正交试验在医药科研中的应用

1、正交试验在医药科研中的应用正交试验在医药科研中的应用一、正交试验法的作用一、正交试验法的作用表表 1 1、乙酰苯胺不同磺化试验结果、乙酰苯胺不同磺化试验结果试验号试验号反应温度反应温度( () )反应时间反应时间( (小时小时) )硫酸浓度硫酸浓度( () )操作方法操作方法收率收率( () )1 150501 11717搅拌搅拌65652 250501 12727不搅拌不搅拌74743 350502 21717不搅拌不搅拌71714 450502 22727搅拌搅拌73735 570701 11717不搅拌不搅拌70706 670701 12727搅拌搅拌73737 770702 21717

2、搅拌搅拌62628 870702 22727不搅拌不搅拌6767如果采用正交试验法，可归纳成表如果采用正交试验法，可归纳成表2 2的试验方案：的试验方案：表表 2 2 乙乙酰酰苯苯胺胺磺磺化化试试验验正正交交设设计计因因子子水水平平反反应应温温度度( () )反反应应时时间间( (小小时时) )硫硫酸酸浓浓度度( () )操操作作方方法法1 15 50 01 11 17 7搅搅拌拌2 27 70 02 22 27 7不不搅搅拌拌表表2 2的试验如果全面互相搭配进行，则要做的试验如果全面互相搭配进行，则要做1616组，组，如果采用正交如果采用正交L L8 8(2(27 7) )法法, ,只需做只

3、需做8 8组试验，就可得出组试验，就可得出二点可信度达二点可信度达9595的可靠结论。的可靠结论。 影响收率的关键是硫酸浓度，即硫酸一定要影响收率的关键是硫酸浓度，即硫酸一定要采用采用2727，磺化温度如果采用，磺化温度如果采用5050，则时间要，则时间要采用采用2 2小时；磺化温度如果采用小时；磺化温度如果采用7070，时间要，时间要采用采用1 1小时，不然收率就低。搅拌与否，对收小时，不然收率就低。搅拌与否，对收率没有显著的影响。率没有显著的影响。 最优化工艺不是最优化工艺不是2 2号，而是号，而是4 4号和号和6 6号。经进号。经进一步计算，一步计算，4 4号和号和6 6号比号比2 2号

4、平均收率高出号平均收率高出4.734.73。 从上述实例可以看出，采用正交法，既省力，从上述实例可以看出，采用正交法，既省力，又可得出科学、可信度高的结果。又可得出科学、可信度高的结果。二、正交试验法的基本特点二、正交试验法的基本特点 用正交法来安排试验，在于安排试验的用正交法来安排试验，在于安排试验的这种正交表具备均衡分散，整齐可比特这种正交表具备均衡分散，整齐可比特性。性。( (一一) )试验均衡分散试验均衡分散、因子与水平、因子与水平完成一项研究，或一个产品的条件叫因子完成一项研究，或一个产品的条件叫因子( (因素因素) )。例如煮大米饭，是米、水、火三个条件例如煮大米饭，是米、水、火三

5、个条件参与完成的，那么米、水、火就是煮饭的三个因参与完成的，那么米、水、火就是煮饭的三个因子子( (因素因素) )。水平是指因子水平是指因子( (因素因素) )所处的不同状态，即试所处的不同状态，即试验点。验点。例如煮饭是早米好吃，还是用晚米好吃，例如煮饭是早米好吃，还是用晚米好吃，早米、晚米就是不同的水平，同理每公斤米加早米、晚米就是不同的水平，同理每公斤米加1 1公斤还是加公斤还是加1.251.25公斤水好，火是大火好还是文火公斤水好，火是大火好还是文火好，都是不同的水平。好，都是不同的水平。 如果要做煮饭试验，用正交试验法将因子和如果要做煮饭试验，用正交试验法将因子和水平列成表水平列成表

6、3 3。表表 3 3 煮煮饭饭试试验验的的表表头头设设计计因因子子水水平平米米水水火火1 1早早米米1 1k kg g大大火火2 2晚晚米米1 1. .2 25 5k kg g文文火火、正交表、正交表正交表是指正交试验法中安排试验，分析正交表是指正交试验法中安排试验，分析试验的一种得力工具，每张正交表，都有自己的试验的一种得力工具，每张正交表，都有自己的名字，并反映出表的具体内容。以名字，并反映出表的具体内容。以L L4 4(2(23 3) )为例：为例：表表示示正正交交的的意意思思表表示示这这张张正正交交表表内内有有四四个个横横行行，每每一一横横行行分分别别叫叫1 1号号、2 2号号、3 3

