超高壓處理預調理豬肉餡工藝優(yōu)化及貯藏品質變化

張根生，王軍茹，劉志彬，李月明,2，丁一丹，潘雷

農產品保鮮與食品包裝

超高壓處理預調理豬肉餡工藝優(yōu)化及貯藏品質變化

張根生1，王軍茹1，劉志彬1，李月明1,2，丁一丹1，潘雷1

（1.哈爾濱商業(yè)大學 食品工程學院，哈爾濱 150028；2.中國農業(yè)科學院農產品加工研究所主食加工技術研究院，哈爾濱 151900）

采用超高壓處理預調理豬肉餡，以減少其初始微生物數(shù)量，延長其貨架期。以真空包裝預調理豬肉餡為原料，分析肉餡經不同時間和壓力的超高壓處理后于4 ℃下貯藏12 h內的菌落總數(shù)變化情況。采用響應面試驗優(yōu)化超高壓處理的工藝條件，分析最佳超高壓處理工藝條件下真空包裝預調理豬肉餡貯藏期間的品質變化情況。得到了常溫下超高壓處理的最優(yōu)參數(shù)，作用壓力為207 MPa，作用時間為15 min。在該超高壓處理條件下真空包裝預調理豬肉餡的菌落總數(shù)、TVB?N值、TBARS值、pH 值較未經超高壓處理組的上升速率慢，且色差、質構劣化程度低。采用超高壓處理可使真空包裝預調理豬肉餡在4 ℃條件下的貨架期達到14 d。

預調理豬肉餡；超高壓；真空包裝；品質影響

預調理食品采用畜產品、農產品或水產品為主要材料，經適當切分、腌制、預煮、殺菌等加工后于常溫或低溫貯藏條件下進行運輸及銷售，可直接食用或需簡單加工食用[1]。預調理豬肉餡是一種由豬肉經攪碎調味并添加保鮮劑混合而成的新鮮肉制品[2]，它在制作和銷售過程中易被微生物污染。雖然采用保鮮劑和真空包裝能延緩預調理豬肉餡中微生物的生長繁殖，但預調理肉制品自身所含的初始微生物數(shù)量較高，僅依靠在肉餡中添加保鮮劑不能有效抑菌，有時反而會使微生物繁殖得更快[3-4]。常見的降低初始菌落數(shù)的方法有微波殺菌、巴氏殺菌、高溫蒸煮殺菌等，這些方法在殺菌過程中不能保證預調理肉制品原有的品質[5]。超高壓處理是一種冷殺菌方法，既可保證食品品質，又可有效降低食品中的初始微生物數(shù)量，可使食品達到長期保持新鮮的效果。

超高壓處理是一種在密閉的超高壓容器內，利用高壓壓力使食品中的微生物受到干擾，無法正常運行細胞功能，導致其發(fā)生酶失活、蛋白質變性、細胞膜破損等情況，從而達到殺菌、滅酶的新興冷殺菌技術。超高壓處理能在保持食品感官特性和營養(yǎng)價值的同時，保證預調理肉制品的安全性，有效延長其貨架期[6-8]。Sheen等[9]利用超高壓處理雞肉糜發(fā)現(xiàn)，高壓能有效降低雞肉糜中的沙門氏菌數(shù)量，并且能夠抑制沙門氏菌的生長繁殖。沈旭嬌等[10]采用不同作用壓力和溫度的超高壓條件處理南京鹽水鴨，通過實驗發(fā)現(xiàn)，當處理條件為200 MPa/40 ℃、400 MPa/20 ℃時，能夠在保證鹽水鴨感官品質的同時有效地將產品中的微生物殺滅，從而達到延緩產品腐敗變質的目的。雖然超高壓技術具有高效、便捷、殺菌效果好等優(yōu)點，但壓力過高時可能會引發(fā)生肉制品出現(xiàn)蛋白質變性，增加其脂質氧化，并誘導其顏色和質地發(fā)生變化[11]。由此可見，需選擇合適的超高壓處理條件，才能在保證調理豬肉餡品質的同時，延長其貨架期。

