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Hidrolisados proteicos de resíduos da indústria de processamento de tilápia: caracterização centesimal, microbiológica e aminoácidos / Protein hydrolysates from the tilapia processing industry: proximate, microbiological and amino acid characterization

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Academic year: 2020

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Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 6, n. 8, p.57359-57369 aug. 2020. ISSN 2525-8761

Hidrolisados proteicos de resíduos da indústria de processamento de tilápia:

caracterização centesimal, microbiológica e aminoácidos

Protein hydrolysates from the tilapia processing industry: proximate,

microbiological and amino acid characterization

DOI:10.34117/bjdv6n8-226

Recebimento dos originais:08/07/2020 Aceitação para publicação:14/08/2020

Hellen Krystiane Alves Ferreira

Acadêmica do Curso de Engenharia de Aquicultura do Instituto Federal do Paraná Instituto Federal do Paraná/Campus Foz do Iguaçu

Avenida Araucária, 780 - Bairro Itaipu A, Foz do Iguaçu - PR, Brasil [email protected]

Flavia Renata Potrich Signor

Doutora em Recursos Pesqueiros e Engenharia de Pesca pela Universidade Estadual do Oeste do Paraná

Rua Maracajá, 224 - Bairro Itaipu A, Foz do Iguaçu, Paraná, Brasil [email protected]

Elisiane da Silva Figueiredo

Acadêmica do Curso de Engenharia de Aquicultura do Instituto Federal do Paraná Instituto Federal do Paraná/Campus Foz do Iguaçu

Avenida Araucária, 780 - Bairro Itaipu A, Foz do Iguaçu - PR, Brasil [email protected]

Altevir Signor

Doutor em Zootecnia Pela Universidade Estadual Paulista Universidade Estadual do Oeste do Paraná/Campus Toledo Rua da Faculdade, 645, Jardim La Salle, Toledo – PR, Brasil

[email protected]

Adilson Reidel

Doutor em Aquicultura pela Universidade Estadual Paulista Instituto Federal do Paraná/Campus Foz do Iguaçu

Avenida Araucária, 780 - Bairro Itaipu A, Foz do Iguaçu - PR, Brasil [email protected]

Arcangelo Augusto Signor

Doutor em Zootecnia pela Universidade Estadual de Maringá Instituto Federal do Paraná/Campus Foz do Iguaçu

Avenida Araucária, 780 - Bairro Itaipu A, Foz do Iguaçu - PR, Brasil [email protected]

RESUMO

O objetivo do trabalho foi desenvolver hidrolisados proteicos a partir dos resíduos do processamento de tilápia do Nilo e caracterizar quanto a sua composição centesimal. Os resíduos foram separados

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em hidrolisados com carcaça inteira; hidrolisados com cabeça e sem vísceras e hidrolisados com carcaça limpa. O processo de hidrólise foi realizado por reator com aquecimento e agitador mecânico sendo cada amostra hidrolisada separadamente, com adição de 20% de água sobre o peso da amostra e submetido a hidrólise, utilizando 2% da enzima Alcalase®. Os hidrolisados foram

desidratados em liofilizador e submetidos as análises microbiológicas, composição centesimal e perfil de aminoácidos. Não foi observado atividade microbianas nos hidrolisados. Obteve-se ótimos valores para proteína totais e perfil de aminoácidos nos hidrolisados. O processo de liofilização mostrou-se eficiente na estabilização microbiológica. O hidrolisado apresenta ótimo percentual de proteína bruta e perfil de aminoácidos para ser utilizado na alimentação animal, e o processo de liofilização mostrou-se eficiente na estabilização microbiológica pela ausência de desenvolvimento de microrganismos patogênicos devido a diminuição de água no produto, porém, apresenta elevados teores de lipídeos, recomenda-se a separação da gordura do produto antes do processo de liofilização.

