正交试验介绍资料
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正交试验知识介绍及试验安排
正交试验的意义
定义：用正交表安排多因素试验与分析试验 结果的方法，简称正交试验法
诸因素中哪些因素对指标的影响较大，哪些 较小。也即哪些是主要因素，哪些是次要因 素；
所考察的因素各取什么水平能使试验指标较 好；
指标在各因素不同的水平时的变化规律；
利用少量试验组合完成大量试验组合工作， 从而大大减少试验次数和规模。
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
正交试验结果的分析
直观分析——极差分析 计算各因素各水平下试验指标值的总和、平均值
及因素水平平均值最大和最小之差值——极差，从 而反映了各试验因素的主次；
优点是简便、计算工作量小 ；缺点是判断因素效 应的精度不够，也不能给出误差的大小，即不能很 好的判断试验结果存在的差异是因试验误差造成的， 还是试验真实的结果表现。 方差分析
水平设置可以把梯度拉大（生物的适应是有 一定容度的），这样可以使结果更加明显 （直接可以把相关因素的水平设置为“0”）。
装液量作为因素时的要求
装液量的多少可以改变培养基溶解氧的多少 （非定量的间接反映）；
一般请用500ml三角瓶，这样可以很好的进 行设置；
需要考虑培养过程中的蒸发量损耗。
温度设定及摇瓶转速设定的问题
如果在实验后要进行方差分析，可以选择相 应因素数容量大的正交表来进行试验（即把 其中的1或多列空出来，不安排因素），否则 误差项的自由度为“0”，造成方差分析的不 能进行；此问题的解决还可以通过多设置试 验的重复次数（2次以上）来完成。
正交试验设计所包括的内容
正交设计的因素水平表 正交试验表头设计 选用正交表及试验方案 试验方案及其结果（包括直观分析） 因素各水平与试验指标关系图 方差分析表 重复试验结果
瓶一瓶配制，认真仔细检查，共同的非可变 因素可以统一配制后，分别加入； 不要急于实施试验，仔细推敲试验方案； 试验时间，用倒推计算；
试验的基本安排（自行安排）
一、下周停课，进行必要准备工作： 1、分组自行设计正交试验方案； 2、完成前2次实验报告； 3、下周星期五上交正交试验方案及实验报告。 二、试验过程的安排： 1、上课时间准备正交试验用培养基，接种； 2、菌种的活化自己安排好（保证菌种正常）； 3、具体测定时间的安排根据各组的试验方案再定。
正Biblioteka Baidu表的选择依据
在能容纳所研究的因素数和因素水平数的前 提下选用试验次数最少的正交表来安排试验。
实际应用中所选择的正交表的试验次数不易 太多，因素和因素水平不一定通过一次试验 全面考虑，可以通过多次试验完成，否则会 造成计算量的增大及分析工作的复杂性。
利用正交表安排试验时须注意的事项
要尽可能使各因素的水平数相等、试验的重 复次数相同；
建立在多因素方差分析基础上，考虑了试验误差， 从而反映了各因素对试验结果影响的显著性——试 验差异是否是因素的真实表现。
因计算量较大及较复杂，可以通过相应的分析软 件（如SPSS、SAS、EXCEL等）进行计算及辅助分析 完成。
表1 正交设计的因素水平表
表2正交试验表头设计
表3 正交表及试验方案
试验过程中的pH控制很难进行或精确控制； 培养基经过灭菌后，有时会有一定变化（一
般会变低）； 所以试验设置pH作为因素，可能在摇瓶发酵
培养中达不到相应的目的。
初次进行正交试验时的要求
设计可以先粗放一些，后面的工作可以越来 越细；先找出影响大的因素，再进行细致研 究；影响不大在后续试验中不再考虑（需要 注意因素之间的交互作用）；
表4 试验方案及其结果
因素各水平与测定指标关系图
测定指标(单位)
1600 1400 1200 1000
800 600 400 200
0
23 4
A
02
B
图1
4
012
0 0.3 0.6 含量(g/100mL)
C
D
因素各水平与测定指标关系图
表6 方差分析表
注：F0.05（2，8）=4.46 ；F0.01（2，8）=8.65
摇瓶机及摇床的控制精度不够和台套数不足， 温度、转速设定不够精确（仪器之间相差较 大），可能会带来一些不清楚的影响，建议 不要采用。
尽量围绕着培养基的组成来进行开展试验。
试验设计的准备工作
计算所需菌种量（种子培养基的准备）； 正交试验培养基的准备； 配制过程中要细致，不要出错，每组试验一
正交表的表示
以Ln（tq）代表正交表格式，则L代表正交表， n代表实验次数，t代表因素水平数，q代表因 素数。如L4（23）表示用此正交表可设计3个 观察因素，每个因素有2个水平，须进行4次 实验（完全试验需要进行23 =8个水平组合试 验）。
在分析测试中，常用的几种正交表是L4(23)、 L8(27)、L9(34)、L16(45)、L25(56)、L27(313)等。
表7 重复试验结果
正交试验的说明
试验设计中的因素问题
可变因素——需要进行考察的因素； 不变因素——不需要考察的因素，在试验起
始或过程中固定不变（相对而言）。 基本条件的确定及操控——需要综合设定，
统筹准备，严格控制，试验组之间保持不变。
