響應(yīng)面-主成分分析法優(yōu)化五花肉片真空油炸工藝研究

黃銳函，潘洪杰，楊 爽，許青蓮，邢亞閣,

（1.川渝共建特色食品重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，四川成都 610039；2.宜賓西華大學(xué)研究院食品非熱技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川宜賓 644004）

川菜文化歷史久遠(yuǎn)，地方特色濃厚，以其味型多樣，具有麻、辣、鮮、香、味重等特色受到眾多消費(fèi)者的喜愛[1]，而川菜工業(yè)化是當(dāng)前傳統(tǒng)川菜文化傳播、發(fā)展，向現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型邁出的重要一步。隨著社會、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，消費(fèi)者對味道好、營養(yǎng)價(jià)值高、食用方便快捷的預(yù)制菜肴需求越來越高，川菜肉肴的工業(yè)化開發(fā)與生產(chǎn)越來越受到人們的關(guān)注[2]。豬肉蛋白質(zhì)含量高，營養(yǎng)價(jià)值高，在全球肉類消費(fèi)量中居于首位[3-4]。豬肉在中國的消費(fèi)量也居高不下，其中尤以五花肉為甚，其肥瘦相間，脂肪遇熱易化，瘦肉久煮不柴，是制作川菜肉肴的較優(yōu)選擇。

目前，工業(yè)化生產(chǎn)中肉制品熟制的常用方法有炒制、油炸等，油炸比炒制更能夠給產(chǎn)品帶來金黃的色澤和酥脆的口感，因其風(fēng)味良好而被消費(fèi)者喜歡[5]。黃本婷等[6]將回鍋肉3 種不同的工業(yè)化生產(chǎn)方法與傳統(tǒng)的炒制作比較，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過油炸的樣品脂肪氧化程度比傳統(tǒng)炒制的低且其與炒制的樣品食用品質(zhì)較相似，但傳統(tǒng)油炸的產(chǎn)品因其含油量高，食用過多會導(dǎo)致一系列健康問題的發(fā)生，并且在油炸過程中可能會產(chǎn)生有毒物質(zhì)威脅人體健康[7]。相比于普通油炸，真空油炸在較低的壓力和溫度下工作，減少了產(chǎn)品的含油量和褐變反應(yīng)，但又保持了傳統(tǒng)油炸的良好風(fēng)味和質(zhì)地，能夠滿足現(xiàn)代人對食品多元化、健康化的要求。Fang 等[8]研究了不同油炸方式對魚皮品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，經(jīng)過真空油炸后的魚皮脂肪含量比傳統(tǒng)油炸、靜電油炸低，且組織結(jié)構(gòu)光滑、均勻。

真空油炸當(dāng)前應(yīng)用于果蔬脆片[9-10]、魚蝦制品[11-12]的加工比較多，且工藝優(yōu)化評價(jià)指標(biāo)單一，不能綜合反應(yīng)出油炸制品品質(zhì)的優(yōu)劣。食品中的水分含量是影響食品本身品質(zhì)、安全的重要因素。色澤是消費(fèi)者辨別食品質(zhì)量優(yōu)劣程度的重要指標(biāo)。質(zhì)構(gòu)比感官評價(jià)更為直接地表現(xiàn)出食品品質(zhì)的好壞，且與水分含量密切相關(guān)。主成分分析（principal component analysis，PCA）可以經(jīng)過降維將多組數(shù)據(jù)進(jìn)行簡化，最終原來的大量變量被少量的綜合變量代替，且維持了數(shù)據(jù)集對方差貢獻(xiàn)的最大特征[13-14]。目前PCA 已經(jīng)被應(yīng)用于許多食品中的品質(zhì)分析中，例如，面片[15]、大豆[16]、牛肉[17]等，鮮少用于豬肉中。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇豬五花肉作為原料，以單因素實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，采用響應(yīng)面結(jié)合主成分分析的方法，將水分含量、色澤、質(zhì)構(gòu)特性、感官評分4 個(gè)指標(biāo)綜合考慮，確定真空油炸五花肉片的最佳工藝。以得到一種相對健康、低脂的肉制品熟制工藝，為后續(xù)川菜肉類菜肴的工業(yè)化生產(chǎn)奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豬五花肉、惠宜大豆油 成都市紅光鎮(zhèn)沃爾瑪有限公司；鹽酸、氫氧化鈉 均為分析純，成都市科隆化學(xué)品有限公司；變色硅膠干燥劑 吸濕率≥20%，青島市康祺塑膠有限公司。

