不同冰溫條件對長期貯藏牛肉品質和貨架期的影響

陳 雪，羅 欣,2，梁榮蓉，楊嘯吟，董鵬程，朱立賢，毛衍偉，韓明山，郝劍剛，張一敏

不同冰溫條件對長期貯藏牛肉品質和貨架期的影響

陳 雪1，羅 欣1,2，梁榮蓉1，楊嘯吟1，董鵬程1，朱立賢1，毛衍偉1，韓明山3，郝劍剛4，張一敏1※

（1. 山東農業大學食品科學與工程學院，泰安 271018；2. 江蘇省肉類生產與加工質量安全控制協同創新中心，南京 210095；3. 國家肉牛牦牛產業技術體系通遼站，通遼 028100；4. 國家肉牛牦牛產業技術體系烏拉蓋綜合試驗站，烏拉蓋 026300）

該研究旨在探究標準冰溫（實驗室恒溫條件，-2～0 ℃）和商業冰溫（工廠冰溫庫（-4～4 ℃））對長期貯藏牛肉品質的影響，以此明確當前商業冰溫條件對牛肉的保鮮效果。試驗測定了貯藏期間（20周）2種冰溫條件下真空包裝牛肉的pH值、肉色、微生物菌落數、揮發性鹽基氮（total volatile base-nitrogen，TVB-N）、脂肪氧化和感官品質等指標。結果表明：2種冰溫條件下，牛肉在20周的貯藏期內均可以維持良好的肉色及感官品質。貯藏第9周時，商業冰溫條件下牛肉樣品的菌落總數和TVB-N值就已分別達到7.09 lg CFU/cm2和15.59 mg/100g。而標準冰溫條件下的牛肉樣品在貯藏期間其菌落總數始終低于7.00 lg CFU/cm2，TVB-N值在貯藏第12周時才超出限量閾值（≤15 mg/100 g），達到16.66 mg/100 g。總體來看，標準冰溫條件對真空包裝牛肉的保鮮效果更佳，依據TVB-N值的限量標準，建議標準冰溫和商業冰溫條件下牛肉的貨架期分別不超過9周和12周。

肉；貯藏；品質控制；貨架期

0 引 言

中國是牛肉生產和消費大國。近年來，隨著高品質牛肉需求量的增加，牛肉貯藏保鮮新技術的開發已經成為肉品行業亟待解決的問題。目前常用的肉類低溫貯藏方法主要分為冷藏和凍藏[1]。冷鮮肉具有良好的新鮮度及品質，但其貨架期較短，不利于產品的周轉、長距離運輸及銷售[2]。冷凍貯藏雖然可以保證較長的產品貨架期，但凍結和解凍過程會對肉品品質（風味、多汁性等）造成不良影響[3]；與冷鮮肉相比，消費者普遍認為凍肉的品質較低[4]。因此，選擇適當的貯藏方法在保證肉品品質的同時延長貨架期尤為重要。

冰溫保鮮技術是指將生鮮食品置于0 ℃以下，冰點以上的溫度范圍內，使其保持低溫而不凍結的狀態，在抑制微生物和酶的活性的同時，更好地維持產品良好品質[5-6]。與傳統的冷藏方式相比，冰溫貯藏可有效地延長產品貨架期1.4～4倍[7]。近年來，該技術已經成功應用于肉品的貯藏保鮮[8-11]。Youssef等[8]研究了不同貯藏溫度對牛肉品質的影響，發現與傳統冷藏（2 ℃）相比，冰溫條件下可將牛肉的貨架期延長2倍。Small等[12]對比了澳大利亞不同工廠冰鮮牛肉長期貯藏期間微生物菌落數和感官品質的變化，發現貯藏26周后各工廠樣品仍能保持良好的感官品質及較低的微生物數量（約6 lg CFU/cm2）。其中精確控溫是冰溫保鮮技術的關鍵，Lan等[13]認為冰溫條件下微小的溫度差異也會對肉品貨架期產生重要影響。本課題組前期的研究發現澳大利亞進口冰鮮牛肉在標準冰溫（實驗室恒溫條件（0～2 ℃））條件下其感官貨架期可達20周[14]。但目前，由于技術和制冷設備制約，國內冰溫保鮮技術研究多集中在短期貯藏水平，商業推廣及應用尚不多見。而且國內商業冰溫庫存在精準控溫難，溫度多波動等問題，這也會影響產品貯藏期間的品質，進而縮短肉品貨架期。然而，我們尚不清楚商業冰溫條件下牛肉的品質變化和適宜的貯藏時間。因此，為了明確當前長期貯藏期間商業冰溫條件對牛肉的保鮮效果，本試驗設置了標準冰溫（實驗室恒溫條件，?2～0 ℃）和商業冰溫（工廠冰溫庫（?4～4 ℃））2個貯藏條件。研究了這2種冰溫條件下長期貯藏期間（20周）牛肉的理化指標、微生物數量及感官品質等的變化，旨在確定當前不同冰溫條件下的貨架期和品質變化，為今后冰鮮技術的開發和優化提供數據支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗原料肉選自10頭西門塔爾牛的腰背最長肌（約24月齡，胴體質量約310 kg，內蒙古某肉牛屠宰企業）。

