摘要 本文闡述了大豆和牛奶在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、保健功能、安全風(fēng)險(xiǎn)及生產(chǎn)成本等方面的研究現(xiàn)狀,分析了大豆及其制品的優(yōu)勢(shì),為推動(dòng)國(guó)民膳食結(jié)構(gòu)調(diào)整,提高國(guó)民健康水平,增強(qiáng)人們的身體素質(zhì)提供理論支持。
關(guān)鍵詞 大豆;牛奶;保健;營(yíng)養(yǎng);安全風(fēng)險(xiǎn)
中圖分類號(hào) TS201.4? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A
文章編號(hào) 1007-7731(2023)10-0118-06
近年來(lái),蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在我國(guó)食品蛋白質(zhì)組成、功能成分以及機(jī)體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝研究中逐步應(yīng)用,主要集中在富含蛋白的大豆或乳制品領(lǐng)域[1]。以大豆為原料的食品、保健品、醫(yī)藥制品不斷發(fā)展壯大,特別是大豆精深加工產(chǎn)物的大豆蛋白及其副產(chǎn)物發(fā)展迅速。隨著科研人員對(duì)大豆和牛奶營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值的研究逐步深入,兩者的優(yōu)劣勢(shì)越來(lái)越明顯。隨著健康中國(guó)戰(zhàn)略的提出,大健康產(chǎn)業(yè)已成為具有巨大市場(chǎng)潛力的新興產(chǎn)業(yè),包括醫(yī)療產(chǎn)品、保健用品、營(yíng)養(yǎng)食品、醫(yī)療器械、保健器具、休閑健身、健康管理、健康咨詢等多個(gè)與人類健康緊密相關(guān)的生產(chǎn)和服務(wù)領(lǐng)域[2]。大豆及其制品在保健用品、營(yíng)養(yǎng)食品領(lǐng)域有著舉足輕重的位置。郭順堂等[3]指出我國(guó)植物基的乳和肉替代品有悠久的歷史,各種植物乳尤其是豆奶,發(fā)展勢(shì)頭迅猛,提出提高傳統(tǒng)食品的利用水平,實(shí)現(xiàn)植物蛋白攝取方便化和美味化以及制造技術(shù)的智能化,構(gòu)建高附加值、高營(yíng)養(yǎng)、高效率的植物基肉類產(chǎn)品的倡議。大豆分離蛋白及濃縮蛋白作為植物肉的主要及關(guān)鍵原料發(fā)展迅速。本文從營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、保健功能、安全風(fēng)險(xiǎn)和蛋白質(zhì)成本等方面對(duì)大豆和牛奶進(jìn)行對(duì)比分析,為我國(guó)膳食結(jié)構(gòu)的調(diào)整提供理論依據(jù),有助于推動(dòng)我國(guó)大健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和增強(qiáng)人們的體質(zhì)。
1 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值
1.1 蛋白質(zhì)
大豆的蛋白質(zhì)含量約占38.0%~45.0%,包含人體所必需的8種氨基酸,大豆分離蛋白的蛋白質(zhì)消化率校正后的氨基酸分?jǐn)?shù)(PDCAAS)為1[4],牛乳與羊乳蛋白的蛋白氨基酸組成與大豆蛋白相近[5]。牛乳平均蛋白質(zhì)含量為3.1%~4.0%,主要由79.6%的酪蛋白、11.5%的乳清蛋白和3.3%的乳球蛋白組成[6~8]。牛乳蛋白質(zhì)消化吸收率為87.0%~89.0%,生物學(xué)價(jià)值為85。大豆蛋白和牛奶蛋白均是完全蛋白,人體消化吸收好。大豆蛋白具有較強(qiáng)的食品加工功能特性。