VF10TS 真空低溫油炸機(jī) 成都世紀(jì)方舟科技有限公司；BPG-9240A 恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科技有限公司；TP-214 電子天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)；WF32-16MM 色差儀 深圳市福威光電科技有限公司；TA-XT PLUS 質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System 公司；TW-BZJ-2-4 真空包裝機(jī) 上海沃迪智能裝備股份有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 真空油炸五花肉制作流程 原料肉清洗→切寬條→預(yù)煮→切片→真空油炸→真空包裝

操作要點(diǎn)：a.切寬條：新鮮豬五花肉經(jīng)過清洗后分割成5 cm 寬條；b.預(yù)煮：切分完成投入蒸煮鍋煮至肉中心無血水撈出冷卻。肉條寬度6 cm，預(yù)煮時(shí)間30 min，肉料與水的質(zhì)量比約為1:3；c.將冷卻的肉料切成薄片（切片厚度為1、2、3、4、5 mm），剔除肥瘦分離或無皮的肉片；d.真空油炸：將惠宜大豆油倒入真空油炸鍋，淹沒鍋內(nèi)2/3 位置處，需要大豆油約30 L。切好的五花肉片分批投入真空油炸框內(nèi)，設(shè)置油炸參數(shù)：真空壓力表顯示0.086 MPa，油外靜止時(shí)間為3 s，油炸框上升時(shí)間為2 s，油內(nèi)靜置時(shí)間5 s，油炸溫度為80、90、100、110、120 ℃，油炸時(shí)間為1、2、3、4、5 min，油炸完成后脫油時(shí)間為1 min；e.真空包裝：真空油炸后的五花肉片取出，包裝以備用。

1.2.2 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.2.1 油炸溫度對真空油炸五花肉片品質(zhì)的影響參考黃本婷等[18]與鄧楷等[19]的方法，以及前期的預(yù)實(shí)驗(yàn)，設(shè)定初始條件為：油炸時(shí)間3 min，切片厚度3 mm，考察油炸溫度分別為80、90、100、110、120 ℃對五花肉片水分含量、色澤、質(zhì)構(gòu)、感官評分的影響。

1.2.2.2 油炸時(shí)間對真空油炸五花肉片品質(zhì)的影響確定油炸溫度為100 ℃，切片厚度為3 mm，探究油炸時(shí)間分別為1、2、3、4、5 min 對油炸后五花肉片水分含量、色澤、質(zhì)構(gòu)、感官評分的影響。

1.2.2.3 切片厚度對真空油炸五花肉片品質(zhì)的影響確定油炸溫度為100 ℃，油炸時(shí)間為3 min，探究切片厚度分別為1、2、3、4、5 mm 對油炸后五花肉片水分含量、色澤、質(zhì)構(gòu)、感官評分的影響。

1.2.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的基礎(chǔ)上，選取油炸溫度，油炸時(shí)間，切片厚度3 個(gè)因素為考察因素，以規(guī)范化綜合得分為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)三因素三水平的Box-Behnken 響應(yīng)曲面優(yōu)化試驗(yàn)，確定低溫真空油炸五花肉片的最佳工藝條件，試驗(yàn)因素及水平如表1 所示。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素和水平Table 1 Factors and levels of response surface methodology

