天然著色劑與抗氧化劑對⁶⁰Co-γ射線輻照辣椒紅油的協(xié)同護色作用研究

摘要：輻照導致的類胡蘿卜素褪色現(xiàn)象是制約非熱殺菌技術⁶⁰Co-γ射線輻照在辣椒紅油及辣椒紅油調味預制食品領域應用的瓶頸問題。文章研究了商用殺菌劑量6～10 kGy輻照后，辣椒紅油的變色特點：紅綠色度值a^*劑量依賴性下降38.40%～54.78%，亮度值L^*和黃藍色度值b^*小幅升高。進行單因素實驗，研究4種天然著色劑和5種天然抗氧化劑的護色作用，發(fā)現(xiàn)0.1 g/kg紅曲紅、0.7 g/kg蝦青素、0.2 g/kg L-抗壞血酸棕櫚酸酯、0.7 g/kg迷迭香提取物可部分抑制6～10 kGy輻照導致的辣椒紅油褪色，而β-胡蘿卜素、赤蘚紅、蘿卜紅、抗壞血酸鈣和抗壞血酸鈉無明顯作用。通過響應面實驗優(yōu)化得到10 kGy輻照的最佳護色方案為迷迭香提取物0.170 g/kg、蝦青素0.155 g/kg、紅曲紅0.095 g/kg。此條件下實測a^*值為52.54，a^*值下降率為10.25%，ΔE^*值為8.39；蝦青素與紅曲紅、迷迭香提取物有協(xié)同交互作用。迷迭香提取物的自由基清除能力最強，表明迷迭香提取物的輻照護色機制可能與抗氧化性相關，而紅曲紅和蝦青素與其著色性更相關。

關鍵詞：辣椒紅素；⁶⁰Co-γ射線輻照；非熱殺菌；護色；抗氧化；迷迭香提取物；紅曲紅

中圖分類號：TS202.3 文獻標志碼：A 文章編號：1000-9973（2025）01-0068-10

Study on Synergistic Color Protection Effects of Natural Colorants and Antioxidants on ⁶⁰Co-γ Ray Irradiated Chili Red Oil

ZHOU Xin-yu^1，2， WANG Zi-huan^1，2， YANG Xiao-ping³， WANG Zhi-xin³， JIA Li-rong^1，2， DUAN Fei-xia^1，2*

（1.College of Biomass Science and Engineering， Sichuan University， Chengdu 610065， China;2.Key Laboratory of Food Science and Technology in Institutions of Higher Education in Sichuan Province， Sichuan University， Chengdu 610065， China; 3.Chengdu Zhongjin Irradiation Co.， Ltd.， Chengdu 611930， China）

Abstract： The phenomenon of carotenoid fading caused by irradiation is a bottleneck problem that restricts the application of non-thermal sterilization technology ⁶⁰Co-γ ray irradiation in the field of chili red oil and chili red oil seasoning prepared food. In this paper， the color change characteristics of chili red oil after commercial sterilization dose of 6～10 kGy irradiation are studied： the red and green degree value a^* decreases in a dose-dependent way by 38.40%～54.78%， while the brightness value L^* and yellow and blue degree value b^* slightly increase. Single factor experiment is conducted to study the color protection effects of four natural colorants and five natural antioxidants. It is found that 0.1 g/kg monascus red， 0.7 g/kg astaxanthin， 0.2 g/kg L-ascorbyl palmitate and 0.7 g/kg rosemary extract can partially inhibit the fading of chili red oil caused by 6～10 kGy irradiation， while β-carotene， erythrosine， radish red， calcium ascorbate and sodium ascorbate have no significant effect. Through response surface experiment optimization， it is determined that the optimal color protection formula under 10 kGy irradiation is 0.170 g/kg rosemary extract， 0.155 g/kg astaxanthin and 0.095 g/kg monascus red. Under such conditions， the measured a^* value is 52.54 with the decline rate of 10.25%， and the ΔE^* value is 8.39. Astaxanthin has synergistic interaction with monascus red and rosemary extract. The free radical scavenging capacity of rosemary extract is the strongest， indicating that the irradiation color protection mechanism of rosemary extract may be related to antioxidant activity， while the irradiation color protection mechanism of monascus red and astaxanthin is more related to their coloring properties.

