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        SDE-GC-MS結(jié)合GC-O對比熟湖南臘肉和熟廣東臘肉的揮發(fā)性風味成分

        2015-08-15 10:59:43蒲丹丹陳海濤孫寶國張玉玉
        食品科學 2015年24期
        關(guān)鍵詞:木酚煙熏醛類

        蒲丹丹,孫 杰,陳海濤,*,孫寶國,張玉玉

        (1.北京工商大學,食品營養(yǎng)與人類健康北京高精尖創(chuàng)中心,北京 100048;2.食品質(zhì)量與安全北京實驗室,北京 100048;3.北京市食品風味化學重點實驗室,北京 100048)

        SDE-GC-MS結(jié)合GC-O對比熟湖南臘肉和熟廣東臘肉的揮發(fā)性風味成分

        蒲丹丹1,2,3,孫 杰1,2,3,陳海濤1,2,3,*,孫寶國1,2,3,張玉玉1,2,3

        (1.北京工商大學,食品營養(yǎng)與人類健康北京高精尖創(chuàng)中心,北京100048;2.食品質(zhì)量與安全北京實驗室,北京100048;3.北京市食品風味化學重點實驗室,北京100048)

        采用同時蒸餾萃取法提取熟廣東臘肉和熟湖南臘肉的揮發(fā)性風味成分,并結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和氣相色譜-嗅聞技術(shù)對萃取成分進行鑒定。結(jié)果顯示,熟廣東臘肉共鑒定出揮發(fā)性成分共31 種,其中酯類10 種(49.20%)、醛類14 種(27.37%)、酮類1 種(1.50%)、雜環(huán)類3 種(2.51%)、醇類1 種(0.82%)、酚類1 種(0.41%)、烴類1 種(0.11%);熟湖南臘肉的揮發(fā)性成分共71 種,其中酚類19 種(46.46%)、烷烴類17 種(13.62%)、醚類3 種(12.45%)、苯類8 種(4.41%)、醛類9 種(4.65%)、醇類3 種(3.02%)、酮類7 種(1.80%)、雜環(huán)類5 種(1.33%)。經(jīng)氣相色譜-嗅聞確定熟湖南臘肉中的8 種關(guān)鍵性風味成分為:2-甲基吡嗪、2-環(huán)戊烯-1-酮、壬醛、5-甲基糠醛、苯甲醛、愈創(chuàng)木酚、十六醛、丁香酚;熟廣東臘肉中的5 種關(guān)鍵性風味成分為:2-乙?;秽?、1-辛烯-3-醇、反,反-2,4-壬二烯醛、反-2,4-癸二烯醛、2-十一醛。兩產(chǎn)地臘肉揮發(fā)性成分的主要差異在于酚類、酯類及醛類化合物的種類和含量。

        湖南臘肉;廣東臘肉;揮發(fā)性成分;同時蒸餾萃取;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用;氣相色譜-嗅聞

        臘肉是一種具有中國傳統(tǒng)色彩的腌制類肉制品,其風味獨特。目前,市場上最為暢銷的臘肉有湖南臘肉、四川臘肉、廣東臘肉。湖南臘肉一般是將鹽腌制的五花肉或者大腿肉煙熏一個月左右,形成鮮美異常的獨特風味;與湖南臘肉不同,廣東臘肉在腌制過程中會放入料酒、糖,然后烘烤一段時間,從而形成臘肉特有的香味[1]。湖南臘肉不僅有肉香、咸味,而且還有濃烈的煙熏香味,廣受消費者喜愛。由于其風味獨特多與其他蔬菜炒制,以燉臘肉、辣椒炒臘肉最受歡迎。

