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裸燕麦酶活性抑制方法及品质比较



全 文 :2006年 10月
第 21卷第 5期
中国粮油学报
Jou rnal o f the Chinese C erea ls andO ilsA ssocia tion
Vo .l 21, N o. 5
O c.t 2006
裸燕麦酶活性抑制方法及品质比较
胡新中 罗勤贵 欧阳韶晖 郑建梅 张国权
(西北农林科技大学食品科学与工程学院 ,杨 凌 712100)
摘 要 为了比较不同灭酶工艺对裸燕麦酶活性抑制效果和燕麦品质的影响 ,对裸燕麦和去皮后的燕麦
米采取普通烘烤 、红外烘烤 、常压蒸煮 、高压蒸煮灭酶处理。研究结果表明:采用红外烘烤 、蒸汽处理 (常压和
加压)的燕麦米和原燕麦籽粒酶活性均受到了抑制 ,三个月后仍没有酶活性;而普通烘烤处理的燕麦籽粒酶活
性没有被抑制。脱皮后燕麦粉白度最高。以未加工燕麦为对照 ,常压蒸制燕麦米在各项品质综合评价上最
佳 ,其次为加压蒸制燕麦 、常压蒸制燕麦 、红外烘烤燕麦米 、加压蒸制燕麦米 、普通烘烤燕麦米 、红外烘烤燕麦 、
燕麦米对照和普通烘烤燕麦。红外烘烤是一种快速有效的燕麦灭酶和风味改善工艺 。
关键词 裸燕麦 脱皮 烘烤 红外 蒸制 灭酶
  中国是裸燕麦的发源地 ,有 5000年的种植历
史 。中国西北部 、长城沿线都是燕麦适种区。由于
受传统理念 、品种 、产量 、加工和饮食习惯等多种原
因的限制 ,世界燕麦生产加工发展较为缓慢。世界
上燕麦主要用作饲料作物 ,仅有 3%加工成食品 ,主
要为燕麦片 [ 1 -5] 。燕麦加工量有限一方面原因是燕
麦在加工和贮存过程中发生酸败 ,导致风味物质丧
失 。燕麦含有较多的单 、双不饱和脂肪酸 ,这些脂肪
酸在提供营养的同时 ,其富含的脂肪氧化酶使脂肪
在较差的贮存条件下氧化哈败而降低燕麦口感 。如
果在加工前不先灭掉脂肪酶的活性 ,会严重影响食
品加工的工艺及产品的保质期。为了提高燕麦食品
储存稳定性 ,燕麦加工企业通常使用加热处理或蒸
汽处理 ,主要的目的是消灭酶活性和产生食品需要
的特殊风味 [ 6 -7] 。红外烘烤处理是一种新型的加工
方法[ 8] ,已经广泛应用于食品加工和样品处理 ,具有
处理时间短 、水分损失少的优点。与常规焙烤方法
相比 , 用红外方法烘烤的面包表皮薄 , 瓤质地细
腻 [ 9] 。
因为目前燕麦加工技术多为生产厂商的秘密 ,
其研发结果不在文献上发表 ,只能从市场产品去了
解 。本研究选择目前常用的燕麦灭酶工艺 ,包括常
压蒸制灭酶 、加压蒸制灭酶 、普通烘烤灭酶及较为先
进的红外烘烤灭酶 ,以原燕麦和燕麦米为原料 ,比较
基金项目:西北农林科技大学青年学术骨干人才资助项目
收稿日期:2006 - 04 - 01
作者简介:胡新中 ,男 , 1972年出生 ,讲师 ,博士 ,谷物化学
它们的灭酶效果 、加工前后原料品质变化规律及商
业使用价值 ,以期为燕麦加工提供理论参考和产业
化开发。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
以 2005年加拿大安大略省渥太华试验田种植
的 VAO -2裸燕麦品种为原料 。种子收获后 ,经过
清理 、脱壳 、去杂后 ,在 - 5℃条件下密封保存 。
1. 2 分析方法
品质分析 [ 10] :β -葡聚糖含量:AACC32 - 22;蛋
白质含量:AACC46 - 10;油脂含量:AACC30 - 10;淀
粉含量:AACC76 - 13;黏度分析:AACC76 - 21;过氧
化酶活性测定:AACC22 - 80;水分含量:AACC44 -
15A;燕麦籽粒及面粉色泽:M ino lta CR310型色彩色
差仪 (M ino lta C ame ra Co. , Ltd. , Japan)测定 。测定
