天然着色剂与抗氧化剂对60Co-γ射线辐照辣椒红油的协同护色作用研究

摘要：辐照导致的类胡萝卜素褪色现象是制约非热杀菌技术⁶⁰Co-γ射线辐照在辣椒红油及辣椒红油调味预制食品领域应用的瓶颈问题。文章研究了商用杀菌剂量6～10 kGy辐照后，辣椒红油的变色特点：红绿色度值a^*剂量依赖性下降38.40%～54.78%，亮度值L^*和黄蓝色度值b^*小幅升高。进行单因素实验，研究4种天然着色剂和5种天然抗氧化剂的护色作用，发现0.1 g/kg红曲红、0.7 g/kg虾青素、0.2 g/kg L-抗坏血酸棕榈酸酯、0.7 g/kg迷迭香提取物可部分抑制6～10 kGy辐照导致的辣椒红油褪色，而β-胡萝卜素、赤藓红、萝卜红、抗坏血酸钙和抗坏血酸钠无明显作用。通过响应面实验优化得到10 kGy辐照的最佳护色方案为迷迭香提取物0.170 g/kg、虾青素0.155 g/kg、红曲红0.095 g/kg。此条件下实测a^*值为52.54，a^*值下降率为10.25%，ΔE^*值为8.39；虾青素与红曲红、迷迭香提取物有协同交互作用。迷迭香提取物的自由基清除能力最强，表明迷迭香提取物的辐照护色机制可能与抗氧化性相关，而红曲红和虾青素与其着色性更相关。

关键词：辣椒红素；⁶⁰Co-γ射线辐照；非热杀菌；护色；抗氧化；迷迭香提取物；红曲红

中图分类号：TS202.3 文献标志码：A 文章编号：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

基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（32102109）

作者简介：周新雨（2001—），男，硕士研究生，研究方向：食品科学与营养健康。

*通信作者：段飞霞（1981—），女，副教授，博士，研究方向：食品科学。

⁶⁰Co-γ射线辐照是一种低能耗、无排放、高穿透的低损非热杀菌技术，FAO、WHO和IAEA认为，10 kGy及以下吸收剂量的辐照食品是安全的^[1]。目前，低剂量辐照主要应用于粮食、香辛料等的灭虫，6～10 kGy剂量以上辐照可用于食品杀菌，尤其是肉制品等的商业灭菌，在延长货架期的同时，应避免高温高压灭菌导致的质地软化和风味变化^[2]。尽管辐照杀菌在质构保持、风味保持等方面与现有杀菌技术相比已具有极大的优势，但在辐照过程中，γ射线等高能光子引发的自由基快速形成与积累仍会引发特定食物组分化学结构的改变，如蛋白质交联^[3]、脂肪酸降解^[4]、类胡萝卜素链断裂^[5]等化学反应，导致出现特定色泽、气味和黏弹性的改变，成为限制非热杀菌技术⁶⁰Co-γ射线辐照在食品领域应用的瓶颈问题。

辣椒（Capsicum annum L.）是一类富含辣椒红素、β-胡萝卜素、辣椒碱的茄科辣椒属草本植物，其产值在我国蔬菜产业中高居首位^[6]，辣椒红油是我国各地区广受欢迎的调味品。前人研究^[7]和实际生产应用发现，辣椒油在6～10 kGy的常用杀菌剂量下快速褪色为黄色，可能与辣椒红素（见图1）——一类四萜类橙红色素在辐照过程中的氧化有关^[8-9]，大大限制了⁶⁰Co-γ射线辐照杀菌技术在红油调味食品中的应用。现有研究发现，抗坏血酸钙、虾青素以及人工合成抗氧化剂特丁基对苯二酚（TBHQ）可在一定程度上抑制4 kGy辐照导致的辣椒红素褪色，但在6～10 kGy常用杀菌剂量下作用不明显，缺乏可用于商业辐照杀菌的有效护色方案。

因此，本文系统研究了不同辐照剂量⁶⁰Co-γ射线辐照导致辣椒红油褪色的作用特点；在此基础上，通过单因素实验和响应面实验，测定其色度色差值，研究油溶性天然着色剂及抗氧化剂种类、作用浓度对辐照致辣椒红油褪色的抑制作用，可有效用于商业辐照杀菌的辣椒红素护色方案，以及着色剂、抗氧化剂的协同交互作用；进一步通过自由基清除实验，初步探索护色机制，以扩展⁶⁰Co-γ射线辐照在辣椒红油调味品及辣椒红油调味预制食品领域的应用，提升商品的感官品质。

