实验设计与数据处理论文

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论文题目: 大豆分离蛋白的改性研究

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二OO九年十二月三十日

大豆分离蛋白的改性研究

摘要:用正交实验设计对实验进行改进，采用极差分析和方差分析法，研究不同改性条件对大豆蛋白乳化性的影响，找出主要影响因素。

关键词:正交试验设计;正交表;大豆分离蛋白;改性

一、概述

正交试验设计是利用“正交表”选择试验的条件，并利用正交表的特点进行数据分析，找出最好的或满意的试验条件，以及相关影响因素，适用于多因素的设计问题。

蛋白质是组成人体的主要物质, 是人体生命活动的物质基础, 如果人们的膳食中蛋白质的摄入量不足, 就会使人消瘦, 引起各种疾病, 特别是对于儿童, 会造成发育不良, 智力低下。人类食用蛋白质主要有两大类, 即植物蛋白和动物蛋白。由于植物蛋白周期短、资源丰富、产量大等优点, 在食用蛋白中占70% 以上, 而动物蛋白则不足30%。近年来, 由于世界人口急剧增长, 耕地面积减少, 开发高营

养、高产量的植物蛋白成为人类研究的重要目标。功能特性在食品的各个领域得到广泛应用, 但由于天然大豆蛋白的这些功能特性尚不能满足现代食品加工的要求, 为此, 国内外学者正谋求一些方法来改善这些功能特性。

通过改性可以改善大豆分离蛋白的起泡性、溶解性、乳化性等，本试验主要对乳化性的影响因素进行分析，为三因素三水平实验，影响因素较多，利用正交设计实验可以缩短实验时间，减少工作量，降低成本，因而对此进行正交试验设计的改进。

二、试验设计

1.试验目的:研究不同条件下对蛋白质乳化性的影响。

2.试验指标:用蛋白质的乳化性(y)作为考察指标，该指标越大表明影响性

越大。

3.确定因子与水平:本实验设定的因素水平有质量分数，离子强度，PH值。质量分数选择0.5%，1.0%，2.0%;离子强度选择0.1M,0.5M,1.0M;PH值选择5，7，9。

表1 因素水平表

水一二三平因素

A:质量分数(%) 0.5 1.0 2.0

B:离子强度(M) 0.1 0.5 1.0

C:PH 5 7 9

44.正交表选择:本实验为三水平三因素实验，经分析选用L(3)。 9三、试验结果

按试验设计方案实施后，所得的试验结果如表2所示。

表2 试验结果数据表

列质量分数A(%) 离子强度B(M) PH C 试验结果y(%) 号试验号

1 1 1 1 35.3

2 1 2 2 41.0

3 1 3 3 44.5

4 2 1 2 47.3

5 2 2 3 49.9

6 2 3 1 37.4

7 3 1 3 56.3

8 3 2 1 40.1

9 3 3 2 44.7 四、数据的方差分析

1.试验结果的数据处理

表3 试验设计方案与试验结果计算分析表

2A B C 因素实验结果yy

列 (meq/kg油) 1 2 3 4 号试验号

1 1(0.5) 1(0.1) 1(5) 1 35.3 1246.09

2 1 2(0.5) 2(7) 2 41.0 1681.00

3 1 3(1.0) 3(9) 3 44.5 1980.25

4 2(1) 1 2 3 47.3 2237.29

5 2 2 3 1 49.9 2490.01

6 2 3 1 2 37.4 1398.76

7 3(2) 1 3 2 56.3 3169.69

8 3 2 1 3 40.1 1608.01

9 3 3 2 1 44.7 1998.09

K1 120.8 138.8 112.8 129.9 T=396.5

K2 134.6 131.0 133.0 134.7 P=17468.03

K3 141.1 126.6 150.7 131.9 Q=17809.19

k1 40.27 46.30 37.60 43.30 S=341.16 T

k2 44.87 43.67 44.33 44.90 n=9

k3 47.03 42.20 50.23 43.97

R 6.77 4.10 12.63 1.60

Sj 71.64 25.90 239.75 3.88

2.直观分析(极差分析):

2.1极差大小:R>R >R质量分数离子强度 PH

2.2因素主次:主-----------------------次

PH;质量分数，离子强度

2.3添加趋势图:

图1 趋势图

160

140

120

100

80 系列1

60

40

20

A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3

2.3.1 质量分数增大，则蛋白质的乳化性增强，若蛋白质的质量分数过大，会导致反应不完全，成本增加，因些选择A水平2.0%; 3

2.3.2 随着离子强度的增加，蛋白质的乳化性减弱，故取B水平0.1M; 12.3.3 蛋白的的乳化性随着PH的增加而增加，因此选择C水平PH,9。 3

3.方差分析

由于因素A和C的F值分别为18.46和61.86,大于F(2,2)=9.0，因此，因0.1素A和C在显著性0.05上是显著的，因子 B不显著。由于因素C的F值大于

F=61.86而因素A的F值小于F,因此，因素C是显著的，因素A为可接受。

0.050.05

表4 方差分析表

4.最佳条件的选择

方差来源平方和Sj 自由度f 均方和V F值显著性

因素A(质量分数) 71.64 2 35.82 18.46 (*)

因素B(离子强度) 25.90 2 12.95 6.68 不显著

因素C(PH) 239.75 2 119.88 61.86 *

误差 3.88 2 1.94

总和 341.16 8 F0.01(2,2),99.00

F0.05(2,2),19.00

F0.1(2,2),9.00

在本实验中因素A和因素C是显著的，B不显著。通过上述分析，A取A，B3

取B，C取C。 13

五、小结

通过对试验进行正交试验设计的改进，成功找出提高乳化性的最佳条件，且实验次数少，成本低，效果显著，对工业生产提高经济效益具有积极意义。

六、学习本课程的体会