7、号号、4 4号号。用用它它可可以以安安排排四四组组试试验验表表示示这这张张正正交交表表只只有有两两种种数数字字，一一种种是是1 1，另另一一种种是是2 2分分别别叫叫水水平平1 1和和水水平平2 2。用用它它可可以以安安排排两两个个水水平平的的试试验验表表示示这这张张正正交交表表有有3 3纵纵列列，其其名名分分别别为为列列1 1、列列2 2、列列3 3用用它它最最多多可可以以安安排排3 3个个因因子子的的试试验验L L 4 4 ( ( 2 2 3 3 ) )2 2水平有：水平有：L L4 4(2(23 3) )、L L8 8(2(27 7) )、L L1212(2(21111)L)L6464(

8、2(26363) )3 3水平有：水平有：L L9 9(3(34 4) )、L L1818(3(37 7) )、L L2727(3(33131)L)L8181(3(34040) )4 4水平有：水平有：L L1616(4(45 5) )、L L3232(4(48 8) )、L L6464(4(42121) )表表 4 4 L L4 4(2(23 3) )正交表正交表列号列号试验号试验号1 12 23 31 11 11 11 12 21 12 22 23 32 21 12 24 42 22 21 1所有正交表都具备以下两个数学性质：所有正交表都具备以下两个数学性质：任何一列，各水平出现的次数相同

9、。任何一列，各水平出现的次数相同。任何两列的同一横行，有序数对出现次数相同。上述两点，任何两列的同一横行，有序数对出现次数相同。上述两点，缺少任何一点，表就不正交了。缺少任何一点，表就不正交了。、均衡分散：、均衡分散：一个整体的全面试验中，用正交一个整体的全面试验中，用正交表挑出来的这部分试验分布均匀，代表性强，所表挑出来的这部分试验分布均匀，代表性强，所以只要通过这部分试验，就能反映全部试验情况。以只要通过这部分试验，就能反映全部试验情况。A2B2C1A1B1C2A1B2C1A1B2C2A2B2C2A2B1C2A2B1C1A1B1C187654321任何一个面上都任何一个面上都有二个试验点有

10、二个试验点任何一条线上都任何一条线上都只有一个试验点只有一个试验点所有因子的水平所有因子的水平一视同仁一视同仁( (二二) )数据计算简单数据计算简单表表 5 5 金、银、铜球重量试验金、银、铜球重量试验因子因子水平水平A A铜球铜球银球银球金球金球1 1铜甲铜甲(25g)(25g)银乙银乙(30g)(30g)金甲金甲(22g)(22g)2 2铜乙铜乙(21g)(21g)银甲银甲(20g)(20g)金乙金乙(34g)(34g)表表 6 6 金、银、铜球重量正交试验表金、银、铜球重量正交试验表表头表头试验号试验号A A1 1B B2 2C C3 3试验结果试验结果(g)(g)1 11 11 11

11、 177772 21 12 22 279793 32 21 12 285854 42 22 21 16363K K1 1156156162162140140T=304T=304K K2 2148148142142164164Y=T/N=76=T/N=76R R8/28/220/220/224/224/2 K K：表示各因子的相同水平所对应的试验值之和。表示各因子的相同水平所对应的试验值之和。 R R：表示极差。表示极差。 从上述试验结果可以得出下列二点结论：从上述试验结果可以得出下列二点结论： 比较比较R R值大小，可以看出某因子在这些试验中起值大小，可以看出某因子在这些试验中起主要作用或起次

12、要作用。主要作用或起次要作用。 比较比较K K值大小，可以知道该因子不同水平对试验值大小，可以知道该因子不同水平对试验影响的程度。影响的程度。 优优 (A(A1 1B B1 1C C2 2)=(A)=(A1 1+B+B1 1+C+C2 2)/2-2)/2-2 =(156+162+164) /2-76 =(156+162+164) /2-762=892=89三、正交表的应用程序三、正交表的应用程序 ( (一一) )单一水平正交表应用单一水平正交表应用1 1、二水平正交表的应用、二水平正交表的应用例：板蓝根注射液除杂质方法试验例：板蓝根注射液除杂质方法试验 板蓝根水煎液，用乙醇沉降，冷藏，板蓝根水