Palavras-chave: hidrólise enzimática, resíduos, cadeia do pescado, hidrolisado. ABSTRACT

The objective of the work was to develop protein hydrolysates from the processing residues of Nile tilapia and to characterize their proximate composition. The residues were separated into hydrolysates with a whole carcass; hydrolyzed with head and without viscera and hydrolyzed with clean carcass. The hydrolysis process was performed by a reactor with heating and a mechanical stirrer, each sample being hydrolyzed separately, with the addition of 20% water on the sample weight and subjected to hydrolysis, using 2% of the enzyme Alcalase®. The hydrolysates were dehydrated in a freeze dryer and subjected to microbiological analysis, proximate composition and amino acid profile. No microbial activity was observed in the hydrolysates. Excellent values were obtained for total protein, amino acid profile in hydrolysates. The lyophilization process proved to be efficient in microbiological stabilization. The hydrolyzate has an excellent percentage of crude protein and amino acid profile to be used in animal feed, and the lyophilization process proved to be efficient in microbiological stabilization due to the lack of development of pathogenic microorganisms due to the decrease in water in the product, however, it presents high lipid contents, recommending the separation of the fat from the product before the lyophilization process.

Keywords: enzymatic hydrolysis, waste, fish chain, hydrolyzed. 1 INTRODUÇÃO

A tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) foi introduzida na Região Nordeste do Brasil em 1971, proveniente da Costa do Marfim, África (Mainardes-Pinto, 1989, Castagnolli, 1992). Apresenta uma carne de excelente sabor e com boa aceitação no mercado consumidor, além de ser uma espécie rústica ao manejo, se tornando de preferência no cultivo em todo o Brasil e principalmente no sul do país (Hayashi, 1999; El-Sayed et al., 2005; KUBITZA, 2000), sendo o Paraná destaque nacional na produção da espécie. Possui uma carne branca de textura firme, sabor delicado e agradável e ausência de espinhas em “y” o que facilita a obtenção de filé (Souza 2002; Meurer et al., 2003; Martín-Sánchez et al., 2009; Oliveira Filho et al., 2010).

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Seu aproveitamento depende da maneira como é beneficiada podendo variar de 32 a 38% de rendimento de filé, o qual varia em função da estrutura corporal do peixe e da experiência/destreza do filetador. Assim, o resíduo (vísceras, peles, barbatanas, escamas, cabeça e carcaça) produzidos na indústria de pescado chega a uma média de 68,75% e é destinado à produção de farinhas e óleo de peixe utilizados em ração animal (Signor et al., 2020).

A proteína do pescado apresenta elevado valor biológico e como vantagem a sensibilidade à hidrólise além de possuir uma composição balanceada em aminoácidos essenciais, em especial a metionina e cisteína que são limitadas em proteínas vegetais (Martins et al., 2009).

Segundo Mohr (1978) o hidrolisado de proteína de peixes pode ser obtido através de processo autolítico que depende da ação das enzimas digestivas, e proteolítico através da adição de protease comercial obtendo um tempo de digestão mais curto e mais eficaz, porém mais complexo e o custo da enzima pode influenciar na economia do processo. Este processo tem sido utilizado com a finalidade de melhorar as propriedades físicas, químicas e funcionais dos alimentos (Lewandowski et al., 2013a).

Alguns estudos demonstraram que a proteólise enzimática aumenta a solubilidade, modifica as propriedades de formação de espuma, emulsificante e de gelificação e libera peptídeos biologicamente ativos de certas proteínas (Spellman et al., 2003). Batista (2011) destaca a produção de hidrolisados proteicos de pescado como uma alternativa para aproveitar os resíduos gerados na indústria pesqueira, por possuírem alta qualidade biológica e obter produtos com propriedade proteica de até 90%, com características funcionais das proteínas intensificadas.

O objetivo do presente trabalho foi desenvolver hidrolisados produzidos partir de resíduos do processamento da tilápia do Nilo e caracterizar quanto ao rendimento, composição centesimal, microbiológica e perfil de aminoácidos da farinha obtida pela secagem em liofilizador.

2 MATERIAIS E MÉTODOS

Foram coletados resíduos do processamento de filetagem de tilápia, em uma indústria com Sistema de Inspeção Federal/Toledo-PR e transportados em caixas térmicas até o laboratório de Tecnologia do Pescado da Unioeste/Toledo.

