护色剂对辐照辣椒红油理化性质的影响及其应用

汪菡月，陈谦，付孟，高鹏，黄敏，王丹，陈浩，金鸿涛

（1.西南科技大学生命科学与工程学院，四川 绵阳 621002；2.四川省原子能研究院，四川 成都 610101；3.辐照保藏四川省重点实验室，四川 成都 610101）

辣椒红油又称辣椒油、红油，是一种调料，一般将辣椒和各种配料混合，再与热油混合后制得[1]。因其味型香辣，广受消费者喜爱，更是川菜中不可缺少的一味调料。如兰州的牛肉面、四川的夫妻肺片都会用到辣椒红油。辣椒红油休闲食品市场规模大，发展速度快，具有颜色鲜艳、口感独特及营养丰富等特点，深受全国消费者的喜爱。在休闲食品市场中，辣味休闲食品已经成为所有休闲食品上市的主流口味，发展趋势良好。

常用的杀菌方法各有缺点，如巴氏杀菌效果不显著[2]，高温杀菌会造成食品营养流失、口感变差、色泽改变等[3-5]。辐照杀菌技术与传统食品杀菌技术相比，具有杀菌彻底、不破坏食品营养、安全卫生、节约能源等优势。该技术目前已经广泛应用于食品保鲜、杀虫灭菌、材料改性、诱变育种等方面[6-9]。辣椒红油中的主要显色成分是辣椒红素，其属于类胡萝卜素。研究表明，辣椒红素耐酸碱、具有一定耐热性，金属离子中Al3+、Cu2+、Sn2+对其稳定性有较大影响，在光照条件下极易分解[10]。

前期研究发现辣椒红油经过辐照杀菌后会出现“褪色”现象，这一问题极大地影响了辣椒红油产品的市场接受度，严重制约了辐照技术在辣椒红油休闲食品保藏中的应用。试验前期开发了一种高效的护色剂，可有效保障辣椒红油食品辐照加工中色泽的稳定[11]，但护色剂对辣椒红油理化性质的影响尚不明确，因此本研究将护色剂加入辣椒红油中，分析辐照后辣椒红油理化性质的变化情况，同时考察该护色工艺在含辣椒红油牛肉样品辐照加工中的应用效果，以期为该护色工艺的实际应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

干红辣椒、菜籽油：市售；五香灯影牛肉：四川世顺食品有限公司。番茄红素粉末（纯度10%）：曲阜市圣嘉德生物科技有限公司；玉米黄质油剂（纯度10%）：信阳市沐凡生物科技有限公司；β-胡萝卜素粉末（纯度10%）：西安瑞林生物科技有限公司；虾青素油剂（纯度5%）：湖北雅仕达生物技术有限公司。

丙酮、氯化钠、三氯乙酸（均为分析纯）：成都科龙化工试剂厂；平板计数琼脂、LB 肉汤、缓冲蛋白胨水、亚硒酸盐胱氨酸增菌液、沙门氏菌显色培养基、孟加拉红琼脂培养基、大肠杆菌显色培养基：青岛高科技工业园海博生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

分析天平（MS104S 型）：瑞士Mettler Toledo 公司；真空封口机（DZ-500/2ES）：华联机械集团有限公司；高压蒸汽灭菌锅（Tomy SX-500）：天美集团有限公司；洁净工作台（SW-CJ-1CU）：苏州安泰空气技术有限公司；无菌均质器（BILON-08）：北京比朗实验设备有限公司；生化培养箱（PHX-330HY）：宁波莱福科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 辣椒红油的制备

将二荆条干辣椒剪成段、去籽，40 ℃烘干4 h 后粉碎过60 目筛备用；将菜籽油加热至130～145 ℃后，按菜籽油与辣椒粉质量比为5∶1 混合，浸泡10 h，避光、晾凉至20 ℃，用双层纱布过滤，制得辣椒红油[1]。

