, 건강식품, 화장품 및 의약품 등에 적용할 수 있는 고함량 단백질 농축액을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고함량 단백질 농축액의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고함량 단백질 농축액의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 고함량 단백질 농축액의 제조방법은 단백질원을 가수분해하는 제1가수분해단계(S101), 상기 제1가수분해단계(S101)를 통해 가수분해된 단백질을 감압농축하는 감압농축단계(S103), 상기 감압농축단계(S103)를 통해 농축된 단백질에 유기용매 수용액을 혼합하여 지질을 제거하는 지질제거단계(S105), 상기 지질제거단계(S105)를 통해 지질이 제거된 단백질을 가수분해하는 제2가수분해단계(S107), 상기 제2가수분해단계(S107)를 통해 가수분해된 단백질을 농축하고 건조하는 농축건조단계(S109) 및 상기 농축건조단계(S109)를 통해 건조된 단백질을 차가버섯 농축액과 혼합하는 차가버섯농축액혼합단계(S111)로 이루어진다.
상기 제1가수분해단계(S101)는 단백질원을 가수분해하는 단계로, 단백질원 100 중량부에 정제수 300 내지 500 중량부 및 단백질 분해효소 10 내지 20 중량부를 혼합하여 이루어진다.
상기 제1가수분해단계(S101)를 통해 단백질원에서 추출된 단백질의 분자량이 낮아져 체내 소화흡수율이 향상된 단백질이 제공될 수 있는데, 이때, 상기 제1가수분해단계(S101)는 단백질의 가수분해효율을 향상시키기 위해 50 내지 70℃의 온도로 가열한 상태에서 진행될 수 있으며, 2 내지 10시간 동안 진행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 단백질 분해효소는 알칼라제 100 중량부 및 플라보르자임 50 내지 150 중량부로 이루어지는 것이 바람직한데, 상기의 성분으로 이루어지는 단백질 분해효소는 단백질을 분해하는 효과가 우수하여 분자량으 낮은 단백질을 제공하는 역할을 한다.
이때, 상기 단백질원은 돈육, 돈골, 우육, 우골, 계육, 계골, 오징어, 낙지, 문어, 생선, 생선알, 해조류 및 조개로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 감압농축단계(S103)는 상기 제1가수분해단계(S101)를 통해 가수분해된 단백질을 감압농축하는 단계로, 상기 제1가수분해단계(S101)를 통해 가수분해된 단백질을 30 내지 60℃의 온도를 나타내는 회전식 감압농축기(Rotary Vacuum Evaporator)에 투입하고 감압농축하여 수용액 상태의 단백질이 고함량으로 농축되도록 하는 단계다.
상기 지질제거단계(S105)는 상기 감압농축단계(S103)를 통해 농축된 단백질에 유기용매 수용액을 혼합하여 지질을 제거하는 단계로, 상기 감압농축단계(S103)를 통해 농축된 단백질 100 중량부에 유기용매 수용액 10 내지 30 중량부를 혼합하여 이루어지는데, 상기와 같이 유기용매 수용액을 혼합하게 되면, 단백질에 함유된 지질성분이 제거되어 체내에서 소화흡수율이 더욱 향상된 단백질을 제공할 수 있다.
상기 유기용매 수용액의 함량이 10 중량부 미만이면 단백질에 함유된 지질성분의 제거효과가 미미하며, 상기 유기용매 수용액의 함량이 30 중량부를 초과하게 되면 지질제거 효과는 크게 향상되지 않으면서 처리비용을 증가시키게 된다.
이때, 상기 유기용매 수용액은 정제수 100 중량부에 디클로로메탄 5 내지 20 중량부, n-헥산 5 내지 20 중량부, 에틸에테르 5 내지 20 중량부 및 에탄올 20 내지 80 중량부를 혼합하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제2가수분해단계(S107)는 상기 지질제거단계(S105)를 통해 지질이 제거된 단백질을 가수분해하는 단계로, 상기 지질제거단계(S105)를 통해 지질이 제거된 단백질이 함유된 혼합물 100 중량부 대비 단백질 분해효소 10 내지 20 중량부를 혼합하여 이루어진다.
상기의 과정을 통해 이루어지는 제2가수분해단계(S107)가 진행되면, 지질이 제거된 단백질의 분자량이 더욱 낮은 상태로 제공될 수 있다.
이때, 상기 단백질 분해효소는 상기 제1가수분해단계(S101)에서 사용된 성분과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 농축건조단계(S109)는 상기 제2가수분해단계(S107)를 통해 가수분해된 단백질을 농축하고 건조하는 단계로, 상기 제2가수분해단계(S107)를 통해 가수분해된 단백질을 30 내지 60℃의 온도를 나타내는 회전식 감압농축기(Rotary Vacuum Evaporator)에 투입하고 농축한 후에 분리하고, 열풍건조기를 이용하여 70 내지 90℃의 온도로 5 내지 10시간 동안 건조하는 과정으로 이루어진다.