        目前,國內(nèi)很多學者都對不同產(chǎn)地的臘肉揮發(fā)性風味進行了深入的研究。白衛(wèi)東等[2]研究了廣東臘腸、臘肉的風味物質(zhì);趙冰等[3]對湘西臘肉的揮發(fā)性成分進行了分析;郭昕等[4]采用固相微萃取(solid-phase microextraction,SPME)結(jié)合電子鼻對湖南臘肉、四川臘肉和廣東臘肉3 種臘肉進行了對比;章慧鶯等[5]對柴溝堡熏肉揮發(fā)性風味成分進行了分析。結(jié)果表明醛類、酚類、含硫含氮及雜環(huán)化合物對熏肉的風味可能有較為顯著的影響。而國外主要研究香腸、火腿的風味,Bianchi等[6]對不同類型的意大利香腸進行了區(qū)分鑒定分析;Ruiz等[7]研究了風干加工工藝對于火腿風味的影響。以上研究是對初加工臘肉制品的風味進行分析,且以SPME方法為主,而對于臘肉菜肴風味分析的研究較少。

        SPME是一種無溶劑的,將吸附、濃縮、解吸、進樣集于一體的便捷萃取技術(shù),主要用于揮發(fā)性成分萃取[8]。SPME萃取的揮發(fā)性成分都是生臘肉的香氣成分,其分析結(jié)果對于模擬臘肉菜肴風味的貢獻不大,尤其在香精的調(diào)配中只對于臘肉香精的頭香有參考價值,而對基香和尾香參考價值不大。而采用同時蒸餾萃取(simultaneous distillation and extraction,SDE)方法萃取的風味成分更接近臘肉主體,對于臘肉香精的基香、尾香更有意義。SDE方法是一種將分離、提取、富集于一體且針對于揮發(fā)、半揮發(fā)組分的萃取技術(shù)[9]。因此,本實驗采用SDE并結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜(gas chromatographymass spectrometry,GC-MS)聯(lián)用技術(shù)和氣相-嗅聞(gas chromatography-olfactory,GC-O)技術(shù)對熟的煙熏和非煙熏臘肉揮發(fā)性風味成分進行鑒定和對比,旨為臘肉菜肴工業(yè)化生產(chǎn)提供借鑒。

        1 材料與方法

        1.1材料與試劑

        湖南湘西松桂坊臘肉、廣東皇上皇臘肉市售。

        二氯甲烷(分析純)國藥集團化學試劑有限公司;C6~C30正構(gòu)烷烴(色譜純)美國Supelco公司;氮氣(純度99.9%)北京氦普北分氣體工業(yè)有限公司。

        1.2儀器與設(shè)備

        SDE裝置北京玻璃儀器廠;N-1100型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上海愛朗儀器有限公司;WD-9412A型循環(huán)泵北京市六一儀器廠;7980N-5973i型GC-MS聯(lián)用儀、7980N GC儀美國Agilent公司;ODP嗅聞儀德國Gerstel公司。

        1.3方法

        1.3.1SDE法提取揮發(fā)性風味成分

        臘肉去皮洗凈后切碎,準確稱量100 g放進1 000 mL圓底燒瓶,加蒸餾水300 mL,置于SDE裝置的重相端,(130±2)℃油浴加熱,磁力攪拌;取50 mL重蒸二氯甲烷置于100 mL圓底燒瓶,置于SDE裝置的輕相端,(50±2)℃水浴加熱,磁力攪拌;回流提取4 h后,加入無水硫酸鈉,冷凍脫水干燥24 h。過濾后旋蒸至2~3 mL,再氮吹至0.5 mL左右,得到具有濃郁香氣的油狀液體,待GC-MS聯(lián)用儀分析。

        1.3.2GC-MS聯(lián)機的條件

        G C條件:H P I N N O-W A X毛細管柱(30 mm×250 μm,0.25 μm);進樣口溫度250 ℃;升溫程序:起始溫度40 ℃,保持3 min;以8 ℃/min升至100 ℃,保持3 min;再以6 ℃/min升至135 ℃,保持3 min;以1.5 ℃/min升至160 ℃,保持3 min;最后以3.6 ℃/min升至220 ℃,保持4 min;載氣流速1 mL/min;進樣量1.0 μL;分流比20∶1。

        MS條件:電子電離源;電子能量70 eV;離子源溫度230 ℃;四極桿溫度150 ℃;質(zhì)量掃描范圍50~550 u。掃描方式全掃描;溶劑延遲4 min。

