图2.1 常用的顺序抽样方式
(2)典型取样法
典型取样法也称代表性取样,按调查研究目的从总体内有意识地选取一定数量有代表性的抽样单位。例如,小麦田间测产时,如果全田块生长起伏较大,可在目测基础上,选择有代表性的几个地段上取点测产。
(3)随机取样法
随机取样法也称等概率抽样,在抽取样本时,总体内各单位均有同等机会被抽取。简单随机取样法是先将总体内各单位进行编号,然后用抽签法、随机数字法抽取所需数量的抽样单位组成样本。除了简单随机取样法外,随机取样方法还有一系列衍生方法,如分层取样法、整群取样法、多级取样法等。
在田间试验过程中有些性状资料需进行室内测定,如土壤养分、植株养分、植物的某些生理生化性状等都需在室内进行测定。取样测定的要点如下:
①取样方法要合理,保证样本有代表性。
②样本容量适当,保证分析测定结果的精确性。
③分析测定方法要标准化,所需仪器要经过标定,药品要符合纯度要求,操作要规范化。
3)试验产量的测定及室内考种
(1)收获及脱粒
收获是田间试验数据收集的关键环节,必须严格把关,要及时、细致、准确,尽量避免差错。收获前要先准备好收获、脱粒用的材料和工具,如绳索、标牌、编织袋或网袋、脱粒机、晒场等。
收获试验小区之前,如保护行已成熟,可先行收割。为了减少边际效应与生长竞争,设计时预定要割去小区边行及两端一定长度的,则也应照计划先行收割。查对无误后,先将以上两项收割物运走。然后在小区中按计划随机采取作为室内考种或其他测定所用植株样本挂上标牌,写明处理重复号,并进行校对,以免运输脱粒时发生差错,此项工作应在计产收获前一天进行。最后收获计产部分,采取单收单放,挂上标牌,严防混杂。
收获完毕后应严格按小区分区脱粒,分别晒干后称重,还应将作为考种、测定等取样的那部分产量加到各有关小区,以求得小区实际产量。若为品种试验,则每一品种脱粒完毕后,必须仔细清扫脱粒机及容器,避免品种间的机械混杂。
为使收获工作顺利进行,避免发生差错,在收获、运输、脱粒、晾晒、储藏等工作中,必须专人负责,建立验收制度,随时检查核对。
有时为使小区产量能相互比较或与类似试验的产量比较,最好能将小区产量折算成标准湿度下的产量。折算公式为
(2)考种
考种是将取回的考种样本进行植物形态的观察、产量结构因子的调查,或收获物重要品质的鉴定的方法。考种的具体项目可因作物种类不同、试验任务不同而作不同选择。例如,玉米可考察穗长、穗粗、穗粒数、千粒重、穗行数、秃尖等指标;黄瓜可考察单株结瓜数、单株产量、单瓜重、瓜长、瓜粗、瓜把长等指标;苹果则可考察果色、单果重、硬度、一级果或二级果比率、座果率等指标。
考种结果的正确与否,主要取决于两方面:一是要认真仔细测量数据,力求准确;二是要合理取样,提高样本的代表性。
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田间试验观察记载
在作物生育期进行准确而及时的观察记载是掌握试验处理客观规律的重要手段。观察记载必须做到细致准确。第一,观察和测定的项目必须有统一的标准和方法,如目前尚无统一的标准和方法,则应根据试验的要求制订标准,以便遵照执行。第二,同一个试验的一项观察记载工作应由同一位工作人员完成。不宜中途换人,以免造成系统误差。不同处理的观察记载工作也应在一天内完成,否则会失去可比性。第三,有重复的试验,观察记载一般不应少于两次重复。第四,有些观察记载项目应随机取样调查。
反思与练习
1.资料的分类是什么?
2.数据资料的来源是什么?
3.简述试验资料收集时应注意的问题。
4.田间试验常见观察记载项目有哪几个方面?
5.确定取样点的方法有哪些?