상기의 농축건조단계(S109)를 거치면, 상기 제2가수분해단계(S107)를 통해 가수분해된 단백질에 함유되어 있는 수분과, 유기용매 성분이 제거되어 순도가 향상된 단백질이 고함량으로 제공될 수 있다.
상기 차가버섯농축액혼합단계(S111)는 상기 농축건조단계(S109)를 통해 건조된 단백질을 차가버섯 농축액과 혼합하는 단계로, 상기 농축건조단계(S109)를 통해 건조된 단백질 100 중량부에 차가버섯 농축액 20 내지 50 중량부를 혼합하여 액상의 단백질 농축액을 제공하게 된다.
상기 차가버섯은 강력한 항산화 성분으로 알려진 베타글루칸이 다량 함유되어 있으며, 이노시톨, 폴리페놀, 식이섬유가 풍부하여 항산화 효과 뿐만 아니라, 혈중 콜레스테롤을 낮춰주며, 지방분해, 독소배출, 항암, 항염증 및 기력보강 등의 효과를 나타내며, 상기와 같이 차가버섯 농축액이 함유되면 본 발명을 통해 제조되는 단백질 농축액의 맛, 향 및 기호도도 향상될 수 있다.
또한, 상기와 같은 효과를 나타내는 차가버섯 농축액이 함유되면, 체내 소화흡수율이 우수한 단백질 뿐만 아니라, 상기의 효과를 나타내는 단백질 농축액이 제공되어 건강식품, 화장품 및 의약품 등에 적용할 수 있다.
이때, 상기 차가버섯 농축액은 차가버섯 분말 100 중량부에 추출용매 500 내지 2000 중량부를 혼합하고, 상기 추출용매의 끓는점에서 30 내지 2시간 동안 환류 냉각 추출하여 제조되는 것이 바람직하며, 상기 추출용매는 차가 버섯에 함유된 유효성분의 용출량을 향상시키기 위해 메탄올 또는 에틸아세테이트를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1가수분해단(S101)계 이전에는 상기 단백질원에 염기처리와 산처리를 순차적으로 진행하여 단백질 이외의 불순물과 칼슘성분을 제거하는 전처리단계(S100)가 더 진행될 수도 있는데, 단백질원을 0.015 내지 1.5M 농도의 알칼리금속이 용해된 염기성 용액에 침지한 후에 5 내지 30시간 동안 염기처리하고, 염기처리된 단백질원을 0.003 내지 3M 농도의 염산용액에 침지하고 1 내지 40시간 동안 산처리하는 과정으로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 단백질원에 함유되어 있는 불순물과 칼슘성분 등이 제거되어 고품질의 단백질원을 제공할 수 있으며, 상기의 과정을 통해 전처리된 단백질원은 상기 제1가수분해단계(S101)를 통해 순도가 높은 단백질을 제공할 수 있게 된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 고함량 단백질 농축액의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 고함량 단백질 농축액의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<제조예 1> 단백질 분말의 제조
전복살 100 중량부에 정제수 400 중량부 및 단백질 분해효소(알칼라제 및 플라보르자임이 1:1의 중량부로 혼합) 15 중량부를 혼합하고 8시간 동안 가수분해하여 가수분해물을 제조한 후에, 상기 가수분해물을 회전식 감압농축기에 투입하고 45℃의 온도에서 1시간 동안 감압농축하고, 감압농축된 단백질 100 중량부에 유기용매 수용액(정제수 100 중량부, 디클로로메탄 10 중량부, n-헥산 10 중량부, 에틸에테르 10 중량부 및 에탄올 50 중량부 혼합) 20 중량부를 혼합하여 지질을 제거하고, 지질이 제거된 단백질 100 중량부에 단백질 분해효소(알칼라제 및 플라보르자임이 1:1의 중량부로 혼합) 15 중량부를 혼합하여 가수분해하고, 가수분해된 단백질을 회전식 감압농축기에 투입하고 45℃의 온도에서 2시간 동안 감압농축한 후에 농축된 단백질을 분리하고, 분리된 단백질을 열풍건조기에 투입하고 80℃의 열풍으로 8시간 동안 건조하여 단백질 분말을 제조하였다.
<제조예 2> 단백질 분말의 제조
상기 제조예 1과 동일하게 진행하되, 전복살을 가수분해하기 전에 0.5M 농도의 알칼리금속이 용해된 염기성 용액에 침지한 후에 20시간 동안 염기처리하고, 염기처리된 단백질원을 0.05M 농도의 염산용액에 침지하고 10시간 동안 산처리하는 전처리단계를 실시하여 단백질 분말을 제조하였다.
<제조예 3> 차가버섯 농축액의 제조
차가버섯 분말 100 중량부에 추출용매(메탄올) 1200 중량부를 혼합하고, 상기 추출용매의 끓는점에서 1시간 동안 환류 냉각 추출하여 차가버섯 농축액을 제조하였다.