采用国际照明组织 (C IE)1976年制定的均匀色立体
图表色系统即 Lab表色系统来表示 ,该系统具有三
维结构特征。 L值 (Lum inance)为亮度;L =0表示黑
色 , L=100表示白色 。
籽粒形态数码分析:将籽粒有腹沟部分向下放
在扫描仪上 , 数据收集使用 Regen t SEEDLE软件
(Regent Instrumen t Inc. Quebec C anada)。测定籽粒
的面积(mm2)、长度 (mm)、宽度 (mm)和比值 (宽度 /
长度 )。每个样品取 200粒(4次 ×50粒)进行 。
1. 3 试验方法
燕麦制米 (Pearling):用日本佐竹公司 Satake TM
第 21卷第 5期 胡新中等 裸燕麦酶活性抑制方法及品质比较
- 05C(Satake Co rpo ration, Japan)精米机 。机器预热
10m in,每次用样品杯加入约 150g燕麦籽粒 ,脱皮
20 s,将脱皮后的燕麦米和皮层分别称重 ,记录脱皮
率 。制得的燕麦米立即置于 - 20℃冰箱中保存 。
常压蒸煮灭酶:籽粒在金属敞开容器中平摊成
0. 5cm 薄层 , 100℃常压蒸汽蒸制 20m in(温度达到
100℃开始计时)。
加压蒸煮灭酶:籽粒在金属敞开容器中平摊成
0. 5cm薄层 ,在 121℃压力锅(2. 4bar)蒸制 10m in(压
力达到时开始计时)。常压和加压蒸制灭酶后籽粒
33℃晾干 12h,籽粒水分降低到 10%左右塑料袋包装
后在 - 5℃冰箱中保存 。
普通烘烤灭酶:燕麦籽粒经过润水 (最终水分达
到 20%,密封静置 12h),在 105℃热风烘箱中烘烤
60m in。
红外烘烤灭酶:燕麦籽粒经过润水 (最终水分达
到 20%,密封静置 12h),使用 Riley L30 - 04型红外
发生仪 (M icron izing C ompany UK Ltd, Fram lingham ,
Suffolk, Eng land)进行灭酶处理。烘烤时间为 18s左
右 ,烘烤温度 580℃。普通和红外烘烤灭酶后籽粒用
密闭容器保温 12h,然后 33℃晾干 12h,籽粒水分降
低到 10%左右用塑料袋包装后在 - 5℃冰箱中保存 。
1. 4 数据处理
运用Weikai Y an[ 11 - 12]开发的 GGEb ip lo t基因 -
基因环境互作处理软件 ,分析处理与品质指标的关
系 ,同时将多指标进行结合筛选适合的最佳处理 。
运用 GGEbiplo t数据处理软件对灭酶后燕麦籽粒品
质指标进行了分析 ,因为对所有的数据进行了标准
化处理 ,可以认为它们在品质中具有同等重要的作
用 。根据数据画出的图形为多边形 ,多边形的顶点
为不同处理 ,从图中处理与指标的位置关系就可以
直观的发现它们间的含量关系。多边形相邻两点间
连线的垂直线是这两个所有指标优化后的临界值
(等值线 ),帮助比较相邻处理的指标含量关系 。垂
直线将多边形分成两部分 ,优势指标位于相应部分
的最高点。处理与指标间的位置越近 ,该指标的含
量越高 。所有垂直线的交点是所有处理的最佳平衡
点 。
2 结果与分析
2. 1 裸燕麦灭酶效果及品质变化
采用红外烘烤 、蒸汽处理 (常压和加压 )的燕麦
米和原籽粒的酶活性均受到了抑制 ,三个月后仍没
有酶活性;而普通烘烤处理的燕麦籽粒酶活性没有
被抑制。美国谷物化学师协会 (AACC)用过氧化酶
活力来反映酶活性抑制效果 ,因为抑制过氧化酶要
难于脂肪酶 ,故过氧化酶活力不能检出则脂肪酶已
经被杀死 。红外烘烤前润麦水分十分重要 ,因为温
度和水分是互相作用的 ,水分活度低 , 即使温度再
高 ,也不能达到灭酶效果 。但水分活度太高 ,燕麦籽
粒的酶活性会被激活而增加。图 1可以看出 ,普通
烘烤燕麦的脂肪含量 、葡聚糖含量 、回生值 、最终黏
