單因素試驗法

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

正交試驗法

正交試驗法是根據試驗的需要，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合，大大減少試驗次數，較快地取得實(shí)驗結果。正交試驗法利用的是普通統計分析方法來(lái)分析試驗結果，對因素的個(gè)數沒(méi)有嚴格的限制，不管因素之間有無(wú)交互作用都可使用。正交試驗設計的因素、水平合理，分布均勻，不需要反復試驗，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(shí)，正交試驗法具有明顯的優(yōu)勢，單因素試驗幾乎無(wú)法完成。比如吳亞麗等人用正交試驗通過(guò)搖瓶發(fā)酵確定了最佳培養基是基因菌株融合蛋白，用這種優(yōu)化培養基使GST融合蛋白的量提高到1.8g/L,占總蛋白質(zhì)量的25%。

響應面優(yōu)化法

響應面優(yōu)化法是利用數學(xué)統計方法找出多因素與響應面之間結合的最佳條件，得出一個(gè)數學(xué)函數方程，用它對受變量影響的響應面進(jìn)行建模和分析,將響應面進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)因素與響應面的函數關(guān)系快速建模，減少實(shí)驗的次數和時(shí)間，用最經(jīng)濟的方法和最短的時(shí)間全面進(jìn)行試驗研究，準確地找到整個(gè)區域內因素與面的函數關(guān)系，從而獲得較好的實(shí)驗結果。響應面優(yōu)化法用回歸函數方程式作為估算工具，將多因素實(shí)驗中因素與響應面的關(guān)系，用多項式來(lái)近似，使其實(shí)驗結果函數化，依據函數方程式對整個(gè)面進(jìn)行全面分析，研究因素與響應值之間，因素與因素之間的關(guān)系，并進(jìn)行優(yōu)化，從而減少實(shí)驗的工作量。姜麗艷、李雪等人用響應面優(yōu)化法對乳鏈菌肽液體發(fā)酵培養基的響應區域進(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。

響應面優(yōu)化法得到的數據更精確、更全面，哪怕是對試驗有顯著(zhù)影響的因素都可以用響應面優(yōu)化法進(jìn)行優(yōu)化。

還有不常用的均勻實(shí)驗設計法、二次正交旋轉組合法、遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )等幾種方法，在培養基優(yōu)化中都會(huì )用到，關(guān)鍵是根據實(shí)驗的需要，這里就不再一一敘述。