13、煎液，用乙醇沉降，冷藏，调调pHpH等方法去除杂质，其注射液常发生澄等方法去除杂质，其注射液常发生澄明度或含量不合格。用石硫醇法处理，虽明度或含量不合格。用石硫醇法处理，虽然解决了澄明度问题，但含量仍不能稳定。然解决了澄明度问题，但含量仍不能稳定。为了摸清影响含量和澄明度的原因，将上为了摸清影响含量和澄明度的原因，将上述两种方法组成下表试验方案。述两种方法组成下表试验方案。表表 7 7 板板蓝蓝根根注注射射液液除除杂杂质质方方法法试试验验因因子子水水平平A AB BC C1 1加加 2 20 0石石灰灰乳乳调调 p pH H至至 1 12 2 过过滤滤，加加 5 5硫硫酸酸至至 p pH H7

14、 7，过过滤滤加加乙乙醇醇至至含含醇醇量量达达8 85 5沉沉降降用用氨氨调调 p pH H 至至 9 92 2加加乙乙醇醇至至含含醇醇量量 7 70 0沉沉降降0 00 0表表 8 8 板蓝根注射液除杂质方法正交试验板蓝根注射液除杂质方法正交试验因子因子水平水平A A1 1B B2 2C C3 3试验结果试验结果1 11 11 11 17.97.92 21 12 22 26.36.33 32 21 12 27.87.84 42 22 21 110.310.3K1K114.214.215.715.718.218.2K2K218.118.116.616.614.114.1R R3.9/23.9/

15、20.9/20.9/24.1/24.1/2最佳工艺：最佳工艺：A A2 2B B2 2C C1 12 2、三水平正交表的应用、三水平正交表的应用例 、 复 方 延 胡 索 制 剂 乙 醇 渗 漉 条 件 的 考 察例 、 复 方 延 胡 索 制 剂 乙 醇 渗 漉 条 件 的 考 察处方：当归、延胡索、赤芍、丹皮、栀子等处方：当归、延胡索、赤芍、丹皮、栀子等1212味药组成。味药组成。表表 9 9 因子水平表因子水平表因子因子水平水平醇浓度醇浓度( (% %) )A A浸泡时间浸泡时间( (h h) )B B收集渗漉液收集渗漉液(ml)(ml)C C渗漉速度渗漉速度(ml/min)(ml/mi

16、n)1 160601212400040002 22 270702424500050003 33 380804848600060004 4影响乙素提取率的主要因素是醇浓度和收集渗漉液量影响乙素提取率的主要因素是醇浓度和收集渗漉液量 浸 泡 时 间浸 泡 时 间 2 42 4 小 时 与小 时 与 4 84 8 小 时 没 有 明 显 区 别小 时 没 有 明 显 区 别渗漉速度对含量影响很小渗漉速度对含量影响很小优化工艺：优化工艺：A A3 3B B2 2C C3 3D D3 3表表 10 10 正交试验结果正交试验结果(L(L9 9(3(34 4)表头表头试号试号A AB BC CD D延胡索

17、乙素延胡索乙素总量总量(mg)(mg)1 11 11 11 11 16.496.492 21 12 22 22 29.369.363 31 13 33 33 313.8613.864 42 21 12 23 39.689.685 52 22 23 31 113.8513.856 62 23 31 12 28.838.837 73 31 13 32 215.0315.038 83 32 21 13 313.8913.899 93 33 32 21 115.2315.23K1K129.7129.7131.2031.2029.2129.2135.5735.57K2K232.3632.3637.103

18、7.1034.2734.2733.2233.22K3K344.1544.1537.9237.9242.7442.7437.4237.42R R4.814.812.242.244.514.511.401.403 3 、 四 水 平 正 交 表 应 用、 四 水 平 正 交 表 应 用例、甘草酸提取方法实验例、甘草酸提取方法实验表表 1 11 1 甘甘草草酸酸提提取取实实验验水水平平因因子子因因子子水水平平溶溶剂剂用用量量A A不不同同溶溶剂剂B B1 12 20 00 00 0. .2 25 5% %氯氯仿仿水水2 22 25 50 00 0. .5 5% %氨氨水水3 33 30 00 01

19、10 0% %乙乙醇醇4 46 60 00 0蒸蒸馏馏水水表表 12 12 甘草酸提取正交试验甘草酸提取正交试验表头表头试号试号A A1 1B B2 23 34 45 5甘草酸含量甘草酸含量10010011111 11 11 11 11 11 1-4.31-4.312 21 12 22 22 22 2-1.50-1.503 31 13 33 33 33 3-1.00-1.004 41 14 44 44 44 40.410.415 52 21 12 23 34 4-4.23-4.236 62 22 21 14 43 3-2.65-2.657 72 23 34 41 12 2-2.01-2.018