任务2.4 试验资料的整理和初步分析
在对原始资料进行整理、分析之前,首先要对全部资料进行检查与核对,然后再根据资料的类型及研究的目的对资料进行整理和分析。
2.4.1 资料的检查与核对
检查和核对原始资料的目的在于确保原始资料的完整性和正确性。所谓完整性,是指原始资料无遗缺或重复。所谓正确性,是指原始资料的测量和记载无差错或未进行不合理的归并。检查中要特别注意特大、特小和异常数据(可结合专业知识作出判断)。对于有重复、异常或遗漏的资料,应予以删除或补齐;对有错误、相互矛盾的资料应进行更正,必要时进行复查或重新试验。资料的检查与核对工作虽然简单,但在统计处理工作中却是一项非常重要的步骤,因为只有完整、正确的资料,才能真实地反映出调查或试验的客观情况,才能经过统计分析得出正确的结论。
1)离群值检测
离群值是指在数据中有一个或几个数值与其他数值相比差异较大。生物试验中经常会有出现离群值的情况,究竟是由于随机因素引起的,还是由于某些确定因素造成的,有时难以判断,如果处理不好将会引起较大的试验误差。对离群值的处理有一些统计判断的方法,如Chanwennt准则规定,如果一个数值偏离观测平均值的概率小于等于1/(2n),则该数据应当舍弃(其中n为观察次数,概率可根据数据的分布进行估计)。
发现离群值可通过观察值的频数表或直方图来初步判断,也可通过统计软件作观察值的箱式图来判断。如果观测值距箱式图底线Q1(第25百分位数)或顶线Q3(第75百分位数)过远,如超出箱体高度(四分位数间距)的2倍以上,则可视该观测值为离群值。当数据近似正态分布时,有一种较为简单的方法,可用均数加减3s来判断,如观测值在此范围以外,可视为离群值。在统计学上也可用线性回归的方法来对离群值进行判断。当出现离群值的时候,要慎重处理,要将专业知识和统计学方法结合起来,首先应认真检查原始数据,看能否从专业上加以合理的解释,如数据存在逻辑错误而原始记录又确实如此,又无法再在找到该观察对象进行核实,则只能将该观测值删除。如果数据间无明显的逻辑错误,则可将离群值删除前后各作一次统计分析,若前后结果不矛盾,则该例观测值可予以保留。
2)缺失数据的弥补
在试验过程中由于意外造成试验数据缺失或试验数据无法测取,不要轻易放弃试验结果分析,当缺失数据不超过总数据的3%,可通过一定的统计原理,估算出缺失数据,然后再进行统计分析。
(1)随机区组试验缺区数据的估算
随机区组试验缺区数据的估算为
式中 X——缺区理论估计值;
n——区组数(或重复数);
k——处理数;
T t——缺区所在的不包括缺区数值在内的处理总和;
T r——缺区所在但不包括缺区数值在内的区组总和;
T——缺区除外的全试验数据总和。
(2)裂区试验缺区数据的估算
裂区试验缺区数据的估算为
式中 X——缺区理论估计值;
r——区组数(或重复数);
b——副区处理数;
T m——缺区所在的不包括缺区数值在内的副处理总和;
T t——缺区所在但不包括缺区数值在内的区组总和;
T——缺区除外的该主区试验数据总和。
裂区试验的每一个主区处理都可比作是一个具有b个副区处理、r次重复的随机区组试验。因此有副区缺失,可按随机区组相同原理来估算。
3)数据转换
大多数试验数据都要进行方差分析,而方差分析是建立在线性可加模型基础上的,因此进行方差分析的数据必须满足3个基本假定,即数据资料必须具有可加性、正态性和同质性。
试验所得的各种数据要全部符合上述3个假定,往往是不容易的,因而采用方差分析所得结果,只能认为是近似的结果。对于明显不符合基本假定的试验资料,在进行方差分析之前,一般要针对数据的主要缺陷,采用相应的变数转换,然后用转换后的数据进行方差分析。常用的数据转换方法有以下3种:
(1)平方根转换
平方根转换适用于较少发生事件的计数资料,一般这类资料其样本平均数与方差之间有某种比例关系。例如,单位面积上某种昆虫的头数或某种杂草的株数等资料。
平方根转换的方法是求出原始数据x的平方根。如果绝大多数原始数据小于10,并有接近或等于0的数据出现,则可用原始数据加1再进行求平方根来转换数据。如果绝大多数原始数据大于10,并有接近或等于0的数据出现,则宜用原始数据加0.5再进行求平方根来转换数据。
(2)对数转换
对数转换适用于来自对数正态分布总体的试验资料,这类数据表现为非可加性,具有成倍加性或可乘性的特点,同时样本平均数与其极差或标准差成比例关系。例如,环境中某些污染物的分布、植物体内某些微量元素的分布等资料,可用对数转换来改善其正态性。
对数转换的方法是取原始数据的常用对数或自然对数,如果原始数据值较小,有接近或等于0的数据出现,可采用原始数据加1再进行数据转换。
(3)反正弦转换
反正弦转换适用于百分数资料,这类资料来自于二项分布总体,其方差不符合同质性假定,且当p≠q时其分布是偏态的。因此,在理论上如果p<0.3就需作反正弦转换,以获得一个比较一致的方差。例如,种子发芽率、结实率、发病率等资料。
反正弦转换的方法是将百分数的平方根值取反正弦值,也可直接查反正弦转换表得到相应的反正弦值。
2.4.2 试验资料的整理和初步分析
试验或调查研究得到的资料,未经整理之前是杂乱无章的,很难找出其规律。因此对于资料分析处理的第一步是进行整理,把观察值按数值大小或数据类别进行整理,便可看到资料的集中和变异情况,对资料有一个初步的分析认识,也可从中发现一些规律和特点。资料的整理有以下两种常用方法:
1)次数分布表
将观察值按大小或类别进行分组统计次数,编制成表格形式即为次数分布表。次数分布表因资料的类别不同而有差异。
(1)间断性资料的整理
非连续性变数资料的整理,根据资料性质不同可采用单项式分组法或组距式分组法进行整理。
①单项式分组法。单项式分组法是用样本的自然值进行分组,每个组都用一个观察值来表示。现以100盒鲜枣每盒检出不合格枣数为例来说明单项式分组法。随机抽取100盒鲜枣,计数每盒不合格枣数,其资料见表2.5。
表2.5 100盒鲜枣每盒检出不合格枣数
上述资料是间断性(非连续性变数)资料,每盒不合格枣数的变动范围为15~20,把所有的观察值按每盒不合格枣数多少加以归类,共分6组。每一个观察值按其大小归到相应的组内,每增加1个画一横道,一般用“正”字表示。用“f”表示每组出现的次数。这样就可得到表2.6形式的次数分布表。
表2.6 100盒鲜枣每盒检出不合格枣数
由表2.6可知,一堆杂乱无章的原始数据,经初步整理后,就可看出其大概情况,如每盒不合格枣数以17个为最多,以20,15个为最少。经过整理的资料也有利于进一步分析。
②组距式分组。有些间断性(非连续性变数)资料,观察值的个数较多,变异幅度也较大,不可能如上例那样按单项式分组法进行整理。例如,研究某番茄品种的每果种子数,共观察200个果实,每果种子数变异幅度为27~83粒,相差56粒。这种资料如按单项式分组则组数太多(57组),其规律性显示不出来。如按组距式分组,每组包含若干个观察值,如以5个观察值为一组,则可使组数适当减少。经初步整理后分为12组,资料的规律性较明显,见表2.7。
表2.7 200个番茄果实种子数的次数分布表
由表2.7可知,约半数番茄果实的每果种子数为46~60粒,大部分番茄的每果种子数为41~70粒,但也有少数番茄的每果种子数少到26~30粒,多到81~85粒。
(2)连续性变数资料的整理