1 材料与方法

1.1 实验材料

干制二荆条辣椒、菜籽油：市售；β-胡萝卜素、萝卜红、赤藓红、红曲红、迷迭香提取物、虾青素、抗坏血酸钙、抗坏血酸钠、L-抗坏血酸棕榈酸酯（以上试剂均为分析纯）、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）溶液、ABTS⁺溶液、ABTS⁺氧化剂、V_C标准品、Trolox标准品：上海源叶生物科技有限公司。

1.2 主要仪器与设备

BFT-Ⅳ型⁶⁰Co-γ射线辐照装置 成都中金辐照股份有限公司；CM-5台式分光测色仪 日本柯尼卡美能达公司；DHG-9053A型电热恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司；ME104/02型电子天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；14885型真空包装机 得力集团有限公司；EPOCH全波段酶标仪 美国伯腾仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 辣椒红油的制备

将干制二荆条辣椒洗净晾干后于40～50℃翻炒至琥珀色，去蒂、去籽后打成辣椒粉备用，菜籽油加热至160℃，按照干红辣椒粉∶菜籽油为1∶4充分混合，在烘箱中保持5 min，缓慢冷却至室温，用200目滤布过滤得辣椒红油，于－20℃避光保存，备用。

1.3.2 样品前处理与辐照剂量

样品辐照前加入着色剂或抗氧化剂，采用食品级真空袋（PA/PE复合材质）热封包装；对照组不添加任何着色剂与抗氧化剂。所有样品采用⁶⁰Co-γ射线辐照190，260，320 s，辐照剂量为6，8，10 kGy。

1.3.3 辣椒红油图像获取

样品处理后，将辣椒红油倒入比色管中，置于拷贝台（30 cm×42 cm，D65标准光源照射）上，采集照度均匀的辣椒红油色彩图像。

1.3.4 色度色差值测定

参考Li等^[10]的方法，采用色差仪测定样品的色度色差值，测试前进行黑白校正，记录亮度值L^*、红绿色度值a^*和黄蓝色度值b^*，通过色差值Δa^*、ΔL^*、Δb^*、ΔE^*描述颜色变化情况，ΔE^*按式（1）计算。

ΔE^*= /（ΔL^*）²+（Δa^*）²+（Δb^*）²。（1）

1.3.5 响应面实验

参考佟沫儒等^[11]的方法，在单因素实验的基础上，选择辐照护色效果较好的着色剂、抗氧化剂，采用Box-Behnken设计响应面实验，测定其色度色差值，获得最优护色方案并进行验证实验。

1.3.6 抗氧化活性测定

参考Dudonné等^[12]的方法并稍作修改，测定红曲红、L-抗坏血酸棕榈酸酯、虾青素和迷迭香提取物对1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基的清除能力。将0.5 mL不同浓度的样品溶液与0.45 mL DPPH溶液（0.1 mmol/L）完全混匀后，于室温下避光静置反应30 min，在波长517 nm处测定各样品的吸光度，以相同浓度的V_C标准品作为阳性对照。

参照Re等^[13]的方法测定样品对ABTS⁺自由基的清除能力，配制ABTS⁺工作液（ABTS⁺溶液与ABTS⁺氧化剂等体积混合），取不同浓度的样品稀释液7μL与280μL ABTS⁺工作液（0.1 mmol/L）混合均匀，于室温下避光反应6 min，在波长734 nm处测定样品的吸光度，采用Trolox标准品作为对照。

样品对DPPH和ABTS⁺自由基的清除率均按式（2）计算。

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

1.4 数据处理与统计分析

所有实验均重复3次，每次3个平行，数据以平均值±标准差的形式进行处理和统计分析。采用ChemDraw绘图；采用SPSS 21.0分析数据的显著性差异，采用GraphPad Prism 9.5.1、Origin 2022和Adobe Illustrator 2024对数据作图；采用Design-Expert 13.0.1软件分析响应面实验数据。