1.2 碳水化合物
大豆中碳水化合物的含量占比為20.0%~30.0%,主要為可溶性碳水化合物大豆低聚糖和不溶性碳水化合物膳食纖維。大豆低聚糖能夠促進(jìn)腸道中有益菌的增殖,但其本身不易被人體吸收,是肥胖癥患者和高血糖患者的保健食品原料;膳食纖維能夠促進(jìn)胃腸道的蠕動(dòng),有利于排出體內(nèi)對(duì)機(jī)體有毒有害的物質(zhì),預(yù)防慢性炎癥和一些疾病的發(fā)生[9]。
牛奶中的碳水化合物主要成分是乳糖,含量為4.8%~5.0%[6]。嬰幼兒通常能夠分泌乳糖酶,但斷奶后,乳糖酶在人體內(nèi)的分泌逐漸減少,從而引起成人乳糖不耐癥,需要通過不同的飲食策略緩解乳糖不耐癥[10]。
從碳水化合物上看,大豆及其制品中的碳水化合物主要是非能量糖類,其中膳食纖維是人體主要營(yíng)養(yǎng)物之一,具有營(yíng)養(yǎng)保健功能,對(duì)人體健康具有積極作用,而牛奶中的碳水化合物主要是乳糖,成年人特別是我國(guó)成年人攝入后產(chǎn)生乳糖不耐癥的風(fēng)險(xiǎn)較大。
1.3 脂肪
國(guó)產(chǎn)大豆中的脂肪含量為16.0%~24.0%大豆脂肪酸主要有5種組分,分別為油酸、亞油酸、亞麻酸、軟脂酸和硬脂酸,其中軟脂酸和硬脂酸為飽和脂肪酸,油酸、亞油酸和亞麻為不飽和脂肪酸。大豆脂肪酸中軟脂酸約占8.6~10.9%,油酸約占24.4~26.0%,亞油酸約占51.6~55.4%,亞麻酸約占7.5~7.9%和硬脂酸約占2.9~3.9%[11]。以α-亞麻酸為母體的ω-3系列多不飽和脂肪酸和以亞油酸為母體的ω-6系列多不飽和脂肪酸是人體必需脂肪酸。
牛奶中含脂肪3.5%~4.3%[6],飽和脂肪酸含量高,必需脂肪酸遠(yuǎn)低于大豆油。牛奶乳脂中飽和脂肪酸含量占總脂肪酸的65.9%~65.2%,不飽和脂肪酸占31.8%~32.3%,其中亞油酸約占總脂肪酸含量的1.2%,亞麻酸約占總脂肪酸含量的0.4%[12]。
從脂肪種類和含量上看,大豆油是我國(guó)居民優(yōu)質(zhì)的日常食用油脂來(lái)源,含有豐富的不飽和脂肪酸,特別是必需脂肪酸含量豐富,而牛奶中的脂肪酸中飽和脂肪酸占大部分。
1.4 維生素
大豆中含有維生素A、維生素B1、維生素B2、維生素B3、維生素B5、維生素B6、葉酸、維生素E等,主要為維生素E、葉酸、維生素B3、維生素B1、維生素B2等。大豆中葉酸含量1.81 mg/kg[13],維生素E含量189.0 mg/kg;維生素B1含量4.1 mg/kg,維生素B2含量2.0 mg/kg,維生素B3 21.0 mg/kg,總維生素A 0.18 mg
RAE(視黃醇活性當(dāng)量)/kg,胡蘿卜素(維生素A的源物質(zhì))2.20 mg/kg[14]。
牛奶中維生素E含量約0.3 mg/kg[15],維生素C含量0.2 mg/kg[16],葉酸0.037 mg/kg[17],維生素B1 0.3 mg/kg,維生素B2 1.2 mg/kg,維生素B3 1.1 mg/kg,總維生素A 0.54 mgRAE/kg,視黃醇0.54 mg/kg[14]。
從維生素含量上看,大豆中的多種維生素含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于牛奶,大豆中的維生素E含量是牛奶的630倍,葉酸含量是牛奶的49倍,維生素B1含量是牛奶的14倍,維生素B3 含量是牛奶的19倍,總維生素A含量(視黃醇當(dāng)量,視黃醇及胡蘿卜素)是牛奶的2倍。
1.5 礦物質(zhì)