1.2.4 水分含量的測定 按照GB 5009.3-2016《食品中水分的測定》[20]中直接干燥法進(jìn)行測定。

1.2.5 色澤的測定 參考黃本婷等[6]的方法，略微修改。經(jīng)與標(biāo)準(zhǔn)色板進(jìn)行校準(zhǔn)后，將色差儀垂直于瘦肉的外表面，鏡口緊貼肉面，分別記錄L*、a*、b*值作為所測樣品的亮度、紅度和黃度。將同一條件下的5 片樣品隨機(jī)選取10 個(gè)不同位置進(jìn)行測量，取其平均值進(jìn)行記錄。

1.2.6 質(zhì)構(gòu)特性的測定 參考郭強(qiáng)等[21]的方法，略作修改。將樣品瘦肉部分剪成20×20×3 mm 左右的方片，試驗(yàn)以硬度、咀嚼性、緊實(shí)度為測量指標(biāo)。采用TPA 模式進(jìn)行測定，具體測定條件為：采用A/MORS小刀片刀具探頭；測試模式：壓縮；測前速度：1.5 mm/s；測試速度：1.5 mm/s；測后速度：10 mm/s；目標(biāo)模式：位移：2 mm；觸發(fā)類型：自動(dòng)力20 g。每組取5 片肉樣，每片肉樣測2 次取平均值。

1.2.7 感官評分的測定 參照楊爽等[22]的方法，稍作修改。挑選10 位經(jīng)過培訓(xùn)后的人員組成評定小組，采用評分法按照表2 對真空油炸五花肉片的外觀、香味、質(zhì)地、滋味進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果取平均值。

表2 感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard

1.3 數(shù)據(jù)處理

對表示真空油炸五花肉片品質(zhì)的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得到樣品的主成分特征值與貢獻(xiàn)率，真空油炸五花肉片品質(zhì)的綜合得分計(jì)算方法如公式（1），隨后規(guī)范化處理綜合得分，對綜合得分進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其位于0～1 之間[23-24]，處理方法如公式（2）。

式（1）中，F(xiàn) 為綜合得分；Y1、Y2為主成分1、2 的得分；λ1、λ2為主成分1、2 的特征值；λ1+λ2為主成分1、2 的累積特征值；式（2）中，D 為規(guī)范化綜合得分；Fmin為綜合得分最小值；Fmax為綜合得分最大值。

結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（n≥3）表示。采用SPSS 26.0 和Excel 2010 軟件對試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析和主成分分析，Design-Expert 10.0.1 軟件對響應(yīng)面數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖和優(yōu)化分析，OriginPro 2021 軟件對單因素?cái)?shù)據(jù)作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 油炸溫度對真空油炸五花肉片品質(zhì)的影響油炸溫度是影響炸物品質(zhì)的重要因素之一，不同油炸溫度對真空油炸五花肉片品質(zhì)的影響如圖1 所示。圖1A 為不同油炸溫度對真空油炸五花肉片水分含量的影響，隨著真空油炸溫度從80 ℃上升至110 ℃，油炸五花肉片的水分逐漸降低，由32.41 g/100 g 下降至19.53 g/100 g，各處理組之間差異顯著（P＜0.05），但當(dāng)真空油炸溫度升至120 ℃時(shí)，五花肉片水分含量為17.79 g/100 g，與110 ℃處理組無明顯差異（P＞0.05），這可能是因?yàn)闇囟鹊纳呤沟梦寤ㄈ獗砻娴乃终舭l(fā)和部分蛋白質(zhì)的變形，從而形成一層硬殼，阻止了五花肉片內(nèi)部的水分繼續(xù)下降[25]。

圖1 油炸溫度對真空油炸五花肉片品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of frying temperature on the quality of vacuumfried pork belly slices