2 结果与分析

2.1 辣椒红油⁶⁰Co-γ射线辐照变色特点研究

辣椒红油经6～10 kGy辐照后，其色泽、色度色差值变化见图2。L^*值表示亮度值，其值越大表示样品的亮度越大，a^*值表示红绿色度值，其值越大表示样品的色泽越红，b^*值表示黄蓝色度值，b^*值越大表示样品的色泽越黄^[14]。

由图2可知，辐照前辣椒红油的L^*值、a^*值和b^*值分别为68.62，58.54，115.32；6，8，10 kGy辐照后，a^*值分别下降至43.00，36.06，26.47，与对照组相比分别下降了26.55%、38.40%、54.78%，表明a^*值随着辐照剂量的增加而快速下降。同时，辐照导致L^*值和b^*值缓慢上升，10 kGy辐照后，L^*值和b^*值分别升高23.96%、21.70%，总色差值ΔE^*值达到43.91。辣椒油经8 kGy辐照后转变为橙色，10 kGy辐照后转变为黄色。上述实验结果说明，随着辐照剂量的增加，辣椒油由红色逐渐向橙色、黄色转变，a^*值下降是辣椒油辐照变色最显著的特征，同时b^*值和L^*值缓慢上升。因此，在后续实验中，采用红绿色度值a^*值和总色差值ΔE^*值作为主要指标，研究护色剂对辣椒油⁶⁰Co-γ射线辐照的护色作用。

2.2 天然着色剂种类对护色作用的影响

天然着色剂红曲红、β-胡萝卜素、萝卜红和赤藓红对辐照前后辣椒油色泽、色度色差值的影响见图3。

由图3可知，添加0.1 g/kg红曲红、1.0 g/kg β-胡萝卜素、1.0 g/kg萝卜红和0.05 g/kg赤藓红对辐照前辣椒油的色泽无显著影响。添加0.1 g/kg红曲红的辣椒油经辐照后仍可保持橘红色，a^*值下降率显著低于对照组，6，8，10 kGy辐照后，a^*值下降率分别为15.16%、23.19%、31.97%。添加β-胡萝卜素、萝卜红和赤藓红的辣椒油，8 kGy以上辐照后均变为黄色；a^*值下降率在6 kGy时分别为40.10%、25.93%、28.20%，8 kGy时已分别达到76.20%、73.53%、69.17%；10 kGy辐照后，随着a^*值的急剧下降，L^*值和b^*值分别升高26%和19%以上。实验表明，β-胡萝卜素、萝卜红和赤藓红对⁶⁰Co-γ射线辐照导致的辣椒油褪色无明显抑制作用，而0.1 g/kg红曲红可有效抑制6～10 kGy辐照后的辣椒油褪色。因此，选择0～0.1 g/kg红曲红进行后续单因素实验。红曲红色素作为被广泛应用于食品加工的无毒、安全、天然色素，具有稳定性强、耐热、耐氧化还原和耐金属离子的特点，但在太阳光下直射会降低色度^[15]，这可能与红曲红色素在辐照下的变化有关。

2.3 天然抗氧化剂种类对护色作用的影响

天然抗氧化剂对辐照前后辣椒油色泽、色度色差值的影响见图4。

按照GB 2760—2014最大允许添加量加入抗坏血酸钙、抗坏血酸钠、L-抗坏血酸棕榈酸酯、虾青素和迷迭香提取物，对辣椒红油辐照前色泽无明显影响，但虾青素可使辣椒红油红色加深，抗坏血酸钠溶于油中出现浑浊、沉淀。由图4可知，添加0.075 g/kg 抗坏血酸钙、0.8 g/kg 抗坏血酸钠、0.2 g/kg L-抗坏血酸棕榈酸酯、0.7 g/kg虾青素、0.7 g/kg迷迭香提取物后，各组6 kGy辐照后a^*值下降率分别为26.66%、9.92%、4.31%、9.79%、3.27%；8 kGy辐照后a^*值下降率分别为70.01%、32.15%、28.93%、21.43%、6.29%；10 kGy辐照后a^*值下降率分别为48.41%、42.07%、39.97%、43.67%、23.93%。同时，L-抗坏血酸棕榈酸酯、虾青素和迷迭香提取物在一定程度上抑制了辐照导致的b^*值和L^*值增加，辐照剂量为6～10 kGy时，各组b^*值和L^*值升高率均在18%以下。实验表明，L-抗坏血酸棕榈酸酯、虾青素和迷迭香提取物对⁶⁰Co-γ射线辐照所致辣椒油褪色具有明显抑制作用；但随着辐照剂量的增加，其抑制作用减弱；抑制作用排序为迷迭香提取物＞虾青素＞L-抗坏血酸棕榈酸酯。由此，选择0～0.7 g/kg迷迭香提取物、0～0.7 g/kg虾青素和0～0.2 g/kg L-抗坏血酸棕榈酸酯进行后续单因素实验。