连续性变数资料可采用组距式分组法进行整理。必须先确定组数、组距、组限和组中值,然后按观察值大小进行分组。现以表2.8的某黑李品种100个果实单果质量资料为例,说明其整理方法。
表2.8 某黑李品种100个果实单果质量/g
①求全距。观察值中最大值与最小值的差数即为全距,要确定组数必须先求出全距。也是整个样本变异幅度,一般用R表示。由表2.8可知,最大的观察值为185 g,最小值为22 g,全距为185-22 g=163 g。
②确定组数和组距。根据全距分为若干组,每组距离相等,组与组之间的距离称为组距。组数和组距是相互决定的,组距小,组数多;反之,组距大,组数少。在整理资料时,既要保持真实面目,又要使资料简化,认识其中的规律。在确定组数时,应考虑观察值个数的多少,极差的大小,是否便于计算,以及能否反映出资料的真实面目等方面。一般样本适宜的分组数见表2.9。组数确定后,再决定组距,即
表2.8中某黑李品种100个果实单果质量样本容量为100,假定分为11组,则组距应为163 g/11=14.8 g。为方便起见,可用15 g作为组距。
表2.9 不同容量的样本适宜的分组数
③确定组限和组中值(中点值)。每组应有明确的界限,才能使观察值划入一定的组内,为此必须选定适当的组中值和组限。组中值最好为整数,或与观察值位数相同,便于计算。一般第一组组中值应以接近最小观察值为好,其余的依次而定。这样避免第一组次数过多,不能正确反映资料的规律。组限要明确,最好比原始资料的数字多一位小数,这样可使观察值归组时不致含糊不清。上下限为组中值±1/2组距。本例第一组组中值定为20 g,它接近资料中最小的观察值。第二组的组中值为第一组组中值加组距,即20 g+15 g=35 g。第三组为35 g+15 g=50 g,其余以此类推。每组有两个组限,数值小的为下限,大的为上限。本例中第一组的下限为该组组中值减去1/2组距,即20 g-15 g/2=12.5 g,上限为该组组中值加1/2组距,即20 g+15 g/2=27.5 g,因此第一组的组限为12.5~27.5 g。第二组和以后各组的组限可以以同样的方法算出。
④原始资料的归类。按原始资料中各个观察值的次序,把逐个数值归于各组。一般用“正”画记数。待全部观察值归组后,即可求出各组次数,制成次数分布表,如本例将表2.8资料整理后制成表2.10。
(3)分类资料的整理
分类资料可用类似次数分布的方法来整理,整理前把资料按各种类别或等级进行分类。分类数等于组数,然后根据各个体的具体表现分别归入相应的组中,即可得到此类资料分布的规律性认识。
表2.10 某黑李品种100个果实单果质量的次数分布表
例如,红星苹果经处理后的果实着色情况,归纳于表2.11。
表2.11 红星苹果果实着色性状的次数分布表
注:果实着色面积分5个级别:5级为全红;4级为2/3以上果面红色;3级为2/3以下1/3以上红色;2级为1/3以下红色;1级为绿色果。
2)次数分布图
试验资料除可用次数分布表表示外,还可用次数分布图表示。用图形表示资料的分布情况称为次数分布图。次数分布图可更形象、更清楚地表明资料的分布规律。
次数分布图有柱形图、多边形图、条形图及饼图等。其中,柱形图和多边形图适用于表示连续性变数资料的次数分布;条形图和饼图则是表示间断性(非连续性变数)资料和分类资料的次数分布。柱形图、多边形图和条形图等3种图形的关键是建立直角坐标系,横坐标用“X”表示,它一般表示组距或组中值;纵坐标用“Y”表示,它一般表示各组的次数,横坐标与纵坐标的比例为6∶5或5∶4。画图时,要注明单位。
(1)柱形图