        1.3.3GC-O條件

        GC-O條件與GC-MS條件保持一致。GC-O實驗由10 位經(jīng)過培訓(xùn)的感官評價人員完成,每名評價人員對樣品進行嗅聞,記錄評價員在嗅聞過程中所聞到的氣味特征和強度(1=微弱、2=清晰、3=較強、4=非常強烈),將6 位以上評價員都聞到的化合物選定為關(guān)鍵性風味成分。

        1.3.4正構(gòu)烷烴測定保留指數(shù)(rentation index,RI)

        將正構(gòu)烷烴作為標準物單獨進樣,進樣量0.1 μL,不分流進樣。升溫程序和待測樣品條件一致。

        1.4數(shù)據(jù)處理

        定性分析:根據(jù)NIST譜庫檢索和RI結(jié)合手動檢索來確定。RI的計算公式如下[9]:

        式中:n為碳原子的個數(shù);t'(i)為帶測組分的調(diào)整保留時間/min;t'(n)為具有n個碳原子的正構(gòu)烷烴調(diào)整保留時間/min;t'(n+1)為具有n+1個碳原子的正構(gòu)烷烴調(diào)整保留時間/min。

        定量分析:主要采用面積歸一化法進行定量分析以確定各揮發(fā)性成分的相對含量[10-11]。

        2 結(jié)果與分析

        以二氯甲烷為萃取溶劑,采用SDE法對2 種熟臘肉揮發(fā)性成分萃取,經(jīng)過4 h提取所得的濃縮液進行GC-MS分析,得到總離子流色譜圖以及分析結(jié)果如圖1和表1~3所示。

        圖 1 湖南臘肉(A)和廣東臘肉(B)揮發(fā)性風味成分總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatograms of fl avor compounds of Hunan bacon (A) and Guangdong bacon (B)

        表1 湖南臘肉和廣東臘肉揮發(fā)性風味成分相對含量對比TTaabbllee 11  CCoommppaarriissoonn ooff ffl l aavvoorr ccoommppoouunnddss bbeettwweeeenn HHuunnaann bbaaccoonn aanndd Guangdong baaccoonn

        續(xù)表1

        續(xù)表1

        注:—.相對含量為零、沒有對應(yīng)文獻相對RI。

        表2 湖南臘肉和廣東臘肉揮發(fā)性成分種類Table 2 The numbers of volatile components belonging to different Table 2 The numbers of volatile components belonging to different chemical classes identifi ed from Hunan bacon and Guangdong baconchemical classes identifi ed from Hunan bacon and Guangdong bacon

        表3 嗅聞分析湖南臘肉和廣東臘肉關(guān)鍵性香成分TTaabbllee 33  KKeeyy aarroommaa ccoommppoouunnddss ooff HHuunnaann bbaaccoonn aanndd GGuuaannggddoonngg bbaaccoonn identifi ed by GC--OO

        由表1可知,熟湖南臘肉經(jīng)4 h SDE共鑒定出71 種揮發(fā)性風味成分,其中相對含量最多的是酚類19 種(46.46%),其次是烷烴類17 種(13.62%)、醚類3 種(12.45%)、苯類8 種(4.41%)、醛類9 種(4.65%)、醇類3 種(3.02%)、酮類7 種(1.80%),雜環(huán)類5 種(1.33%)相對含量最少。熟廣東臘肉共鑒別出31 種揮發(fā)性風味成分,其中相對含量最多的是酯類10 種(49.20%),其次是醛類14 種(27.37%)、雜環(huán)類3 種(2.51%)、酮類1 種(1.50%)、醇類1 種(0.82%)、酚類1 種(0.41%),烷烴類1 種(0.11%)相對含量最少。