Os resíduos foram separados em três amostragem:

Hidrolisado de carcaça inteira - composto por carcaça, cabeça, nadadeiras e vísceras. Hidrolisado com cabeça sem vísceras - compostos por carcaça e cabeça, sem vísceras e

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Hidrolisado da carcaça limpa: Composto pela carcaça limpa, sem cabeça, nadadeiras e

vísceras. As carcaças foram abertas ventralmente para a retirada das vísceras, as nadadeiras foram removidas com o auxílio de uma tesoura e a cabeça cortada com auxílio de uma faca.

Os resíduos foram lavados com água clorada a 5 ppm e posteriormente trituradas em moinho mecânico em matriz de 2mm.

O processo de hidrólise foi realizado por reator com aquecimento e agitador mecânico junto ao Laboratório de Qualidade de Alimentos da Unioeste/Toledo. Cada amostra foi hidrolisada separadamente. Nas amostras foram adicionados 20% de água sobre o peso da amostra (Tabela 1). Elevou a temperatura até atingir 60ºC sob agitação mecânica, posteriormente adicionou-se 2% da enzima Alcalase® juntamente com antioxidante BHT e manteve-se a agitação por 1 hora.

Tabela 1. Dados dos produtos utilizados para o processo de hidrólise.

Hidrolisados Submetido a

hidrólise (kg)

Resíduos (ossos e escamas) após a hidrólise (kg)

Hidrolisado pronto (kg)

Hidrolisado da carcaça inteira 3,0170 0,4184 2,832

Hidrolisado com cabeça sem

vísceras 3,0000 0,5106 2,872

Hidrolisado da carcaça limpa 3,0000 0,3548 2,950

Posteriormente o material hidrolisado foi transferido para um banho maria a 90ºC por um período 20 minutos, para inativação enzimática, onde permaneceu em temperatura ambiente, filtrados em peneiras de aço inox para retirada dos resíduos ósseos.

O material hidrolisado foi congelado e transportadas até o Laboratório de Análises do Instituto Federal do Paraná/Foz do Iguaçu. A desidratação das amostras foi realizada em Liofilizador de bancada, por um período de 72 horas chegando a 0,53% de atividade de água (AW) por infravermelho. Foram hidrolisadas uma amostra de cada hidrolisados (Tabela 2).

Tabela 2. Peso dos produtos submetidos ao processo de liofilização

Hidrolisado liofilizado Peso inicial para liofilizar (g) Produto desidratado após liofilização (g)

Hidrolisado da carcaça inteira 502 150

Hidrolisado com cabeça sem vísceras 500 132

Hidrolisado da carcaça limpa 1232 326

Após a secagem dos hidrolisados desidratados no liofilizador foram separadas três amostras de cada hidrolisado, sendo: Uma amostra de cada hidrolisado foi encaminhada ao laboratório de microbiologia para análises microbiológicas de coliformes; contagem total de bactérias aeróbicas; pesquisa de Salmonella sp e Estafilococos Coagulase Positiva nos diferentes hidrolizados. Uma

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segunda amostra de cada hidrolisado foi congelada (-18ºC) em embalagem plásticas, para análise de perfil de aminoácidos em HPLC no laboratório da Empresa CBO Análises Laboratoriais LTDA, São Paulo. Uma terceira amostra de cada hidrolisado foi congelada (-18ºC) em embalagens plásticas, para análise de composição centesimal (proteína, gordura, matéria seca e matéria mineral) a ser realizada no Laboratório de Análises do IFPR/Foz do Iguaçu. Após o processo de análise de gordura que ocorreu utilizado Éter, a amostra foi coletada, seca em estufa e realizado análise de proteína bruta, para verificar a quantidade de proteína na amostra sem gordura. Nos dados de composição centesimal, foi realizado média aritmética simples das triplicatas submetidas a análise.