柱形图适用于表示连续性变数的次数分布。现以表2.10某黑李品种100个果实单果质量的次数分布为例加以说明。该表有12组,在横轴上分12个等份,因为第一组的下限不为0,故第一份应离开原点远一些或画折断号,每一等份代表一组,第一组的上限为第二组的下限,如此依次类推。在纵轴上标次数,查某黑李品种100个果实单果质量的次数分布表最多一组的次数为19,故纵坐标分为20等份,在图上表明0,5,10,15,20即可,借以代表次数。根据实际数画出其图形时,横坐标上第一等份的两界限即为第一组的上限和下限,查表2.10第一组含有次数为2,因此两界处绘两条纵线,高度等于两个单位,再画一横线连接两纵线顶端,即为第一组的柱形图,其余组可依次绘制,即可制成柱形次数分布图,如图2.2所示。
图2.2 黑李100个单果质量次数分布柱形图
图2.3 黑李100个单果质量次数分布多边形图
(2)多边形图
多边形图也是表示连续性变数资料的一种普通的方法,是以其组中值为代表,其优点在同一图上可比较两组以上的资料,以表2.10某黑李品种100个果实单果质量的次数分布为例,说明其具体作法。画出直角坐标横坐标表示组中值,纵坐标表示次数。然后以组中值为代表在横坐标第一等份的中点向上至纵坐标两个单位处标记一个点,表示第一组含次数两个单位,以后依次类推。把各点依次连接,最后把折线两端各延伸半个组距,与横轴相交,如图2.3所示。
(3)条形图
条形图适用于间断性(非连续性变数)资料和分类资料,一般横轴标出间断性(非连续性变数)资料的中点值或分类资料分类性状,纵轴标出次数,现以表2.11红星苹果果实着色情况为例。在横轴上按等距离分别标定5个等级的着色性状,在纵轴上标定次数(f)。查表2.11,第一组为5级,其次数为14次,在此组标定点向上,相当于纵坐标14处画一垂直于横坐标的狭条形,表示第一组的次数。其他类推,即画成红星苹果果实着色的5种情况条形图,如图2.4所示。
图2.4 红星苹果果实着色情况条形图
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柱形图和条形图
(1)柱形图
排列在工作表的列或行中的数据可绘制到柱形图中。
在柱形图中,通常沿水平轴组织类别,而沿垂直轴组织数值。
柱形图具有以下图表子类型:簇状柱形图和三维簇状柱形图。簇状柱形图比较各个类别的数值,以二维垂直矩形显示数值。三维簇状柱形图仅以三维格式显示垂直矩形,而不以三维格式显示数据。
注释要以使用可更改的3个轴(水平轴、垂直轴和深度轴)的三维格式显示数据,应该使用三维柱形图子类型。
当有代表以下内容的类别时,可使用簇状柱形图类型:
①数值范围(如直方图中的项目计数)。
②特定的等级排列(如具有“非常同意”“同意”“中立”“不同意”和“非常不同意”等喜欢程度)。
③没有特定顺序的名称(如项目名称、地理名称或人名)。
(2)条形图
排列在工作表的列或行中的数据可绘制到条形图中。条形图显示各个项目之间的比较情况。
使用条形图的情况:
①轴标签过长。
②显示的数值是持续型的。
条形图具有以下图表子类型:
①簇状条形图和三维簇状条形图。簇状条形图比较各个类别的数值。在簇状条形图中,通常沿垂直轴组织类别,而沿水平轴组织数值。三维簇状条形图以三维格式显示水平矩形,而不以三维格式显示数据。
②堆积条形图和三维堆积条形图。堆积条形图显示单个项目与整体之间的关系。三维堆积条形图以三维格式显示水平矩形,而不以三维格式显示数据。
反思与练习
1.检查和核对原始资料的目的是什么?
2.资料的完整性和正确性是指什么?
3.资料的整理有哪两种常用的方法?
4.次数分布图主要有哪几种?它们分别适用于什么情况?