在油炸過程中，由于美拉德反應(yīng)、焦糖化反應(yīng)或其他反應(yīng)的共同作用，導(dǎo)致了食物表面色澤的變化。由圖1B 可知，隨著真空油炸溫度的增加，五花肉片表面的亮度L*值顯著降低（P＜0.05），與之相反的是a*值、b*值升高，這是因?yàn)橛驼囟鹊纳哂|發(fā)了美拉德反應(yīng)和褐變反應(yīng)，產(chǎn)生了類黑精等物質(zhì)[26]，使得五花肉片色澤變暗。

由圖1C 可知，真空油炸五花肉片的質(zhì)構(gòu)特性與油炸溫度相關(guān)，硬度、咀嚼性、緊實(shí)度隨著油炸溫度的升高呈現(xiàn)增加趨勢且具有顯著差異（P＜0.05），五花肉片的硬度從80 ℃時(shí)的3.30 N 增加到120 ℃時(shí)的10.98 N，咀嚼性從2.06 N 增至9.45 N，緊實(shí)度從0.57 N 增至0.76 N，肉片中的肌纖維因?yàn)闇囟鹊挠绊懯湛s，再加上水分含量的減少、蛋白質(zhì)之間的反應(yīng)，這就造成了五花肉片硬度的增加，而咀嚼性、緊實(shí)度受硬度影響較大也隨之增加[5,27]。

不同真空油炸溫度對五花肉片感官評分的影響如圖1D，真空油炸五花肉片的感官評分隨著溫度的升高呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，在100 ℃時(shí)達(dá)到最佳，為81.70 分，與其余4 個(gè)處理組差異顯著（P＜0.05），且其此時(shí)在香味、質(zhì)地、滋味3 個(gè)感官指標(biāo)中得分也是最高。油炸溫度繼續(xù)升高會使樣品色澤變暗、硬度增加，導(dǎo)致感官得分降低。水分含量過高不利于后續(xù)的貯藏，且因質(zhì)構(gòu)特性與水分含量密切相關(guān)，水分含量過低會導(dǎo)致油炸五花肉片的食用品質(zhì)降低。五花肉片的色澤是消費(fèi)者對其質(zhì)量評判的指標(biāo)，但其油炸溫度升高過程中亮度、紅度、黃度的變化趨勢并不一致，色澤不宜過亮也不宜過暗，以金黃為最優(yōu)。質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)硬度、咀嚼性、緊實(shí)度在油炸溫度升高過程中變化趨勢一致，五花肉片質(zhì)地應(yīng)軟硬適中不宜過硬或過軟。以感官評分為主再綜合考慮其余3 個(gè)指標(biāo)，油炸溫度為100 ℃時(shí)的感官評分最高，水分含量適宜，色澤金黃，質(zhì)構(gòu)軟硬適中，選擇100 ℃進(jìn)行后續(xù)的試驗(yàn)較為合適。

2.1.2 油炸時(shí)間對真空油炸五花肉片品質(zhì)的影響油炸時(shí)間也是影響油炸品質(zhì)的重要因素之一。不同油炸時(shí)間對真空油炸五花肉片品質(zhì)的影響如圖2。由圖2A 可知，隨著油炸時(shí)間的增加，五花肉片的水分含量迅速降低，從1 min 時(shí)的29.15 g/100 g 降低到4 min 時(shí)的21.69 g/100 g，各組間差異顯著（P＜0.05），隨后逐漸下降，4 min 處理組與5 min 處理組無顯著差異（P＞0.05），最終達(dá)到一個(gè)相對穩(wěn)定的水分值，這與張亞楠等[28]的研究結(jié)果一致。油炸前期肉品的水分損失率高，這是因?yàn)槿馄繁砻媾c內(nèi)部的水分含量存在一定差距，水分蒸發(fā)快，但是在后期，由于肉品內(nèi)部多分子的吸附、毛細(xì)管的凝聚和蛋白質(zhì)變性形成的硬殼，水分的蒸發(fā)速率有所下降[25,29]。

