正交试验设计在生物工程领域中的应用

李昱静

济宁学院生命科学与工程系2009级生物工程3班

摘要：生物统计学是运用数理统计的原理和方法来分析和解释生物界各种现象和试验调查资料的一门科学，是现代生物学研究不可缺少的工具。试验设计(调查设计）是生物统计学的主要内容之一。广义的试验设计是指试验研究课题设计,狭义的试验设计主要是指试验单位 (如动物试验的畜、禽 )的选取、重复数目的确定及试验单位的分组。本文简单介绍了正交试验设计并举例说明了该方法在生物工程领域中的应用。

关键词：生物统计学，试验设计，正交，优化

Orthogonal experiment design in the biological

engineering field of application

LiYujing

Abstract：Biological statistics is using the mathematical statistics theory and method to analyze and explain biological phenomenon and test data of survey of a science, is the modern biology research indispensable tools. Test design (survey design) is one of the major content of biostatistics. The generalized test design is refers to test research topic, narrow sense of experimental design design mainly refers to test units, such as animal testing livestock and poultry) selection, the number of repeat determine and test the grouping of unit. This paper briefly introduced the orthogonal experiment design and illustrates the methods in the application fields of biological engineering.

Key words：Biological Statistics experiment design orthogonal optimization

1.概述

生物统计学不仅在生物学、医学和农学中被广泛应用，而且在新兴的分子生物学研究中也发挥着重要作用。在各种科研研究中，传统的数据统计方法在某些方面已不能满足研究者的需要。随着科技的高速发展，单因素试验设计、正交试验设计、响应面法等统计方法摒弃了传统统计方法的缺点，实现了降低开发成本，优化加工条件等，解决了生产过程中的实际问题。本文将重点讨论正交试验设计方法在生物工程领域中的应用。

2.正交试验设计

正交试验设计(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平的一种设计方法，它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，正交试验设计是分式析因设计的主要方法。是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。在做正交试验设计实验时首先确定

试验因素及水平数，然后选用合适的正交表，选用正交表的原则是：既要能安排下试验的全部因素，又要使部分水平组合数（处理数）尽可能地少。列出试验方案及试验结果，把正交表中安排各因素的每个列(不包含欲考察的交互作用列)中的每个数字依次换成该因素的实际水平，就得到一个正交试验方案。再对正交试验设计结果进行分析，包括极差分析和方差分析，最后确定最优或较优因素水平组合。

3.正交试验设计的应用

3.1 正交试验设计在食品工艺中的应用

正交试验设计在食品工艺中主要应用于提取工艺的优化，以确定多因素水平的最佳组合。如：

3.2正交试验设计在发酵工程中的应用

正交试验设计在发酵工程中应用非常广泛，主要应用于发酵工艺的优化，使发酵生产产量大幅度提高，成本亦相应的降低，取得显著成效。如：

3.3正交试验设计在微生物中的应用

正交试验设计在微生物中主要应用于研究培养基的优化、育选菌株、病菌中物质提取方法优化等。如：

3.4正交试验设计在其他方面的应用

正交试验设计不仅应用于以上方面，也广泛应用于其他方面。

4.展望

正交试验设计法使用一种规范化的表格进行试验设计，找出最优的水平组合。其特点：完成试验要求所需的实验次数少；数据点的分布很均匀；可用相应的的极差分析方法、方差分析方法、回归分析方法等对试验结果进行分析，引出许多有价值的结论；用部分试验代替全部试验通过对部分试验结果的分析，了解全面试验的情况，取得较为准确、可靠的优选结论。当然，它也有着必不可少的缺点，首先，这种方法的选点代表性差，试验方法不全面；其次，用这种方法比较条件好坏时会造成结论的不稳定。即使如此，正交试验设计优于其他统计方法的事实毋庸置疑，在现代工业生产和科学研究高速发展的今日，正交试验设计仍可作为强有力的工具使用，在生物工程领域中的应用将会更加广泛。

参考文献

略

第二篇：简明生物统计方法――第一讲 概述