Key words： capsanthin; ⁶⁰Co-γ ray irradiation; non-thermal sterilization; color protection; antioxidation; rosemary extract; monascus red

收稿日期：2024-08-11

基金項目：國家自然科學基金青年科學基金項目（32102109）

作者簡介：周新雨（2001—），男，碩士研究生，研究方向：食品科學與營養(yǎng)健康。

*通信作者：段飛霞（1981—），女，副教授，博士，研究方向：食品科學。

⁶⁰Co-γ射線輻照是一種低能耗、無排放、高穿透的低損非熱殺菌技術，F(xiàn)AO、WHO和IAEA認為，10 kGy及以下吸收劑量的輻照食品是安全的^[1]。目前，低劑量輻照主要應用于糧食、香辛料等的滅蟲，6～10 kGy劑量以上輻照可用于食品殺菌，尤其是肉制品等的商業(yè)滅菌，在延長貨架期的同時，應避免高溫高壓滅菌導致的質地軟化和風味變化^[2]。盡管輻照殺菌在質構保持、風味保持等方面與現(xiàn)有殺菌技術相比已具有極大的優(yōu)勢，但在輻照過程中，γ射線等高能光子引發(fā)的自由基快速形成與積累仍會引發(fā)特定食物組分化學結構的改變，如蛋白質交聯(lián)^[3]、脂肪酸降解^[4]、類胡蘿卜素鏈斷裂^[5]等化學反應，導致出現(xiàn)特定色澤、氣味和黏彈性的改變，成為限制非熱殺菌技術⁶⁰Co-γ射線輻照在食品領域應用的瓶頸問題。

辣椒（Capsicum annum L.）是一類富含辣椒紅素、β-胡蘿卜素、辣椒堿的茄科辣椒屬草本植物，其產(chǎn)值在我國蔬菜產(chǎn)業(yè)中高居首位^[6]，辣椒紅油是我國各地區(qū)廣受歡迎的調味品。前人研究^[7]和實際生產(chǎn)應用發(fā)現(xiàn)，辣椒油在6～10 kGy的常用殺菌劑量下快速褪色為黃色，可能與辣椒紅素（見圖1）——一類四萜類橙紅色素在輻照過程中的氧化有關^[8-9]，大大限制了⁶⁰Co-γ射線輻照殺菌技術在紅油調味食品中的應用。現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，抗壞血酸鈣、蝦青素以及人工合成抗氧化劑特丁基對苯二酚（TBHQ）可在一定程度上抑制4 kGy輻照導致的辣椒紅素褪色，但在6～10 kGy常用殺菌劑量下作用不明顯，缺乏可用于商業(yè)輻照殺菌的有效護色方案。

因此，本文系統(tǒng)研究了不同輻照劑量⁶⁰Co-γ射線輻照導致辣椒紅油褪色的作用特點；在此基礎上，通過單因素實驗和響應面實驗，測定其色度色差值，研究油溶性天然著色劑及抗氧化劑種類、作用濃度對輻照致辣椒紅油褪色的抑制作用，可有效用于商業(yè)輻照殺菌的辣椒紅素護色方案，以及著色劑、抗氧化劑的協(xié)同交互作用；進一步通過自由基清除實驗，初步探索護色機制，以擴展⁶⁰Co-γ射線輻照在辣椒紅油調味品及辣椒紅油調味預制食品領域的應用，提升商品的感官品質。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

干制二荊條辣椒、菜籽油：市售；β-胡蘿卜素、蘿卜紅、赤蘚紅、紅曲紅、迷迭香提取物、蝦青素、抗壞血酸鈣、抗壞血酸鈉、L-抗壞血酸棕櫚酸酯（以上試劑均為分析純）、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）溶液、ABTS⁺溶液、ABTS⁺氧化劑、V_C標準品、Trolox標準品：上海源葉生物科技有限公司。

