單因素試驗(yàn)法

單因素試驗(yàn)是指因素間假設(shè)沒有相互作用的前提下，一個(gè)實(shí)驗(yàn)中只有一個(gè)因素在變化，而其它因素保持恒定不變的實(shí)驗(yàn)。通過一次改變一個(gè)因素的水平而其它因素保持水平不變來確定整個(gè)實(shí)驗(yàn)中該因素所起的作用，然后一個(gè)個(gè)因素進(jìn)行試驗(yàn)的優(yōu)化方法。但當(dāng)實(shí)驗(yàn)因素較多時(shí)，需要多次的試驗(yàn)次數(shù)及較長(zhǎng)的試驗(yàn)時(shí)間，才能完成每個(gè)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(yàn)法通常是用來確定碳源和氮源以及它們的配比，然后再進(jìn)行正交試驗(yàn)。但大多數(shù)培養(yǎng)基成分都比較復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)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(yàn)一般不采用單因素試驗(yàn)法，而采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法。

正交試驗(yàn)法

正交試驗(yàn)法是根據(jù)試驗(yàn)的需要，找出試驗(yàn)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(jì)合理的試驗(yàn)，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(yàn)次數(shù)，較快地取得實(shí)驗(yàn)結(jié)果。正交試驗(yàn)法利用的是普通統(tǒng)計(jì)分析方法來分析試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)因素的個(gè)數(shù)沒有嚴(yán)格的限制，不管因素之間有無交互作用都可使用。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素、水平合理，分布均勻，不需要反復(fù)試驗(yàn)，誤差小、特別是在試驗(yàn)因素、水平很多、因素之間的交互作用很多時(shí)，正交試驗(yàn)法具有明顯的優(yōu)勢(shì)，單因素試驗(yàn)幾乎無法完成。比如吳亞麗等人用正交試驗(yàn)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(jì)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(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)方程，用它對(duì)受變量影響的響應(yīng)面進(jìn)行建模和分析,將響應(yīng)面進(jìn)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(shí)驗(yàn)的次數(shù)和時(shí)間，用最經(jīng)濟(jì)的方法和最短的時(shí)間全面進(jìn)行試驗(yàn)研究，準(zhǔn)確地找到整個(gè)區(qū)域內(nèi)因素與面的函數(shù)關(guān)系，從而獲得較好的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中因素與響應(yīng)面的關(guān)系，用多項(xiàng)式來近似，使其實(shí)驗(yàn)結(jié)果函數(shù)化，依據(jù)函數(shù)方程式對(duì)整個(gè)面進(jìn)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(jìn)行優(yōu)化，從而減少實(shí)驗(yàn)的工作量。姜麗艷、李雪等人用響應(yīng)面優(yōu)化法對(duì)乳鏈菌肽液體發(fā)酵培養(yǎng)基的響應(yīng)區(qū)域進(jìn)行水平的優(yōu)化，優(yōu)化后的乳鏈菌肽效價(jià)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(duì)試驗(yàn)有顯著影響的因素都可以用響應(yīng)面優(yōu)化法進(jìn)行優(yōu)化。

還有不常用的均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)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(huì)用到，關(guān)鍵是根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要，這里就不再一一敘述。