目前，將豬肉餡制成預調理肉制品的相關研究較少，預調理豬肉餡不能進行工業(yè)化生產和銷售的主要原因是其貨架期較短。由此，文中采用超高壓處理預調理豬肉餡，考察超高壓處理對預調理豬肉餡品質變化的影響，并對超高壓工藝參數(shù)進行優(yōu)化，以延長預調理豬肉餡的貨架期，為其工業(yè)化生產提供理論基礎。

1 實驗

1.1 材料和儀器

主要材料：新鮮豬肉餡、食鹽、味精、十三香、綿白糖、蔥、姜，購自哈爾濱市家樂福超市。

主要儀器：HHP?L2?600?L型超高壓食品處理機，上海詩斯自動化設備有限公司；CS?800分光測色儀，杭州彩譜科技有限公司；Sartorious?PB?10型pH 計，廣州市深華生物科技有限公司；TA?XT2i質構儀，英國Stable Micro System 公司。

1.2 方法

1.2.1 預調理豬肉餡的制備

確定肉餡配方后，將各種調味料加入新鮮豬肉餡中，攪拌均勻后分裝密封，并置于4 ℃下貯藏。依據(jù)參考資料[12]和預實驗，確定了調理豬肉餡的配方（均用質量分數(shù)表示）：食鹽2%、味精0.5%、十三香0.3%、糖0.6%、蔥3%、姜2%、乳酸鏈球菌素0.042%、迷迭香提取物0.029%、D?異抗壞血酸鈉0.209%。

1.2.2 超高壓條件對預調理豬肉餡菌落總數(shù)的影響

將制備好的預調理豬肉餡分裝后抽真空，每袋分裝50 g。在室溫條件下，作用壓力為100、150、200、250、300 MPa，分別處理5、10、15、20、25 min。經超高壓滅菌處理后，將預調理豬肉餡于4 ℃條件下儲存，測定各組貯藏12 h內的菌落總數(shù)，每組進行3個平行實驗。

1.2.3 超高壓處理對預調理豬肉餡貯藏期間品質的影響

采用最優(yōu)超高壓條件對真空包裝預調理豬肉餡進行超高壓滅菌處理，以未處理的預調理豬肉餡為空白對照，于4 ℃條件下儲存，每2 d測定各處理組肉樣的揮發(fā)性鹽基氮（Total Volatile Base Nitrogen，TVB?N）值、菌落總數(shù)、硫代巴比妥酸（Thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值、色差、pH值、質構、感官評分，每組設置3 個平行實驗，考察超高壓處理對預調理豬肉餡品質的影響。

1.2.4 超高壓工藝條件的優(yōu)化

根據(jù)單因素實驗結果，考察不同作用條件對真空包裝預調理豬肉餡品質的影響，運用Design expert 8.0響應面分析方法中的Central Composite設計對2個作用條件進行響應面優(yōu)化，響應值采用菌落總數(shù)，確定最佳工藝條件，響應面設計各因素水平如表1所示。

表1 試驗因素水平

Tab.1 Test factor level

1.2.5 菌落總數(shù)的測定

按照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》測定菌落總數(shù)。

1.2.6 揮發(fā)性鹽基氮的測定

按照GB 5990.228—2016《食品安全國家標準食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》測定揮發(fā)性鹽基氮（TVB?N）含量。

1.2.7 硫代巴比妥酸值的測定

參照芮懷瑾等[13]的方法并作修改，測定硫代巴比妥酸（TBARS）值。稱取預調理豬肉餡1.0 g，加入3 mL的0.02 mol/L硫代巴比妥酸溶液、17 mL質量濃度為0.75 g/L的三氯乙酸溶液混合均勻，用沸水加熱30 min，然后冷卻，取該溶液4 mL加入4 mL氯仿于3 000 r/min條件下離心10 min，取上清液在波長為532 nm條件下測定其吸光度。

1.2.8 色差的測定

測定色差時，將肉餡鋪成1 cm3的小方塊，平鋪在玻璃皿上，并測定其亮度（*)、紅度（*）、黃度（*）值，測定3 次，取其平均值。

1.2.9 pH值的測定

參照GB 5009.237—2016《食品安全國家標準食品pH值的測定》測定pH值。

1.2.10 質構值的測定

參照Caine等[14]的方法，將預調理豬肉餡樣品制成半徑為1 cm的肉球，在95 ℃條件下水浴加熱15 min后取出，經冷卻后測定其硬度、咀嚼性、彈性。每組樣品測定3次。測定條件：探頭類型選擇P 35，測前速度為2.0 mm/s，測中速度為2.0 mm/s，測后速度為5.0 mm/s，兩次下壓間隔時間為5.0 s，壓縮比為75%。質地剖面分析采用“二次壓縮”模式。