1.2 主要儀器與設備

BFT-Ⅳ型⁶⁰Co-γ射線輻照裝置 成都中金輻照股份有限公司；CM-5臺式分光測色儀 日本柯尼卡美能達公司；DHG-9053A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海精宏實驗設備有限公司；ME104/02型電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；14885型真空包裝機 得力集團有限公司；EPOCH全波段酶標儀 美國伯騰儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 辣椒紅油的制備

將干制二荊條辣椒洗凈晾干后于40～50℃翻炒至琥珀色，去蒂、去籽后打成辣椒粉備用，菜籽油加熱至160℃，按照干紅辣椒粉∶菜籽油為1∶4充分混合，在烘箱中保持5 min，緩慢冷卻至室溫，用200目濾布過濾得辣椒紅油，于－20℃避光保存，備用。

1.3.2 樣品前處理與輻照劑量

樣品輻照前加入著色劑或抗氧化劑，采用食品級真空袋（PA/PE復合材質）熱封包裝；對照組不添加任何著色劑與抗氧化劑。所有樣品采用⁶⁰Co-γ射線輻照190，260，320 s，輻照劑量為6，8，10 kGy。

1.3.3 辣椒紅油圖像獲取

樣品處理后，將辣椒紅油倒入比色管中，置于拷貝臺（30 cm×42 cm，D65標準光源照射）上，采集照度均勻的辣椒紅油色彩圖像。

1.3.4 色度色差值測定

參考Li等^[10]的方法，采用色差儀測定樣品的色度色差值，測試前進行黑白校正，記錄亮度值L^*、紅綠色度值a^*和黃藍色度值b^*，通過色差值Δa^*、ΔL^*、Δb^*、ΔE^*描述顏色變化情況，ΔE^*按式（1）計算。

ΔE^*= /（ΔL^*）²+（Δa^*）²+（Δb^*）²。（1）

1.3.5 響應面實驗

參考佟沫儒等^[11]的方法，在單因素實驗的基礎上，選擇輻照護色效果較好的著色劑、抗氧化劑，采用Box-Behnken設計響應面實驗，測定其色度色差值，獲得最優(yōu)護色方案并進行驗證實驗。

1.3.6 抗氧化活性測定

參考Dudonné等^[12]的方法并稍作修改，測定紅曲紅、L-抗壞血酸棕櫚酸酯、蝦青素和迷迭香提取物對1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基的清除能力。將0.5 mL不同濃度的樣品溶液與0.45 mL DPPH溶液（0.1 mmol/L）完全混勻后，于室溫下避光靜置反應30 min，在波長517 nm處測定各樣品的吸光度，以相同濃度的V_C標準品作為陽性對照。

參照Re等^[13]的方法測定樣品對ABTS⁺自由基的清除能力，配制ABTS⁺工作液（ABTS⁺溶液與ABTS⁺氧化劑等體積混合），取不同濃度的樣品稀釋液7μL與280μL ABTS⁺工作液（0.1 mmol/L）混合均勻，于室溫下避光反應6 min，在波長734 nm處測定樣品的吸光度，采用Trolox標準品作為對照。

樣品對DPPH和ABTS⁺自由基的清除率均按式（2）計算。

自由基清除率（%）=A_空白－（A_測定－A_對照）/A_空白×100%。（2）

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

所有實驗均重復3次，每次3個平行，數(shù)據(jù)以平均值±標準差的形式進行處理和統(tǒng)計分析。采用ChemDraw繪圖；采用SPSS 21.0分析數(shù)據(jù)的顯著性差異，采用GraphPad Prism 9.5.1、Origin 2022和Adobe Illustrator 2024對數(shù)據(jù)作圖；采用Design-Expert 13.0.1軟件分析響應面實驗數(shù)據(jù)。