2.4 单因素实验结果与分析

2.4.1 不同红曲红浓度对辣椒油护色作用的影响

添加不同浓度红曲红对辣椒油辐照前后色泽、a^*值和ΔE^*值的影响见图5。

由图5可知，辐照前辣椒油a^*值为58.54（见图2），而添加0，0.025，0.050，0.075，0.100 g/kg红曲红的辣椒油经6 kGy辐照后，a^*值分别为43.00，49.66，50.35，50.60，51.40，a^*值下降率均高于15%；8 kGy辐照后，各组a^*值分别下降为36.06，35.63，37.70，39.86，43.14，下降率均高于25%；10 kGy辐照后，a^*值分别下降为26.47，33.41，36.13，37.39，40.06，下降率均高于30%。实验表明，随着红曲红浓度的增加，辣椒油的a^*值下降率减少，红曲红的护色作用与浓度呈正相关。因此，选取0.050～0.100 g/kg红曲红进行响应面实验。

2.4.2 不同迷迭香提取物浓度对辣椒油护色作用的影响

由图6可知，添加0.700 g/kg以下迷迭香提取物对辐照前辣椒油的a^*值无明显影响，a^*值为57.29～58.54。添加0.175 g/kg迷迭香提取物的辣椒油经6，8，10 kGy辐照后，a^*值分别为53.59，53.04，46.15，分别下降8.45%、9.40%、21.16%；继续提高迷迭香提取物浓度，对抑制a^*值下降无明显作用。因此，选取0～0.175 g/kg迷迭香提取物进行响应面实验。

2.4.3 不同L-抗坏血酸棕榈酸酯浓度对辣椒油护色作用的影响

由图7可知，当L-抗坏血酸棕榈酸酯浓度低于0.2 g/kg时，辣椒油辐照褪色明显；当L-抗坏血酸棕榈酸酯浓度达到0.2 g/kg时，辣椒油经6，8，10 kGy辐照后，a^*值分别降低为47.45，40.30，30.76，优于对照组，但仅可使辣椒油维持橙色色泽。因此，不再选取L-抗坏血酸棕榈酸酯进行响应面实验。

2.4.4 不同虾青素浓度对辣椒油护色作用的影响

由图8可知，虾青素浓度的增加对辐照前辣椒油的a^*值无明显影响，但会导致b^*值和L^*值下降，ΔE^*值升高，辣椒油的色泽略有加深。当虾青素浓度为0.175 g/kg时，辣椒油经6，8，10 kGy辐照后，a^*值分别为50.09，46.54，36.69，在6 kGy辐照剂量下，几乎完全保持了辣椒油的色泽。继续增加虾青素浓度，对辐照后辣椒油的a^*值影响不大。因此，选取0～0.175 g/kg虾青素进行响应面实验。

2.5 响应面实验结果与分析

在单因素实验结果的基础上，选取迷迭香提取物浓度、虾青素浓度和红曲红浓度3个因素作为自变量，响应面实验因素水平见表1，响应面实验设计及结果见表2。

采用Design-Expert 13.0.1软件对表2中实验数据进行二次多元回归拟合，获得迷迭香提取物浓度（X₁）、虾青素浓度（X₂）和红曲红浓度（X₃）3个变量与辐照辣椒油a^*值和ΔE^*值之间的多元回归方程：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。