Petrifilm微生物測試片，美國3M公司；MRS肉湯，英國Oxoid公司；NaCl，無水碳酸鈉，氧化鎂，2-硫代巴比妥酸，國藥集團化學試劑有限公司；硼酸，鹽酸，三氯乙酸，天津凱通化學試劑有限公司；1,1,3,3-丙二醛乙縮醛，美國sigma公司。

1.2 儀器與設備

Senven2Go pH計，瑞士Mettler Toledo公司；SP62便攜式色差計：美國X-Rite公司；T18高速分散機：德國IKA有限公司；CS501恒溫水浴鍋：上海博迅實業有限公司；AB104-S天平：美國梅特勒-托利多有限公司；SPX型生化培養箱：寧波江南儀器廠；Bag Mixer400均質器：法國Interscience公司；1400生物安全柜：美國Thermofisher公司；冰溫冷藏冰箱：佳郅機電設備有限公司；K-355凱氏定氮儀，瑞士BUCHI公司；Logtag溫度記錄儀，深圳中際冷鏈電子有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理

肉牛屠宰后，胴體于2～4 ℃冷卻24 h，取西冷部位切分成5 cm左右樣品（約1 kg，共計140塊），真空包裝（氧氣透過率20 cm3/m2·24 h，水蒸氣透過率5 g/m2·24 h）后，隨機選取70塊樣品在常規冷鏈物流條件下運到實驗室，置于?2～0 ℃條件下貯藏，記為處理組A（即為標準冰溫條件）。另70塊樣品于工廠冰溫庫中貯藏，并模擬牛肉銷售環節，在0、3、6、9、12、15和20周時將樣品運至實驗室進行相關分析，記為處理組B（即為商業冰溫條件，運輸時采用常規的肉品冷鏈物流模式）。采用Logtag溫度記錄儀記錄期間的溫度波動情況。貯藏第0、3、6、9、12、15和20周時，分別測定2組樣品的pH值，肉色，微生物菌落數，揮發性鹽基氮（total volatile base-nitrogen，TVBN），脂肪氧化（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）和感官品質等指標（每個時間點=10）。

1.3.2 pH值的測定

采用pH計直接插入待測樣品中測定其pH值，每塊樣品隨機測定3個點，取平均值用于后續數據分析。

1.3.3 肉色指標的測定

從每塊樣品切下一塊牛排進行發色（4 ℃，30 min），使用便攜式色差計（SP62，測量孔徑8 mm，光源，標準視角10°）測定亮度值（lightness，）、紅度值（redness，）和黃度值（yellowness，）。每塊牛排隨機測定6個位點，取平均值。

1.3.4 脂肪氧化（TBARS）值的測定

脂肪氧化的測定參照Siu等[15]的方法并稍作修改。在樣品表面取4 g肉樣（剔除筋腱和脂肪），置于16 mL蒸餾水中均質1 min，而后加入16 mL濃度為10%的三氯乙酸溶液，混勻后過濾。取4 mL濾液，加入1 mL濃度為0.06 mol/L的硫代巴比妥酸溶液，震蕩混勻后，水浴加熱（80℃，90 min），使其充分反應。冷卻至室溫，在532 nm處測定其吸光度A，同時設置空白對照（2 mL蒸餾水+2 mL 10%三氯乙酸溶液+1 mL硫代巴比妥酸溶液）。依據標準曲線來得到樣品中的脂肪氧化值。