1.3.2 麻辣灯影牛肉样品制备

按1.3.1 方法制备辣椒红油，先将护色剂加入辣椒红油中，再将辣椒红油与五香灯影牛肉按质量比1∶4拌匀，分装于高温蒸煮袋，真空包装后进行60Co-γ 辐照处理，辐照剂量为5、8 kGy。

1.3.3 护色剂配方及使用

按照文献[11]的方法在辣椒红油中进行添加番茄红素浓度0.05 g/kg、虾青素浓度0.06 g/kg、玉米黄质浓度0.35 g/kg、β-胡萝卜素浓度0.3 g/kg（有效成分含量以及辣椒红油质量计）。辣椒红油制备完成后按配方加入护色剂。

1.3.4 不同辐照剂量对辣椒红油理化性质的影响

将护色剂加入辣椒红油中，同时以未添加护色剂的辣椒红油为对照，辐照剂量为2、4、6、8、10 kGy，辐照后测量其吸光度、酸价、过氧化值和硫代巴比妥酸值。

1.3.5 不同辐照剂量对麻辣灯影牛肉指标的影响

将辐照后的麻辣灯影牛肉贮藏于恒温培养箱，温度25 ℃，于0、30、60 d 取样测定其吸光度、酸价、过氧化值、硫代巴比妥酸值、微生物指标、感官指标。

1.3.6 酸价、过氧化值测定

酸价参照GB 5009.229—2016《食品安全国家标准食品中酸价的测定》中的第二法测定[12]；过氧化值参照GB 5009.227—2016《食品安全国家标准食品中过氧化值的测定》中的第一法测定[13]。

1.3.7 辣椒红油吸光度测定

取1 mL 样品于离心管中，8 000 r/min 离心20 min，然后称取一定量的上清液，用丙酮定容于10.0 mL 容量瓶中，用分光光度计在460 nm 波长处，以丙酮作为参比样，于1 cm 玻璃比色皿中测定其吸光度，被测样品吸光度控制在0.3～0.7[14]。辣椒油吸光度计算公式如下。

式中：E 为辣椒油吸光度；A 为实测试样溶液的吸光度；f 为稀释倍数；m 为试样质量，g；100 为换算系数。

1.3.8 硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值测定

参考陈谦等[15]的方法，略有改进，准确称取研磨均匀的样品5.00 g，置于150 mL 具塞三角瓶内，加入25 mL 7.5%三氯乙酸溶液，振摇30 min，过滤除去油脂，准确移取上述滤液5.00 mL 置于25 mL 比色管中内（空白组以5.00 mL 蒸馏水代替滤液，其余操作相同），加入5.00 mL 0.02 mol/L TBA 溶液，摇匀、加塞，置于90 ℃水浴锅中保温40 min，取出冷却1 h，加5.00 mL 三氯甲烷，摇匀、静置10 min，将上清液10 000 r/min 离心1 min，离心后吸取上清液分别于532 nm 和600 nm 处比色，同时以空白调零。TBA 值（T，mg/100 g）的计算公式如下，TBA 值以每100 g 样品中丙二醛的含量（mg）来表示。

式中：A532、A600分别为532 nm 和600 nm 处的吸光度。

1.3.9 脂肪酸成分分析

脂肪酸成分参照GB 5009.168—2016《食品安全国家标准食品中脂肪酸的测定》中的第一法测定[16]。

1.3.10 微生物测定

菌落总数参照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》测定[17]；大肠菌群参照GB 4789.3—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》测定[18]；霉菌、酵母菌参照GB 4789.15—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母计数》测定[19]；沙门氏菌参照GB 4789.4—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验沙门氏菌检验》测定[20]。

1.3.11 感官评分

由食品专业经过感官评定培训的10 名技术人员组成感官评定小组。采用评分法，对灯影牛肉的风味色泽、质地与组织形态和总体可接受度四个方面进行评分，每项指标满分9 分，总分36 分。评分标准见表1[14，21]。

表1 麻辣灯影牛肉感官评分标准Table 1 Sensory scoring criteria for spicy translucent beef slices

