單因素試驗法

單因素試驗是指因素間假設(shè)沒有相互作用的前提下，一個實驗中只有一個因素在變化，而其它因素保持恒定不變的實驗。通過一次改變一個因素的水平而其它因素保持水平不變來確定整個實驗中該因素所起的作用，然后一個個因素進行試驗的優(yōu)化方法。但當實驗因素較多時，需要多次的試驗次數(shù)及較長的試驗時間，才能完成每個因素的篩選優(yōu)化，最終確定培養(yǎng)基的成分、條件等。單因素試驗法通常是用來確定碳源和氮源以及它們的配比，然后再進行正交試驗。但大多數(shù)培養(yǎng)基成分都比較復(fù)雜，實驗因素間經(jīng)常存在交互作用，不能獲得最佳的優(yōu)化結(jié)果。所以培養(yǎng)基的優(yōu)化試驗一般不采用單因素試驗法，而采用正交試驗設(shè)計法。

正交試驗法

正交試驗法是根據(jù)試驗的需要，找出試驗中具有代表性的多因素，利用一套表格選擇多因素、多水平，設(shè)計合理的試驗，找出它們之間存在的交互作用，尋找最佳因素水平結(jié)合，大大減少試驗次數(shù)，較快地取得實驗結(jié)果。正交試驗法利用的是普通統(tǒng)計分析方法來分析試驗結(jié)果，對因素的個數(shù)沒有嚴格的限制，不管因素之間有無交互作用都可使用。正交試驗設(shè)計的因素、水平合理，分布均勻，不需要反復(fù)試驗，誤差小、特別是在試驗因素、水平很多、因素之間的交互作用很多時，正交試驗法具有明顯的優(yōu)勢，單因素試驗幾乎無法完成。比如吳亞麗等人用正交試驗通過搖瓶發(fā)酵確定了最佳培養(yǎng)基是基因菌株融合蛋白，用這種優(yōu)化培養(yǎng)基使GST融合蛋白的量提高到1.8g/L,占總蛋白質(zhì)量的25%。

響應(yīng)面優(yōu)化法

響應(yīng)面優(yōu)化法是利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法找出多因素與響應(yīng)面之間結(jié)合的最佳條件，得出一個數(shù)學(xué)函數(shù)方程，用它對受變量影響的響應(yīng)面進行建模和分析,將響應(yīng)面進行優(yōu)化，通過因素與響應(yīng)面的函數(shù)關(guān)系快速建模，減少實驗的次數(shù)和時間，用最經(jīng)濟的方法和最短的時間全面進行試驗研究，準確地找到整個區(qū)域內(nèi)因素與面的函數(shù)關(guān)系，從而獲得較好的實驗結(jié)果。響應(yīng)面優(yōu)化法用回歸函數(shù)方程式作為估算工具，將多因素實驗中因素與響應(yīng)面的關(guān)系，用多項式來近似，使其實驗結(jié)果函數(shù)化，依據(jù)函數(shù)方程式對整個面進行全面分析，研究因素與響應(yīng)值之間，因素與因素之間的關(guān)系，并進行優(yōu)化，從而減少實驗的工作量。姜麗艷、李雪等人用響應(yīng)面優(yōu)化法對乳鏈菌肽液體發(fā)酵培養(yǎng)基的響應(yīng)區(qū)域進行水平的優(yōu)化，優(yōu)化后的乳鏈菌肽效價是優(yōu)化前的4.48倍。

響應(yīng)面優(yōu)化法得到的數(shù)據(jù)更精確、更全面，哪怕是對試驗有顯著影響的因素都可以用響應(yīng)面優(yōu)化法進行優(yōu)化。

還有不常用的均勻?qū)嶒炘O(shè)計法、二次正交旋轉(zhuǎn)組合法、遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等幾種方法，在培養(yǎng)基優(yōu)化中都會用到，關(guān)鍵是根據(jù)實驗的需要，這里就不再一一敘述。