        由表2可知,湖南臘肉共鑒定出71 種揮發(fā)性成分,明顯多于廣東臘肉31 種,除了醛類和酯類,湖南臘肉其他類化合物數(shù)量均高于廣東臘肉,尤其是酚類成分。由表3可知,湖南臘肉嗅聞確定了8 種關(guān)鍵性風味成分:2-甲基吡嗪、2-環(huán)戊烯-1-酮、壬醛、5-甲基糠醛、苯甲醛、愈創(chuàng)木酚、十六醛、丁香酚,表現(xiàn)出煙熏味、烤香味、花香、草香;廣東臘肉確定5 種關(guān)鍵性風味成分:2-乙?;秽?、1-辛烯-3-醇、反,反-2,4-壬二烯醛、反-2,4-癸二烯醛、2-十一醛,表現(xiàn)出油脂香、臘香、甜膩香氣。酚類化合物主要來源于木屑的不完全燃燒所產(chǎn)生的煙,是形成湖南臘肉特征性煙熏香風味的關(guān)鍵。在湖南臘肉所檢測出19 種酚類中具有典型代表性的煙熏味成分有2,3-二甲基苯酚、愈創(chuàng)木酚、4-乙基愈創(chuàng)木酚、對乙烯基愈創(chuàng)木酚、3-甲酚、(E)-2-甲氧基-4-(1-丙烯基苯酚)。丁香酚具有辛香、煙熏香氣、熏肉香氣;異丁香酚具有煙熏、微甜味辛香氣息、丁香樣香氣;愈創(chuàng)木酚具有木香氣味,4-乙基愈創(chuàng)木酚具有藥香、木香樣氣味[12]。本實驗采用SDE法檢測出湖南臘肉的酚類物質(zhì)多于文獻[13]中報道中所采用的頂空固相微萃取法。而對廣東臘肉只檢測到一種愈創(chuàng)木酚[14],這歸因于廣東臘肉采用烘烤加工方法而不是煙熏。本實驗所檢測到的酚類物質(zhì)對于煙熏液的調(diào)制有著重要的指導(dǎo)意義,進而促進臘肉的工業(yè)化生產(chǎn),同時對環(huán)境保護、減輕霧霾也有重要的意義。

        醛類化合物產(chǎn)生的途徑是通過不飽和脂肪酸的氧化和Strecker降解[15]。醛類化合具有很強的揮發(fā)性和脂肪味且其閾值較低,這是臘肉的重要風味成分[16],尤其是長鏈醛類有著明顯的脂肪香氣,且不飽和醛類還有亞麻油的氣味[17]。本研究鑒定湖南臘肉和廣東臘肉的醛類揮發(fā)性成分和文獻[4]報道一致,其中廣東臘肉中的醛類總量14 種,短鏈醛類種類多于長鏈醛類,但是長鏈醛類含量高;湖南臘肉中短鏈醛類和長鏈醛類不僅種類較少,且含量也少于廣東臘肉。其中廣東臘肉所含醛類比較豐富,其中反-2,4-癸二烯醛相對含量為13.853%,2-十一烯醛相對含量為2.605%;湖南臘肉中所含的醛類主要是短鏈,短醛類主要是清香型香氣,所以湖南臘肉的油膩感并沒有廣東臘肉強烈。

        烷烴類化合物具有較高的閾值,對于主體的風味貢獻并不大,但也是臘肉風味成分重要的組成部分。本實驗所檢測到的烷烴湖南臘肉有17 種,其中α-柏木烯、羅漢柏烯、β-柏木烯的相對含量最多,這些烴類來源于木頭燃燒;而廣東臘肉種只檢測到一種1,1-二乙氧基-3-甲基丁烷,這應(yīng)該是腌制時所添加的香辛料所致。

        酯類化合物一般都是似水果香氣[18],在湖南臘肉種沒有檢測出酯類物質(zhì),但在廣東臘肉中檢測到10 種酯類物質(zhì),其中癸酸乙酯、十六酸乙酯、十四酸乙酯、辛酸乙酯相對含量較大。十六酸乙酯具有淡奶香氣和油脂味,辛酸乙酯有白蘭地酒香氣[12]。廣東臘肉種所檢測的長鏈酯類化合物含量較多,且都為長鏈酸與乙醇酯化反應(yīng)的產(chǎn)物,這對于廣東臘肉風味的形成有著非常關(guān)鍵的作用。己酸乙酯有著強烈的酒香且有很強的持久力,是廣東臘肉的特征性風味成分。