2 結果與分析

2.1 辣椒紅油⁶⁰Co-γ射線輻照變色特點研究

辣椒紅油經(jīng)6～10 kGy輻照后，其色澤、色度色差值變化見圖2。L^*值表示亮度值，其值越大表示樣品的亮度越大，a^*值表示紅綠色度值，其值越大表示樣品的色澤越紅，b^*值表示黃藍色度值，b^*值越大表示樣品的色澤越黃^[14]。

由圖2可知，輻照前辣椒紅油的L^*值、a^*值和b^*值分別為68.62，58.54，115.32；6，8，10 kGy輻照后，a^*值分別下降至43.00，36.06，26.47，與對照組相比分別下降了26.55%、38.40%、54.78%，表明a^*值隨著輻照劑量的增加而快速下降。同時，輻照導致L^*值和b^*值緩慢上升，10 kGy輻照后，L^*值和b^*值分別升高23.96%、21.70%，總色差值ΔE^*值達到43.91。辣椒油經(jīng)8 kGy輻照后轉變?yōu)槌壬?0 kGy輻照后轉變?yōu)辄S色。上述實驗結果說明，隨著輻照劑量的增加，辣椒油由紅色逐漸向橙色、黃色轉變，a^*值下降是辣椒油輻照變色最顯著的特征，同時b^*值和L^*值緩慢上升。因此，在后續(xù)實驗中，采用紅綠色度值a^*值和總色差值ΔE^*值作為主要指標，研究護色劑對辣椒油⁶⁰Co-γ射線輻照的護色作用。

2.2 天然著色劑種類對護色作用的影響

天然著色劑紅曲紅、β-胡蘿卜素、蘿卜紅和赤蘚紅對輻照前后辣椒油色澤、色度色差值的影響見圖3。

由圖3可知，添加0.1 g/kg紅曲紅、1.0 g/kg β-胡蘿卜素、1.0 g/kg蘿卜紅和0.05 g/kg赤蘚紅對輻照前辣椒油的色澤無顯著影響。添加0.1 g/kg紅曲紅的辣椒油經(jīng)輻照后仍可保持橘紅色，a^*值下降率顯著低于對照組，6，8，10 kGy輻照后，a^*值下降率分別為15.16%、23.19%、31.97%。添加β-胡蘿卜素、蘿卜紅和赤蘚紅的辣椒油，8 kGy以上輻照后均變?yōu)辄S色；a^*值下降率在6 kGy時分別為40.10%、25.93%、28.20%，8 kGy時已分別達到76.20%、73.53%、69.17%；10 kGy輻照后，隨著a^*值的急劇下降，L^*值和b^*值分別升高26%和19%以上。實驗表明，β-胡蘿卜素、蘿卜紅和赤蘚紅對⁶⁰Co-γ射線輻照導致的辣椒油褪色無明顯抑制作用，而0.1 g/kg紅曲紅可有效抑制6～10 kGy輻照后的辣椒油褪色。因此，選擇0～0.1 g/kg紅曲紅進行后續(xù)單因素實驗。紅曲紅色素作為被廣泛應用于食品加工的無毒、安全、天然色素，具有穩(wěn)定性強、耐熱、耐氧化還原和耐金屬離子的特點，但在太陽光下直射會降低色度^[15]，這可能與紅曲紅色素在輻照下的變化有關。