pH值在摇瓶发酵中的作用
一般情况下（实验室），只能做到起始pH的 调整；
正交试验的意义
定义：用正交表安排多因素试验与分析试验 结果的方法，简称正交试验法
诸因素中哪些因素对指标的影响较大，哪些 较小。也即哪些是主要因素，哪些是次要因 素；
所考察的因素各取什么水平能使试验指标较 好；
指标在各因素不同的水平时的变化规律；
利用少量试验组合完成大量试验组合工作， 从而大大减少试验次数和规模。
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
正交试验结果的分析
直观分析——极差分析 计算各因素各水平下试验指标值的总和、平均值
及因素水平平均值最大和最小之差值——极差，从 而反映了各试验因素的主次；
优点是简便、计算工作量小 ；缺点是判断因素效 应的精度不够，也不能给出误差的大小，即不能很 好的判断试验结果存在的差异是因试验误差造成的， 还是试验真实的结果表现。 方差分析
水平设置可以把梯度拉大（生物的适应是有 一定容度的），这样可以使结果更加明显 （直接可以把相关因素的水平设置为“0”）。
装液量作为因素时的要求
装液量的多少可以改变培养基溶解氧的多少 （非定量的间接反映）；
一般请用500ml三角瓶，这样可以很好的进 行设置；
需要考虑培养过程中的蒸发量损耗。
温度设定及摇瓶转速设定的问题
如果在实验后要进行方差分析，可以选择相 应因素数容量大的正交表来进行试验（即把 其中的1或多列空出来，不安排因素），否则 误差项的自由度为“0”，造成方差分析的不 能进行；此问题的解决还可以通过多设置试 验的重复次数（2次以上）来完成。
正交试验设计所包括的内容
正交设计的因素水平表 正交试验表头设计 选用正交表及试验方案 试验方案及其结果（包括直观分析） 因素各水平与试验指标关系图 方差分析表 重复试验结果
瓶一瓶配制，认真仔细检查，共同的非可变 因素可以统一配制后，分别加入； 不要急于实施试验，仔细推敲试验方案； 试验时间，用倒推计算；
试验的基本安排（自行安排）
一、下周停课，进行必要准备工作： 1、分组自行设计正交试验方案； 2、完成前2次实验报告； 3、下周星期五上交正交试验方案及实验报告。 二、试验过程的安排： 1、上课时间准备正交试验用培养基，接种； 2、菌种的活化自己安排好（保证菌种正常）； 3、具体测定时间的安排根据各组的试验方案再定。
正Biblioteka Baidu表的选择依据
在能容纳所研究的因素数和因素水平数的前 提下选用试验次数最少的正交表来安排试验。
实际应用中所选择的正交表的试验次数不易 太多，因素和因素水平不一定通过一次试验 全面考虑，可以通过多次试验完成，否则会 造成计算量的增大及分析工作的复杂性。
利用正交表安排试验时须注意的事项
要尽可能使各因素的水平数相等、试验的重 复次数相同；
建立在多因素方差分析基础上，考虑了试验误差， 从而反映了各因素对试验结果影响的显著性——试 验差异是否是因素的真实表现。
因计算量较大及较复杂，可以通过相应的分析软 件（如SPSS、SAS、EXCEL等）进行计算及辅助分析 完成。
表1 正交设计的因素水平表
表2正交试验表头设计
表3 正交表及试验方案
试验过程中的pH控制很难进行或精确控制； 培养基经过灭菌后，有时会有一定变化（一
般会变低）； 所以试验设置pH作为因素，可能在摇瓶发酵
培养中达不到相应的目的。
初次进行正交试验时的要求
设计可以先粗放一些，后面的工作可以越来 越细；先找出影响大的因素，再进行细致研 究；影响不大在后续试验中不再考虑（需要 注意因素之间的交互作用）；
表4 试验方案及其结果
因素各水平与测定指标关系图
测定指标(单位)
1600 1400 1200 1000
800 600 400 200
0
23 4
A
02
B
图1
4
012
0 0.3 0.6 含量(g/100mL)
C
D
因素各水平与测定指标关系图
表6 方差分析表
注：F0.05（2，8）=4.46 ；F0.01（2，8）=8.65
摇瓶机及摇床的控制精度不够和台套数不足， 温度、转速设定不够精确（仪器之间相差较 大），可能会带来一些不清楚的影响，建议 不要采用。
尽量围绕着培养基的组成来进行开展试验。
试验设计的准备工作
计算所需菌种量（种子培养基的准备）； 正交试验培养基的准备； 配制过程中要细致，不要出错，每组试验一
正交表的表示
以Ln（tq）代表正交表格式，则L代表正交表， n代表实验次数，t代表因素水平数，q代表因 素数。如L4（23）表示用此正交表可设计3个 观察因素，每个因素有2个水平，须进行4次 实验（完全试验需要进行23 =8个水平组合试 验）。
在分析测试中，常用的几种正交表是L4(23)、 L8(27)、L9(34)、L16(45)、L25(56)、L27(313)等。
表7 重复试验结果
正交试验的说明
试验设计中的因素问题
可变因素——需要进行考察的因素； 不变因素——不需要考察的因素，在试验起
始或过程中固定不变（相对而言）。 基本条件的确定及操控——需要综合设定，
统筹准备，严格控制，试验组之间保持不变。
pH值在摇瓶发酵中的作用
一般情况下（实验室），只能做到起始pH的 调整；