圖2 油炸時(shí)間對真空油炸五花肉片品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of frying time on the quality of vacuum-fried pork belly slices

由圖2B 可知，油炸時(shí)間對五花肉片的色澤有顯著影響（P＜0.05），L*、a*、b*值均有所變化。L*值與油炸時(shí)間呈負(fù)相關(guān)，從1 min 時(shí)的70.65 降低至5 min時(shí)的63.4，與之相反的是，a*、b*值與油炸時(shí)間呈正相關(guān)，a*值從1 min 時(shí)的4.12 升高至5 min 時(shí)的5.52，b*值從1 min 時(shí)的13.46 升高至5 min 時(shí)的17.13，這表明隨著油炸時(shí)間的延長，樣品的亮度逐漸降低，紅度、黃度逐漸升高。

圖2C 結(jié)果表明，隨著時(shí)間從1 min 增加到5 min，硬度從4.07 N 增加到11.47 N，且咀嚼性、緊實(shí)度與硬度的變化趨勢一致，咀嚼性由2.74 N 上升至8.24 N，緊實(shí)度由0.64 N 上升至0.84 N，差異顯著（P＜0.05），由于油炸過程中五花肉片水分損失、體積縮小、密度增加，使得其硬度、咀嚼性、緊實(shí)度增大[30]。

由圖2D 可知，真空油炸五花肉片的感官分?jǐn)?shù)隨著油炸時(shí)間的延長呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，并且在3 min 時(shí)取得最高分82.60，與其余4 組具有顯著性差異（P＜0.05）。以感官評分為主再綜合考慮其余指標(biāo)，油炸時(shí)間為3 min 的五花肉片感官得分最高，其水分含量適宜，色澤金黃，質(zhì)地軟硬適中、有嚼勁且肉質(zhì)緊實(shí)，因此選擇3 min 進(jìn)行后續(xù)的優(yōu)化試驗(yàn)。

2.1.3 切片厚度對真空油炸五花肉片品質(zhì)的影響肉品的切片厚度也是評價(jià)產(chǎn)品品質(zhì)好壞的依據(jù)。不同切片厚度對五花肉片水分含量的影響結(jié)果如圖3A，切片厚度與水分含量呈正相關(guān)，切片厚度分別為1、2、3、4、5 mm 時(shí)，五花肉片水分22.06、24.80、27.06、33.35、38.23 g/100 g，各組間差異顯著（P＜0.05），這可能是因?yàn)槲寤ㄈ馄衅穸仍黾?，油炸溫度和時(shí)間一定時(shí)，肉片內(nèi)部與外部的水分傳遞速率減慢，水分含量升高。

圖3 切片厚度對真空油炸五花肉片品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of slice thickness on the quality of vacuum-fried pork belly slices

由圖3B 所示，切片厚度對色澤影響顯著（P＜0.05），L*值與切片厚度呈正相關(guān)，從1 mm 時(shí)的61.15逐漸上升至5 mm 時(shí)的68.99，切片厚度增加，五花肉片的脂肪層也隨之增厚，對光的折射能力增強(qiáng)；而a*值和b*值的變化趨勢一致，與切片厚度呈負(fù)相關(guān)，在油溫和油炸時(shí)間一定且切片厚度增加的條件下，傳熱速率減慢、油炸效果減弱，五花肉表面紅度和黃度減弱[18]。

質(zhì)構(gòu)特性的結(jié)果如圖3C，硬度、咀嚼性、緊實(shí)度受切片厚度影響的變化趨勢一致，硬度從1 mm 時(shí)的8.19 N 下降至5 mm 時(shí)的2.07 N，咀嚼性從6.14 N下降至1.04 N，緊實(shí)度從0.89 N 下降至0.49 N，差異顯著（P＜0.05）。感官方面，經(jīng)過真空油炸后的五花肉片感官評分隨著切片厚度的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，并且在3 mm 時(shí)取得最高分82.40，與其余4 組具有顯著性差異（P＜0.05），3 mm 時(shí)的五花肉片色澤金黃且無破損，切片厚度太薄的肉片經(jīng)過油炸后破損較大，而太厚的肉片在質(zhì)地上會過軟，甚至有些肥膩。