2.3 天然抗氧化劑種類對護色作用的影響

天然抗氧化劑對輻照前后辣椒油色澤、色度色差值的影響見圖4。

按照GB 2760—2014最大允許添加量加入抗壞血酸鈣、抗壞血酸鈉、L-抗壞血酸棕櫚酸酯、蝦青素和迷迭香提取物，對辣椒紅油輻照前色澤無明顯影響，但蝦青素可使辣椒紅油紅色加深，抗壞血酸鈉溶于油中出現(xiàn)渾濁、沉淀。由圖4可知，添加0.075 g/kg 抗壞血酸鈣、0.8 g/kg 抗壞血酸鈉、0.2 g/kg L-抗壞血酸棕櫚酸酯、0.7 g/kg蝦青素、0.7 g/kg迷迭香提取物后，各組6 kGy輻照后a^*值下降率分別為26.66%、9.92%、4.31%、9.79%、3.27%；8 kGy輻照后a^*值下降率分別為70.01%、32.15%、28.93%、21.43%、6.29%；10 kGy輻照后a^*值下降率分別為48.41%、42.07%、39.97%、43.67%、23.93%。同時，L-抗壞血酸棕櫚酸酯、蝦青素和迷迭香提取物在一定程度上抑制了輻照導致的b^*值和L^*值增加，輻照劑量為6～10 kGy時，各組b^*值和L^*值升高率均在18%以下。實驗表明，L-抗壞血酸棕櫚酸酯、蝦青素和迷迭香提取物對⁶⁰Co-γ射線輻照所致辣椒油褪色具有明顯抑制作用；但隨著輻照劑量的增加，其抑制作用減弱；抑制作用排序為迷迭香提取物＞蝦青素＞L-抗壞血酸棕櫚酸酯。由此，選擇0～0.7 g/kg迷迭香提取物、0～0.7 g/kg蝦青素和0～0.2 g/kg L-抗壞血酸棕櫚酸酯進行后續(xù)單因素實驗。

2.4 單因素實驗結果與分析

2.4.1 不同紅曲紅濃度對辣椒油護色作用的影響

添加不同濃度紅曲紅對辣椒油輻照前后色澤、a^*值和ΔE^*值的影響見圖5。

由圖5可知，輻照前辣椒油a^*值為58.54（見圖2），而添加0，0.025，0.050，0.075，0.100 g/kg紅曲紅的辣椒油經(jīng)6 kGy輻照后，a^*值分別為43.00，49.66，50.35，50.60，51.40，a^*值下降率均高于15%；8 kGy輻照后，各組a^*值分別下降為36.06，35.63，37.70，39.86，43.14，下降率均高于25%；10 kGy輻照后，a^*值分別下降為26.47，33.41，36.13，37.39，40.06，下降率均高于30%。實驗表明，隨著紅曲紅濃度的增加，辣椒油的a^*值下降率減少，紅曲紅的護色作用與濃度呈正相關。因此，選取0.050～0.100 g/kg紅曲紅進行響應面實驗。

2.4.2 不同迷迭香提取物濃度對辣椒油護色作用的影響

由圖6可知，添加0.700 g/kg以下迷迭香提取物對輻照前辣椒油的a^*值無明顯影響，a^*值為57.29～58.54。添加0.175 g/kg迷迭香提取物的辣椒油經(jīng)6，8，10 kGy輻照后，a^*值分別為53.59，53.04，46.15，分別下降8.45%、9.40%、21.16%；繼續(xù)提高迷迭香提取物濃度，對抑制a^*值下降無明顯作用。因此，選取0～0.175 g/kg迷迭香提取物進行響應面實驗。

2.4.3 不同L-抗壞血酸棕櫚酸酯濃度對辣椒油護色作用的影響

由圖7可知，當L-抗壞血酸棕櫚酸酯濃度低于0.2 g/kg時，辣椒油輻照褪色明顯；當L-抗壞血酸棕櫚酸酯濃度達到0.2 g/kg時，辣椒油經(jīng)6，8，10 kGy輻照后，a^*值分別降低為47.45，40.30，30.76，優(yōu)于對照組，但僅可使辣椒油維持橙色色澤。因此，不再選取L-抗壞血酸棕櫚酸酯進行響應面實驗。

2.4.4 不同蝦青素濃度對辣椒油護色作用的影響

由圖8可知，蝦青素濃度的增加對輻照前辣椒油的a^*值無明顯影響，但會導致b^*值和L^*值下降，ΔE^*值升高，辣椒油的色澤略有加深。當蝦青素濃度為0.175 g/kg時，辣椒油經(jīng)6，8，10 kGy輻照后，a^*值分別為50.09，46.54，36.69，在6 kGy輻照劑量下，幾乎完全保持了辣椒油的色澤。繼續(xù)增加蝦青素濃度，對輻照后辣椒油的a^*值影響不大。因此，選取0～0.175 g/kg蝦青素進行響應面實驗。