3 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os hidrolisados apresentaram um bom rendimento em relação aos resíduos utilizados no processamento, sendo que o hidrolisado da carcaça limpa apresentou maior percentual (98,3%) em função de apresentar menor percentual de ossos e escamas (11,83%), e o menor rendimento de hidrolisado para carcaça inteira com 93,90% com 13,87% de ossos e escamas (Tabela 3). O percentual de ossos e escamas ultrapassam 100% em função da adição de água no processamento.

Tabela 3. Rendimento dos hidrolisados em função dos resíduos utilizados no processamento (%)

Hidrolisados Ossos e

escamas (%)

Rendimento do hidrolisado (%)

Hidrolisado da carcaça inteira 13,87 93,9

Hidrolisado com cabeça sem vísceras 17,02 95,7

Hidrolisado da carcaça limpa 11,83 98,3

Com relação aos rendimentos de hidrolisado desidratado (Tabela 4), observou-se maior rendimento seco para o hidrolisado da carcaça inteira (29,88% e 28,05%), seguido do hidrolisado com cabeça e sem vísceras (26,40% e 25,26%) e hidrolisado da carcaça limpa (26,46% e 26,01%), para os hidrolisados secos após a liofilização e em relação aos resíduos utilizado no processamento, respectivamente. Os maiores rendimentos para a carcaça inteira estão relacionados a menor perda de água durante o processo de liofilização do produto.

Tabela 4. Rendimento dos hidrolisados em relação a liofilização e matéria natural (%) Hidrolisados

Rendimento de hidrolisado após a

liofilização

Rendimento do hidrolisado em relação a matéria natural (resíduos)

Hidrolisado da carcaça inteira 29,88 28,05

Hidrolisado com cabeça sem vísceras 26,40 25,26

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Segundo Brasil (2001), para as análises microbiológicas não a padrões estabelecidos para hidrolisados proteicos de pescado. O processo de desenvolvimento dos hidrolisados utilizando a enzima alcalase, seguido de congelamento e liofilização, são eficientes no que tange a proliferação de microrganismos patogênicos, pois o resultados das análises microbiológicas de coliformes a 45°C: <3NMP/g; contagem total de bactérias aeróbicas: <10UFC/g; pesquisa de Salmonella sp: ausente em 25g; e estafilococos coagulase positiva: <100UFC/g (Tabela 5), demonstrando que o produto é estável sem proliferação de microrganismos. Desta forma, os hidrolisados podem ser considerados produtos em condições sanitárias satisfatórias, sendo adequados para o consumo humano e animal.

Tabela 5. Resultado das análises de microbiologia Parâmetros Hidrolisado da carcaça inteira Hidrolisado com cabeça sem vísceras Hidrolisado da carcaça limpa Coliformes a 45°C < 3 NMP/g < 3 NMP/g < 3 NMP/g Contagem total de bactérias aeróbicas <10UFC/g <10UFC/g <10UFC/g Estafilococos coagulase positiva < 100 UFC/g < 100 UFC/g < 100 UFC/g

Salmonella sp. Ausente Ausente Ausente

As análises de composição centesimal dos hidrolisados demonstram valores próximos para matéria seca, umidade e matéria mineral. Com relação a proteína bruta, observa-se maiores valores de hidrolisado com cabeça sem vísceras, hidrolisado da carcaça limpa e para o hidrolisado de carcaça inteira (Tabela 6). Em função do elevado teor de lipídios nas amostras, foi realizado análise de proteína bruta na amostra de hidrolisado após o processo de extração de gordura. Observou-se que o teor de proteína bruta aumenta significativamente após a extração dos lipídios, sendo 70,89% para o hidrolisado da carcaça inteira, 92,30% para hidrolisado com cabeça sem vísceras e 79,67% para o hidrolisado da carcaça limpa, um aumento de 70,20; 77,26 e 64,88%, respectivamente. Demonstrando que, a separação dos lipídios após a hidrólise deve ser uma obrigatoriedade pois melhora significativamente a composição em proteína e consequentemente aminoácidos do produto, além de permitir uma melhor aplicação dos lipídios/ácidos graxos obtidos no processo. De maneira geral, o teor de lipídios é inversamente proporcional ao valor de proteína, ou seja, quanto maior o teor de lipídios em um material menor o teor de proteína presente neste material, e o inverso também é válido.