任务2.5 试验总结报告的书写
在生物科学研究工作中,为了创造新品种、探索新技术、观察生物的生育表现等,在试验指标调查、观察记载和统计分析等完成后,最后获得试验结果,一般都要求书写一份试验总结。它是对研究成果的总结和记录,是进行新技术推广的重要手段。通常把表达试验全过程的文字材料称为试验报告,或称试验总结。
2.5.1 试验总结的主要内容
试验总结的主要内容包括以下4个方面:
1)标题
标题是试验总结报告内容的高度概括,也是读者窥视全文的窗口,因此一定要下功夫拟好标题。标题的拟订要满足以下几点要求:一是确切,即用词准确、贴切,标题的内涵和外延应能清楚且恰如其分地反映出研究的范围和深度,能够准确地表述报告的内容,名副其实。二是具体,就是不笼统、不抽象。例如,内容非常具体的一个标题:《××省苹果腐烂病的分布特点和危害程度的研究》,若改成《苹果腐烂病的研究》就显得笼统。三是精短,即标题要简短精练,文字得当,忌累赘烦琐。例如,《××地区深秋阴雨低温天气对当地富士苹果着色及含糖量的影响以及不同年份同一苹果品种含糖量变化特点的研究》,显然冗长、啰唆,若改成《成熟期的低温天气对××苹果含糖量的影响》就显得简练多了。四是鲜明,即表述观点不含混,不模棱两可。五是有特色,标题要突出论文中的独创内容,使之别具特色。
拟写标题时还要注意:一要题文相符,若研究工作不多或仅做了平常的试验,却冠以“×××的研究”或“×××机理的探讨”等就不太恰当,如果改成“×××问题的初探”或“对×××观察”等较为合适;二要语言明确,即试验报告的标题要认真推敲,严格限定所述内容的深度和范围;三要新颖简要,标题字数一般以9~15字为宜,不宜过长;四要用语恰当,不宜使用化学式、数学公式及商标名称等;五要居中书写,若字数较多需转行,断开处在文法上要自然,且两行的字数不宜相差过大。
2)署名
标题下要写出作者姓名及工作单位。个人总结报告,个人署名;集体撰写的总结报告,要按贡献大小依次署名。署名人数一般不超过6人,多出者以脚注形式列出,工作单位要写全称。
3)摘要
摘要写作时要求做到短、精、准、明、完整和客观。“短”即行文简短扼要,字数一般在150~300字;“精”即字字推敲,添一字则显多余,减一字则显不足;“准”即忠实于原文,准确、严密地表达论文的内容;“明”即表述清楚明白、不含混;“完整”即应做到结构严谨、语言连贯、逻辑性强;“客观”即如实地浓缩本文内容,不加任何评论。摘要有时在试验总结中也可省略。
4)正文
正文主要包括以下内容:
①引言主要将试验研究的背景、理由、范围、方法、依据等写清即可。写作时要注意谨慎评价,切忌自我标榜、自吹自擂;不说客套话,长短适宜,一般为300~500字。
②材料和方法要将试验材料、仪器、试剂、设计和方法写清楚,力求简洁。试验方法要说明采用何种方法、试验过程、观察与记载项目和方法等。
③结果与分析是论文的“心脏”,其内容包括:一要逐项说明试验结果;二要对试验结果作出定性、定量分析,说明结果的必然性。在写作时,要注意:一要围绕主题,略去枝蔓。选择典型、最有说服力的资料,紧扣主题来写;二要实事求是反映结果;三要层次分明、条理有序;四要多种表述,配合适宜,要合理使用表、图、公式等。
④小结写作时要注意:第一,措词严谨、贴切,不模棱两可。对有把握的结论,可用“证明”“证实”“说明”等表述,否则在表述时要留有余地;第二,实事求是地说明结论适用的范围;第三,对一些概括性或抽象性词语,必要时可举例说明;第四,结论部分不得引入新论点;第五,只有在证据非常充分的情况下,才能否定别人的结论。
有时在总结末尾还要写出致谢、参考文献等内容。
2.5.2 试验总结书写的特点和要求
1)试验总结书写特点