大豆中所含礦物質(zhì)含量占大豆籽??傊氐?.5%~6.8%,且種類繁多,有鉀、磷、鈣、鎂、碘、鐵、硒、鋅、鈉等,其中含量最高的是鉀、磷、鈣。大豆鈣含量1 910 mg/kg,鐵含量82 mg/kg,鎂含量1 990 mg/kg,鉀含量15 030 mg/kg,鋅含量33.4 mg/kg,鈉含量22.0 mg/kg[14]。這些礦物質(zhì)在機(jī)體組織的正常生理活動(dòng)和新陳代謝中起著重要作用。
牛奶是人類優(yōu)質(zhì)的鈣源補(bǔ)充劑,其鈣、磷比例約為1.3∶1.0,符合人體對(duì)鈣、磷的需求比例,易于吸收,牛乳中鈣含量1 070.0 mg/kg[14],鋅含量2.6 mg/kg[15],鉀含量1 800 mg/kg,鎂含量110 mg/kg,鐵含量3.0 mg/kg,鈉含量637.0 mg/kg[14]。
從礦物質(zhì)上看,大豆中的有益礦物質(zhì)含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于牛奶,特別是鐵、鋅、鎂、鉀,而與高血壓相關(guān)的鈉含量遠(yuǎn)低于牛奶。
2 保健功能
大豆及其制品保健功能的物質(zhì)基礎(chǔ)主要有大豆蛋白、大豆膳食纖維、大豆低聚糖、大豆卵磷脂、大豆異黃酮等成分。研究表明,日攝入25 g大豆蛋白質(zhì)可降低機(jī)體中膽固醇水平、減少患冠心病的風(fēng)險(xiǎn)[18]。大豆蛋白分子量跨度較大,在人體消化吸收時(shí)可實(shí)現(xiàn)持續(xù)、分階段提供蛋白營(yíng)養(yǎng),小分子蛋白含量相對(duì)較少[19],但具有生物活性的物質(zhì)較多[20],是開發(fā)保健食品的重要源料。大豆分離蛋白對(duì)四氯化碳致小鼠的化學(xué)性肝損傷具有拮抗作用,其中7S蛋白是主要的保肝活性因子[21,22]。膳食纖維、異黃酮、皂苷、肌醇六磷酸酶、蛋白酶抑制素等具有抑制癌癥的作用 [23]。大豆磷脂具有降低膽固醇、改善脂代謝、預(yù)防心腦血管疾病和治療肝臟疾病等功效[24]。大豆異黃酮可以緩解更年期癥狀、抗炎、抗菌、抗氧化,還具有很好的抗癌功效[25],大豆分離蛋白的異黃酮含量可達(dá)2 305~3 326 mg/kg。
牛奶的保健功能主要體現(xiàn)在乳蛋白、亞油酸、維生素、礦物質(zhì)上。乳蛋白具有抗癌、抗炎、提高免疫力等功能[8]。亞油酸具有抗癌、抗氧化、抗動(dòng)脈粥樣硬化、降低膽固醇、抑制脂肪積累、促進(jìn)生長(zhǎng)、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等多種生物活性功能。維生素E具有抗氧化、消除自由基、增強(qiáng)免疫力等生物學(xué)作用。鋅與人體的免疫功能密切相關(guān),能增強(qiáng)機(jī)體免疫力、促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育等[15]。Sonestedt等[26]研究發(fā)現(xiàn)大量攝入發(fā)酵乳可以降低心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。Wu等[27]研究發(fā)現(xiàn),較高的酸奶和白干酪/乳清干酪攝入量與ER陰性乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān),對(duì)預(yù)防ER陰性乳腺癌具有積極意義。
從保健功能上看,大豆富含多種有益的功能因子,包括蛋白、大豆膳食纖維、大豆低聚糖、大豆卵磷脂、大豆異黃酮等,而牛奶的保健功能主要集中在發(fā)酵乳制品中。發(fā)酵乳中的醇類、有機(jī)酸及氨基酸等代謝物能夠預(yù)防癌癥、提升消化功能、抑制細(xì)菌腐敗,增強(qiáng)免疫力等[28-29],非發(fā)酵乳的作用不明顯[26-27]。
3 安全風(fēng)險(xiǎn)
3.1 大豆及其制品的安全風(fēng)險(xiǎn)
