第9章 食品试验设计基础与抽样方法 -Tao

试验单位(Experimental Unit)
在试验中能接受不同试验处理的试验载体叫做试验单位， 在试验中能接受不同试验处理的试验载体叫做试验单位， 也称为试验单元。 也称为试验单元。 1个苹果 1听罐头 1瓶酱油 1袋奶粉 几个苹果 几听罐头 几瓶酱油 几袋奶粉
重复(Replicate)
在1个试验中，将1个处理实施在2个或2个以上试验单位上 个试验中， 个处理实施在2个或2 称为重复。 个处理实施的试验单位数称为处理的重复数。 称为重复。1个处理实施的试验单位数称为处理的重复数。
因素
增稠剂 用量 5 种 用量
pH值 值
杀菌 温度 8 个 温度
发酵 时间 3 个时 间长度
曲种
水平
6个值
4 个 曲种
试验处理(treatment)和处理组合(treatment combination) 和
试验因素的不同水平称为试验处理。而各因素不同水平的 试验因素的不同水平称为试验处理。 组合，称为处理组合。 组合，称为处理组合。
定量指标
试 验 指 标
能用数量表示的指标称为定量指标或数量指标。 能用数量表示的指标称为定量指标或数量指标。 如食品的糖度、酸度、pH值 提汁率、糖化度、 如食品的糖度、酸度、pH值、提汁率、糖化度、 吸光度、合格率等等。 吸光度、合格率等等。食品的理化指标及由理 化指标计算得到的特征值多为定量指标。 化指标计算得到的特征值多为定量指标。
在同一试验方案中包含2个或2个以上的试验因素， 在同一试验方案中包含2个或2个以上的试验因素，各个 因素都分为不同水平，其他试验条件均应严格控制一致。 因素都分为不同水平，其他试验条件均应严格控制一致。 处理组合(treatment combination)是各供试因素水平数 处理组合(treatment combination)是各供试因素水平数 的乘积。 的乘积。 目的源自文库确各试验因素的相对重要性和相互作用， 目的明确各试验因素的相对重要性和相互作用，从中评选 个或几个最优处理组合。 出1个或几个最优处理组合。 多因素试验的效率常高于单因素试验 二因 素试 验
除试验因素外其他所有对试验指标有影响的因素，又称试验条件。 除试验因素外其他所有对试验指标有影响的因素，又称试验条件。 杀菌 温度 发酵 时间
因素
增稠剂 用量
pH值 值
曲种
因素水平(Level of Factor)
试验因素量的不同级别或质的不同状态称为水平。 试验因素量的不同级别或质的不同状态称为水平。 水 平 质量水平(定性,具有质的区别) 质量水平(定性,具有质的区别)。如供试的不同曲种 数量水平(定量,具有量的差异) 数量水平(定量,具有量的差异)。如pH值的不同级别 pH值的不同级别
第三节 试验设计的基本原则
一、重复原则 二、随机原则 三、局部控制原则
食品试验设计的主要作用
降低试验误差 提高试验的精确度 获得无偏的处理平均值 获得最小的、 获得最小的、无偏的试验误差估计量 从而能进行正确而有效的比较 从而能进行正确而有效的比较
食品试验设计的三个基本原则 重复原则(replication) 重复原则(replication) 随机原则(random) 随机原则(random) 局部控制原则(local 局部控制原则(local control)
部分实施(fractional enforcement)
从全部试验处理中选取部分有代表性的处理进行试验， 从全部试验处理中选取部分有代表性的处理进行试验，如 正交试验设计和均匀设计。 正交试验设计和均匀设计。 可同时考虑多个试验因素和多个试验水平
经济有效的方法
第三节 试验设计的基本原则
本 节 主 要 内 容
单因素试验(single-factor experiment)
这是一种最基本、 这是一种最基本、最简单的试验方案 整个试验中只变更、 整个试验中只变更、比较一个试验因素的不同水平 其他作为试验条件的因素均严格控制一致
曲种 比较 工 艺 比 较
多因素试验(multiple-factor experiment)