        含硫含氮的雜環(huán)類化合物一般閾值低,但香氣非常強烈,這類化合物主要來源于美拉德反應(yīng)以及氨基酸、硫胺素的熱降解形成[19]。在非常少量的情況下對于肉的貢獻是非常大的。本實驗所檢測出來的雜環(huán)類化合物有2-戊基呋喃、2-甲基吡嗪、糠醛、1,2,4 -三硫雜環(huán)戊烷、2,3,5,6-四甲基吡嗪。湖南臘肉和廣東臘肉的雜環(huán)類化合物種類和相對含量都差不多,且和文獻報道所含接近。其中2-乙?;秽愑兄蚧?、肉香;2-戊基呋喃有著甜香、清香;吡嗪類化合物有著烤香、肉類烘烤樣香味。

        醇類化合物湖南臘肉檢測出3 種,桉葉油醇、3,4-二甲基2-己醇、4-萜烯醇,廣東臘肉檢測出1種,1-辛烯-3-醇。Nives等[20]在火腿中發(fā)現(xiàn)1-辛烯-3-醇,具有很低的閾值和良好的風味。

        湖南臘肉中鑒定出3 種醚類化合物和8 種苯類化合物,而廣東臘肉未檢測出這兩類化合物。作為湖南臘肉特殊風味所不可缺少的一部分,柏木腦和茴香腦分別來源于樹木和茴香香辛料[21]。苯類化合物主要來源于煙熏,木頭的不完全燃燒導(dǎo)致了一些3,4-二甲氧基甲苯,萘及其衍生物的產(chǎn)生,這些大部分都是對人體有害的成分[22]。苯類物質(zhì)的檢出也是本實驗的重要部分,通過對比沒有煙熏工藝的廣東臘肉中沒有檢測出苯類物質(zhì),而有煙熏工藝的湖南臘肉檢測出8 種,這對于臘肉香精研制中苯類化合物的添加有著關(guān)鍵的指導(dǎo)意義。

        酮類化合物大多都是由于多不飽和脂肪酸的氧化,且閾值較低[23]。在湖南臘肉中檢測到了2-環(huán)戊烯-1-酮、2-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、2,3-二甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、2-甲基茚-1-酮、1-茚酮、2-十五酮,廣東臘肉種只檢測到1 種2-十五酮。其中2-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮稍有焦苦味[12],這些風味物質(zhì)都是來源于脂肪酸的氧化反應(yīng)和煙熏工藝。

        綜上分析,湖南臘肉與廣東臘肉的揮發(fā)性風味成分差異顯著,主要表現(xiàn)在各類風味成分的種類和含量。其中最關(guān)鍵的成分是酚類化合物,在湖南臘肉中檢測出19 種酚類化合物,其中2,3-二甲基苯酚、愈創(chuàng)木酚、4-乙基愈創(chuàng)木酚、對乙烯基愈創(chuàng)木酚都是煙熏風味的主要成分;而在廣東臘肉中只檢測出了微量的愈創(chuàng)木酚。對于酯類化合物湖南臘肉中沒有檢測出,但是廣東臘肉中檢測出10 種,且都是9碳以上的長鏈酯類,如癸酸乙酯、十六酸乙酯。引起這種差異的主要原因是制作臘肉的工藝,湖南臘肉的腌制所用的作料主要有大量鹽、少量香辛料,而廣東臘肉一般選擇少量鹽、大量酒、大量糖。其次是烘烤的工藝更是不同,湖南臘肉采用的是樹木燃燒所產(chǎn)生的熱量和煙熏制,而廣東臘肉只是簡單的烘烤。

        由于湖南臘肉和廣東臘肉都是以豬肉為基本原料的,所以在基本的加工過程中都會發(fā)生一些肉類的特征性反應(yīng)如美拉德反應(yīng)和硫胺素降解反應(yīng),所以在2種熟臘肉中都檢測到了雜環(huán)類、醛類、酮類風味成分。

        3 結(jié) 論

        將熟湖南臘肉和熟廣東臘肉通過SDE結(jié)合GC-MS

        分析,分別檢測出熟湖南臘肉71 種揮發(fā)性成分,其中酚類19 種(46.46%)、烷烴類17 種(13.62%)、醚類3 種(12.45%)、苯類8 種(4.41%)、醛類9 種(4.65%)、醇類3 種(3.02%)、酮類7 種(1.80%)、雜環(huán)類5 種(1.33%);熟廣東臘肉31 種揮發(fā)性成分,其中酯類10 種(49.20%)、醛類14 種(27.37%)、酮類1 種(1.50%)、雜環(huán)類3 種(2.51%)、醇類1 種(0.82%)、酚類1 種(0.41%)、烴類1 種(0.11%)。結(jié)合GC-O確定了湖南臘肉中8 種關(guān)鍵性風味成分為:

        2-甲基吡嗪、2-環(huán)戊烯-1-酮、壬醛、5-甲基糠醛、苯甲醛、愈創(chuàng)木酚、十六醛、丁香酚;熟廣東臘肉中確定

        5 種關(guān)鍵性風味成分為:2-乙?;秽?、1-辛烯-3-醇、反,反-2,4-壬二烯醛、反-2,4-癸二烯醛、2-十一醛。2 種臘肉中共有的香氣成分為:己醛、辛醛、壬醛、反-2-

        辛烯醛、5-甲基糠醛、2-十五酮、愈創(chuàng)木酚和2-正戊基呋喃。造成風味差異的關(guān)鍵性香成分有:2-甲基吡嗪、愈創(chuàng)木酚、丁香酚、異丁香酚、2-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、

        3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮和反,反-2,4-壬二烯醛、反-2,4-癸二烯醛、2-十一醛。

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        Comparative Analysis of Volatile Flavor Compounds of Cooked Hunan and Guangdong Bacon by
        Simultaneous Distillation and Extraction Combine with Gas Chromatography-Mass Spectrometry (SDE-GC-MS) and
        Gas Chromatography-Olfactometry (GC-O)

        PU Dandan1,2,3, SUN Jie1,2,3, CHEN Haitao1,2,3,*, SUN Baoguo1,2,3, ZHANG Yuyu1,2,3
        (1. Beijing Innovation Center of Food Nutrition and Human Health, Beijing Technology and Business University,Beijing100048, China; 2. Beijing Laboratory for Food Quality and Safety, Beijing100048, China;3. Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, Beijing100048, China)

        The volatile flavor components in cooked Hunan and Guangdong bacon were analyzed and compared by simultaneous distillation and extraction (SDE) combine with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and gas chromatography-olfactometry (GC-O). The results showed that 31 volatile compounds were identifi ed in Guangdong bacon,which belong to several classes of chemicals including 10 esters (49.20%), 14 aldehydes (27.37%), 1 keto ne (1.50%), 3 heterocyclic (2.51%), 1 alcohols (0.82%), 1 phenolic (0.41%), and 1 hydrocarbon (0.11%) while 71 volatile compounds were identifi ed in Hunan bacon, including 19 phenols (46.46%), 17 hydrocarbons (13.62%), 3 ethers (12.45%), 8 benzene (4.41%),9 aldehydes (4.65%), 3 alcohols (3.02%), 7 ketones (1.80%), and 5 heterocyclic (1.33%). Eight key aroma compounds were evaluated in Hunan bacon by GC-O, including 2-methylpyrazine, 3-methyl-2-cyclopenten-1-one, nonanal, 5-methyl furfural,benzaldehyde, guaiacol, and hexadecanal, eugenol, while five key aroma compounds in Guangdong bacon, including 2-acetylfuran, 1-octen-3-ol, (E,E)-2,4-nonadienal, (E,E)-2,4-decadienal, and 2-undecanal. The main differences between Hunan and Guangdong bacons were in the composition and contents of phenolics, volatile fl avor esters and aldehydes.

        Hunan bacon; Guangdong bacon; volatile flavor compounds; simultaneous distillation and extraction;gas chromatography-mass spectrometry; gas chromatography-olfactometry

        TS207.3

        A

        1002-6630(2015)24-0131-06

        10.7506/spkx1002-6630-201524023

        2015-05-08

        “十二五”國家科技支撐計劃項目(2014BAD04B06;2011BAD23B01)

        蒲丹丹(1991—),男,碩士研究生,研究方向為香精香料。E-mail:1163792028@qq.com

        陳海濤(1973—),男,高級工程師,碩士,研究方向為香精香料。E-mail:chenht@th.btbu.edu.cn

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