2.5 響應面實驗結果與分析

在單因素實驗結果的基礎上，選取迷迭香提取物濃度、蝦青素濃度和紅曲紅濃度3個因素作為自變量，響應面實驗因素水平見表1，響應面實驗設計及結果見表2。

采用Design-Expert 13.0.1軟件對表2中實驗數(shù)據(jù)進行二次多元回歸擬合，獲得迷迭香提取物濃度（X₁）、蝦青素濃度（X₂）和紅曲紅濃度（X₃）3個變量與輻照辣椒油a^*值和ΔE^*值之間的多元回歸方程：a^*=49.46+3.87X₁+2.46X₂+0.326 2X₃－0.737 5X₁X₂－0.047 5X₁X₃－0.45X₂X₃－1.17X₁²－0.859 5X₂²+0.550 5X₃²；ΔE^*=14.63－5.45X₁－3.7X₂－0.448 7X₃+0.475X₁X₂－0.04X₁X₃－0.232 5X₂X₃+1.93X₁²+1.32X₂²－0.941 2X₃²。

以上兩個模型的方差分析結果見表3和表4。

由表3可知，該模型極顯著（Plt;0.01），具有統(tǒng)計學意義，失擬項的P=0.063 2gt;0.05，不顯著，說明非實驗因素對輻照辣椒紅油a^*值的影響不顯著，該模型的擬合度高。因變量與所考察自變量之間的線性關系顯著（R²=0.996 7），說明該模型能較好地反映出各因素與輻照辣椒紅油a^*值的變化關系。模型的校正決定系數(shù)R_Adj²=0.992 4，與R²接近，表明模型準確性高。以上結果表明該模型的擬合度較好，實驗結果的可靠性高，可以分析和預測輻照辣椒紅油的a^*值隨復合護色劑濃度增加的變化情況。變異系數(shù)C.V.=0.61%，說明實驗具有較好的精確度和可靠性。由表4可知，該模型極顯著（Plt;0.01），失擬項的P=0.126 9gt;0.05，不顯著，說明無失擬因素存在，所建立的回歸模型的決定系數(shù)R²=0.986 7，模型的校正決定系數(shù)R_Adj²=0.969 6。以上結果表明該模型的擬合度較好，實驗誤差小，能夠很好地分析和預測輻照辣椒紅油的ΔE^*值隨復合護色劑濃度增加的變化情況。

由表3可知，一次項X₁、X₂，交互項X₁X₂和二次項X₁²、X₂²、X₃²對輻照辣椒紅油的a^*值影響極顯著（Plt;0.01），一次項X₃和交互項X₂X₃對a^*值的影響顯著（Plt;0.05），交互項X₁X₃對a^*值的影響不顯著（Pgt;0.05）。由表4可知，一次項X₁、X₂和二次項X₁²對ΔE^*值的影響極顯著（Plt;0.01），二次項X₂²對ΔE^*值的影響顯著（Plt;0.05）。以上結果表明，在兩個模型中，各因素與響應值之間的關系都不是簡單的線性關系，比較表3和表4中的F值大小可知，兩種模型得到的護色劑濃度對a^*值和ΔE^*的影響基本一致，各因素對a^*值和ΔE^*的影響大小順序均為迷迭香提取物濃度（X₁）gt;蝦青素濃度（X₂）gt;紅曲紅濃度（X₃）。

通過Design-Expert 13.0.1軟件對實驗結果進行多元回歸分析，得到護色劑迷迭香提取物濃度（X₁）、蝦青素濃度（X₂）、紅曲紅濃度（X₃）的交互作用對10 kGy輻照辣椒紅油a^*值和ΔE^*值影響的等高線圖和響應曲面圖，見圖9和圖10。