由圖3D 感官評分結(jié)果可知，切片厚度為3 mm的肉片厚度適中，感官最優(yōu)，水分含量適宜，色澤金黃，質(zhì)地軟硬適中且肉質(zhì)緊密，因此選擇3 mm 進(jìn)行后續(xù)的優(yōu)化試驗(yàn)。

2.2 相關(guān)性結(jié)果分析

2.2.1 不同油炸溫度真空油炸五花肉片各品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析 不同油炸溫度下，真空油炸五花肉各品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性分析如表3，油炸溫度與水分含量、色澤、質(zhì)構(gòu)均呈極顯著相關(guān)性（P＜0.01），其中油炸溫度與水分含量、L*值呈極顯著（P＜0.01）負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r分別為-0.975、-0.787，與a*值、b*值、硬度、咀嚼性、緊實(shí)度呈極顯著（P＜0.01）正相關(guān)，r分別為0.716、0.488、0.978、0.977、0.779。水分含量與L*值呈極顯著正相關(guān)（r=0.864，P＜0.01），與a*值、b*值、硬度、咀嚼性、緊實(shí)度呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），這充分表明，油溫越高時(shí)，經(jīng)過真空油炸后的五花肉片水分含量越低，而五花肉片的亮度越暗，紅度和黃度越高，硬度、咀嚼性、緊實(shí)度越高，肉片變柴，難以咀嚼，品質(zhì)下降。

表3 不同油炸溫度真空油炸五花肉片各品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性Table 3 Correlation of quality indexes of vacuum-fried pork belly slices at different frying temperature

2.2.2 不同油炸時(shí)間真空油炸五花肉片各品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析 不同油炸時(shí)間條件下，真空油炸五花肉各品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性分析如表4 所示，油炸時(shí)間與水分含量、色澤、質(zhì)構(gòu)、感官評分均呈極顯著相關(guān)性（P＜0.01），其中油炸時(shí)間與水分含量、L*值呈極顯著（P＜0.01）負(fù)相關(guān)，r分別為-0.943、-0.622，與a*值、b*值、硬度、咀嚼性、緊實(shí)度、感官評分呈極顯著（P＜0.01）正相關(guān)，r分別為0.490、0.836、0.985、0.974、0.926、0.451。水分含量與L*值呈顯著正相關(guān)（r=0.553，P＜0.05），與b*值、硬度、咀嚼性、緊實(shí)度呈極顯著（P＜0.01）負(fù)相關(guān)，說明油炸時(shí)間越久，真空油炸五花肉片的水分含量越低，而黃度越高，色澤更加金黃，硬度、咀嚼性、緊實(shí)度越高，肉片品質(zhì)變差。

表4 不同油炸時(shí)間真空油炸五花肉片各品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性Table 4 Correlation of quality indexes of vacuum-fried pork belly slices at different frying time

2.2.3 不同切片厚度真空油炸五花肉片各品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析 不同切片厚度，真空油炸五花肉各品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性分析如表5 所示，切片厚度與水分含量、色澤、質(zhì)構(gòu)均呈極顯著相關(guān)（P＜0.01），其中切片厚度與水分含量、L*值呈極顯著（P＜0.01）正相關(guān)，r分別為0.972、0.842，與a*值、b*值、硬度、咀嚼性、緊實(shí)度呈極顯著負(fù)相關(guān)，r分別為-0.886、-0.945、-0.970、-0.978、-0.971。水分含量與L*值呈極顯著正相關(guān)（r=0.874，P＜0.01），與b*值、硬度、咀嚼性、緊實(shí)度呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明切片厚度越厚，真空油炸五花肉片的水分含量越高，亮度越亮，硬度、咀嚼性、緊實(shí)度越低，肉片沒有嚼勁，品質(zhì)變差。