1.2.11 感官評價

感官評價參照王俊姣等[15]的方法并作修改。邀請10 人，男女各半，將肉樣在4 ℃條件下儲存，每2 d對各處理組的肉樣進行打分，滿分為100分，最終結果取各項測評的平均值。按表2 的標準對預調理豬肉餡進行感官指標的考察并打分。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

使用SPSS 17.0進行顯著性分析。使用Design Expert 8.0進行試驗設計與分析。使用Origin 2018進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 超高壓處理條件對預調理豬肉餡菌落總數(shù)的影響

有研究表明，超高壓技術能夠將食品與微生物中的蛋白質變性、磷脂結晶，造成微生物的損壞，阻礙微生物正常的細胞功能，導致微生物失活[16]。在超高壓處理后的12 h內，對各組進行平行3次的菌落總數(shù)測定。如圖1所示，在保壓時間一定時，預調理豬肉餡的菌落總數(shù)隨著超高壓壓力的升高呈下降趨勢，當壓力超過100 MPa時，其菌落總數(shù)開始顯著下降；當作用壓力大于250 MPa時，樣品中的菌落總數(shù)的變化趨勢不顯著（>0.05）。當超高壓壓力一定時，真空包裝預調理豬肉餡的菌落總數(shù)隨著加壓時間的延長呈逐漸降低的趨勢，當作用時間保持在5～15 min時，樣品的菌落總數(shù)顯著減少（<0.05）；當加壓時間超過15 min后，調理肉餡的菌落總數(shù)下降趨勢不顯著（>0.05）。Chai等[17]研究發(fā)現(xiàn)，超高壓的作用壓力和加壓時間都對雞肉糜的微生物指標具有顯著的影響。由此，考慮經濟成本等因素，初步選取作用壓力150～250 MPa、加壓時間為10～20 min作為合適的殺菌條件。

表2 感官評價

Tab.2 Sensory evaluation

圖1 超高壓處理條件對預調理豬肉餡菌落總數(shù)的影響

注：同一折線上小寫字母不同表示差異顯著（<0.05），大寫字母不同表示組間差異顯著（<0.05）。下同。

2.2 超高壓殺菌條件的優(yōu)化與分析

2.2.1 響應曲面優(yōu)化設計及結果

選取作用壓力（）和作用時間（）為兩因素，菌落總數(shù)（）為響應值，進行Central Composite響應面優(yōu)化，響應面實驗結果見表3。

2.2.2 超高壓處理對菌落總數(shù)的影響

如表4所示，根據(jù)對回歸模型進行方差分析的結果可知，<0.000 1，說明該模型極顯著；失擬項=0.973 7＞0.05，說明不顯著，故此回歸模型具有較好的擬合度，可以較好地反映菌落總數(shù)與超高壓作用壓力和作用時間之間的關系，相關系數(shù)2=0.981 5，矯正決定系數(shù)2adj=0.968 3，可知該模型的實驗值與預測值較為切合，變異系數(shù)為1.27%（＜10%），證明此模型具有較高的可信度，可以進行下一步的分析。根據(jù)實驗結果可知，一次項、顯著，二次項2、2極顯著，由一次項可以判斷各因素對菌落總數(shù)的影響順序為作用壓力>作用時間，且的值小于0.01，說明二者具有交互作用。

2.2.3 超高壓殺菌對菌落總數(shù)的響應面交互作用

如圖2所示，隨著超高壓壓力和時間的增加，預調理豬肉餡的菌落總數(shù)呈先下降后上升的趨勢，當二者的作用條件超過一定水平時，菌落總數(shù)值會稍有回升。由此可知，設置合適的條件二者就能達到良好的抑菌效果；等高線圖中超高壓壓力與時間兩因素間的交互作用的等高線呈橢圓形，且沿作用時間與作用壓力的軸向出發(fā)等高線之間的變化密集，由此說明二者有顯著的交互作用。