20、 82 24 43 32 21 10.260.269 93 31 13 34 42 2-3.10-3.1010103 32 24 43 31 13.093.0911113 33 31 12 24 40.590.5912123 34 42 21 13 30.690.6913134 41 14 42 23 30.010.0114144 42 23 31 14 43.993.9915154 43 32 24 41 12.142.1416164 44 41 13 32 23.263.26K K1 1-6.40-6.40-11.62-11.62-3.10-3.10-1.63-1.631.191.19T=

21、-4.36T=-4.36K K2 2-8.63-8.632.922.92-2.91-2.91-0.65-0.65-3.36-3.36K K3 31.271.27-0.28-0.280.150.151.121.12-2.95-2.95K K4 49.409.404.624.621.501.50-3.20-3.200.760.76R R4 418.0318.0316.2416.244.604.604.324.324.554.55 结果分析：结果分析：根据表根据表1212的的R R和和K K所示，列所示，列3 3、列、列4 4、列、列5 5是误差估计列，是误差估计列，因为其因为其R R均小，用其均小

22、，用其Re=(RRe=(R3 3+R+R4 4+R+R5 5) )1/3=4.171/3=4.17来衡量来衡量R RA A和和R RB B，而，而R RA A、R RB B均超过均超过ReRe的的2 2倍以上，故可知因子倍以上，故可知因子A A、B B均是均是主要因子。取其好水平，其最优提取方法是：主要因子。取其好水平，其最优提取方法是：A A4 4B B4 4或或A A4 4B B2 2。而最差提取方法是而最差提取方法是A A2 2B B1 1或或A A1 1B B1 1。以试验对照，均与试验实。以试验对照，均与试验实际吻合。故结论为：际吻合。故结论为： (1 1)从甘草中提取甘草酸，用蒸馏

23、水、从甘草中提取甘草酸，用蒸馏水、0.5%0.5%氨水比用氨水比用1010乙醇、乙醇、0.250.25氯仿水能明显提供收率。氯仿水能明显提供收率。 (2 2)从甘草中提取甘草酸，其溶剂用量以从甘草中提取甘草酸，其溶剂用量以600ml600ml比比300300、250250、200ml200ml能明显提高收率。能明显提高收率。( (二二) )有交互作用的试验安排有交互作用的试验安排 “ “ 世界上的一切事物都是互相联系、互相制约世界上的一切事物都是互相联系、互相制约的的”。 我们所做试验的因子间关系也是如此。如某因我们所做试验的因子间关系也是如此。如某因子不论在其它因子的什么水平情况下，其试验子

24、不论在其它因子的什么水平情况下，其试验值不是水平值不是水平1 1比水平比水平2 2好，就是水平好，就是水平2 2比水平比水平1 1好。好。用正交表安排，其用正交表安排，其R R值（或值（或F F值）较小者，值）较小者，称为称为该因子不与其它因子发生明显的交互作用。该因子不与其它因子发生明显的交互作用。 反之，某一因子水平好坏是依赖于其它因子水反之，某一因子水平好坏是依赖于其它因子水平而定，用正交表安排，其平而定，用正交表安排，其R R值（或值（或F F值）一定值）一定较大者，较大者，这种情况表明这两个因子间存在有明这种情况表明这两个因子间存在有明显的交互作用。显的交互作用。在医药科研和病例分析

25、中，常在医药科研和病例分析中，常常会遇到这样类似的情况。常会遇到这样类似的情况。 当某一药物反应温度为当某一药物反应温度为5050时，反应时间用时，反应时间用2 2小小时，会比用时，会比用1 1小时明显提高收率。倘若反应温度小时明显提高收率。倘若反应温度改成改成7070时，而反应时间还是时，而反应时间还是2 2小时，那么其收小时，那么其收率就会比用率就会比用1 1小时明显的降低。但在加催化剂用小时明显的降低。但在加催化剂用量上，无论是反应温度量上，无论是反应温度5050还是还是7070，或是反，或是反应时间应时间2 2小时，还是小时，还是1 1小时，催化剂用量小时，催化剂用量2020的的收率都

26、明显高于用收率都明显高于用1010的。的。 因此，可以说因此，可以说“ “ 反应温度与反应时间存在交互反应温度与反应时间存在交互作用，而反应温度与催化剂用量和反应时间与作用，而反应温度与催化剂用量和反应时间与催化剂用量之间则不存在交互作用催化剂用量之间则不存在交互作用”。用正交用正交表安排，前者的表安排，前者的R R（或（或F F）值一定会比后两者大。）值一定会比后两者大。1、如何应用正交表来考察因子间是否如何应用正交表来考察因子间是否存在着交互作用存在着交互作用 （1)定名定名 A A与与B B的交互作用表示为：的交互作用表示为：A AB B A A与与C C的交互作用表示为：的交互作用表示