表5 不同切片厚度真空油炸五花肉片各品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性Table 5 Correlation of quality indexes of vacuum-fried pork belly slices at different slice thickness

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果分析

2.3.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果 通過相關(guān)性分析選擇與油炸溫度、油炸時(shí)間、切片厚度3 個(gè)因素相關(guān)性比較強(qiáng)的水分含量、a*值、b*值、硬度、咀嚼性和綜合性指標(biāo)感官評分作為評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。采用Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以油炸溫度（A）、油炸時(shí)間（B）和切片厚度（C）為自變量，以主成分分后得到的規(guī)范化綜合得分為響應(yīng)值，進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果如表6 所示，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，使用SPSS 軟件進(jìn)行主成分分析，分析得到真空油炸五花肉片的主成分特征值、貢獻(xiàn)率與累計(jì)貢獻(xiàn)率結(jié)果見表7。

表6 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果Table 6 Response surface design and results

表7 真空油炸五花肉片主成分的特征值與貢獻(xiàn)率Table 7 Eigenvalues and contribution rates of principal components of vacuum-fried pork belly slices

2.3.2 主成分分析 使用SPSS 26.0 軟件，將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化（Z-Score 法）處理，然后通過KOM檢驗(yàn)法和Bartlett 球體檢驗(yàn)法進(jìn)行適用性檢驗(yàn)，KOM=0.680＞0.6，Bartlett 球形度檢驗(yàn)結(jié)果為65.114，Sig=0.000＜0.05，說明各個(gè)指標(biāo)之間是有關(guān)聯(lián)的，適合用主成分分析。將特征值＞1 的因子作為提取標(biāo)準(zhǔn)[31]，由表7 可知，前2 個(gè)主成分解釋了全部方差的82.822%，說明提取的2 個(gè)主成分能夠代表原來8 個(gè)指標(biāo)信息的82.822%，由累積貢獻(xiàn)率＞80%的原則可知[32]，所提取的主成分評價(jià)真空油炸五花肉片的品質(zhì)已有一定的把握。因此，提取2 個(gè)主成分，分別為Y1和Y2。

真空油炸五花肉片的指標(biāo)特征向量值見表8，由表8 可知，決定第一主成分Y1的指標(biāo)為a*值、b*值、咀嚼性；第二主成分Y2為水分含量、b*值、硬度及感官評分。

表8 真空油炸五花肉片的指標(biāo)特征向量值Table 8 Indicator eigenvector values of vacuum-fried pork belly slices

由于變量本身變異、數(shù)值的影響以及量綱的影響，進(jìn)一步計(jì)算出主成分的分?jǐn)?shù)及規(guī)范化綜合得分，以規(guī)范化綜合得分值為響應(yīng)值做響應(yīng)面分析，主成分得分F 與規(guī)范化綜合得分D 結(jié)果如表9 所示。

表9 主成分得分和規(guī)范化綜合得分Table 9 Principal component score and standardizedcomprehensive score

2.3.3 回歸方程方差分析 利用Design Expert 10.0.1數(shù)據(jù)分析軟件對表9 中的規(guī)范化得分進(jìn)行分析，建立模型，經(jīng)回歸擬合得出規(guī)范化得分D為目標(biāo)函數(shù)的A、B 和C 3 因素的二次多項(xiàng)回歸模型：