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Tabela 6. Composição centesimal dos hidrolisados (g/100g)

Parâmetros (%) Hidrolisado da

carcaça inteira

Hidrolisado com cabeça sem vísceras

Hidrolisado da carcaça limpa Matéria seca 94,42 93,60 93,45 Umidade 5,58 6,40 6,55 Proteína bruta 41,65 52,07 48,32 Lipídios 49,76 45,70 47,99 Matéria mineral 4,22 4,73 6,77 Proteína bruta* 70,89 92,30 79,67 Atividade de água** 0,53 0,53 0,53 Umidade** 6,55 6,40 5,58

*Proteína bruta em amostra desengordurada. **Obtidos equipamentos eletrônicos

A composição centesimal dos hidrolisados varia de acordo com os resíduos utilizados para o processamento deles. Lewandowski et al. (2013a) apresentaram a composição do hidrolisado de carcaça de tilápia do Nilo, o qual apresentou valores de 30,88% de proteína bruta, 46,99% de lipídios e 15,86% de matéria mineral (calculados em 100% de matéria seca), os elevados dados de matéria mineral, pode estar relacionado a não filtragem do material para separação de ossos, após o processamento. A composição centesimal dos hidrolisados de resíduos (cabeça e carcaça) do processamento da tilapia do Nilo, utilizando enzima Alcalase® e Brauzyn® demonstrou valores de proteína bruta de 41,45 e 43,20%, lipídios 36,80 e 43,27% e matéria mineral de 15,47 e 16,39%, respectivamente, para as referidas enzimas (Dieterich et al., 2014). Bernardi et al. (2016) relataram dados de proteína bruta próximos a 45% dos hidrolisados de cabeça e carcaça de tilápia do Nilo, quando avaliaram diferentes tempos de hidrolise.

O perfil de aminoácidos dos hidrolisados apresentam similaridade entre os diferentes produtos obtidos a partir dos resíduos (Tabela 7). De maneira geral, o hidrolisado com cabeça e sem vísceras apresentou os menores valores de aminoácidos comparados aos outros hidrolisados.

Tabela 7. Perfil de aminoácidos dos hidrolisados proteicos (g/100g)

Aminoácidos Hidrolisado da

carcaça inteira

Hidrolisado com cabeça sem vísceras Hidrolisado da carcaça limpa Essenciais Arginina 2,69 2,01 2,59 Treonina 1,67 1,49 1,82 Valina 1,94 1,70 2,12 Metionina 1,09 0,84 1,22 Isoleucina 1,77 1,39 2,00 Leucina 2,91 2,24 3,19 Fenilalanina 1,69 1,32 1,82 Lisina 3,39 2,62 3,91 Histidina 1,05 0,67 1,01 Triptofano - - 0,62 Não essenciais Cistina 0,28 0,37 0,38

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Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 6, n. 8, p.57359-57369 aug. 2020. ISSN 2525-8761 Aspártico 4,45 3,13 4,89 Glutâmico 5,54 4,30 6,03 Serina 1,73 1,45 1,68 Glicina 4,68 3,64 3,53 Taurina 0,53 0,36 0,34 Alanina 3,03 2,28 3,00 Prolina 2,84 1,99 2,15 Tirosina 1,23 1,35 1,25

A composição em aminoácidos essenciais e não essenciais refletem as características das matérias-primas (Dieterich et al., 2014) quando avalia a composição de aminoácidos de fígado suíno e resíduos do processamento de tilápias, porém, para os hidrolisados com resíduos de tilápias utilizando a enzima alcalase®, estes autores relatam valores (g/100g) de histidina (2,31), isoleucina (3,77), leucina (6,82), metionina (1,59), fenilalanina (3,69), tirosina (4,28), triptofano (0,85), lisina (7,72), valina (4,64), arginina (7,38), valores superiores aos observados para os referidos hidrolisados. Estes autores relatam que os valores (g/100g) quanto aos aminoácidos não essenciais: cistina (2,37), tirosina (3,01), prolina (5,97), serina (3,69), aspártico (8,96), glutâmico (13,74), glicina 1,08) e alanina (0,77), valores estes também superiores aos observados no atual trabalho.