1.3.5 揮發性鹽基氮（TVBN）值的測定

參照國標GB5009.228-2016《食品安全國家標準食品中揮發性鹽基氮的測定》，采用自動凱氏定氮儀法進行測定。

1.3.6 微生物數量的測定

參照Small等[12]的方法稍作修改。采用無菌取樣器從樣品表面取40 cm2肉樣（厚度約3 mm），置于無菌均質袋中（BagPage?，法國Interscience有限公司），加入100 mL0.85% NaCl無菌生理鹽水，用拍打器拍打1 min。取1 mL混合菌液分別置于MRS肉湯和0.85% NaCl梯度稀釋液中進行梯度稀釋，選取適當的梯度稀釋液于微生物測試片中進行培養。梯度稀釋液，細菌測試片及培養條件如表1所示。

表1 微生物的培養條件

1.3.7 感官評定

參照Chen等[14]的方法，感官品評小組由10名從事肉品研究的專業人員組成，在各個貯藏時間點分別對樣品的外觀、氣味和整體喜愛度等進行評判。評定標準如表2所示。除整體氣味強度外（高于40分視為不可接受），其他任意一項低于60分則視為不可接受[14]。

表2 冰鮮牛肉感官評定表

1.3.8 數據分析

采用SAS 9.2程序中的混合模型（MIXED procedure）來進行顯著性分析，其中隨機效應為牛個體，固定效應為貯藏條件、貯藏時間以及它們之間的交互作用。差異顯著水平為<0.05。結果采用均值±標準誤的形式表示。采用Sigma Plot 10.0作圖。

2 結果與分析

2.1 不同冰溫條件下牛肉貯藏期間溫度記錄情況

2種冰溫條件下牛肉貯藏及運輸期間（虛框線部分）溫度波動情況如圖1所示。相較于標準冰溫條件（?2～0 ℃），商業冰溫條件下溫度波動幅度較大，其中貯藏前6周其波動范圍為?4～4 ℃，而后波動幅度減小（?2～2.2 ℃）。商業化的肉品冷鏈物流模式下溫度波動幅度約10 ℃。精準控溫難，溫度波動過大等仍是當前國內肉品加工企業面臨的主要問題。

注：圖1中虛框表示真空包裝牛肉運輸期間溫度波動情況。

2.2 不同冰溫條件對牛肉pH值的影響

pH值可反映肉品的新鮮程度。如圖2所示，貯藏條件和貯藏時間的交互作用對冰鮮牛肉的pH值影響顯著（<0.05）。2組冰鮮牛肉樣品的初始pH值為5.45，而后均隨貯藏時間整體呈現先增加后降低的趨勢。其中，貯藏第9周時pH值最高，分別為5.60、5.65。貯藏期間（除第9周外），兩組冰鮮牛肉樣品的pH值差異均不顯著（>0.05），且都符合正常pH值的范圍[16-17]。Frank等[16]也研究發現不同溫度波動的冰溫條件下對真空包裝牛肉pH值影響不大，均可有效地維持其相對穩定。