3.1.1 抗?fàn)I養(yǎng)因子。大豆的抗?fàn)I養(yǎng)因子主要為胰蛋白酶抑制劑、凝集素、脲酶、脂肪氧合酶[30]。與此同時(shí),胰蛋白酶抑制劑、凝集素、脲酶、脂肪氧合酶等也具有醫(yī)療保健功能,還可以作為食品添加劑[20]。
3.1.2 過敏原。β-伴大豆球蛋白和大豆球蛋白被認(rèn)為是主要的致敏性蛋白[31],采用熱加工、輻射、酶解、高壓等多種傳統(tǒng)理化方式進(jìn)行加工改性,可以降低其致敏性[32]。2021年5月,糧農(nóng)組織/世衛(wèi)組織食品過敏原風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估特別聯(lián)合專家磋商會(huì)報(bào)告指出由于缺乏有關(guān)流行率、嚴(yán)重程度和/或效力的數(shù)據(jù),或由于某些食物的地區(qū)消費(fèi),委員會(huì)建議大豆不應(yīng)列為全球優(yōu)先過敏原[33]。Savage[34]基于非大豆食用傳統(tǒng)的西方人的研究認(rèn)為,大豆過敏影響大約0.4%的兒童,大約50.0%的大豆過敏兒童在7歲時(shí)不再過敏。Klemola等[35]研究發(fā)現(xiàn),大豆蛋白可以作為大部分牛乳蛋白過敏患者的替代品,以降低其過敏性。
3.1.3 植物雌性激素。大豆異黃酮是一類具有多種生物活性的天然植物雌激素,主要包括染料木素、大豆黃素及少量黃豆素。研究表明,一些特殊人群,如幼兒、胎兒、孕婦若長(zhǎng)期暴露于植物雌激素下,也許會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生不利影響[36]。動(dòng)物試驗(yàn)表明,生命早期接觸大豆異黃酮會(huì)影響動(dòng)物生殖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能及其基因表達(dá),但目前尚無(wú)證據(jù)表明這種作用會(huì)發(fā)生在食用大豆配方奶粉的嬰幼兒身上[37]。
3.2 牛奶的安全風(fēng)險(xiǎn)
3.2.1 乳糖不耐癥。全世界乳的生產(chǎn)和消費(fèi)以牛乳為主,約占95%,但亞洲黃種人中乳糖不耐癥的人群占有相當(dāng)大的比重[38]。楊月欣等[39]研究了中國(guó)兒童乳糖酶缺乏和乳糖不耐受的發(fā)生率,結(jié)果表明,3~5歲,7~8歲和11~13歲組兒童中,乳糖不耐受發(fā)生率分別為12.2%、32.3%和29.0%。中國(guó)四大城市兒童乳糖酶降低或消失發(fā)生的年齡在7~8歲。
3.2.2 過敏原。牛奶蛋白是常見的八大過敏原之一。研究結(jié)果表明,A1β-酪蛋白很可能是引起消化不適癥狀的原因之一[40],部分人群可能會(huì)因?yàn)閿z入而發(fā)生過敏[41],主要表現(xiàn)為出現(xiàn)皮膚、胃腸道或呼吸等方面的疾病,可能引發(fā)死亡風(fēng)險(xiǎn),過敏率約為2.0%~7.5%[42-43],兒童對(duì)牛奶的嚴(yán)重反應(yīng)率為25.3%,成人為39.3%[44]。最主要的過敏原是酪蛋白、β-乳球蛋白和α-乳白蛋白,涵蓋了乳蛋白的主要成分[45]。母乳中乳清蛋白/酪蛋白比值初乳階段為90∶10,過渡乳為80∶20左右,成熟乳為60∶40左右[46],而牛奶的比值約為13∶87,相差比例較大,增加了過敏的風(fēng)險(xiǎn)。
