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食品试验优化设计 西北农林科技大学校级精品课程 主讲李志西 食品科学与工程学院食品试验优化设计课程组 绪论 绪论 1试验设计与统计分析在食品科学研究中的作用2试验设计与统计学发展3本门课程的主要内容及框架结构 1试验设计与统计分析在食品科学研究中的作用科学的发展离不开科学研究 要进行科学研究就必需进行科学试验 试验结果是以数据的形式来体现的 所以 要进行科学试验必须解决好两个问题 1 试验要合理设计 能够以较少的投入获得尽可能多的数据信息 数据资料 2 数据资料要正确分析 正确应用试验统计原理揭示事物的内在规律性 数据资料分析 应用统计原理进行分析 揭示事物的内在规律性 试验设计 能够以较少的投入获得尽可能多的数据信息 数据资料 科学发展 科学研究 科学试验 数据分析 食品试验设计与统计分析总体上讲属于生物统计学 Biometrics 范畴 合理地试验设计 科学地整理和分析试验数据资料是 试验优化设计与统计分析 的根本任务 食品试验设计与统计分析是数理统计原理和方法在食品科学研究中的具体应用 它在食品科学研究中的作用主要体现在两方面 提供试验设计的方法提供整理资料 分析数据的方法 1 提供试验设计的方法试验设计有广义与狭义之分广义的试验设计是指试验研究的课题设计 也就是指整个试验计划的拟定 主要包含课题名称 试验目的 研究依据 内容以及预期达到的效果 试验方案 经济效益或社会效益的估计 已具备的研究条件 参加研究人员的分工 试验时间 地点 进度安排和经费预算 成果鉴定 学术论文撰写等等内容 狭义的试验设计主要是指试验单位选取 重复数目的确定 试验单位的分组和试验处理的安排 通常讲的试验设计主要指狭义的试验设计 合理的试验设计能控制和降低试验误差 提高试验的精确性 为获得试验处理效应和试验误差影响的无偏估计提供必要的数据 食品试验研究中常用的试验设计方法有完全随机设计 随机区组设计 正交设计 均匀设计 回归正交设计和混料设计等等 2 提供整理 分析数据资料的方法整理资料的基本方法是根据资料的特性将其整理成统计表 绘制成统计图 通过统计表 图可以大致看到所得资料集中程度和离散的情况 也可利用试验所收集的数据计算样本统计量 进一步估计相应的总体参数 统计分析的主要内容有 差异显著性检验 统计假设检验 试验因子间关系的研究 相关 回归 分析 统计假设检验显著性检验的目的是揭示不同处理 不同试验方法 间是否存在本质差异 澄清和排除偶然因素的干扰 相关 回归 分析通过对资料进行相关分析 可以揭示出试验因子间的内在联系 可以为新产品的研制开发 产品质量的预测和控制提供依据 t检验 u及检验 主要用于检验两个处理平均数差异是否显著 方差分析 主要用于检验多个处理平均数间差异是否显著 F检验 检验 主要用于由质量性状得来的次数资料的显著性检验等 简单相关多元相关 2试验设计与统计学发展概况 古典记录统计学阶段 近代描述统计学阶段 现代推断统计学阶段 为什么要试验 实践是检验真理的唯一标准 试验 理论 高级试验 假设 结果 检验验证 上升 总结 发现新结果 科学研究的实际过程 试验 统计分析 验证过程 发展概况 试验统计起源于农业与遗传的应用统计 故称其为生物统计 是应用数理统计原理来研究生物现象的科学方法 是数理统计与生物学结合的应用学科和边缘学科 古典记录统计学阶段 17 19世纪中叶 拉普拉斯 高斯 近代描述统计学阶段 19世纪中叶 20世纪上半叶 高登 泊松 现代推断统计学阶段 哥赛特 t检验及小样本思想 费雪 统计理论与方法 食品科学试验的特点与要求 我国食品工业发展 食品科学试验的特点 原料的广泛性生产工艺的多样性质量控制的重要性 要求 选材合理 有代表性设计科学 事半功倍精确性好 误差较小重复性强 结果可靠 I我国食品工业的现状改革开放以来 特别是近20年来 我国农业取得了历史性突破 用占世界9 的耕地养活了占世界21 的人口 这是我国对世界和平与发展做出的重大贡献 目前 我国粮食总产量近5亿t 肉类总产量7000多万t 奶类总产量2200多万t 水果7300多万t 蔬菜近5亿t 均居世界前列胡 我国主要农产品供应实现了从长期短缺到供求基本平衡 丰年有余的历史性转变 同时 也为食品工业的发展创造了良好前提 我国食品工业整体呈现快速 持续 稳定的发展态势 开始进入高速发展的新时期 1996年以来 我国食品工业经济总量连续5年居全国各工业部门之首 以平均每年10 以上的速度递增 进入新世纪的5年来 我国食品工业从容应对加入世界贸易组织后的新变化 继续保持加快发展的强劲势头 年均增长率接近20 工业增加值年均增长率为17 6 利税总额增长率为11 4 11 2005年 全国国有及规模以上非国有食品工业企业实现总产值2044 8亿元 注 人民币 下同 比2000年增长97 2 工业增加值63OO亿元 比2000年增长87 8 销售收入199OO亿元 比2000年增长了101 3 利税总额2105亿元 比2000年增长91 9 在农业科技攻关 星火计划 农业科技成果转化资金 科技基础性工作专项等科技计划中对农产品加工项目给予了重点支持 尤其在国家12个重大科技专项中 安排了 农产品深加工技术与设备研究开发 食品安全关键技术研究 奶业重大关键技术研究与产业化示范 3个有关农产品加工科技发展方面的研究开发项目 科技专项经费的投入达到5个亿 为国家实施农产品重大产业技术开发专项奠定了技术与人才基础 预计未来5 10年我国食品工业的年均增长速度将仍然保持在15 以上 2010年食品工业总产值将突破40000亿元 总的来看 我国食品工业保持快速增长 经济效益稳步提高 主要食品产量大幅度增加 产品结构调整取得新进展 产品质量明显改善 食品安全水平稳步提高 企业组织结构进一步优化 生产集中度逐步提高 企业所有制结构调整成效显著 民营和 三资 企业发展迅速 食品工业区域布局渐趋合 工业企业集群式发展的格局逐渐形成 食品科技实现了加快发展 加工装备水平不断提高 食品工业带动能力进一步显现 解决 三农 问题的作用不断增强 特别是 我国食品工业技术创新能力明显提升 食品工业科技工作薄弱的局面得到了明显改观 为我国食品工业的进一步发展奠定了良好的基础 从 六五 开始 我国就根据产业发展需要 在国家科技攻关计划中安排了以果蔬保鲜技术研究为主的一批项目 有效的支撑了我国果蔬产业的大发展 七五 至 九五 期间 在各类科技计划中 重点支持了粮食 油料 薯类和果蔬的加工技术研究 促进了传统农产品粗加工向精深加工的转变 为农产品加工