1.4 数据处理

除脂肪酸成分外，上述测定均重复3 次。采用SPSS Statistics 21.0 软件对结果进行Duncan’s 多重比较，分析显著性差异（p＜0.05），结果以平均值±标准差表示，应用Microsoft Excel 2010 对数据进行整理、绘图。

2 结果与分析

2.1 护色剂对辣椒红油理化性质的影响

2.1.1 护色剂对辣椒红油酸价的影响

添加护色剂和未添加护色剂的辣椒红油在不同剂量60Co-γ 辐照后的酸价如图1 所示。

图1 护色剂对辣椒红油酸价的影响Fig.1 Effect of color retention agent on acid value of chili oil

如图1 所示，与对照组（0 kGy）相比，各剂量60Co-γ辐照后辣椒红油酸价均显著升高（p＜0.05），且随着辐照剂量的增加，酸价总体呈上升趋势。其中2、4、8 kGy剂量辐照后，添加护色剂和未添加护色剂的辣椒红油酸价差异不显著（p＞0.05），而6 kGy 和10 kGy 剂量辐照后，添加护色剂的辣椒红油比未添加护色剂的辣椒红油酸价显著降低（p＜0.05）。

添加的护色剂中，番茄红素、玉米黄质、β-胡萝卜素属于类胡萝卜素，因具有多个不饱和共轭双键具有抗氧化作用，可以一定程度抑制油脂的氧化。前期研究发现，单一护色剂添加量越多，对辣椒红油的护色效果越明显，不同种添加剂之间还可能存在协同作用，进而提高护色效果[10]。总体来说，护色剂对辣椒红油的酸价没有不利的影响。

2.1.2 护色剂对辣椒红油过氧化值的影响

添加护色剂和未添加护色剂的辣椒红油在不同剂量60Co-γ 辐照后的过氧化值如图2 所示。

图2 护色剂对辣椒红油过氧化值的影响Fig.2 Effect of color retention agent on peroxide value of chili oil

油脂氧化后生成过氧化物，氧化程度越高，过氧化物含量越高，即过氧化值越高。由图2 可知，与对照组（0 kGy）相比，辐照后辣椒红油的过氧化值均显著升高（p＜0.05），且随着辐照剂量的增加，过氧化值总体呈上升趋势。在每一个辐照剂量下，添加护色剂和未添加护色剂的辣椒红油过氧化值均无显著差异（p＞0.05）。

通过过氧化值的测定，可以看出虽然添加的护色剂有抗氧化作用，但是与未添加护色剂相比，过氧化值的差异不显著（p＞0.05）。也可能是辐照破坏了护色剂中的不饱和共轭双键，降低了护色剂的活性，使护色剂的抗氧化作用减弱的原因。

2.1.3 护色剂对辣椒红油TBA 值的影响

添加护色剂和未添加护色剂的辣椒红油在不同剂量60Co-γ 辐照后的TBA 值如图3 所示。

图3 护色剂对辣椒红油TBA 值的影响Fig.3 Effect of color retention agent on thiobarbituric acid value of chili oil

不饱和脂肪酸在空气中氧化产生醛类，氧化程度越高，醛类物质含量越多。这也是衡量油脂氧化程度的一个重要指标。如图3 所示，在2 kGy 和10 kGy 剂量辐照后，添加护色剂的辣椒红油丙二醛含量要明显低于未添加护色剂的辣椒红油，而其他剂量辐照后，添加了护色剂的辣椒红油与没有添加护色剂的辣椒红油丙二醛含量没有明显的差异，说明护色剂可以抑制油脂的氧化，但是在其它辐照剂量下添加护色剂对TBA 值影响不显著的原因有待分析。

辐照会促进辣椒油中脂肪酸的氧化，使辣椒红油的酸价、过氧化值、TBA 值随辐照剂量的增加而升高。张海伟等[22]的研究发现，辐照可以提高自由基的生成速度，引发自由基的链式反应，从而对脂肪的氧化造成影响。而加入的护色剂除了有着色功能，还有较强的抗氧化功能，它们在抑制辣椒红素分解的同时也可以抑制油脂的氧化，这与陈云堂等[23]的研究结果一致。