3.2.3 雌激素。牛奶中的雌激素為食物源性雌激素,是環(huán)境雌激素的一種。張樹成等[47]在分析男性精液質(zhì)量的變化時(shí)發(fā)現(xiàn),男性精子質(zhì)量下降、數(shù)量減少,可能與環(huán)境雌激素有關(guān)。牛奶中雌激素含量要高于100年前的傳統(tǒng)牛奶,可能的主要原因是對(duì)奶牛注射大量的雌激素類藥物,隨著奶牛的分泌帶到奶中[48]。Ganmaa等[49]用逐步回歸法分析了40個(gè)國(guó)家的飲食與女性乳腺癌、卵巢癌及子宮內(nèi)膜癌發(fā)病率和死亡率的相關(guān)性,推測(cè)牛奶和乳制品中雌激素與乳腺癌、卵巢癌和子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生有關(guān)。Qin等[50]提出牛奶及乳制品中的雌激素可能是前列腺癌發(fā)生的誘因之一。Remesar等[51]計(jì)算人類飲食中雌酮的吸收率,發(fā)現(xiàn)46.6%來(lái)源于乳制品。牛奶和乳制品是人體雌性激素的主要膳食來(lái)源,主要含有內(nèi)源性雌性激素雌二醇和孕酮,市場(chǎng)上部分商品牛奶中的雌二醇含量達(dá)到5~20 pg/mL,而兒童血清中的雌二醇含量則低于2 pg/mL。因此,長(zhǎng)期攝入含有高雌性激素含量的牛奶會(huì)導(dǎo)致兒童性早熟或?qū)Τ扇说膬?nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生干擾[52]。
3.2.4 牛奶與疾病風(fēng)險(xiǎn)。Fraser[53]等研究發(fā)現(xiàn),牛奶與乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)之間存在顯著關(guān)聯(lián),較高的牛奶攝入量會(huì)增加患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn),并且不論是全脂牛奶還是低脂牛奶,對(duì)患乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)的影響都沒有明顯的差異。Liu等[54]觀察到大量攝入全脂牛奶會(huì)略微增加患卵巢癌的風(fēng)險(xiǎn)(OR=1.228),相關(guān)性顯著(P=0.022)。Liu等[55]研究認(rèn)為,全脂牛奶的大量攝入與結(jié)直腸癌患者的死亡率增加有關(guān)。Borin等[56]研究認(rèn)為,豆奶在腎結(jié)石風(fēng)險(xiǎn)因素方面優(yōu)于牛奶。男性攝入全脂牛奶會(huì)顯著增加前列腺癌的死亡風(fēng)險(xiǎn),并且全脂牛奶攝入量的增加與前列腺癌死亡風(fēng)險(xiǎn)的增加之間存在線性劑量關(guān)系。Kaluza等[57]對(duì)絕經(jīng)后婦女組成的人群經(jīng)過16.6年的跟蹤調(diào)查,發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期大量飲用牛奶與ER+/PR+乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。Wang等[58]分析多項(xiàng)研究報(bào)告發(fā)現(xiàn)食用乳制品(非酸奶)可能會(huì)增加非霍奇金淋巴瘤的風(fēng)險(xiǎn)。
在安全風(fēng)險(xiǎn)方面,大豆及其制品主要集中在抗?fàn)I養(yǎng)因子、過敏原和植物雌性激素3個(gè)方面,其中的抗?fàn)I養(yǎng)因子通過正常的熟化能夠有效去除。作為植物雌性激素,大豆異黃酮具有一定的保健功能,目前已被廣泛應(yīng)用于各類保健食品中,大劑量的使用對(duì)嬰幼兒可能產(chǎn)生潛在的不良影響,因此需要特別關(guān)注。作為過敏原已經(jīng)從八大過敏原中排除,過敏危害較小,并且在牛奶過敏人群中的過敏率低,可作為牛奶過敏人群的替代。牛奶的安全風(fēng)險(xiǎn)主要集中在乳糖不耐癥、過敏原和雌激素方面,我國(guó)乳糖不耐癥患者比重較大,且沒有經(jīng)濟(jì)有效的處理方式進(jìn)行優(yōu)化。作為八大過敏原之一,過敏患者數(shù)量較多,過敏反應(yīng)危害較大。牛奶作為哺乳期動(dòng)物的主要食物,其中雌激素的存在無(wú)法避免,綜合分析表明牛奶可能與多種癌癥存在關(guān)聯(lián),因此有必要謹(jǐn)慎看待當(dāng)前的牛奶消費(fèi)指南。
