正交试验介绍

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L 4（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)、 L 8(27)、L 9(34)、L 16(45)、L 25(56)、L 27(313)等。
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。
? 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
温度设定及摇瓶转速设定的问题
? 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
表4 试验方案及其结果
因素各水平与测定指标关系图
1600
1400
1200
) 位
(单1000
标
指 定
800
测
600
400
200
0
234
A
02 4
B
012
C
0 0.3 0.6 含量(g/100mL)
D
图1 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
? 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）；
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
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；
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
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。
? 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百度文库为“ 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。