2.1.4 护色剂对辣椒红油脂肪酸组成的影响

添加护色剂和未添加护色剂的辣椒红油在不同剂量60Co-γ 辐照后的脂肪酸组成如表2 所示。

表2 辐照剂量对含护色剂的辣椒红油脂肪酸的影响Table 2 Effect of irradiation dose on fatty acids of chili oil containing color retention agent

由表2 可知，随着辐照剂量的增加，辣椒油中的饱和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA）含量、单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA）含量、多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFA）含量以及SFA/UFA 都没有明显的改变，同时，与对照组相比，添加了护色剂的辣椒红油各项脂肪酸组成也没有明显的变化。通常情况下，辐照引发的自由基链式反应会导致油脂内的脂肪酸组成发生改变，梁隽杰[24]用高能电子束辐照米糠油，发现米糠油辐照后饱和脂肪酸含量略有下降，不饱和脂肪酸含量略有上升。程江华等[25]用60Co-γ 辐照山核桃，发现辐照后180 d，山核桃中不饱和脂肪酸会降低，但是辐照未使山核桃的棕榈酸含量立即发生明显变化。Byun 等[26]用γ 射线照射大豆油，发现2.5、5.0、10.0 kGy 辐照后大豆油脂肪酸含量无明显变化。本研究中辐照后辣椒油的脂肪酸没有明显的变化，可能是由于辐照后立刻测试导致其变化还没有发生，也有可能是油的品种不同导致其产生的结果不同，具体原因还有待后续深入研究。

2.2 护色剂在灯影牛肉产品中的应用

2.2.1 护色剂对贮藏期麻辣灯影牛肉中的辣椒油吸光度的影响

护色剂对贮藏期灯影牛肉中辣椒油吸光度的影响如表3 所示。

表3 护色剂对麻辣灯影牛肉中红油吸光度的影响Table 3 Effect of color retention agent on absorbance of chili oil in spicy translucent beef slices

由表3 可知，在贮藏0 d（刚辐照完）时，辣椒红油吸光度随辐照剂量的增加而降低，8 kGy 时吸光度降到最低，而添加护色剂后，麻辣灯影牛肉中辣椒红油吸光度显著提高（p<0.05）。贮藏期第30 天和第60 天时，随着辐照剂量增加，辣椒红油吸光度逐渐降低，同时护色剂对辐照后辣椒红油有明显的护色效果。

贮藏60 d 时，添加护色剂后，8 kGy 剂量辐照处理的辣椒红油吸光度高于5 kGy 剂量处理的样品，表明护色剂对辣椒红油有较好的护色效果，并且可根据实际生产需求，进一步提高辐照剂量，增强灭菌效果。另外，随着贮藏期的延长，麻辣灯影牛肉中的辣椒红油吸光度都有所降低，但差异并不明显，可能是因为样品贮藏于避光环境，降低了光照对辣椒红油色泽的影响，但具体原因有待进一步分析。总体来说，护色剂对辐照处理麻辣灯影牛肉护色效果明显，且一段时间内护色效果很稳定。

2.2.2 护色剂对贮藏期灯影牛肉微生物的影响

护色剂对贮藏期麻辣灯影牛肉微生物的影响如表4、表5 所示。

表4 护色剂对麻辣灯影牛肉菌落总数的影响Table 4 Effect of color retention agent on total number of bacterial colonies of spicy translucent beef slices

表5 护色剂对麻辣灯影牛肉霉菌、酵母菌的影响Table 5 Effect of color retention agent on mold and yeast in spicy translucent beef slices