27、为：A AC C B B与与C C的交互作用表示为：的交互作用表示为：B BC C这三种交互作用如果都安排在正交表上考这三种交互作用如果都安排在正交表上考察，照上述说法，察，照上述说法，R RA AB B一定大于一定大于R RB BC C和和R RA AC C (2)计算自由度计算自由度用正交表安排交互作用，一对交互作用当作一个因子，用正交表安排交互作用，一对交互作用当作一个因子，但其所占正交表的列数不一定和因子所占列数完全相同，但其所占正交表的列数不一定和因子所占列数完全相同，而是要看其两因子自由度乘积（即其自由度）大小来定。而是要看其两因子自由度乘积（即其自由度）大小来定。如二水平三因素的

28、正交试验，如果要安排如二水平三因素的正交试验，如果要安排A AB B，其，其A AB B自由度即自由度即f fA AB B=f=fA Af fB B(2(21)(21)(21)=11)=1，用，用1 1列安排。原列安排。原用用L L4 4(2(23 3) )安排，现在增加安排，现在增加A AB B，则其所做试验次数是，则其所做试验次数是f fA Af fB Bf fC Cf fA AB B1 15 5，在，在2 2水平正交表中没有做水平正交表中没有做5 5组的正交组的正交表，于是改用表，于是改用L L8 8(2(27 7) )安排。安排。在三水平四因素的正交试验中，在三水平四因素的正交试验中，

29、f fA AB B(3(31)(31)(31)1)4 4，而原来的而原来的3 3水平正交表每列自水平正交表每列自由度为由度为2 2，故，故A AB B不能用不能用1 1列，而要用列，而要用2 2列才能安排，如此，列才能安排，如此，也不能用也不能用L L9 9(3(34 4) )安排，而要用安排，而要用L L2727(3(31313) )安排，因为安排，因为f fT T1 1f fA Af fB Bf fC Cf fA AB B1 1(3(31)1)4 4(3(31)(31)(31)1)1 11313。 (3)查交互作用表查交互作用表L L4 4(2(23 3) )只安排了二个因子，如果只安排了

30、二个因子，如果A A与与B B存在存在交互作用，就在另一列上反映出来，其表交互作用，就在另一列上反映出来，其表头设计为：头设计为：因子因子A AB BA AB B列号列号1 12 23 3但如果要考察三因子但如果要考察三因子A AB B、B BA A、A AC C的的交互作用是否存在，就要改用交互作用是否存在，就要改用L L8 8(2(27 7) )，在，在作表头设计时应查对其所选用正交表后面作表头设计时应查对其所选用正交表后面的交互作用表。方法如下：在表头设计时的交互作用表。方法如下：在表头设计时先查先查L L8 8(2(27 7) )的交互作用表，见表的交互作用表，见表1313。表表 13

31、 L13 L8 8(2(27 7) )交互作用表交互作用表列号列号列号列号1 12 23 34 45 56 67 7(1)(1)3 32 25 54 47 76 6(2)(2)1 16 67 74 45 5(3)(3)7 76 65 54 4(4)(4)1 12 23 3(5)(5)3 32 2(6)(6)1 1 如果如果A A安排在列安排在列1 1，B B安排在列安排在列2 2，那么，那么A AB B安排位置就安排位置就从表从表1313中的中的(1)(1)横着向右看，横着向右看，(2)(2)竖着向上看，它们的交叉竖着向上看，它们的交叉点是点是3 3，此，此3 3就是就是A AB B要安排在列

32、要安排在列3 3。同理，。同理，B B安排在列安排在列2 2，C C安排在列安排在列4 4，B BC C就安排在列就安排在列6 6。A AC C安排在列安排在列5 5。交互作用的表头设计为：交互作用的表头设计为：因子因子A AB BA AB BC CA AC CB BC CD D列号列号1 12 23 34 45 56 67 7 2、交互作用占一列举例交互作用占一列举例例、乙酰苯胺磺化试验例、乙酰苯胺磺化试验乙酰苯胺磺化试验，实践表明反应温度与反应时间可能乙酰苯胺磺化试验，实践表明反应温度与反应时间可能存在着交互作用，因此在原来的正交试验上加存在着交互作用，因此在原来的正交试验上加A AB B