以上两个模型的方差分析结果见表3和表4。

由表3可知，该模型极显著（Plt;0.01），具有统计学意义，失拟项的P=0.063 2gt;0.05，不显著，说明非实验因素对辐照辣椒红油a^*值的影响不显著，该模型的拟合度高。因变量与所考察自变量之间的线性关系显著（R²=0.996 7），说明该模型能较好地反映出各因素与辐照辣椒红油a^*值的变化关系。模型的校正决定系数R_Adj²=0.992 4，与R²接近，表明模型准确性高。以上结果表明该模型的拟合度较好，实验结果的可靠性高，可以分析和预测辐照辣椒红油的a^*值随复合护色剂浓度增加的变化情况。变异系数C.V.=0.61%，说明实验具有较好的精确度和可靠性。由表4可知，该模型极显著（Plt;0.01），失拟项的P=0.126 9gt;0.05，不显著，说明无失拟因素存在，所建立的回归模型的决定系数R²=0.986 7，模型的校正决定系数R_Adj²=0.969 6。以上结果表明该模型的拟合度较好，实验误差小，能够很好地分析和预测辐照辣椒红油的ΔE^*值随复合护色剂浓度增加的变化情况。

由表3可知，一次项X₁、X₂，交互项X₁X₂和二次项X₁²、X₂²、X₃²对辐照辣椒红油的a^*值影响极显著（Plt;0.01），一次项X₃和交互项X₂X₃对a^*值的影响显著（Plt;0.05），交互项X₁X₃对a^*值的影响不显著（Pgt;0.05）。由表4可知，一次项X₁、X₂和二次项X₁²对ΔE^*值的影响极显著（Plt;0.01），二次项X₂²对ΔE^*值的影响显著（Plt;0.05）。以上结果表明，在两个模型中，各因素与响应值之间的关系都不是简单的线性关系，比较表3和表4中的F值大小可知，两种模型得到的护色剂浓度对a^*值和ΔE^*的影响基本一致，各因素对a^*值和ΔE^*的影响大小顺序均为迷迭香提取物浓度（X₁）gt;虾青素浓度（X₂）gt;红曲红浓度（X₃）。

通过Design-Expert 13.0.1软件对实验结果进行多元回归分析，得到护色剂迷迭香提取物浓度（X₁）、虾青素浓度（X₂）、红曲红浓度（X₃）的交互作用对10 kGy辐照辣椒红油a^*值和ΔE^*值影响的等高线图和响应曲面图，见图9和图10。

响应面图的陡峭程度可以反映两个因素的交互作用对响应值影响的显著性，响应面图越陡峭，表明两个因素的交互作用越显著。由图9中a可知，X₁轴迷迭香提取物浓度的曲线坡度较X₂轴虾青素浓度变化程度大，说明迷迭香提取物浓度对10 kGy辐照剂量下辣椒红油a^*值的影响程度大于虾青素浓度，且迷迭香提取物浓度与虾青素浓度的交互作用极显著；由图9中c可知，X₁轴迷迭香提取物浓度的曲线坡度较X₃轴红曲红浓度变化程度大，说明迷迭香提取物浓度对10 kGy辐照剂量下辣椒红油a^*值的影响程度大于红曲红浓度，但迷迭香提取物浓度与红曲红浓度的交互作用不显著；由图9中e可知，X₂轴虾青素浓度的曲线坡度较X₃轴红曲红浓度变化程度大，说明虾青素浓度对10 kGy辐照剂量下辣椒红油a^*值的影响大于红曲红浓度，且虾青素浓度与红曲红浓度的交互作用显著。上述结果与方差分析结果一致，3个因素对响应值影响的主次顺序为迷迭香提取物浓度gt;虾青素浓度gt;红曲红浓度，迷迭香提取物浓度与虾青素浓度的交互作用最显著。图10的响应面图显示各因素对ΔE^*值的影响中，迷迭香提取物浓度与虾青素浓度有一定交互作用，但3个因素之间的交互作用均不显著。

2.6 最佳护色方案及验证实验

根据Design-Expert 13.0.1软件最优值预测，得出⁶⁰Co-γ射线辐照护色最优配比为迷迭香提取物浓度0.169 g/kg、虾青素浓度0.155 g/kg、红曲红浓度0.097 g/kg，在此条件下预测10 kGy剂量辐照后，辣椒红油的a^*值为53.30，ΔE^*值为8.03。修正后的最终优化条件为迷迭香提取物浓度0.170 g/kg、虾青素浓度0.155 g/kg、红曲红浓度0.095 g/kg，在此条件下重复3次平行实验，实测辣椒红油的a^*值为52.54，ΔE^*值为8.39，误差分别为1.43%和4.48%，与预测值较接近，说明此模型及优化的工艺参数具有准确性和实际可操作性。