试验总结既有情报交流作用,又有资料保留作用。不少试验总结本身就是很有学术价值的科技文献。因此试验总结在写作时要体现以下特点:
(1)尊重客观事实
书写试验总结必须尊重客观事实,以试验获得的数据为依据。真正反映客观规律,一般不加入个人见解。对试验的内容、观察到的现象和所作的结论,都要从客观事实出发,不弄虚作假。
(2)以叙述说明为主要表达方式
要如实地将试验的全过程,包括方案、方法、结果等,进行解说和阐述。切记用华丽的词语来修饰。
(3)兼用图表公式
将试验记载获得的数据资料加以整理、归纳和运算,概括为图、表或经验公式,并附以必要的文字说明,不仅节省篇幅,而且有形象、直观的效果。
2)试验总结的书写要求
试验总结报告是科技工作者写作时经常使用的文体,因此应熟练其写作要求。试验总结报告的写作要求如下:
(1)阅读对象要明确
在动手写试验报告时,要弄清是为哪些人写的,如果是写给上级领导看的,就应该了解他是否是专家。如果不是,在写作时就要尽可能通俗,少用专门术语,如果使用术语则要加以说明,还可以用比喻、对比等手法使文章更生动。如果文章的读者是本行专家,文章就应尽可能简洁,大量地使用专业术语、图、表及数字公式。
(2)内容要可靠
试验报告的内容必须忠实于客观实际,向告知对象提供可靠的报告。无论是陈述研究过程,还是举出收集到的资料、调查的事实、观察试验所得到的数据,都必须客观、准确无误。
(3)论述要有条理
试验报告的文体重条理、重逻辑性。也就是说只要把情况和结论有条理地、依一定逻辑关系提出来,达到把情况讲清楚的目的即可。
(4)篇幅要短
试验报告的篇幅不要过长,如果内容过多,应用摘要的方式首先说明主要的问题和结论,同时还应把内容分成章节并用适当的标题把主要问题突出出来。
(5)观点要明确
客观材料和别人的思考方法要与作者的见解严格地区分开。作者要在报告中明确地表示出哪些是自己的观点。
案例2.2 樱桃乳酸菌饮料配方的优化试验总结
樱桃乳酸菌饮料配方的优化试验
×××、×××、×××
(×××学院)
摘要:本文以樱桃、鲜奶为主要原料制成乳酸菌饮料,通过单因素及正交试验对稳定剂及饮料配方进行了优化,确定出樱桃乳酸菌饮料最佳配方为樱桃汁的添加量为10%,发酵乳的添加量为30%,糖的添加量为9%,pH值为4.1,稳定剂的添加量为0.2%。
关键词:樱桃;正交试验;乳酸菌饮料。
1)前言
樱桃又名楔荆桃、车厘子等,是某些李属植物的统称,包括樱桃亚属、酸樱桃亚属、桂樱亚属等。果实可以作为水果食用,色泽鲜艳、晶莹美丽、红如玛瑙,黄如凝脂,营养特别丰富,果实富含糖、蛋白质、维生素及钙、铁、磷、钾等多种元素。陕西省是中国樱桃的主要产地之一,常栽的著名品种有大鹰嘴、杏黄桃、黄金桃、银红桃等。其特点为成熟早,果核内无仁、含糖量高。大鹰嘴又名“大鹰紫甘桃”,是陕西省樱桃的主要栽培品种。其色泽紫红,果实为心脏形,单果重1.7 g,果肉淡黄,肉厚汁多,味道甜香,果汁内含可溶性固形物为22.2%。此果于4月底成熟,是优良生食品种。金红樱桃又是陕西樱桃中一个有名的品种。这个品种具有适应性强,产量高,色泽鲜艳,汁液较少,含糖量高的特点。现代医学研究还发现,樱桃有改善人的消化功能,改善人体血液循环的作用。但由于樱桃独特的生理组织结构,决定了其是最不耐储藏的果品之一,每年因腐烂变质而造成的损失占总产量的20%以上,不利于樱桃产业的持续发展。为充分开发这一有利资源以及繁荣乳品市场,同时提高农产品的附加值,本文以樱桃和鲜乳为主要原料混合调配乳酸菌饮料,具有特殊的营养功效,使产品更易消化吸收,是符合现代大众营养需求的绿色保健饮品。
2)材料与方法
(1)材料与设备
①材料与试剂
鲜樱桃(购于本地农贸市场)、脱脂奶粉、保加利亚杆菌、嗜热链球菌、白砂糖、果胶酶、稳定剂、柠檬酸等。
②仪器设备