表3 響應面試驗的設計及結果

Tab.3 Response surface test design and results

表4 回歸方程的方差分析

Tab.4 Analysis of variance of the regression equation

圖2 超高壓各因素交互作用的響應面和等高線

2.3 超高壓殺菌最優(yōu)條件的確定及驗證

通過Design?Export 軟件計算得到對真空包裝預調理豬肉餡保鮮的超高壓最優(yōu)處理條件：作用壓力為207.24 MPa，作用時間為15.48 min。利用該條件處理的真空包裝預調理豬肉餡的菌落總數(shù)理論值為2.403 CFU/g。考慮實驗操作的便捷性等因素，采用超高壓作用壓力為207 MPa、作用時間為15 min的處理條件進行驗證實驗，平行試驗3 次，測得預調理豬肉餡的菌落總數(shù)實測值為2.517 CFU/g，與理論值相差約4.74%（＜10%）。說明該模型可靠，能有效預測各因素與真空包裝預調理豬肉餡菌落總數(shù)間之間的關系。

2.4 超高壓殺菌處理對真空包裝預調理豬肉餡貯藏品質的影響

2.4.1 菌落總數(shù)

如圖3所示，在整個貯藏期間未經超高壓處理的真空包裝預調理豬肉餡的菌落總數(shù)始終高于超高壓處理試驗組的菌落總數(shù)；在儲存期間，對照組的菌落總數(shù)隨著時間的增長而增大；在儲藏10 d時，對照組的菌落總數(shù)超過了國家肉制品新鮮標準臨界值（6），即菌落總數(shù)超過1×106；超高壓實驗組的菌落總數(shù)在儲存前期數(shù)值變化不顯著，當儲存時間超過6 d后，樣品的菌落總數(shù)開始顯著增加（<0.05），在16 d時超過國標限定值，成為變質肉。由此可見，超高壓處理確實能延緩調理肉餡在貯存期間微生物的生長繁殖。

2.4.2 揮發(fā)性鹽基氮

揮發(fā)性鹽基氮（TVB?N）主要由胺和氨等堿性物質組成，被食品行業(yè)用作評價肉類食品腐敗變質的指標[18]。如圖4所示，在4 ℃儲存條件下，對照組調理肉餡的TVB?N值在整個貯存期內顯著高于超高壓組的TVB?N值（<0.05），且在儲存10 d時超過國家新鮮標準臨界值（15 mg/100 g），成為腐敗變質肉。在儲存1～8 d時，超高壓實驗組的TVB?N值增長不顯著，在貯藏8 d后隨著儲存時間的延長，其TVB?N值開始顯著增長（<0.05），并在貯藏16 d后TVB?N值超標。由此可見，超高壓處理可以延緩真空包裝預調理豬肉餡TVB?N值的升高。

圖3 超高壓處理對真空包裝預調理豬肉餡貯藏期間菌落總數(shù)的影響

2.4.3 硫代巴比妥酸值

如圖5所示，對照組樣品的初始硫代巴比妥酸值（TBARS）略小于超高壓組樣品的TBARS值。這可能是因為超高壓能破壞蛋白質的結構，造成細胞膜結構損傷，使其釋放出金屬離子，從而促使樣品脂肪氧化[19]。2組樣品的TBARS值均隨著儲存時間的延長而升高，但在儲存0～6 d時，對照組與超高壓處理組的TBARS值的差異不顯著（>0.05），隨著儲存時間的持續(xù)延長，對照組的TBARS值增加速率迅速增長，并顯著高于超高壓處理組（<0.05），在貯藏12 d時，對照組的TBARS值已超過國標限定值（1 mg/kg）。超高壓處理組在儲存14 d時，樣品的TBARS值接近國標限定值，在貯藏16 d時TBARS值超標，成為變質肉。超高壓處理組的TBARS值在貯藏期間逐漸小于對照組的原因可能是樣品中的保鮮劑能在一定程度上抑制超高壓引起的脂肪氧化，并使樣品的脂肪氧化速度變慢，這與Zhang等[20]研究高壓加工豬肉糜抗氧化效果的結果類似。