注：a~d（下文a~g）表示不同貯藏時間組間差異顯著（P<0.05）；x~y表示不同處理組間差異顯著（P<0.05），下同。

2.3 不同冰溫條件對牛肉常規肉色指標的影響

由表3所示，貯藏條件和貯藏時間的交互作用及貯藏條件對值，值和值的影響均不顯著（>0.05），但貯藏時間這一主效應對樣品的常規肉色指標均具有顯著影響（<0.05）。各組冰鮮牛肉樣品的值均隨貯藏時間的延長逐漸增加（<0.05），這可能是由于貯藏期間自由水含量增多引起折光率變化所導致的[18]。值和值也隨貯藏時間整體呈現增加趨勢。肉色是評價肉品好壞的重要依據，直接影響消費者的接受程度。其中，相較于和值，值是反映牛肉肉色最重要的指標，研究發現當≥14.5時，消費者對肉色感到滿意[19]。本研究中，貯藏期間，各組牛肉的值（A組：24.15～25.05，B組：23.85～25.40）均始終高于這一消費者接受度閾值，維持相對穩定的鮮紅肉色。與本研究結果一致，Frank等[16]也發現不同冰溫條件下的溫度波動差異不會顯著的影響真空包裝牛肉的和值，均可維持牛肉良好的肉色，減緩肉色劣變。肉色與貯藏溫度顯著相關，有學者研究發現隨貯藏溫度（?1.5、2、5 ℃）的提高，牛肉的值逐漸降低[20]。與冷藏相比，冰溫貯藏能夠降低高鐵肌紅蛋白的形成速率，有效地維持肉色穩定性，延長肉色貨架期[21]。

2.4 不同冰溫條件對牛肉微生物數量的影響

微生物污染是導致牛肉貨架期縮短及安全性降低的關鍵因素。如圖3所示，貯藏條件和貯藏時間的交互作用對冰鮮牛肉的菌落總數和乳酸菌均具有顯著影響（<0.05）。本研究中，2組冰鮮牛肉的初始菌落總數為4.15 lg CFU/cm2，貯藏前9周，菌落總數均隨貯藏時間的延長而顯著增加（<0.05）。貯藏9周后趨于相對穩定（>0.05），其中B組樣品的菌落總數達到7.09 lg CFU/cm2，超出7 lg CFU/cm2的微生物限量閾值[21-22]，且在后期貯藏過程中，顯著高于A組樣品（<0.05）。但貯藏期間A組樣品的菌落總數始終低于7 lg CFU/cm2，這表明標準冰溫條件抑制微生物增殖的效果更佳。乳酸菌也呈現相似的增長趨勢。初始乳酸菌落數為2.89 lg CFU/cm2，貯藏前期，2組冰鮮牛肉樣品的乳酸菌數量增加顯著（<0.05），貯藏9周后趨于相對穩定。貯藏后期（9～20周），B組冰鮮牛肉樣品的乳酸菌數量顯著高于A組樣品（<0.05）。溫度是影響微生物生長的重要因素[23]。微生物菌落數的差異可能是貯藏期間溫度波動的程度不同導致的。與本研究結果相似，陳秦怡等[24]、李建雄等[25]和Frank等[16]學者也發現穩定的冰溫條件可有效的減緩微生物的增殖速率，更好的保持產品品質。

表3 不同冰溫條件對真空包裝牛肉貯藏期間肉色指標的影響

圖3 不同冰溫條件對真空包裝牛肉貯藏期間菌落總數和乳酸菌的影響

2.5 不同冰溫條件對揮發性鹽基氮和脂質氧化的影響

脂肪氧化可產生多種醛類物質，加速高鐵肌紅蛋白的形成，不利于肉色穩定性[26-27]。同時，其產物積累過多也會導致鮮肉產生氧化異味，影響消費者接受度。如表4所示，貯藏條件和貯藏時間的交互作用對TBARS值影響不顯著（>0.05），但貯藏條件和貯藏時間這2個主效應均顯著影響牛肉的TBARS值（<0.05）。貯藏初期（0～6周），TBARS值增加顯著，而后趨于相對穩定（>0.05）。且貯藏6周后，B組樣品的TBARS值略高于A組樣品。溫度是影響脂肪氧化的關鍵因素之一[28-29]，本課題組近期的研究發現真空包裝的牛肉在冷藏條件下（2 ℃），貯藏第8周時TBARS值就已接近0.45 mg/kg[1]，顯著高于本研究中冰溫條件下的TBARS值。冰溫貯藏可有效的減緩脂肪氧化速率[10]。本研究中，貯藏期間盡管各組溫度波動存在差異，但均能抑制脂肪氧化程度，維持較低的TBARS值（0.19～0.39 mg/kg），這說明冰溫貯藏可有效的減緩脂肪氧化速率，同時這也意味著脂肪氧化并不是真空冰鮮牛肉貯藏期間產品品質劣變的主要誘因[13]。

