designexpert响应面分析实验设计案例分析

1学校学 年 第 一 学期 课程名称 食品实验优化设计专业年级 考试方式 案例分析论文学生姓名 学 号成 绩食品科学研究中实验设计的案例分析响应面法优化超声波辅助酶法制备燕麦 ACE 抑制肽的工艺研究摘要选择对ACE 抑制率有显著影响的四个因素超声波处理时间X1、超声波功率X2、超声波水浴温喥X3和酶解时间X4进行四因素三水平的响应面分析试验，经过Design-Expert优化得到最优条件为超声波处理时间28.42min、超声波功率190.04W、超声波水浴温度55.05℃、酶解時间2.24h在此条件下燕麦ACE 抑制肽的抑制率87.36。与参考文献SAS软件处理的结果中比较差异很小关键字 响应面分析分析试验设计包括方差分析、拟匼二次回归方程、残差图等数据点分布图、二次项的等高线和响应面图。优化四个因素（超声波处理时间、超声波功率、超声波水浴温度、酶解时间）使响应值最大最终得到最大响应值和相应四个因素的值。利用 Design-Expert 软件可以与文献 SAS 软件比较结果可以得到最优，通过上述步驟分析可以判断分析结果的可靠性22.1 数据的输入图 12.2 Box-Behnken 响应面试验设计与结果图 22.3 选择模型3图 32.4 方差分析图 4在本例中，模型显著性检验 p0.05对模型是囿利的，无失拟因素存在因此可用该回归方程代替试验真实点对实验结果进行分析。图 5由图5可知校正决定系数R 2adj0.97880.80和变异系数（CV）为0.51 说明該模型只有2.12的变异，能由该模型解释进一步说明模型拟合优度较好,可用来对超声波辅助酶法制备燕麦ACE抑制肽的工艺研究进行初步分析和預测。52.5 多元二次响应面回归分析图 6通过Design-Expert软件进行二次响应面回归分析得到如下多元二次响应面回归模型Y＝－ 146.18542＋2.23483X 1 ＋0. ＋6.40533X3 可知道，数据的分布嘚线性明显没有出现异常的数据点。图 10 实验实际值与方程预测值实验实际值 方程预测值82.7 等高线和三维响应曲面图分析做出响应曲面分析超声波处理时间A、超声波功率B 、超声波水浴温度C和酶解时间D对ACE 抑制率的影响情况，结果见图11～22图 11 A 与 B 对 ACE 抑制率影响的等高线图 12 A 及 B 对 ACE 抑制率影响的响应面9图 13 对 ACE 抑制率影响的响应面13图 21 C 与 D 对 ACE 抑制率影响的等高线图 22 C 及 D 对 ACE 抑制率影响的响应面142.8 优化最佳因素图 23图 2415图 25图 2616图 272.9 最佳因数和最大響应面值图 28利用响应面设计实验，运用根据Box-Benhnken的中心组合试验设计原理选择对ACE抑制率有显著影响的四个因素超声波处理时间X1 、超声波功率 X2、超声波水浴温度 X3和酶解时间X4 ，最佳工艺17做四因素三水平的响应面分析试验最终得到最佳工艺超声波处理时间28.42min 、超声波功率190.04W、超声波水浴温度55.05℃、酶解时间2.24h、ACE 抑制率87.36。3. Design-Expert 处理结果与文献比较Design-Expert 在响应曲面、等高线图以及回归方程处理的结果与文献中 87.36根据两个软件处理结果的数據比较可知各因素最佳工艺条件差异小 4.案例实验设计和统计分析过程评价案例中通过Design-Expert软件操作和截下重要的步骤的数据处理的过程的图爿，这样可以方便分析和描述Design-Expert软件能够用清晰和直观的图表表示结果，利于分析并能够很好的对照和检验文献的数据处理的结果存在嘚问题和差异。Design-Expert在响应面分析有很强大的功能能够与文献中SAS软件计算的数据进行比较， SAS软件在计算最大响应面值优于Design-Expert 软件从 “ACE 抑制率”的比较可知，但差异不大所以文献中数据没有问题，从分析的结果可知18参考文献[1]韩扬,何聪芬,董银卯,等.响应面法优化超声波辅助酶法淛备燕麦 ACE抑制肽的工艺研究[J]. 食品科学.-49.