2.7 不同护色剂抗氧化活性及潜在护色机制探究

2.7.1 DPPH自由基清除能力

红曲红、L-抗坏血酸棕榈酸酯、虾青素和迷迭香提取物对DPPH自由基的清除能力见图11。

由图11可知，以V_C作为阳性对照，V_C对DPPH自由基的清除能力呈现明显的浓度依赖关系，在5μg/mL时清除率为20.66%，在160μg/mL时清除率达到94.50%。迷迭香提取物对DPPH自由基的清除能力随着浓度的增加而增强，浓度为5，10，20，40，80，160μg/mL时，DPPH自由基清除率分别为8.26%、14.36%、25.12%、42.78%、77.53%、92.74%，在5～80μg/mL范围内，其DPPH自由基清除率与浓度呈线性正相关。L-抗坏血酸棕榈酸酯对DPPH自由基的清除能力仅次于迷迭香提取物，在5～160μg/mL范围内，其DPPH自由基清除率与浓度呈线性正相关；在160μg/mL时，DPPH自由基清除率达到92.6%，与同等浓度的迷迭香提取物无显著性差异。在5～160μg/mL范围内，红曲红对DPPH自由基的清除率为10.42%～15.90%，处于较低水平。实验结果表明，3种天然抗氧化剂对DPPH自由基的清除能力大小排序为迷迭香提取物gt;L-抗坏血酸棕榈酸酯gt;虾青素，在高浓度下，迷迭香提取物和L-抗坏血酸棕榈酸酯对DPPH自由基的清除能力与V_C相当。

2.7.2 ABTS⁺自由基清除能力

红曲红、L-抗坏血酸棕榈酸酯、虾青素和迷迭香提取物对ABTS⁺自由基的清除能力见图12。

以Trolox作为阳性对照，由图12可知，L-抗坏血酸棕榈酸酯和迷迭香提取物对ABTS⁺自由基的清除率随着浓度的增加而增强。迷迭香提取物清除ABTS⁺自由基的效果最好，浓度为5μg/kg时，ABTS⁺自由基清除率为17.52%，浓度为10μg/kg时，ABTS⁺自由基清除率增加到25.33%，而后增速变慢，浓度为160μg/kg时，ABTS⁺自由基清除率为73.58%。L-抗坏血酸棕榈酸酯清除ABTS⁺自由基的能力略低于迷迭香提取物，在160μg/kg时，ABTS⁺自由基清除率为58.49%。红曲红和虾青素对ABTS⁺自由基的清除效果较弱。上述实验结果表明，3种抗氧化剂对ABTS⁺自由基的清除能力大小排序为迷迭香提取物gt;L-抗坏血酸棕榈酸酯gt;虾青素。

王莹等^[16]测定了迷迭香脂溶性抗氧化剂的抗氧化活性，发现其清除DPPH和ABTS⁺自由基的能力与其质量浓度呈现明显的量效关系，与本实验结果一致。屈炯等^[17]对红曲色素进行分离，并测定了各组分的抗氧化活性，结果显示其中一种红色组分在40μg/mL质量浓度下对DPPH自由基的清除率可达64%，而本实验中红曲红在5～160μg/mL范围内清除DPPH自由基的能力处于较低水平，这是因为红曲红是一种多组分色素混合物，其抗氧化能力有限。

对比各护色剂在不同浓度下的抗氧化活性与对⁶⁰Co-γ射线辐照辣椒红油的护色效果发现，迷迭香提取物的抗氧化性能与其护色效果具有一致性，说明迷迭香提取物对⁶⁰Co-γ射线辐照辣椒红油的护色机制与其清除自由基的能力相关；而红曲红和虾青素清除DPPH和ABTS⁺自由基的能力较弱，但对⁶⁰Co-γ射线辐照辣椒红油仍有较好的护色效果，表明这两种护色剂可能通过本身着色性对⁶⁰Co-γ射线辐照辣椒油的颜色起到保护作用。