33、，总，总自由度加自由度加1 1应改为：应改为：f fT T1 1f fA Af fB Bf fC Cf fD Df fA AB B1 1(2(21)1)4 4(2(21)(21)(21)1)1 16 6按此计算，仍然可以选按此计算，仍然可以选L L8 8(2(27 7) )安排。本例是安排。本例是4 4个因子各占个因子各占1 1列，一个列，一个A AB B交互作用占交互作用占1 1列，共计占去列，共计占去5 5列，尚有列，尚有2 2列列空出，因此表头设计应采用主效应主与交互作用混杂的空出，因此表头设计应采用主效应主与交互作用混杂的设计，将设计，将A A、B B、C C、D D分别安排在列分别安

34、排在列1 1、2 2、4 4、7 7，A AB B安安排在列排在列3 3。而列。而列5 5、6 6空着作试验误差估计。于是表头设空着作试验误差估计。于是表头设计为：计为：表表 1 14 4 一一列列交交互互作作用用正正交交试试验验表表头头试试号号A A1 1B B2 2A AB B3 3C C4 45 56 6D D7 7实实验验结结果果( (7 70 0) ) y y1 11 11 11 11 11 11 11 1- -5 52 21 11 11 12 22 22 22 24 43 31 12 22 21 11 12 22 21 14 41 12 22 22 22 21 11 13 35 5

35、2 21 12 21 12 21 12 20 06 62 21 12 22 21 12 21 13 37 72 22 21 11 12 22 21 1- -8 88 82 22 21 12 21 11 12 2- -3 3K K1 13 32 2- -1 12 2- -1 12 24 4- -5 5- -7 7T T= =- -5 5K K2 2- -8 8- -7 77 77 71 10 02 2R R1 11 1/ /4 49 9/ /4 41 19 9/ /4 41 19 9/ /4 43 3/ /4 45 5/ /4 49 9/ /4 4 试验结果分析：试验结果分析：(1(1)确定主要

36、因子：确定主要因子：R RC C和和R RA AB B较大，取其好水平较大，取其好水平C C2 2、(A(AB)B)2 2和差水平和差水平C C1 1、(A(AB)B)1 1，它们分别包括了较好的，它们分别包括了较好的4 4号、号、6 6号和较差的号和较差的1 1号、号、7 7号试验，但没有包括号试验，但没有包括2 2号，为什号，为什么？第二步就应当把主要作用么？第二步就应当把主要作用R R值降低。由空着列值降低。由空着列R R5 5、R R6 6较小来看，可以合并当作较小来看，可以合并当作ReRe，于是：，于是：ReRe(R(R5 5R R6 6)1/2)1/2(3/4(3/45/4)1/2

37、5/4)1/24/44/4 用用ReRe值来衡量，值来衡量，A A、B B、D D也可算主要因子，因为也可算主要因子，因为R R因因2Re2Re者，说明有者，说明有7575的把握说该因子间的水平试验值有不同的把握说该因子间的水平试验值有不同影响。所以列影响。所以列1 1、2 2、7 7也可算主要作用列。当也可算主要作用列。当A AB B存在，存在，而且而且R RA AB BRRA A、R RB B，A A、B B的最优水平的确定要服从的最优水平的确定要服从A AB B列列好水平所对应的水平。因此最优水平的组合为好水平所对应的水平。因此最优水平的组合为(A(AB)B)2 2C C2 2D D2

38、2、最差水平的组合为、最差水平的组合为(A(AB)B)1 1C C1 1D D1 1。选出的最。选出的最优试验，如果将优试验，如果将D D2 2换成换成D D1 1就包括了就包括了4 4号、号、6 6号试验，号试验，D D2 2DD1 1，可见选出的最优水平组合会比可见选出的最优水平组合会比4 4号、号、6 6号试验更好。号试验更好。 (2)交互作用因子好水平的选取：交互作用因子好水平的选取：由于由于A AB B的存在，其好水平的选取就不是的存在，其好水平的选取就不是A A1 1和和B B2 2，而要服从于，而要服从于A AB B的好水平的好水平2 2所对应所对应的水平，即的水平，即A A1

39、1B B2 2、A A2 2B B1 1。也就是说，。也就是说，A A1 1B B2 2、A A2 2B B1 1搭配一定会比搭配一定会比A A1 1B B1 1、A A2 2B B2 2收率高。收率高。 (3(3)最优试验的选取：最优试验的选取：A AB B好水平确定了，好水平确定了，再与主要因子再与主要因子C C和和D D好水平组合就形成最好水平组合就形成最优试验工艺为：优试验工艺为：A A1 1B B2 2C C2 2D D2 2、A A2 2B B1 1C C2 2D D2 2。 结论：结论： (1(1)反应温度与反应时间存在交互作用。反应温度与反应时间存在交互作用。即反应温度用即反应