度高于其它处理;常压蒸制的籽粒宽度 、峰值黏度
高;原燕麦的籽粒宽长比 、磨制的燕麦粉白度 、衰减
度高;加压蒸制的籽粒长度 、籽粒面积 、淀粉含量 、蛋
白质含量高于其它处理。红外烘烤处理的籽粒品质
兼备蒸制和烘烤的优点 ,操作简单 ,加工时间短 ,是
一种较为理想的燕麦加工工艺。
图 1 燕麦灭酶后籽粒品质特性
常压蒸汽处理和加压蒸汽处理燕麦的水分含量
高于其它处理 ,这是因为在蒸制过程中蒸汽能够穿
透籽粒 ,而在冷却的过程中水分不能散失出来所致。
红外烘烤和加压蒸制后的燕麦籽粒长度 、宽度最大 ,
这是因为红外烘烤的温度为 580℃,籽粒内部瞬间急
剧受热 ,淀粉分子糊化 ,籽粒膨胀;而加压蒸制后 ,籽
粒内部也发生类似的变化 ,所以籽粒变大 、表面积变
大。与燕麦对照样品相比 ,加工后的燕麦磨成的粉
白度降低 。
2. 2 燕麦米灭酶效果及品质变化
燕麦制米后 ,因为皮层被去除 ,脂肪酶被激活 ,
酶活性急剧增加。只有常压蒸制燕麦米 、高压蒸制
燕麦米的酶被杀死 ,红外烘烤燕麦米还有微弱酶活
性 ,而普通烘烤未能抑制燕麦米酶活性 。普通烘烤
燕麦米的籽粒长度 、面积 、脂肪含量高于其它处理;
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中国粮油学报 2006年第 5期
表 1 裸燕麦和燕麦米品质比较
燕麦粉白度 葡聚糖 脂肪 蛋白质 峰值黏度 最终黏度 淀粉含量 籽粒面积 衰减度 回生值 长度 宽度 宽长比
裸燕麦平均 79. 0 3. 87 6. 31 16. 17 266. 5 433. 0 59. 3 3. 28 67. 4 233. 7 3. 53 1. 16 0. 33
燕麦米平均 81. 4 4. 23 6. 72 16. 09 294. 7 493. 4 61. 4 3. 08 76. 0 274. 7 3. 25 1. 15 0. 36
红外烘烤的燕麦米粉白度 、淀粉含量最高;常压蒸制
的燕麦籽粒峰值黏度 、宽长比 、低谷值高;加压蒸制
的燕麦籽粒葡聚糖含量高 。相对于灭酶后燕麦米 ,
未灭酶的燕麦米籽粒宽度 、回生值 、衰减度 、蛋白质
含量和最终黏度较高 (图 2)。
图 2 燕麦米灭酶后籽粒品质特性
以脂肪含量来看 ,烘烤燕麦米和加压蒸制燕麦
米的脂肪含量高于其它处理。在烘烤和加压蒸制过
程中 ,淀粉颗粒被破坏 ,与淀粉结合的磷脂 [ 7]被释放
出来 ,导致脂肪含量升高。但燕麦经过烘烤后 ,制粉
过程中因为脂肪受热阻塞筛网而难以筛分。所以燕
麦加工应该突破传统思维模式 ,采用其它分离方式
进行研磨。葡聚糖含量比较结果发现 ,常压蒸制燕
麦米 、加压蒸制燕麦米 、以及红外烘烤燕麦米的葡聚
糖较高 ,同时它们的峰值黏度也最大 。
2. 3 裸燕麦和燕麦米品质比较
以所有参试的燕麦米 (包括未加工对照 、普通烘
烤 、红外烘烤 、常压蒸制 、加压蒸制)的各项品质指标
进行平均后 ,与所有裸燕麦 (内容同上 )进行对比 (表
1),燕麦粉的白度 、葡聚糖含量 、脂肪含量 、最终黏
度 、峰值黏度 、回生值显著升高 ,但长度 、宽度低于裸
燕麦。故脱皮后 ,还可以改善燕麦品质。
燕麦制米会损失 5%的外皮层 ,故燕麦米体积小
于裸燕麦 ,但燕麦米的形状更接近圆形 ,所以籽粒的
宽长比却增加。燕麦米磨制的粉白度最高 ,是因为
皮层中主要是纤维素 ,去皮后面粉的胚乳含量增加 ,
白度升高 ,而且加工使蛋白质及淀粉变性 ,光线的折
光系数发生改变。
2. 4 燕麦灭酶效果比较
以未加工燕麦为对照 ,比较不同处理后燕麦品
质 ,图 3中与未加工燕麦距离越近 ,品质改善越小;
距离越远 ,品质改善效果越好 。常压蒸制燕麦米在
各项品质综合评价上最佳 ,其次为加压蒸制燕麦米 、
红外烘烤燕麦米 、加压蒸制燕麦 、常压蒸制燕麦米 、
红外烘烤燕麦 、燕麦米对照 ,普通烘烤原燕麦与原燕