2、试验设计的任务 1、在研究工作之前，根据研究项目的需要，以概率论 在研究工作之前，根据研究项目的需要， 试 验 设 计 的 任 务 与数理统计原理为理论基础， 与数理统计原理为理论基础，结合专业知识和实践 经验，经济、科学、合理地安排试验； 经验，经济、科学、合理地安排试验； 2、有效地控制试验误差干扰； 有效地控制试验误差干扰； 3、力求用较少的人力、物力、财力和时间，最大限度 力求用较少的人力、物力、财力和时间， 地获得丰富而可靠的资料； 地获得丰富而可靠的资料； 4、充分地利用和科学地分析所获取的试验信息； 充分地利用和科学地分析所获取的试验信息； 5、从而达到能明确回答研究项目所提出的问题和尽快 获得最优方案的目的。 获得最优方案的目的。
二、试验设计的作用 可分清试验因素对试验指标影响的大小顺序， 可分清试验因素对试验指标影响的大小顺序，找出主要 因素，抓住主要矛盾。 因素，抓住主要矛盾。 可了解试验因素对试验指标影响的规律性， 可了解试验因素对试验指标影响的规律性，即每个因素 的水平改变时，指标是怎样变化的。 的水平改变时，指标是怎样变化的。 可了解试验因素之间相互影响的情况， 可了解试验因素之间相互影响的情况，即因素间的交互 作用情况。 作用情况。 可较快地找出最优生产条件和工艺条件， 可较快地找出最优生产条件和工艺条件，确定最优方案 并能预估或控制一定条件下的试验指标值及其波动范围。 并能预估或控制一定条件下的试验指标值及其波动范围。 可正确估计和有效控制、降低试验误差， 可正确估计和有效控制、降低试验误差，从而提高试验 的精度。 的精度。 通过对试验结果的分析， 通过对试验结果的分析，可明确为寻找最优生产或工艺 条件、深入揭示事物内在规律而进一步研究的方向。 条件、深入揭示事物内在规律而进一步研究的方向。
合理选用试验指标
注 意！ 过 简 难以全面准确地评价试验结果， 难以全面准确地评价试验结果，功亏一篑 增加许多不必要的浪费 过繁琐
在研究增稠剂种类、pH值和杀菌条件对豆奶稳定性的影响时， 在研究增稠剂种类、pH值和杀菌条件对豆奶稳定性的影响时，可只 值和杀菌条件对豆奶稳定性的影响时 选用豆奶的稳定性作为试验指标。 选用豆奶的稳定性作为试验指标。 在研究不同吸附剂去除甜橙汁中苦味物质的效果时， 在研究不同吸附剂去除甜橙汁中苦味物质的效果时，可同时选用苦 味物质的去除率、维生素C的损失率、 味物质的去除率、维生素C的损失率、可溶性固性物质损失率作为 试验指标，综合考虑确定哪种吸附剂合适。 试验指标，综合考虑确定哪种吸附剂合适。
三、试验设计方法 完全随机设计 完全随机设计 随机区组设计 正交试验设计 均匀设计 回归正交设计 回归正交旋转设计 …………………. .
第二节 试验设计的一些基本概念
本 节 主 要 内 容
第二节 试验设计的一些基本概念
一、试验因素与水平 二、试验指标与效应 三、制订试验方案的要点
一、试验因素与水平
“唯一差异”原则 唯一差异” 唯一差异
产品比 较 防腐剂比较 取样方式 比较 三种加工工 艺比较 除了产品间的差异以外，其他分析、检测、 除了产品间的差异以外，其他分析、检测、 测定等条件一致。 测定等条件一致。 除了防腐剂间的差异以外，其他分析、 除了防腐剂间的差异以外，其他分析、检 测定等条件一致。 测、测定等条件一致。 除了取样方式间的差异以外，其他分析、 除了取样方式间的差异以外，其他分析、 检测、测定等条件一致。 检测、测定等条件一致。 除了加工工艺间的差异以外，其他条件一致。 除了加工工艺间的差异以外，其他条件一致。
试验指标(Experimental index) 试验指标
在试验设计中,根据试验的目的而选定的用来衡量 在试验设计中, 或考核试验效果的指示性状,称为试验指标。 或考核试验效果的指示性状,称为试验指标。 在考察加热时间和加热温度对果胶酶活性影响时,果胶 在考察加热时间和加热温度对果胶酶活性影响时, 酶活性是试验指标。 酶活性是试验指标。 在考察贮藏方式对苹果果肉硬度的影响时, 在考察贮藏方式对苹果果肉硬度的影响时,果肉硬 度就是试验指标。 度就是试验指标。