40、温度用5050，反应时间宜用，反应时间宜用2 2小时，小时，反应温度用反应温度用7070，反应时间宜用，反应时间宜用1 1小时，小时，否则收率会明显下降。否则收率会明显下降。 (2(2)硫酸浓度用硫酸浓度用2727比用比用1717的收率能明的收率能明显提高。显提高。(3(3)搅拌宜去掉。搅拌宜去掉。 在在1616种磺化工艺中，只有两种最优，即种磺化工艺中，只有两种最优，即加硫酸加硫酸2727在不搅拌情况下，用在不搅拌情况下，用5050反反应应2 2小时小时( (或或7070反应反应1 1小时小时) )。 例、复方丹参注射液的研制例、复方丹参注射液的研制 临床用丹参、葛根、桑寄生、黄精、首乌临床

41、用丹参、葛根、桑寄生、黄精、首乌和甘草组成复方丹参汤剂，治疗冠心病效果很和甘草组成复方丹参汤剂，治疗冠心病效果很好。要将它制成注射液，需要解决下列问题：好。要将它制成注射液，需要解决下列问题： (1)(1)这六种中药组成是否合理这六种中药组成是否合理 (2)(2)用水煎煮，还是用乙醇渗漉能提高疗用水煎煮，还是用乙醇渗漉能提高疗效和降低毒性效和降低毒性 (3)(3)除去杂质是用调除去杂质是用调pHpH，还是用明胶能提，还是用明胶能提高疗效和降低毒性高疗效和降低毒性 (4)(4)注射液中需不需要加吐温注射液中需不需要加吐温-80-80助溶助溶 为了解决上述问题，设计下列试验：为了解决上述问题，设计

42、下列试验：表表 1 15 5 丹丹参参注注射射液液试试验验因因子子、水水平平设设计计因因子子平平A AB BC CD DE E1 1甘甘草草、桑桑寄寄生生丹丹参参吐吐温温- -8 80 0调调 p pH H 除除杂杂6 60 0乙乙醇醇渗渗漉漉2 20 0丹丹参参、黄黄精精首首乌乌、葛葛根根0 0明明胶胶除除杂杂水水煎煎煮煮正交试验表设计：正交试验表设计：总自由度加总自由度加1 1f fA Af fB Bf fC Cf fD Df fE Ef fE EC C1 17 7，故选，故选L L8 8(2(27 7) ) 安排试验。安排试验。表表 1 16 6 复复方方丹丹参参注注射射液液研研制制的的

43、正正交交试试验验表表表表头头A A1 1B B2 2C C3 3D D4 4E E5 5C CE E6 67 7试试 验验 结结 果果冠冠脉脉流流量量 毒毒性性1 11 11 11 11 11 11 11 1- -4 40 04 42 21 11 11 12 22 22 22 2- -2 26 60 03 31 12 22 21 11 12 22 25 52 24 44 41 12 22 22 22 21 11 1- -2 20 05 52 21 12 21 12 21 12 2- -1 15 54 42 26 62 21 12 22 21 12 21 1- -4 47 71 17 72 22

44、 21 11 12 22 21 15 53 30 08 82 22 21 12 21 11 12 21 13 30 0 K K1 1- -1 16 6- -2 26 67 70 0- -8 89 9- -2 22 2- -1 18 83 3- -3 36 6 K K2 2- -1 13 35 51 11 16 6- -1 15 51 1- -6 62 2- -1 12 29 93 32 2- -1 11 15 5 R R1 11 19 9/ /4 43 38 83 3/ /4 41 15 51 1/ /4 42 27 7/ /4 41 10 07 7/ /4 42 21 15 5/ /4 47

45、 79 9/ /4 4 K K1 18 87 74 41 10 09 96 65 5 K K2 23 34 47 71 12 25 56 6R R5 5/ /4 43 3/ /4 43 3/ /4 49 9/ /4 47 7/ /4 41 1/ /4 41 1/ /4 4 结果分析：结果分析：(1(1)从血流量指标的从血流量指标的R R来看，来看，B B和和C CE E是主是主要的，要的，B B宜取宜取B B2 2，C CE E宜取宜取C C1 1E E2 2或或C C2 2E E1 1，可，可明显地增加冠脉血流量。其它因子明显地增加冠脉血流量。其它因子R R较小，较小，其水平可以任选。其水平