揮發性鹽基氮是指由于微生物及酶的作用降解蛋白質產生的氨和胺類物質等堿性物質，也是評價肉品新鮮度的重要指標[30]。如表4所示，貯藏條件和貯藏時間的交互作用顯著影響TVB-N值（<0.05）。2組樣品的初始TVB-N值為11.94 mg/100 g。貯藏期間，各組樣品的TVB-N值均隨貯藏時間逐漸增加（<0.05），且B組樣品增加較快。A組樣品在貯藏第12周時達到16.66 mg/100 g，B組樣品在貯藏第9周時就已達到15.59 mg/100 g，均已超出GB 2707－2016限量標準（15 mg/100 g）。李建雄等[25]對比了不同貯藏溫度對豬肉品質的影響，同樣發現與波動的冰溫條件相比，穩定的冰溫條件可有效地抑制TVB-N值的增加。TVB-N值與微生物菌落數存在正相關性[13]，與以上菌落總數結果相符，這種差異可能由于貯藏后期B組樣品微生物菌落數較高所致。近期，澳大利亞的學者研究發現，真空包裝的牛肉（初始菌落總數2.25 lg CFU/cm2）在穩定的冰溫條件下長期貯藏期間（20周）其TVB-N值始終低于限量閾值[17]。因此，降低初始微生物污染水平，提高溫度控制精度，是有效地實現冰溫保鮮效果的關鍵。

表4 不同冰溫條件對真空包裝牛肉貯藏期間揮發性鹽基氮和脂質氧化值的影響

2.6 不同冰溫條件對感官品質的影響

冰鮮牛肉的感官指標主要包括外觀、氣味和整體喜愛度等。不同處理組冰鮮牛肉貯藏期間感官品質的變化如表5所示。

表5 不同水溫條件對牛肉感官品質的影響

貯藏條件和貯藏時間的交互作用對牛肉的各感官指標均具有顯著影響（<0.05）。各組樣品的外觀新鮮度（包裝內）、氣味新鮮度（打開包裝后）、發色后的整體喜愛度和氣味新鮮度的感官評分均隨貯藏時間的延長逐漸降低（<0.05）。就包裝內新鮮度而言，貯藏后期（15～20周），A組樣品的感官評分要顯著優于B組樣品（<0.05）；氣味方面（打開包裝后），貯藏前期（0～6周）兩組樣品的整體氣味強度和氣味新鮮度差異不顯著，貯藏后期（15～20周）A組樣品的氣味感官評分更優（<0.05）；整體喜愛度和氣味新鮮度方面（發色后），貯藏后期，A組樣品的感官品質更佳。感官品質是判定肉品貨架期的最直接方式[13]，本研究中貯藏期間各組樣品的感官評分均能保持較高水平（高于60分），具有較長的感官貨架期（20周）。

3 結 論

本實驗研究了2種冰溫條件（標準冰溫和商業冰溫）下長期貯藏期間（20周）牛肉的理化指標、微生物數量及感官品質等的變化，得出以下結論：

1）2種冰溫條件下，長期貯藏期間（20周）均能維持牛肉較低的TBARS值（0.19～0.39 mg/kg）、良好的肉色（值23.85～25.40）及感官品質。

2）貯藏后期，相較于商業冰溫樣品，標準冰溫樣品的TBARS值更低，感官品質更佳。貯藏第9周時，商業冰溫條件下樣品的菌落總數和TVB-N值就已分別達到7.09 lg CFU/cm2和15.59 mg/100g。而標準冰溫條件下的樣品在貯藏期間其菌落總數始終低于7.00 lg CFU/cm2，貯藏第12周時TVB-N值才超出限量閾值（≤15 mg/100 g），達到16.66 mg/100 g。

綜上所述，穩定的冰溫條件更能夠有效的抑制微生物的增殖，減緩TVB-N值的增加。依據TVB-N的GB 2707－2016限量標準，建議標準冰溫、商業冰溫冰鮮牛肉的貨架期不超過12和9周。因此，提高溫度控制精度，降低初始微生物數量是有效地實現冰溫保鮮效果、延長牛肉的貨架期的關鍵因素。

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Effects of super-chilled conditions on quality and shelf life of beef during long term storage

Chen Xue1, Luo Xin1,2, Liang Rongrong1, Yang Xiaoyin1, Dong Pengcheng1, Zhu Lixian1, Mao Yanwei1, Han Mingshan3, Hao Jiangang4, Zhang Yimin1※

