实验指导书

食品试验设计与统计分析

实验指导书

学 院 山西师大工程学院 姓 名

学 号

课程名称(中文):食品试验设计与统计

(英文):The design and statistics of food experiments 课程性质: 非独立开设 课程属性: 专业基础 教材及实验指导书名称: 食品科学试验统计

学时学分:总学时 51 实验学时 11 总学分 应开实验学期:第五学期

适用专业: 食品科学与工程、食品营养与检测教育 先修课程:高等数学、概率统计及线性代数等 一、课程简介：

食品科学试验设计与统计分析实验是食品科学试验设计与统计分析的重要组成部分。一方面，学生有了实践的机会，更重要的是学生熟悉既快捷又先进的统计分析处理方法。 二、课程实验目的：

要求学生通过实验加深对理论认识的理解，熟悉 统计分析软件的操作。 三、实验方式与基本要求：

实验方式：利用计算器(计算机)处理数据资料。 实验课程中应注意以下几点：

1、本课程以计算机操作为主，开课后，任课教师需向学生讲明课程的性质、任务、要求、课程的进度、平时考核内容、期末考试办法、实验室守则等制度。

2、实验前学生必须进行预习，没有预习报告不得进入实验室进行实验。

3、在规定的时间内由学生独立完成，出现问题教师要引导学生独立分析和解决。 4、实验数据、实验结果需自行检查，教师签字。 要求学生：

1、 正确使用计算机。

2、能独立操作和完成简单的实验，提高分析问题和解决问题的能力。 3、能准确的读取实验数据，制作产品，编写整洁的实验报告。 四、实验报告：

1、每个实验完毕后，学生应认真写出一份简洁、规范、有见解的实验报告，实验报告内容包括：实验名称、实验原理、实验报告与分析。实验报告采用统一的报告用纸。 2、教师要认真批改实验报告。 五、考试（考核）方法与规定：

成绩评定：实验成绩的考核主要包括学生的实际操作能力和水平，依每次实验的操作情况和实验报告给出成绩。实验成绩分：按百分制。

实验一 数据资料的整理

一、实验目的：学会对数据资料进行整理：并绘制统计表表和统计图。 二、重点：熟练掌握EXCEL软件的操作规程。

三、难点：如何对数据资料进行整理。 四、内容：

请对以下资料进行整理： 资料一：

2010年抽查某车间生产的瓶装醋120瓶，其每瓶净重（克）分别为： 423 566 472 457 473 461 452 503 436 490 468 500 453 488 443 488 479 513 480 498 482 502 486 501 452 481 468 531 503 533 474 493 495 505 493 512 511 460 454 462 475 563 491 473 500 500 487 489 421 451 488 481 506 493 464 484 489 510 506 470 435 492 447 491 491 478 504 489 500 498 496 463 493 445 481 496 472 451 485 479 467 496 495 485 508 492 492 471 492 495 463 432 498 498 489 494 592 524 529 479 481 474 490 474 500 501 502 489 609 538 468 499 497 477 523 481 512 489 506 495 要求：

1、将上述资料做成依次表，并写出极差与中数。 2、做次数分布表。

3、绘出直方图及饼形图、折线图、柱形图。

资料二：从某一罐头车间随机抽取100听罐头样品，分别称取其质量，结果如下：

342.1 340.7 348.4 346.0 343.4 342.7 346.0 341.1 344.0 348.0 346.3 346.0 340.3 344.2 344.1 345.0 344.2 344.0 342.2 344.0 343.5 344.2 342.6 343.7 345.5 339.3 350.2 337.3 345.3 358.2 344.2 345.8 331.2 342.1 342.4 340.5 350.0 343.2 347.0 340.2 344.0 353.3 340.2 336.3 348.9 340.2 356.1 346.0 345.6 346.2 340.6 339.7 342.3 352.8 342.6 350.3 348.5 344.0 350.0 355.1 340.3 338.2 345.5 345.6 349.0 336.7 342.0 338.4 343.9 343.7 344.2 342.5 350.0 343.5 341.1 345.6 345.0 348.6 341.0 346.8 344.3 347.2 343.3 350.2 346.2 339.8 342.3 339.9 338.0 344.4 339.5 346.6 341.1 347.2 343.0 339.9 347.3 341.0 341.1 347.1要求：

1、将上述资料做成依次表，并写出极差与中数。 2、做次数分布表。

3、绘出直方图及饼形图、折线图、柱形图。

实验二 统计特征值的计算

一、实验目的：

1、了解平均数、标准差、变异系数的含义。

2、明确其特性，计算其数据。并能应用于其解释一些现象。 二、重点：各个特征值的计算方法。 三、难点：用特征值解释含义： 作业：

1、请对上一个实验 资料一、资料二

计算

（1）平均数。 （2）标准差。 (3) 变异系数。

实验三 统计假设检验

一、实验目的与要求：

1、 掌握统计假设检验的基本原理、基本步骤。 2、 掌握假设检验的基本方法。 二、作业：

1、随机抽测了某一班次10袋小包装奶粉的重量，其数据为：18.7、19.0、18.9、19.6、19.1、19.8、18.5、19.7、19.2、18.4（g），已知该品牌奶粉小包装重量总体平均数?0=19.5g，试检验该样本小包装奶粉重量与?0是否存在显著差异？