圖4 超高壓處理對真空包裝預調理豬肉餡貯藏期間TVB?N值的影響

2.4.4 色差

超高壓能明顯改變樣品的色澤，原因可能是高壓使肌紅蛋白和肌球蛋白變性，進而促使肌紅蛋白氧化為高鐵肌紅蛋白，導致肉餡顏色改變[21-22]。其中，*表示肉樣的明亮度，*表示肉樣的紅度，*表示肉樣的黃度。如表5所示，總體來看，無論是對照組還是超高壓處理組的樣品在貯藏16 d后，其*、*相較于儲藏初期都顯著降低（<0.05），隨著貯藏時間的延長，2組的*略有升高；在整個貯藏期間，超高壓處理組的*、*均高于對照組的*、*，其*略低于對照組的*。預調理豬肉餡色差改變的原因主要是隨著時間的延長，樣品中的肌紅蛋白氧化轉化為高鐵肌紅蛋白，使得*降低。同時，在貯藏過程中，脂質氧化的程度也與*有關[19]。超高壓處理組與對照組在貯藏期間的色差存在差異的原因可能是超高壓能引起蛋白質變性、卟啉環(huán)破壞，誘導蛋白質和脂質氧化加速，導致肉色改變[23]。

圖5 超高壓處理對真空包裝預調理豬肉餡貯藏期間TBARS值的影響

表5 超高壓處理對真空包裝預調理豬肉餡貯藏期間色差的影響

Tab.5 Effect of ultra-high pressure treatment on the color difference value of vacuum-packed pre-conditioned pork filling during storage

注：同列小寫字母不同表示差異顯著（<0.05），大寫字母不同表示組間差異顯著（<0.05），下同。

2.4.5 pH值

如圖6所示，對照組樣品的初始pH值略小于超高壓處理組樣品的。Pietrasik等[24]在研究中也發(fā)現(xiàn)，超高壓處理可使樣品的pH值增大。這可能是因過高的壓力能夠破壞樣品中的氫鍵、疏水作用等，并使蛋白質的立體結構破損，從而導致酸性基團數(shù)量逐漸減少[25]。在整個貯存期，不同處理的2組肉樣的pH值呈先降低再升高的趨勢，對照組與超高壓實驗組的pH值在儲存前期下降均不顯著，其中對照組在儲存4 d后pH值逐漸回升，而超高壓實驗組在儲存8 d后其pH值才開始逐漸升高；2組肉餡的pH值在貯藏期間先降低再升高，主要原因可能是肌肉中產生糖酵解反應導致乳酸合成，同時肌肉內的三磷酸腺苷在一定條件下分解生成了一些酸類化合物，在貯藏期間，這些酸性物質逐漸積累，導致預調理豬肉餡貯存前期的pH值下降。此外，肉樣中的某些微生物在生長代謝過程中會產生乳酸，也可能是導致pH值降低的原因[26-28]。隨著儲存時間的延長，樣品中的內源蛋白酶及蛋白分解酶導致蛋白質發(fā)生分解，并形成多肽和氨基酸，從而釋放大量的堿性基團，導致預調理豬肉餡的pH值升高[29-31]。在貯藏后期，對照組的pH值均顯著高于超高壓實驗組的pH值（<0.05）。在整個儲存期間，2組肉樣的pH值均未超過國家一級鮮度標準（6.2），因此pH值只能作為參考指標。

2.4.6 質構

如表6所示，對照組樣品的初始質構值均小于超高壓處理組樣品的。這可能是由于超高壓能使肌動蛋白和肌漿蛋白展開，形成氫鍵網(wǎng)絡，造成肌原纖維蛋白的變性和聚集，最終導致蛋白質凝膠化，形成了更加緊密的結構，從而增加調理肉餡的硬度和咀嚼性[32]。對照組樣品的硬度和咀嚼性均隨著貯存時間的延長而降低，且在儲存16 d時，其硬度和咀嚼性顯著低于貯藏初始值（<0.05），在貯藏過程中2組樣品的彈性變化較小。超高壓處理后的調理肉餡的硬度和咀嚼性均隨著時間的延長而降低，彈性始終保持在0.78～0.82之間，變化較小。在整個貯藏期間，經超高壓處理后預調理豬肉餡的質構參數(shù)都略高于未經超高壓處理的對照組的質構參數(shù)。這可能是因超高壓處理加速了預調理豬肉餡中蛋白質的氧化，導致多肽鏈斷裂，形成交聯(lián)蛋白聚集，導致樣品的硬度和咀嚼性增加[33]。