3.2.5 其他。牛奶中的鐵僅為母乳中的1/5,1 L牛奶中僅含1 mg鐵,而1個(gè)1歲的幼兒每天至少需要5~8 mg鐵,加之牛奶中的鐵難以吸收,故以牛奶為主食的嬰幼兒,極易患“牛奶性貧血”。除鐵含量低外,由于牛奶中缺銅,導(dǎo)致鐵不能正常吸收,牛奶中含較多的磷,可與鐵結(jié)合生成難溶于水的絡(luò)合物,導(dǎo)致鐵的利用率低[59]。
4 成本分析
一般奶牛精飼料的豆粕占比為24%,精粗比為6∶4,不同產(chǎn)奶期有所不同,每天產(chǎn)奶19.8 kg/頭,一般每產(chǎn)1.0 kg奶需供給精飼料0.45~0.50 kg,精飼料的蛋白含量為18%[60]。每kg奶約需要0.12 kg豆粕。智研咨詢發(fā)布的《2021—2027年中國(guó)牛奶行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)查及發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告》統(tǒng)計(jì)2020年中國(guó)牛奶產(chǎn)量為3 440.0 萬(wàn)t,共需要豆粕412.8 萬(wàn)t,共轉(zhuǎn)化乳蛋白約122.1 萬(wàn)t,蛋白轉(zhuǎn)化率約為38.2%,生產(chǎn)牛奶造成了巨大的蛋白質(zhì)浪費(fèi),而生產(chǎn)相同量的大豆蛋白只需要大豆約305.0 萬(wàn)t,占我國(guó)年產(chǎn)大豆量的16%左右。按每hm2土地可以生產(chǎn)的蛋白質(zhì)計(jì)算,1 hm2土地可生產(chǎn)大豆蛋白383.28 kg,而牛奶只能生產(chǎn)40.80 kg[18],生產(chǎn)大豆蛋白使用的土地是生產(chǎn)牛奶蛋白的1/10左右。大豆的全國(guó)平均單位面積總成本為7 295.1 元/hm2,每hm2產(chǎn)大豆1 887.46 kg,平均3.86 元/kg[61],蛋白質(zhì)的產(chǎn)出成本為11.0 元/kg。牛奶成本為3.89 元/kg[62],蛋白質(zhì)的產(chǎn)出成本為109.6 元/kg。蛋白質(zhì)是大豆和牛奶中最為重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),而大豆的蛋白質(zhì)的產(chǎn)出成本幾乎是牛奶產(chǎn)出成本的1/10。
5 討論與展望
大豆和牛奶的營(yíng)養(yǎng)要素都很豐富,特別是蛋白質(zhì)和脂肪,兩者是中國(guó)膳食指南中同層次的膳食營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。大豆蛋白質(zhì)的氨基酸組成較均衡,根據(jù)研究,推薦每天攝入25 g大豆蛋白計(jì)算,應(yīng)攝入至少65 g以上大豆,而我國(guó)的膳食指南建議攝入25~30 g,明顯不足。牛乳的獲得需要轉(zhuǎn)化各種植物蛋白包括大豆蛋白,蛋白轉(zhuǎn)化率低,蛋白轉(zhuǎn)化成本和占用土地面積是大豆的近10倍,同時(shí)產(chǎn)生溫室氣體,破壞環(huán)境?;跔I(yíng)養(yǎng)、保健、安全、環(huán)保、成本等多方面的綜合考慮,未來(lái)提高大豆及其制品在我國(guó)居民膳食中的比重,合理控制牛奶及其制品的比重,提高資源利用率,提高人民的健康水平,保護(hù)環(huán)境將成為社會(huì)發(fā)展的必然。
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(責(zé)編:何 艷)