由表4、表5 可知，辐照剂量越高，样品中微生物含量越低。8 kGy 辐照后的样品在贮藏期内菌落总数、霉菌和酵母菌均低于检出限（低于10 CFU/g），而5 kGy辐照后菌落总数、霉菌和酵母菌含量在贮藏期0 d 时以及贮藏一定时间后有少量检出，可能的原因是灯影牛肉中含油量较高，含水量较低，水分活度很低，不适宜微生物的生长。但均满足食品微生物含量相关标准，表明5 kGy 辐照后可使样品处于商业无菌状态。结果表明，添加护色剂的样品比没有添加护色剂的样品微生物数量更多，这可能是由于样品在加工过程中并不是完全无菌化操作，且护色剂本身含有一定量的微生物，导致样品初始含菌量增加，进而使辐照后样品中微生物含量高于未添加组。陈谦等[15，27]研究发现，5 kGy 的辐照剂量可以对笋子牛肉、腊肉豇豆等方便食品以及炒面中的微生物起到有效的抑制作用，这与本研究的结果一致。

2.2.3 护色剂对贮藏期灯影牛肉感官品质的影响

护色剂对贮藏期麻辣灯影牛肉感官品质的影响如表6 所示。

表6 护色剂对麻辣灯影牛肉感官品质的影响Table 6 Effect of color retention agent on sensory quality of spicy translucent beef slices

由表6 可知，贮藏时间为0 d 时，随着辐照剂量增加，牛肉的感官评分逐渐降低，8 kGy 辐照后的麻辣灯影牛肉的感官评分与未辐照的灯影牛肉相比显著降低（p＜0.05），表明高剂量辐照对食品的感官品质有明显影响。研究发现，8 kGy 辐照后的笋子牛肉和腊肉豇豆方便食品的感官评分明显低于未辐照和5 kGy 辐照后的样品；采用10、20、30、40 kGy 辐照处理辣炒鸡丁，发现30、40 kGy 辐照处理后的辣炒鸡丁气味和总接受度明显降低[15，28]，与本试验结果中高辐照剂量后的灯影牛肉感官评分较低的结果类似。从整体上看添加了护色剂的麻辣灯影牛肉感官评分略高于未添加护色剂的灯影牛肉，而在第30 天和第60 天时，各处理的灯影牛肉感官评分均差异不显著（p＞0.05）；随着贮藏时间的延长，麻辣灯影牛肉感官评分也呈现降低的趋势，这可能和样品中脂肪氧化有关。辐照会造成脂肪氧化，形成“辐照味”，同时高剂量辐照下辣椒红油褪色明显，失去了麻辣牛肉本来应有的颜色，也令其色泽项的评分偏低，但也在评分者可接受的范围内[27]。随着贮藏时间的增加，辐照味慢慢减弱，因此在贮藏30 d 和60 d 时，每个辐照剂量的样品感官评分差异不显著（p＞0.05）。结果表明，护色剂对麻辣灯影牛肉的感官评分差异不显著（p＞0.05），护色剂的加入使麻辣灯影牛肉的色泽有了明显改善。

2.2.4 护色剂对贮藏期麻辣灯影牛肉酸价的影响

护色剂对贮藏期麻辣灯影牛肉辣椒油的酸价影响如表7 所示。

表7 护色剂对麻辣灯影牛肉酸价的影响Table 7 Effect of color retention agent on acid value of spicy translucent beef slices

由表7 可知，贮藏时间为0 d 时，与未辐照样品相比，5 kGy 剂量处理的麻辣灯影牛肉（未添加护色剂组）的酸价显著上升（p<0.05），添加护色剂的样品其酸价值变化不显著（p>0.05）；与未辐照样品相比，而8 kGy剂量处理后麻辣灯影牛肉（添加或未添加护色剂组）的酸价均显著上升（p<0.05），这与前期辣椒红油辐照后的酸价结果一致。贮藏至第30 天和第60 天时，与相同贮藏时间的未辐照样品相比，麻辣灯影牛肉酸价均显著上升（p<0.05），护色剂的添加并未降低其酸价。

一般来说，随着保藏时间的延长，酸价会逐渐升高，而添加的护色剂对油脂的氧化有抑制作用。本研究中添加护色剂的麻辣灯影牛肉酸价却高于未添加护色剂的麻辣灯影牛肉，这可能是由于辐照后添加护色剂的样品产生的某些成分加速了样品中游离羧酸基团的产生，进而提高了样品的酸价值，其原因还有待进一步分析。