2、在食品的水分活度实验中，某食品水分活度经常保持在0.58,某日对该食品进行了10次测验，求得平均数为0.60，标准差为0.02，试问测验结果是否与经常值一致？

3、考查在70℃与80℃两种温度下对某食品质量指标的影响，分别做了8次实验，获得如下数据。

不同温度对食品质量质量指标的影响 温度 70℃ 80℃

20．5 17．7

18．8 20．3

指标值 19．8 20．0

20．9 18．8

21．5 19．0

19．5 20．1

21．0 20．2

21．2 19．1

试问不同温度对食品质量指标的影响有否显著差异？

4、现某食品公司开发部研制出减肥食品，用11只雄鼠进行一个月实验，试验结果见表（单

位：g）：检验雄鼠在服用减肥食品前后体重差异是否显著？

编 号 一个月前 一个月后 1 25.7 22.5 2 24.4 23.2 3 21.1 20.6 4 25.2 23.4 5 26.4 25.4 6 23.8 20.4 7 21.5 20.6 8 22.9 21.9 9 23.1 22.6 10 25.1 23.5 11 29.5 24.3

实验四 Excel在方差分析中的的应用

一、目的要求：

1、 掌握方差分析的基本原理。

2、 掌握单因素试验结果的方差分析、两向分组资料的方差分析。 二、作业： 1、什么是方差分析？方差分析在科学研究中有何意义？如何进行平方和与自由度的分解？如何进行F检验和多重比较？

2、用4种不同方法对食品样中的汞进行测定，每种方法测定5次，结果如下表所示，试问这4种方法测定结果有无显著性差异？(MSt=4.7898 Mse=1.00475 F=4.767)

4种不同方法测定汞数据表 测定方法 A B C D

22．6 19．1 18．9 19．0

21．8 21．8 20．4 21．4

测定结果 21．0 20．1 19．0 18．8

21．9 21．2 20．1 21．9

21．5 21．0 18．6 20．2

3、4种食品（A、B、C、D）某一质量指标感官试验检查，满分为20分/评分结果列于下表，试比较其差异性。MSt=11.836 Mse=3.070 F=3.86)

4种食品感官指标检查评分结果 食品 A B C D

14 17 13 15

15 14 15 13

11 15 13 14

13 17 12 15

11 14 13 14

评分 15 17 10 12

11 15 16 17

13 16 15

16 12 11

12 17

14

13

4、(1)、已知某随机区组设计试验中试验结果的方差分析结果如下： 方 差 分 析 表

F 变异原因 自由度 平方和 方差 F0.05 F0.01 区组间 处理间 处理内 总变异

7 14 23

7.56 34.08 22.97 64.61

3.74

2.84

6.51 4.44

①试计算区组间、处理间、处理内的方差，以及处理间、区组间的F值； ②求该试验结果的SX值；

③已知该试验结果的SSRα值如下表，求LSR值

LSR值 计 算 表 K 2 3 4 5 6 7 8 SSR0.05 3.03 3.18 3.27 3.33 3.37 3.39 3.41

SSR0.01 LSR0.05 LSR0.01

试求K为2、3、4、5、6、7、8时的LSR0.05 、LSR0.01 的值；

4.21

4.42

4.55

4.63

4.70

4.78

4.83

④下表给出了几个处理引起的产量差异：

产量 (Xt)

0.05

E B G H C F A D

14.2 12.4 11.9 11.4 11.4 10.8 10.7 10.0

差异显著性

0.01

试比较各处理间的差异显著性，并用字母标记法给以标记，并解释标记结果。

5．针对某食品所含杂质的比例X(%),研究温度与车间防尘措施对食品杂质含量的影响,温度取3个水平,防尘措施取4个水平进行试验,所得结果如下表,试作方差分析。（A代表防尘，B代表温度）。

A1 A2 A3 A4

B1 0.66 0.31 1.21 0.15

B2 0.10 0.06 0.02 0.08 B3 0.07 0.14 0.23…… 0.06

6．用字母标记：

P SSR0.05 SSR0.01 LSR0.05 LSR0.01

处理 A5 A4 A3 A2 A1

(Xt)

52.7

52.4

42.8

31.0

19.6

差异显著性

0.05 0.01

2 3.26 4.74 4.99 7.25

3 3.39 5.00 5.19 7.65

4 3.47 5.14 5.31 7.86

5 3.52 5.23 5.39 8.00

实验五 DPS在正交设计与试验结果的分析中的应用

一、目的要求：

1、掌握DPS软件的性能。2、采用DPS软件对正交试验的数据资料进行分析。

二、重点：正交表的设计。

三、难点：对采用正交试验的资料进行分析。并说明其代表的意义。 作业：

1、 什么叫正交设计？有何特点？ 2、简述正交试验设计的基本步骤。

3、现有一制作果脯的实验，请分析找出最优方案及影响因素的主次。（用直观分析法） 序号

糖液浓

真空渗糖

浸糖时

柠檬酸

羧甲基维

感官指标评分

度（A） 时间（B） 间（C） 总量（D） 素钠（E） 质量 口感 色泽 总分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 K1 K2 K3 K4 K1 K2 K3 K4 R