麦对照的各项品质最为接近。所以在加工过程中 ,
选择蒸制和红外烘烤有助于改善燕麦的品质 ,同时
制米处理也可以改善燕麦食品色泽和口感 。
图 3 燕麦不同处理方式比较
3 讨论
脂肪酶主要位于燕麦糊粉层 (颖果表面 ),
69. 2%的脂肪酶分布在皮层 ,在粗麸和细麸中含量
分别为 5. 1%和 24. 7%[ 13] 。脂肪酶和脂肪氧化酶是
两种主要的与脂肪有关的酶 ,能够将甘油三酸和部
分糖酯水解。燕麦籽粒相对于其它谷物特殊之处就
是正常状态下较高的脂肪酶活性 。脂氧合酶和脂过
氧合酶在贮藏过程中将不饱和脂肪酸转变为过氧化
物 ,脂肪酶将甘油三酸和部分糖酯水解成游离脂肪
酸。
人们关于燕麦灭酶工艺进行了不少研究 , Leh-
tine等人[ 14]采用调温干燥法(籽粒水分 17%, 90℃烘
干 20m in;20%水分 100℃烘干 40m in;25%水分
130℃烘干 20m in)研究热处理对于燕麦脂肪稳定性
的影响 ,结果发现烘干速度和温度曲线对于燕麦风
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第 21卷第 5期 胡新中等 裸燕麦酶活性抑制方法及品质比较
味有很大影响。 Zhang等人[ 15]在玻璃盘中 105℃烘
烤 2h,发现除非温度高于 155℃能杀灭酶活性外 ,较
低温度均不能杀灭酶活性 ,且燕麦葡聚糖含量变化
与酶活性变化没有关系 。这与以前的研究有较大不
同 。以前工业上采用烤盘法进行灭酶 ,将 7 ~ 14层
烤盘装入燕麦后放在架子上 ,每层烤盘上端开口保
证蒸汽散出 , 周围用火加热 , 籽粒温度达到 88 ~
93℃,水分含量降低 3% ~ 5%。籽粒进炉前水分为
12%,出来时为 7% ~ 10%,整个过程约需 1h。籽粒
冷却后 ,约有 20% ~ 40%的脂肪酶未被灭活 [ 7] 。加
热的目的较多 ,除了消灭脂肪氧化酶活性外 ,还有助
于风味物质形成 ,使籽粒变脆变软 ,易于去皮 [ 7] 。
蒸汽法可达到 100%灭酶[ 9, 15 - 16] 。加压蒸汽
(2. 4bar)的灭酶效果更好 ,常压和加压蒸汽处理均
能穿透籽粒 ,杀死酶 ,且对葡聚糖功能特性有较大影
响 ,但它们抑制酶活性的机理尚不清楚 [ 15, 17] 。本研
究发现常压蒸汽处理后燕麦的葡聚糖含量 、淀粉含
量及宽长比低于其它处理 。高压蒸汽处理能提高葡
聚糖含量 、淀粉含量 、峰值黏度和低谷黏度 ,以及籽
粒的长 、宽和面积均大 ,但导致燕麦脂肪含量变低。
关于红外灭酶在燕麦上的报道较少 ,红外烘烤
处理是一种新型的加工方法[ 8] 。红外烘烤要注意控
制原料的水分含量 ,水分低于 12%不能杀灭脂肪酶
活性 ,达到 18%即使采用普通烘烤也可以抑制脂肪
酶活性 。但润麦对于燕麦的脂肪酶活性有促进作
用 ,但如果去皮或磨粉后 ,游离脂肪酶在 2 ~ 3天内
迅速增加。所以燕麦制米后原料需要及时进行红外
处理 ,否则反而会脂肪氧化酶活性急剧增加。本研
究红外烘烤处理后籽粒长度大 、表面积大 ,色泽白 ,
18 s就可以完成灭酶和产生风味物质的双重效果。
Satake是日本佐竹公司生产的稻谷加工机械 ,在
一对相对转动的砂辊摩擦作用下去除籽粒的外皮
层 。W ang等用 Satake对裸燕麦进行干法加工结果
表明 ,在 Sa take磨中制米 5 s能够全部去掉外种皮的
绒毛 , 10s能全部去掉外种皮 , 10s ~ 40s可以去掉大
部分糊粉层细胞 , 40s也会去掉部分胚乳 。 Satake制
米的优点是能够改善口感 ,去除燕麦皮上的灰尘 、绒
毛和微生物污染 [ 18] 。本研究发现 ,相对于原裸燕麦 ,
制米处理可以改善燕麦粉白度 ,增加籽粒宽长比 ,缺
点是峰值黏度及淀粉含量低。脱皮率是控制制米效
果的重要指标 ,制米时间太长 ,外皮层的粗纤维和矿
物质大量损失 ,改善健康效果会降低。制米时间太