打浆机、过滤机、发酵罐、电子天平、均质机、杀菌锅、可调电炉等。
(2)工艺流程
工艺流程为樱桃→预处理→打浆→过滤→鲜乳→验收→净化→杀菌→接种→发酵→调配→均质→杀菌→灌装→成品。
(3)工艺要求
①樱桃的预处理、打浆、过滤
将樱桃挑选、去皮,在100℃条件下烫漂5~6 min,钝化酶活性,冷却至30℃,添加0.15%果胶酶,再在55℃条件下恒温2 h,促进花青素色素的浸出和果胶水解。用打浆机打浆后过滤,备用。
②鲜乳的验收、净化
按国家规定项目进行感官检验、理化检验、微生物检验,特别要求无抗生素,然后进行净化处理。
③杀菌、冷却
将处理后的鲜乳,在90℃杀菌10 min并快速冷却到42℃,准备接种。
④接种、发酵
将保加利亚杆菌与嗜热链球菌1∶1混合,制备成生产发酵剂,添加量为3%,接种到发酵罐中,在42~43℃培养10 h,使酸度达1.5%~2.0%(乳酸度)即可取出,冷却到20℃,备用。
⑤乳酸菌饮料调配、均质
将备用的樱桃汁和发酵乳按一定比例混合后,加入经过过滤的糖溶液、稳定剂、水,用柠檬酸调酸至pH值为3.8~4.2;先预热到50~55℃,压力为20~22.5 MPa进行均质。
⑥杀菌、灌装
均质结束后,在95℃杀菌5 min,冷却到20℃灌装。
3)结果与分析
(1)单因素试验确定稳定剂的种类
乳酸菌饮料中既有蛋白质微粒形成的悬浮液,又有脂肪形成的乳浊液,还有由糖和添加剂形成的真溶液,是一种不稳定的多相体系。为解决这一问题,生产中最简便的方法是加入稳定剂。最常使用的稳定剂是纯果胶与其他稳定剂的复合物。在本实验中,选用果胶与其他稳定剂组成复合稳定剂,对于稳定效果的判定,主要从饮料的混浊度、分层情况、色泽是否发生变化、口感是否粗糙等方面进行鉴定。在饮料保存4周后,由40多名学生进行鉴定,试验设计及结果见表2.12。
表2.12 稳定剂确定试验
由表2.12可知,当果胶和CMC组成复合稳定剂时,稳定效果较好,为此通过单因素试验可确定,果胶与CMC按1∶1组成的复合稳定剂在樱桃乳酸菌饮料中使用是比较合适的。具体用量通过饮料配方正交试验来确定。
(2)正交试验确定樱桃乳酸菌饮料的最佳配方
为确定樱桃乳酸菌饮料的最佳配方,选樱桃汁的添加量、发酵乳的添加量、糖的添加量、pH值(柠檬酸调酸)、稳定剂的添加量5个因素,在其他各项工艺条件都不变的情况下,进行5因素4水平的正交实验,以感官评分为指标(以100分计)来确定饮料的最佳配方。感官评分标准见表2.13,正交试验设计及因素见表2.14,其结果见表2.15。
表2.13 樱桃乳酸菌饮料感官评分标准(100分)
表2.14 樱桃乳酸菌饮料配方正交试验设计及因素表
表2.15 樱桃乳酸菌饮料配方正交试验结果表
续表
由表2.15可知,影响樱桃乳酸菌饮料感官评分的主要因素顺序为:樱桃汁的添加量>发酵乳的添加量>pH值>稳定剂的添加量>糖的添加量,最佳因素水平为A3 B2C4 D3 E1,即樱桃汁的添加量为10%,发酵乳的添加量为30%,糖的添加量为9%,pH值为4.1,稳定剂的添加量为0.2%。故采用此组合为最佳配方。
4)结论
由单因素选择试验确定稳定剂,获得了果胶与CMC按1∶1组成的复合稳定剂在樱桃乳酸菌饮料中使用是比较合适的。由正交试验确定樱桃乳酸菌配方饮料,获得了樱桃乳酸菌饮料生产中最佳配方为樱桃汁的添加量为10%,发酵乳的添加量为30%,糖的添加量为9%,pH值为4.1,稳定剂的添加量为0.2%。该产品口感柔滑爽口,酸甜适中,清爽润喉、无任何异味、营养丰富。
反思与练习
1.试验总结的主要内容包括哪几个方面?
2.试验总结书写特点和要求是什么?
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