響應面圖的陡峭程度可以反映兩個因素的交互作用對響應值影響的顯著性，響應面圖越陡峭，表明兩個因素的交互作用越顯著。由圖9中a可知，X₁軸迷迭香提取物濃度的曲線坡度較X₂軸蝦青素濃度變化程度大，說明迷迭香提取物濃度對10 kGy輻照劑量下辣椒紅油a^*值的影響程度大于蝦青素濃度，且迷迭香提取物濃度與蝦青素濃度的交互作用極顯著；由圖9中c可知，X₁軸迷迭香提取物濃度的曲線坡度較X₃軸紅曲紅濃度變化程度大，說明迷迭香提取物濃度對10 kGy輻照劑量下辣椒紅油a^*值的影響程度大于紅曲紅濃度，但迷迭香提取物濃度與紅曲紅濃度的交互作用不顯著；由圖9中e可知，X₂軸蝦青素濃度的曲線坡度較X₃軸紅曲紅濃度變化程度大，說明蝦青素濃度對10 kGy輻照劑量下辣椒紅油a^*值的影響大于紅曲紅濃度，且蝦青素濃度與紅曲紅濃度的交互作用顯著。上述結果與方差分析結果一致，3個因素對響應值影響的主次順序為迷迭香提取物濃度gt;蝦青素濃度gt;紅曲紅濃度，迷迭香提取物濃度與蝦青素濃度的交互作用最顯著。圖10的響應面圖顯示各因素對ΔE^*值的影響中，迷迭香提取物濃度與蝦青素濃度有一定交互作用，但3個因素之間的交互作用均不顯著。

2.6 最佳護色方案及驗證實驗

根據(jù)Design-Expert 13.0.1軟件最優(yōu)值預測，得出⁶⁰Co-γ射線輻照護色最優(yōu)配比為迷迭香提取物濃度0.169 g/kg、蝦青素濃度0.155 g/kg、紅曲紅濃度0.097 g/kg，在此條件下預測10 kGy劑量輻照后，辣椒紅油的a^*值為53.30，ΔE^*值為8.03。修正后的最終優(yōu)化條件為迷迭香提取物濃度0.170 g/kg、蝦青素濃度0.155 g/kg、紅曲紅濃度0.095 g/kg，在此條件下重復3次平行實驗，實測辣椒紅油的a^*值為52.54，ΔE^*值為8.39，誤差分別為1.43%和4.48%，與預測值較接近，說明此模型及優(yōu)化的工藝參數(shù)具有準確性和實際可操作性。

2.7 不同護色劑抗氧化活性及潛在護色機制探究

2.7.1 DPPH自由基清除能力

紅曲紅、L-抗壞血酸棕櫚酸酯、蝦青素和迷迭香提取物對DPPH自由基的清除能力見圖11。

由圖11可知，以V_C作為陽性對照，V_C對DPPH自由基的清除能力呈現(xiàn)明顯的濃度依賴關系，在5μg/mL時清除率為20.66%，在160μg/mL時清除率達到94.50%。迷迭香提取物對DPPH自由基的清除能力隨著濃度的增加而增強，濃度為5，10，20，40，80，160μg/mL時，DPPH自由基清除率分別為8.26%、14.36%、25.12%、42.78%、77.53%、92.74%，在5～80μg/mL范圍內(nèi)，其DPPH自由基清除率與濃度呈線性正相關。L-抗壞血酸棕櫚酸酯對DPPH自由基的清除能力僅次于迷迭香提取物，在5～160μg/mL范圍內(nèi)，其DPPH自由基清除率與濃度呈線性正相關；在160μg/mL時，DPPH自由基清除率達到92.6%，與同等濃度的迷迭香提取物無顯著性差異。在5～160μg/mL范圍內(nèi)，紅曲紅對DPPH自由基的清除率為10.42%～15.90%，處于較低水平。實驗結果表明，3種天然抗氧化劑對DPPH自由基的清除能力大小排序為迷迭香提取物gt;L-抗壞血酸棕櫚酸酯gt;蝦青素，在高濃度下，迷迭香提取物和L-抗壞血酸棕櫚酸酯對DPPH自由基的清除能力與V_C相當。