(1.,,,271018,; 2.,210000,;3.,,028100,;4.,,026321,)

Fresh beef is perishable product, which is an ideal substrate for the growth of spoilage microorganisms. Thus, it is essential to apply adequate preservation technologies to retard the bacterial spoilage and maintain beef quality and safety. Super-chilled storage with an intense microbial growth delay, less protein denaturation and structural damage, was considered as an advantageous technology for meat products. Currently, this technology has been successfully applied in the preservation of beef, extending the shelf life up to 20 to 30 weeks. Excellent temperature control is critical to enable a long shelf life;Subtle differences in super-chilled temperature might exert a significant effect on shelf life of meat products. The application of super-chilled storage in domestic meat industry is scarce, due to the restriction of technology and equipment in China. Temperature fluctuation is the major issue in domestic commercial super-chilled condition, which may affect the meat products quality during storage. However, little information is available looking at the effects of commercial super-chilled condition on beef quality during long term storage. Therefore, this study aimed to explore the effects of commercial super-chilled condition (?4-4 ℃) on beef quality during long term storage, with the comparison of the ideal super-chilled condition under lab control (?2-0 ℃). Physicochemical, microbial counts and sensory attributes of vacuum-packaged beef stored under two conditions were analyzed during 20 weeks. The results showed that the,* andvalues increased gradually over the entire storage time for both ideal and commercial super-chilled samples. Moreover, thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) values of both samples exhibited slight changes over time, and were in the range of 0.19-0.35 mg/kg. Noteworthy, the different growth rates for total viable counts (TVC) and lactic acid bacteria (LAB) counts were found in different storage treatments. The TVC counts of the samples stored at commercial super-chilled condition grew more rapidly as compared to that in samples under ideal super-chilled condition, reaching 7.09 lg CFU/cm2after9 weeks. Whereas, the samples under ideal super-chilled condition were below the spoilage thresholds (7 lg CFU/cm2) during the entire storage period. For sensory evaluation, samples under ideal super-chilled condition showed better sensory attributes than those in commercial super-chilled condition at the 20th weeks of storage. One noticeable point in the present study was that samples from both storage treatments maintained high consumer acceptance (scores higher than 60) after 20 weeks storage, and exhibited longer shelf-life in term of sensory attributes. In addition, the TVB-N values of samples under commercial super-chilled condition exceeded the threshold (≤15 mg/100 g) at 9 weeks, reaching 15.59 mg/100 g. Compared to commercial super-chilled condition, ideal super-chilled condition exerted a better preservative effect for beef cuts, the TVB-N values reached 16.66 mg/100 g at 12 weeks. The present results here indicated that the acceptable shelf life of super-chilled beef cuts under ideal super-chilled and commercial super-chilled conditions were less than 12 weeks and 9 weeks, respectively, according to the national standard. Differences in temperature fluctuations during super-chilled storage and large temperature fluctuations during transportation had significant influences on beef quality and shelf life.

meat; storage; quality control; shelf-life

陳 雪，羅 欣，梁榮蓉，楊嘯吟，董鵬程，朱立賢，毛衍偉，韓明山，郝劍剛，張一敏. 不同冰溫條件對長期貯藏牛肉品質和貨架期的影響[J]. 農業工程學報，2019，35(23)：305－311.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.23.037 http://www.tcsae.org

Chen Xue, Luo Xin, Liang Rongrong, Yang Xiaoyin, Dong Pengcheng, Zhu Lixian, Mao Yanwei, Han Mingshan, Hao Jiangang, Zhang Yimin. Effects of super-chilled conditions on quality and shelf life of beef during long term storage[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(23): 305－311. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.23.037 http://www.tcsae.org

2019-07-13

2019-11-04

現代農業產業技術體系建設專項資金資助（肉牛CARS-37）；山東省現代農業產業技術體系創新團隊建設專項資金（SDAIT-09-09）

陳 雪，博士，主要從事肉品科學研究。Email：2019010030@sdau.edu.cn

張一敏，博士，副教授，主要從事肉品科學研究。Email：ymzhang@sdau.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.23.037

TS251.5+2

A

1002-6819(2019)-23-0305-07