1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1 2 3 4 2 1 4 3 3 4 1 2 4 3 2 1

1 2 3 4 3 4 1 2 4 3 2 1 2 1 4 3

1 2 3 4 4 3 2 1 2 1 4 3 3 4 1 2

18 20 20 18 20 20 21 20 28 28 28 26 22 24 26 24

17 20 22 18 22 23 23 21 30 32 30 30 23 25 25 25

17 19 21 18 21 22 23 21 30 32 30 28 22 24 25 23

52 59 63 54 63 65 67 62 88 92 88 84 67 73 76 72

4.分析教材第268页得率的结果：（要求写出方差分析表及多重比较表）

5.分析下面这个资料：（要求把表3填写完整，并写出该资料的回归方程）

表1 因素水平编码表

规范变量 上星号臂( r) 上水平(1) 零水平(0) 下水平( - 1) 下星号臂( - r) 变化区间△j

乙醇浓度 X1 /% 66.82 60 50 40 33.18 10

提取时间 六偏磷酸钠添加量 X2 /min X3 /% 68.41 65 60 55 51.59 5

0.1536 0.14 0.12 0.10 0.0863 0.02

注：r =1.682 。

表2 二次通用旋转组合设计试验方案及各组试验方案相应的多酚提取率

X1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 -1 6 -1 7 -1 8 -1 9 1.682 1

-1.682 11

12

13

14

15

16

17

18

19

0 0 0 0 0 0 0 0 0

X2 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 0 0 1.682 -1.682 0 0 0 0 0 0 0 0

X3 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 0 0 0 0 1.682 -1.682 0 0 0 0 0 0

提取率/ mg/100g 374.4 365.1 353.6 341.7 323.5 370.9 360.2 336.4 378.7 392.9 323.3 360.1 399.6 401.3 363.2 358.7 375.8 360.1 352.2 370.1

0

20

0

表3 试验结果方差分析表

变异来源 X1 X2 X3 X12 X22 X32 X1 X2 X1 X3 X2 X3 回归 剩余 失拟 误差 总和

平方和

自由度

均方

F值

P概率

1.填写表3.

2.写出该资料的优化回归方程式？

实验六 简单相关与直线回归

一、实验目的：

1、了解相关关系、回归关系，两者的特点是什么。 2、进行回归、相关分析？ 二、作业：

1、何谓相关关系、回归关系？两者的特点有何不同？ 2、 说明计算回归系数、建立直线回归方程的步骤?

3、试用下列资料建立直线回归方程, 计算相关系数及剩余标准差（离回归标准误）,对回归方程进行有效性检验（α=0.05）。

X：1，2，3，4，5 Y：2，5，6，8，9

?=0.9+1.7 X; r=0.981495) (y4、采用比色法测定葡萄酒中总酚含量，得到如下数据：

吸光度x 酚浓度y（g／L）

0 0

0.095 0.05

0.179 0.10

0.270 0.15

0.365 0.25

0.520 0.30

0.880 0.50

试求y对x的线性回归方程、相关系数及剩余标准差，对回归方程进行有效性检

验（α=0.05）。并预测x=0.3时总酚浓度

?=0.0031+0.5753x; r=0.9921 Syx=0.0182; r＞r0.05,; 回归效果显著;当x=0.3时，(y总酚浓度y=0.1757)。

实验七 Design-Expert在响应面设计中的应用

一、实验目的：

1、了解Design-Expert软件的特性。

2、学会利用Design-Expert软件进行分析 二、作业：

表1 试验因素水平及其编码

因素 pH 酶解温度 酶解时间

水平 X2 1 1 -1 0 -1 0 1 -1 0 0 0 -1 0 0 0 0 1

编码

X1 X2 X3

-1 5.0 50 2

编码水平

0 5.5 60 3

1 6.0 70 4

表2 试验设计及结果

序号

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

X1 0 0 -1 0 1 0 -1 0 -1 1 1 0 0 0 0 -1 1

X3 1 -1 0 0 0 0 0 1 -1 1 -1 -1 0 0 0 1 0

得率(%)

试验值 预测值 4.90 6.25 4.54 8.06 6.48 8.25 5.78 5.35 5.14 4.62 5.73 4.88 8.56 8.75 8.47 4.21 6.15

表3 回归模型方差分析表

方差来源 模型 X1 X2 X3 X1X2 X1X3 X2X3 X12 X22 X32 残差 失拟 纯误差 总误差

平方和

自由度

均方

比值F

P值

R2= R2Adj= CV= Adeq precision=

1．写出Design-Expert软件操作的程序？

2. 用软件Design-Expert分析填写表2、及表3

3．写出该资料的优化回归方程式？各因素的优化水平值及得率的最高值？ 4．做出两两因素交互作用的3D图？

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/kg7t.html