3 结论

研究发现6～10 kGy的常用食品杀菌辐照剂量可导致剂量依赖性的辣椒红油褪色，主要表现为a^*值严重下降，L^*值和b^*值轻微上升。单因素实验结果表明，抑制6～10 kGy辐照所致辣椒红油褪色作用顺序为0.7 g/kg迷迭香提取物＞0.1 g/kg红曲红＞0.2 g/kg L-抗坏血酸棕榈酸酯＞0.7 g/kg虾青素，而β-胡萝卜素、赤藓红、萝卜红、抗坏血酸钙和抗坏血酸钠无明显抑制作用；响应面实验优化得出联合使用最佳护色方案为迷迭香提取物0.170 g/kg、虾青素0.155 g/kg、红曲红0.095 g/kg，该方案可显著抑制a^*值降低，下降率为10.25%，ΔE^*值仅为8.39，虾青素与红曲红、迷迭香提取物有协同交互作用。DPPH和ABTS⁺自由基清除实验发现，抗氧化性强弱为迷迭香提取物gt;L-抗坏血酸棕榈酸酯gt;虾青素，表明迷迭香提取物的辐照护色机制可能与其特定抗氧化机制相关，而红曲红和虾青素与其着色性的辐照耐受性相关。该研究为扩展⁶⁰Co-γ射线辐照在辣椒红油及辣椒红油调味预制食品领域的应用提供了有效的护色方案，并为护色机制的探索提供了有价值的数据支持。

参考文献：

[1]哈益明.辐照食品及其安全性[M].北京：化学工业出版社，2006：109-113.

[2]INDIARTO R， IRAWAN A N， SUBROTO E. Meat irradiation： a comprehensive review of its impact on food quality and safety[J].Foods，2023，12（9）：1845.

[3]ZHANG X X， WANG L， CHEN Z X， et al. Effect of high energy electron beam on proteolysis and antioxidant activity of rice proteins[J].Food and Function，2020，11（1）：871-882.

[4]DOMÍNGUEZ R， PATEIRO M， GAGAOUA M， et al. A comprehensive review on lipid oxidation in meat and meat products[J].Antioxidants，2019，8（10）：429.

[5]NISHINO M， SAKATA M， MURATA Y， et al. Lower photostability of capsanthin dispersed in an aqueous solution[J].Bioscience， Biotechnology and Biochemistry，2013，77（6）：1313-1316.

[6]王立浩，张宝玺，张正海，等.“十三五”我国辣椒育种研究进展产业现状及展望[J].中国蔬菜，2021（2）：21-29.

[7]TOPUZ A， OZDEMIR F. Influences of γ-irradiation and storage on the carotenoids of sun-dried and dehydrated paprika[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2003，51（17）：4972-4977.

[8]张慧敏.辣椒红色素和辣椒碱的研究进展[J].云南化工，2009，36（1）：66-69.

[9]MUTSOKOTI L， PANOZZO A， TONGONYA J， et al. Carotenoid stability and lipid oxidation during storage of low-fat carrot and tomato based systems[J].LWT-Food Science and Technology，2017，80（12）：470-478.

[10]LI H Y， DENG Z Y， LIU R H， et al. Carotenoid compositions of coloured tomato cultivars and contribution to antioxidant activities and protection against H₂O₂-induced cell death in H9c2[J].Food Chemistry，2013，136（2）：878-888.

[11]佟沫儒，李培培，张伟，等.响应面法优化复合涂膜对刮皮生姜的护色工艺[J].食品工业科技，2023，44（24）：175-182.

[12]DUDONNÉ S， VITRAC X， COUTIÈRE P， et al. Comparative study of antioxidant properties and total phenolic content of 30 plant extracts of industrial interest using DPPH， ABTS， FRAP， SOD and ORAC assays[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2009，57（5）：1768-1774.

[13]RE R， PELLEGRINI N， PROTEGGENTE A， et al. Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay[J].Free Radical Biology and Medicine，1999，26（9）：1231-1237.

[14]杨兆甜，李方巍，王震昊，等.食品颜色评价及在食品工业中的应用[J].食品工业科技，2021，42（24）：417-423.

[15]沈士秀.红曲的研究、生产及应用[J].食品工业科技，2001（1）：85-87.

[16]王莹，曾祥辉，邓慧，等.迷迭香脂溶性抗氧化剂活性及抑制食用植物油脂氧化作用研究[J].中国调味品，2022，47（8）：80-84.

[17]屈炯，王斌，吴佳佳，等.红曲色素组份分离及其抗氧化活性研究[J].现代食品科技，2008（6）：527-531.