2.7.2 ABTS⁺自由基清除能力

紅曲紅、L-抗壞血酸棕櫚酸酯、蝦青素和迷迭香提取物對ABTS⁺自由基的清除能力見圖12。

以Trolox作為陽性對照，由圖12可知，L-抗壞血酸棕櫚酸酯和迷迭香提取物對ABTS⁺自由基的清除率隨著濃度的增加而增強。迷迭香提取物清除ABTS⁺自由基的效果最好，濃度為5μg/kg時，ABTS⁺自由基清除率為17.52%，濃度為10μg/kg時，ABTS⁺自由基清除率增加到25.33%，而后增速變慢，濃度為160μg/kg時，ABTS⁺自由基清除率為73.58%。L-抗壞血酸棕櫚酸酯清除ABTS⁺自由基的能力略低于迷迭香提取物，在160μg/kg時，ABTS⁺自由基清除率為58.49%。紅曲紅和蝦青素對ABTS⁺自由基的清除效果較弱。上述實驗結果表明，3種抗氧化劑對ABTS⁺自由基的清除能力大小排序為迷迭香提取物gt;L-抗壞血酸棕櫚酸酯gt;蝦青素。

王瑩等^[16]測定了迷迭香脂溶性抗氧化劑的抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)其清除DPPH和ABTS⁺自由基的能力與其質量濃度呈現(xiàn)明顯的量效關系，與本實驗結果一致。屈炯等^[17]對紅曲色素進行分離，并測定了各組分的抗氧化活性，結果顯示其中一種紅色組分在40μg/mL質量濃度下對DPPH自由基的清除率可達64%，而本實驗中紅曲紅在5～160μg/mL范圍內(nèi)清除DPPH自由基的能力處于較低水平，這是因為紅曲紅是一種多組分色素混合物，其抗氧化能力有限。

對比各護色劑在不同濃度下的抗氧化活性與對⁶⁰Co-γ射線輻照辣椒紅油的護色效果發(fā)現(xiàn)，迷迭香提取物的抗氧化性能與其護色效果具有一致性，說明迷迭香提取物對⁶⁰Co-γ射線輻照辣椒紅油的護色機制與其清除自由基的能力相關；而紅曲紅和蝦青素清除DPPH和ABTS⁺自由基的能力較弱，但對⁶⁰Co-γ射線輻照辣椒紅油仍有較好的護色效果，表明這兩種護色劑可能通過本身著色性對⁶⁰Co-γ射線輻照辣椒油的顏色起到保護作用。

3 結論

研究發(fā)現(xiàn)6～10 kGy的常用食品殺菌輻照劑量可導致劑量依賴性的辣椒紅油褪色，主要表現(xiàn)為a^*值嚴重下降，L^*值和b^*值輕微上升。單因素實驗結果表明，抑制6～10 kGy輻照所致辣椒紅油褪色作用順序為0.7 g/kg迷迭香提取物＞0.1 g/kg紅曲紅＞0.2 g/kg L-抗壞血酸棕櫚酸酯＞0.7 g/kg蝦青素，而β-胡蘿卜素、赤蘚紅、蘿卜紅、抗壞血酸鈣和抗壞血酸鈉無明顯抑制作用；響應面實驗優(yōu)化得出聯(lián)合使用最佳護色方案為迷迭香提取物0.170 g/kg、蝦青素0.155 g/kg、紅曲紅0.095 g/kg，該方案可顯著抑制a^*值降低，下降率為10.25%，ΔE^*值僅為8.39，蝦青素與紅曲紅、迷迭香提取物有協(xié)同交互作用。DPPH和ABTS⁺自由基清除實驗發(fā)現(xiàn)，抗氧化性強弱為迷迭香提取物gt;L-抗壞血酸棕櫚酸酯gt;蝦青素，表明迷迭香提取物的輻照護色機制可能與其特定抗氧化機制相關，而紅曲紅和蝦青素與其著色性的輻照耐受性相關。該研究為擴展⁶⁰Co-γ射線輻照在辣椒紅油及辣椒紅油調味預制食品領域的應用提供了有效的護色方案，并為護色機制的探索提供了有價值的數(shù)據(jù)支持。

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