根據(jù)表10 回歸模型方差分析得出，模型檢驗(yàn)P＜0.0001，方差模型達(dá)到極顯著，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，失擬項(xiàng)P=0.8135＞0.05，失擬項(xiàng)不顯著，表明該回歸模型與實(shí)際試驗(yàn)具有較高的擬合度，因此可以用該回歸方程預(yù)測真空油炸五花肉片的最佳工藝參數(shù)。該回歸模型決定系數(shù)R2=0.9860，調(diào)整決定系數(shù)R2Adj=0.9679，說明該模型可以解釋96.79%響應(yīng)值的變化，回歸模型較為可靠，可用于五花肉的真空油炸工藝優(yōu)化試驗(yàn)的理論推測。在該模型中，一次項(xiàng)A、B、C，交互項(xiàng)BC 以及二次項(xiàng)A2、B2、C2對真空油炸五花肉片規(guī)范化綜合得分的影響極顯著（P＜0.01），而交互項(xiàng)AC、BC 影響顯著（P＜0.05）。各因素的影響大小為切片厚度（C）＞油炸溫度（A）＞油炸時(shí)間（B）。

表10 回歸模型方差分析Table 10 Variance analysis of regression equation

2.3.4 兩因素間交互分析 兩因素間的交互作用見圖4，由圖可知，油炸時(shí)間與切片厚度的響應(yīng)面圖最陡峭，且其等高線密集呈橢圓形，這表明油炸時(shí)間與切片厚度之間的交互作用對響應(yīng)值的影響極顯著（P＜0.01），而油炸溫度與油炸時(shí)間、油炸溫度與切片厚度的響應(yīng)面圖較陡峭，且其等高線呈橢圓形，則表明油炸溫度與油炸時(shí)間、油炸溫度與切片厚度之間的交互作用對響應(yīng)值的影響顯著（P＜0.05）。

圖4 兩因素間交互作用Fig.4 Interactions between two factors

2.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

應(yīng)用Design-Expert 10.0.1 軟件對二次多項(xiàng)式回歸方程進(jìn)行計(jì)算，確定最佳真空油炸工藝參數(shù)為油炸溫度100.452 ℃，油炸時(shí)間3.057 min，切片厚度2.837 mm，此條件下五花肉的規(guī)范化綜合得分為0.936?？紤]到實(shí)際操作的可行性，修正參數(shù)后的最佳工藝為油炸溫度100 ℃，油炸時(shí)間3 min，切片厚度3 mm，得到規(guī)范化綜合評分0.931，預(yù)測值和實(shí)際值標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.5%，說明該回歸模型準(zhǔn)確，主成分分析與響應(yīng)面分析法相結(jié)合對五花肉真空油炸工藝進(jìn)行優(yōu)化的綜合評價(jià)方法準(zhǔn)確可行。

3 結(jié)論

以豬五花肉作為原料，進(jìn)行低溫真空油炸，通過單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)，結(jié)合主成分分析，以規(guī)范化得分為響應(yīng)值，優(yōu)化得到了真空油炸五花肉片的最佳工藝條件：油炸溫度100 ℃，油炸時(shí)間3 min，切片厚度3 mm，在此條件下，真空油炸五花肉片的實(shí)際規(guī)范化得分為0.931，與預(yù)測值標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.5%。驗(yàn)證得出，該模型可以準(zhǔn)確地預(yù)測試驗(yàn)結(jié)果。本研究結(jié)合五花肉片的水分含量、色澤、質(zhì)構(gòu)與感官評分，綜合地評價(jià)了五花肉片的品質(zhì)，相比于其他油炸產(chǎn)品單獨(dú)以感官評分作為指標(biāo)考慮得更加全面，結(jié)果更加可靠。此外，也為油炸肉制品的生產(chǎn)提供了新方法，同時(shí)為川菜肉類菜肴工業(yè)化奠定了理論基礎(chǔ)，具有實(shí)際生產(chǎn)意義。本研究僅對真空油炸五花肉片的品質(zhì)進(jìn)行了討論，未從風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行深度分析，因此，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中仍需進(jìn)一步對真空油炸五花肉片的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)與非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)（如游離氨基酸）進(jìn)行探究。