短 ,外皮层的粗纤维只有少部分被去掉 ,燕麦粉的色
泽暗 ,口感粗糙 。一般去皮率保持在 5% ~ 8%可以
满足加工燕麦粉 、燕麦米的需要 。蒸制处理可以完
全抑制酶的活性 ,但不能形成类似于烘烤的特殊风
味。脱皮后 ,去掉了部分皮层 ,相当于胚乳被富集 ,
所以淀粉 、蛋白质含量增加。
致谢:感谢加拿大农业部加东谷物与油菜研究中心
严威凯博士提供软件支持。
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Comparison ofN aked Oat S tab ilizingM ethods and
TheirQuality Effect
Hu X inzhong Luo Q ingu i Ouyang Shaohui Zheng Jianme i Zhang Guoquan
(Co llege of Food Science& Eng inee ring, N orthw estA&F University, Yang ling 712100)
Abstract To compare the enzyme deactivation means and the quality e ffects, raw oat gra ins and polished oat
grains of the naked oatw ere treated by no rmal roasting, infrared roasting, norma l steam ing, and autoclaving methods
separately. The resu lts show:the enzyme activities o f the raw oat and the polished oat treated by infrared roasting,
norma l steam ing and autoclaving are deactivated and can not be detected three mon ths la te r. The norma l roasting
treatment can not deactiva te the enzymes. The ligh tness o f the polished oat f lour is the highes.t Using the raw oat as
re ference, the order of desirable techno logy for the oat processing is:po lished oat by no rmal steam ing is the best one,
the fo llow ing a re raw oa t by au toc laving, raw oat by norm al steam ing, po lished oa t by infrared roasting, po lished oat
by autoclav ing, po lished oat by norma l roasting, raw oat by infrared roasting, po lished oa t, and raw oat by norm al
roasting. The infrared roasting is a good enzyme stabilizing and qua lity imp roving method.
Key words naked oat(Avena nuda), po lish, roast, infrared, steam , enzyme stab ilize
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