46、可以任选。(2(2)从毒性指标的从毒性指标的R R来看，因子来看，因子D D、E E、A A的的R R较大，宜取较大，宜取D D2 2、E E2 2、A A2 2能降低注射液的能降低注射液的毒性。毒性。 结论：结论：(1(1)在上述四种药方组成中，以丹参、首乌、在上述四种药方组成中，以丹参、首乌、黄精、葛根黄精、葛根(B(B2 2) )为最优处方，再加甘草、为最优处方，再加甘草、桑寄生桑寄生(A(A1 1) )虽不会降低冠脉流量，但毒性虽不会降低冠脉流量，但毒性增加。增加。(2(2)用水和用水和6060乙醇渗漉，冠脉流量没有明乙醇渗漉，冠脉流量没有明显的差别，但从毒性来讲，以水为好。显的差别，

47、但从毒性来讲，以水为好。(3(3)除杂方法，调除杂方法，调pHpH与加明胶无明显差异，与加明胶无明显差异，但从毒性考虑，以采用明胶为好。但从毒性考虑，以采用明胶为好。(4(4)如果用水煎煮，则应该加吐温如果用水煎煮，则应该加吐温-80-80。(5(5)根据上述分析，最优工艺为：根据上述分析，最优工艺为：A A2 2B B2 2C C1 1D D2 2E E2 2。3 、 交 互 作 用 占 二 列 举 例交 互 作 用 占 二 列 举 例例、抗生素培养基筛选试验例、抗生素培养基筛选试验表表 17 17 因子、水平表因子、水平表水平水平因子因子1 12 23 3A A、鱼粉、鱼粉(%)(%)1

48、10 00.50.5B B、胨黄豆粉、胨黄豆粉1.51.51.51.51 12 21 11 1C C、KNOKNO3 30 00.10.10.30.3D D、碳源、碳源 1 1 号号1.51.50 02.52.5E E、(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 40.050.050.20.20 0F F、丙酸、丙酸0.020.020 00.050.05G G、丙二醇、丙二醇0 00.050.050.20.2H H、正丁醇、正丁醇0 00.050.050.020.02 f fT T1 1f fA Af fH Hf fA AC Cf fA AC C1 1(3(31)1)8 8(3(31)(31)(

49、31)1)2 21 12525 由于由于8 8个因子均为三水平，故用个因子均为三水平，故用L L2727(3(31313) )安排试验。安排试验。F FA AB B和和f fA AC C均是均是4 4，而，而L L2727(3(31313) )每列的自由度为每列的自由度为2 2，故用两列才能，故用两列才能安排。见表安排。见表1818。表表 18 18 抗生素抗生素 L L2727(3(31313) )实验结果和计算实验结果和计算表表头头A AB BA AB BC CA AC CD DE EF FG GH H实验结实验结果果1/10001/10000 01 12 23 34 45 56 67 7

50、8 89 91010111112121313y y1 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 10.28750.28751 11 11 11 12 22 22 22 22 22 22 22 22 20.25250.25251 11 11 11 13 33 33 33 33 33 33 33 33 30.02120.02121 12 22 22 21 11 11 12 22 22 23 33 33 30.17400.17401 12 22 22 22 22 22 23 33 33 31 11 11 10.02960.02961 12 22 22 23 33 33

51、31 11 11 12 22 22 20.01960.01961 13 33 33 31 11 11 13 33 33 32 22 22 20.03230.03231 13 33 33 32 22 22 21 11 11 13 33 33 30.27750.27751 13 33 33 33 33 33 32 22 22 21 11 11 10.32750.32752 22 22 23 31 12 23 31 12 23 31 12 23 30.03480.03482 22 22 23 32 23 31 12 23 31 12 23 31 10.06250.06252 22 22 23 33

52、31 12 23 31 12 23 31 12 20.40750.40752 23 33 31 11 12 23 32 23 31 13 31 12 20.14000.14002 23 33 31 12 23 31 13 31 12 21 12 23 30.20330.20332 23 33 31 13 31 12 21 12 23 32 23 31 10.01480.01482 21 11 12 21 12 23 33 31 12 22 23 31 10.12620.12622 21 11 12 22 23 31 11 12 23 33 31 12 20.04810.04812 21 11

53、12 23 31 12 22 23 31 11 12 23 30.31500.31503 33 33 32 21 13 32 21 13 32 21 13 32 20.18250.18253 33 33 32 22 21 13 32 21 13 32 21 13 30.24050.24053 33 33 32 23 32 21 13 32 21 13 32 21 10.38750.38753 31 11 13 31 13 32 22 21 13 33 32 21 10.04110.04113 31 11 13 32 21 13 33 32 21 11 11 12 20.20330.20333 31 11 13 33 32 21 11 13 32 22 23 33 30.30400.30403 32 22 21 11 13 32 23 32 21 12 21 13 30.22380.22383 32 22 21 12 21 13 31 13 3