因素(Factor) 因素
试验中，凡对试验指标可能产生影响的原因或要素， 试验中，凡对试验指标可能产生影响的原因或要素， 都称为因素或因子。 都称为因素或因子。
试验因素(Experimental Factor)
试验中所研究的影响试验指标的因素
条件因素(Conditional Factor) 条件因素
因素 品种 pH值 pH值 杀虫剂 品种、 品种、发酵 品种、 品种、肥料 时间
水平 4 个品种 10个品种 10个曲种 pH值 8种pH值 8种杀虫剂 3个曲种、5 个曲种、 3个品种 种发酵时间 5种肥料 4 个水平 8种水平 3个水平 5种水平
处理或组合 4 个处理 8种处理 3个处理 5种处理 15种处 15种处 理组合
试验方案的分类 供试因素(或因子 数 供试因素 或因子)数 或因子 单因素试验 (single-factor experiment) 多因素试验 (multiple-factor experiment)
试 验 方 案 的 种 类
全面试验 (overall experiment)
部分实施(fractional enforcement) 部分实施
曲 种：甲、乙、丙3个 发酵时间： 发酵时间：长、中、短3种 共有3 个处理组合：甲长、甲中、甲短、乙长、乙中、 共有3×3= 9 个处理组合：甲长、甲中、甲短、乙长、乙中、 乙短、丙长、丙中、 乙短、丙长、丙中、丙短 明确二个试验因素分别的作用 检测3个曲种对各种发酵时间是否有不同反应，从中选出 检测3个曲种对各种发酵时间是否有不同反应， 最优处理组合
第九章
食品试验设计基础与抽样方法
第一节 试验设计概述
本 章 主 要 内 容
第二节 基本概念 第三节 试验设计的基本原则 第四节 试验计划与方案 第五节 完全随机设计 第六节 常用抽样方法及其抽样误差 第七节 样本含量的确定
本 章 重 点
第四节 试验设计的基本原则
第一节 试验设计概述
一、试验设计的意义和任务 1、试验设计的意义 是指整个研究课题的设计，主要包括课题的确定、 试验设计是指整个研究课题的设计，主要包括课题的确定、 试验方案的拟定、试验材料的选择和分组、 试验方案的拟定、试验材料的选择和分组、资料收集和 统计分析方法等。 广义) 统计分析方法等。(广义) 是指重复数的确定、对试验材料的选择与分组等。 试验设计是指重复数的确定、对试验材料的选择与分组等。 (狭义) 狭义) • 试验设计是影响研究成功与否最关键的一环，是提高试 试验设计是影响研究成功与否最关键的一环， 验质量的重要保证。 验质量的重要保证。 • 如何安排试验，如何对试验结果进行科学分析，既是食 如何安排试验，如何对试验结果进行科学分析， 品生产、科研工作者经常遇到的现实问题， 品生产、科研工作者经常遇到的现实问题，又是其必备 的基本功。 的基本功。
定性指标 不能用数量表示的指标称为定性指标或质量指 如色泽、风味、口感、手感等等。 标。如色泽、风味、口感、手感等等。食品的 感官指标多为定性指标。 感官指标多为定性指标。
在试验设计中，根据试验目的的不同， 在试验设计中，根据试验目的的不同，可以用一个试验指 单指标试验) 标(单指标试验) ，也可以同时用两个或两个以上的试验指标 多指标试验) (多指标试验)。
全面试验(overall experiment)
在试验设计中，为了获得全面试验信息， 在试验设计中，为了获得全面试验信息，正确地判断试验 因素及其各级交互作用对试验指标的影响， 因素及其各级交互作用对试验指标的影响，对所选取的试验因 素的所有水平组合全部实施1次以上的试验称为全面试验。 素的所有水平组合全部实施1次以上的试验称为全面试验。 能够获得全面的试验信息，无一遗漏， 能够获得全面的试验信息，无一遗漏，各因素及各 级交互作用对试验指标的影响剖析的比较清楚。 级交互作用对试验指标的影响剖析的比较清楚。 只适用于因素和水平数目均不太多的试验。 只适用于因素和水平数目均不太多的试验。