상기 제조예 1 내지 2를 통해 제조된 단백질 분말의 분자량과 순도를 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
{단, 단백질 분말의 분자량은 GPC(Gel Permeation Chromatography)를 이용하여 측정하였다.}
<표 1>
상기 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 제조예 1 내지 2를 통해 제조된 단백질 분말은 분자량이 낮고, 순도가 높은 것을 알 수 있으며, 특히, 제조예 2와 같이 전처리단계를 거친 단백질은 분자량이 더욱 낮고 순도가 더욱 향상되는 것을 알 수 있다.
<실시예 1>
상기 제조예 1을 통해 제조된 단백질 분말 100 중량부에 상기 제조예 3을 통해 제조된 차가버섯 농축액 35 중량부를 혼합하여 단백질 농축액을 제조하였다.
<실시예 2>
상기 제조예 1을 통해 제조된 단백질 분말 100 중량부에 상기 제조예 3을 통해 제조된 차가버섯 농축액 20 중량부를 혼합하여 단백질 농축액을 제조하였다.
<실시예 3>
상기 제조예 1을 통해 제조된 단백질 분말 100 중량부에 상기 제조예 3을 통해 제조된 차가버섯 농축액 50 중량부를 혼합하여 단백질 농축액을 제조하였다.
<비교예 1>
상기 제조예 1을 통해 제조된 단백질 분말 100 중량부에 정제수 35 중량부 혼합하여 단백질 수용액을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 단백질 농축액과 및 비교예 1의 단백질 수용액의 맛, 향 및 전체적인 기호도를 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.
{단, 맛, 향 및 전체적인 기호도는 피시험자 50명을 대상으로 하여 5점 척도법으로 조사한 후에 평균값으로 나타내었다.
5점:매우 우수, 4점:우수, 3점:보통, 2점:나쁨, 1점 매우나쁨}
<표 2>
상기 표 2에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 단백질 농축액은 차가버섯 농축액이 함유되어 맛, 향 및 전체적인 기호도가 우수한 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 단백질 농축액의 제조방법은 인체의 소화흡수가 용이한 저분자량의 단백질이 고함량으로 함유되어 있을 뿐만 아니라, 차가버섯 성분이 함유되어 우수한 기호도를 나타내며, 건강식품, 화장품 및 의약품 등에 적용할 수 있는 단백질 농축액을 제공한다.
S100 ; 전처리단계
S101 ; 제1가수분해단계
S103 ; 감압농축단계
S105 ; 지질제거단계
S107 ; 제2가수분해단계
S109 ; 농축건조단계
S111 ; 차가버섯농축액혼합단계

Claims (9)

  1. 단백질원을 가수분해하는 제1가수분해단계;
    상기 제1가수분해단계를 통해 가수분해된 단백질을 감압농축하는 감압농축단계;
    상기 감압농축단계를 통해 농축된 단백질에 유기용매 수용액을 혼합하여 지질을 제거하는 지질제거단계;
    상기 지질제거단계를 통해 지질이 제거된 단백질을 가수분해하는 제2가수분해단계;
    상기 제2가수분해단계를 통해 가수분해된 단백질을 농축하고 건조하는 농축건조단계; 및
    상기 농축건조단계를 통해 건조된 단백질을 차가버섯 농축액과 혼합하는 차가버섯농축액혼합단계;로 이루어지며,
    상기 단백질원은 돈육, 돈골, 우육, 우골, 계육, 계골 및 해조류로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지고,
    상기 제1가수분해단계는 단백질원 100 중량부에 정제수 300 내지 500 중량부 및 단백질 분해효소 10 내지 20 중량부를 혼합하여 이루어지며,
    상기 단백질 분해효소는 알칼라제 100 중량부 및 플라보르자임 50 내지 150 중량부로 이루어지고,
    상기 지질제거단계는 상기 감압농축단계를 통해 농축된 단백질 100 중량부에 유기용매 수용액 10 내지 30 중량부를 혼합하여 이루어지며,
    상기 유기용매 수용액은 정제수 100 중량부에 디클로로메탄 5 내지 20 중량부, n-헥산 5 내지 20 중량부, 에틸에테르 5 내지 20 중량부 및 에탄올 20 내지 80 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고함량 단백질 농축액의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2가수분해단계는 상기 지질제거단계를 통해 지질이 제거된 단백질이 함유된 혼합물 100 중량부 대비 단백질 분해효소 10 내지 20 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고함량 단백질 농축액의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 차가버섯농축액혼합단계는 상기 농축건조단계를 통해 건조된 단백질 100 중량부에 차가버섯 농축액 20 내지 50 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고함량 단백질 농축액의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 차가버섯 농축액은 차가버섯 분말 100 중량부에 추출용매 500 내지 2000 중량부를 혼합하고, 상기 추출용매의 끓는점에서 30 내지 2시간 동안 환류 냉각 추출하여 제조되는 것을 특징으로 하는 고함량 단백질 농축액의 제조방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1가수분해단계 이전에는 상기 단백질원에 염기처리와 산처리를 순차적으로 진행하여 단백질 이외의 불순물과 칼슘성분을 제거하는 전처리단계가 더 진행되는 것을 특징으로 하는 고함량 단백질 농축액의 제조방법.
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