Os hidrolisados apresentam um considerável valor nutritivo para serem adicionados em rações para alimentação de organismos aquáticos, devido a sua excelente fonte proteica, com alta quantidade de peptídeos de cadeia curta, aminoácidos livres e compostos bioativos (Silva, 2014), apresenta ainda elevado teor de digestibilidade melhorando os valores de ganho de peso dos animais (Berge e Storebakken, 1996), proporcionam respostas metabólicas e/ou fisiológicas capazes de reduzir o risco de doença (Vioque et al., 2006), além de proporcionar melhoria na palatabilidade ração (OlivaTeles et al., 1999; Aguila et al., 2007; Alves et al., 2019), na qualidade física da ração (Martone et al., 2005; Cardoso et al., 2020) em função de proteínas com peptídeos menores e aminoácidos livres (Bhaskar, 2007; Cadoso et al., 2020).

Efeitos positivos de hidrolisados sobre o crescimento de peixes foi destacada por vários autores, Lewandowski et al. (2013a) avaliando hidrolisados de carcaça de tilápia, fígado suíno e sardinha da alimentação de surubim do Iguaçu (Steindachneridion melanodermatum), ressaltam que o hidrolisado pode ser uma alternativa para aumentar o desempenho zootécnico dos animais, e o hidrolisado suíno proporciona melhor desempenho dos animais. Decarli et al. (2016) ressaltam efeitos positivos dos hidrolisados sobre o desempenho dos jundia (Rhamdia voulezi) cultivados em tanques-rede, sendo que o hidrolisado de fígado suíno, apresentam os melhores resultados, seguido do hidrolisado de sardinha. Carvalho et al. (1997) observaram melhorias no peso final de larvas de carpa alimentadas com dietas contendo hidrolisados proteicos de peixes. Carvalho et al. (2020)

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observaram melhor no crescimento de alevinos de tilápia e melhora no metabolismo dos peixes alimentados com dietas contendo hidrolisado misto de farinha de vísceras de aves e fígado suíno. Outros estudos, relatam não observar efeitos positivos, porém, não foi prejudicial, conforme destacado por Fries et al., (2011) para alevinos de kinguio, Lewandowski et al., (2013b) para larvas de bagre africano e Dieterich, (2014) para juvenis de pintado real.

Em relação às possíveis alternativas de produção de novos produtos a partir de resíduos da industrialização de tilápias para consumo animal, os hidrolisados proteicos são excelentes alternativas, pois agregam mais nutrientes com bom perfil proteico e de aminoácidos. Após o processamento dos hidrolisados visando facilitar sua manipulação, estabilidade, transporte e armazenamento, estes devem passar por um processo de secagem em “Spray-Dryer” ou liofilizador, que resulta em um produto na forma de pó.

4 CONCLUSÃO

O hidrolisado apresenta ótimo percentual de proteína bruta e perfil de aminoácidos para ser utilizado na alimentação animal, e o processo de liofilização mostrou-se eficiente na estabilização microbiológica pela ausência de desenvolvimento de microrganismos patogênicos devido a diminuição de água no produto, porém, apresenta elevados teores de lipídeos, recomendando-se a separação da gordura do produto antes do processo de liofilização.

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Tabela 1. Dados dos produtos utilizados para o processo de hidrólise.
Tabela 4. Rendimento dos hidrolisados em relação a liofilização e matéria natural (%)  Hidrolisados
Tabela 5. Resultado das análises de microbiologia  Parâmetros  Hidrolisado da carcaça inteira  Hidrolisado com cabeça sem  vísceras  Hidrolisado da carcaça limpa  Coliformes a 45°C  &lt; 3 NMP/g  &lt; 3 NMP/g  &lt; 3 NMP/g  Contagem total de bactérias aeró
Tabela 7. Perfil de aminoácidos dos hidrolisados proteicos (g/100g)

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