圖6 超高壓處理對真空包裝預調理豬肉餡貯藏期間pH值的影響

2.4.7 感官評分

如表7所示，超高壓組肉餡與對照組肉餡的感官評分均隨著儲存時間的延長而逐漸降低；在整個貯藏期間，超高壓處理組的感官評分均略高于對照組的感官評分（<0.05）；在貯藏10 d時，對照組肉樣已出現(xiàn)輕微的腐敗變質現(xiàn)象，在12 d時對照組肉樣變?yōu)辄S綠色，且?guī)в袧庵厮釘馕?，腐敗變質嚴重；超高壓實驗組肉樣在貯藏16 d后開始劣變，產生異味。由此可見，超高壓處理可使調理肉餡的感官品質在貯藏期間更好。

表6 超高壓處理對真空包裝預調理豬肉餡貯藏期間質構的影響

Tab.6 Effect of ultra-high pressure treatment on the texture value of vacuum-packed pre-conditioned pork filling during storage

表7 超高壓處理對真空包裝預調理豬肉餡貯藏期間感官評分的影響

Tab.7 Effect of ultra-high pressure treatment on the sensory scores of vacuum-packed pre-conditioned pork filling during storage

3 結語

實驗優(yōu)化了超高壓處理真空包裝預調理豬肉餡的工藝參數(shù)?？疾炝? ℃條件下貯藏期間超高壓處理真空包裝預調理豬肉餡的保鮮效果及品質變化，以此確定其貨架期。結果表明，超高壓的最優(yōu)工藝參數(shù)為處理壓力207 MPa、處理時間15 min；超高壓處理能夠有效地延緩菌落總數(shù)、TBARS值、TVB?N值的變化進程；在貯藏期間，超高壓處理的真空包裝預調理豬肉餡的各項品質指標均優(yōu)于對照組。結合菌落總數(shù)、TBARS值、TVB?N值、感官評分等4個指標，以及安全性，確定超高壓處理的真空包裝預調理豬肉餡在4 ℃條件下儲存的貨架期為14 d。后續(xù)可以進一步探討降低儲存溫度對超高壓處理后的真空包裝預調理豬肉餡的貨架期和品質的影響。

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Optimization of Ultra-high Pressure Treatment and Quality Changes of Pre-conditioned Pork Filling during Storage

ZHANG Gen-sheng1, WANG Jun-ru1, LIU Zhi-bin1, LI Yue-ming1, 2, DING Yi-dan1, PAN Lei1

(1. College of Food Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China; 2. Institute of Staple Food Processing Technology, Institute of Food Science and Technology CAAS, Harbin 151900, China)

The work aims to treat the pre-conditioned pork filling with ultra-high pressure to reduce the total number of colonies and extend the shelf life of pork filling. With vacuum-packed pre-conditioned pork filling as an ingredient, the changes in the total number of colonies of pre-conditioned pork filling stored at 4 ℃ for 12 h after treatment for different time under different pressure were analyzed. Response surface methodology was used to optimize the UHP process parameters and the changes in the quality of vacuum-packed pre-conditioned pork filling during storage under optimal process conditions were analyzed. The optimal parameters for UHP treatment at room temperature were: action pressure of 207 MPa and action time of 15 min. Under this condition, the total number of colonies, TVB-N value, TBARS value and pH value of the vacuum-packed pre-conditioned pork filling increased at a slower rate compared with those of group without UHP treatment, and the values of color difference and texture deterioration were relatively low. The ultra-high pressure treatment can achieve a shelf life of 14 days for the vacuum-packed pre-conditioned pork filling at 4 °C.

pre-conditioned pork filling; ultra-high pressure; vacuum-packed; effect on quality

TS251.5

A

1001-3563(2023)03-0096-10

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.03.012

2022?03?22

黑龍江省“千百萬”工程科技重大專項（2019ZX07B03）

張根生（1964—），男，碩士，教授，主要研究方向為畜產品加工。

責任編輯：彭颋