2.2.5 护色剂对贮藏期麻辣灯影牛肉过氧化值的影响护色剂对贮藏期麻辣灯影牛肉的过氧化值影响如表8 所示。

表8 护色剂对麻辣灯影牛肉过氧化值的影响Table 8 Effect of color retention agent on peroxide value of spicy translucent beef slices

由表8 可知，第0 天时，与未辐照样品相比，5 kGy剂量的辐照处理使未添加护色剂的麻辣灯影牛肉过氧化值显著上升（p<0.05），而8 kGy 剂量辐照后，样品的过氧化值显著下降（p<0.05），该现象在护色剂的添加和不添加的情况下均出现。贮藏30 d 和60 d 时，与相同贮藏时间的未辐照样品相比，护色剂的添加均能限制抑制样品过氧化值的升高（p＜0.05）。并且随着贮藏时间的延长，各处理组的过氧化值有降低趋势。

一般来说，过氧化值随着保藏时间的延长会越来越高，也会随着辐照剂量的增加而升高，而添加的护色剂会抑制油脂的氧化。与前期辐照辣椒红油的过氧化值变化不同，麻辣灯影牛肉在5 kGy 辐照后过氧化值明显上升，8 kGy 辐照后过氧化值明显下降，可能是由于灯影牛肉中的油脂脂肪酸组成不同，其氧化程度受辐照剂量、时间以及护色剂的影响程度也就不同，这与陈云堂等[23]、伍玲等[29]的研究结果一致。总体来说，护色剂不会促进麻辣灯影牛肉过氧化值的升高，可以应用在实际生产中。

2.2.6 护色剂对贮藏期牛肉样品TBA 值的影响

护色剂对贮藏期麻辣灯影牛肉的TBA 值影响如表9 所示。

表9 护色剂对麻辣灯影牛肉TBA 值的影响Table 9 Effect of color retention agent on thiobarbituric acid value of spicy translucent beef slices

由表9 可知，贮藏期0 d 时，两种辐照剂量处理的条件下，与未添加护色剂的样品相比，添加护色剂能明显降低灯影牛肉的TBA 值（p＜0.05）。随着贮藏时间的延长，各处理组的麻辣灯影牛肉的TBA 值呈下降趋势；与未添加护色剂的样品相比，护色剂对麻辣灯影牛肉的TBA 值升高有显著抑制作用（p＜0.05）。

一般来说，辐照处理食品会促进自由基链式反应，导致TBA 值升高，但也有研究显示，辐照处理并不会增加食品的TBA 值。高鹏等[30]用60Co-γ 射线处理凤爪，发现经10 kGy 辐照处理的凤爪在60 d 的贮藏期中TBA 值呈缓慢降低趋势，而未辐照的对照组TBA值则不断增加。本试验中灯影牛肉的组成较为复杂，其中脂类物质氧化因受原料特点及其化学组成、加工条件等多种因素影响而不同[31]。总体来说，护色剂对灯影牛肉的TBA 值有显著抑制作用，适合在实际生产中推广应用。

3 结论

利用60Co-γ 射线对含有护色剂的辣椒红油进行处理，结果显示在相同剂量辐照下，添加了护色剂的辣椒红油的酸价、过氧化值都显著低于未添加护色剂的辣椒红油，脂肪酸组成没有明显变化，说明护色剂对辣椒红油的基本理化性质以及脂肪酸组成没有不利的影响。再将此护色工艺应用到麻辣灯影牛肉中，用60Co-γ 对灯影牛肉样品进行辐照处理并开展贮藏试验。结果显示，在60 d 贮藏期内，护色剂对灯影牛肉样品有明显的护色效果，同时对其微生物含量、感官品质没有明显影响，护色剂的添加可明显降低牛肉样品的过氧化值和TBA 值。因此，研究结果可为含辣椒红油的休闲食品在辐照加工过程中高效护色工艺的开发提供参考。