[發明專利]利用響應曲面優化水產飼料中蛋白與脂肪配比的方法

無效

• 申請號: 201310360184.8
• 申請日: 2013-08-19
• 公開（公告）號: CN103404689A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 強俊;何杰;徐跑;朱志祥;王輝;董在杰
• 申請（專利權）人: 中國水產科學研究院淡水漁業研究中心
• 主分類號: A23K1/00
• 分類號: A23K1/00;G06F17/50
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于水產養殖的飼料配方設計技術，具體涉及一套能夠優化水產飼料蛋白與脂肪配方比，提高飼料利用率的統計分析方法。?

背景技術

中國作為水產養殖大國，2012年全國水產品總產量達到5906萬噸，占世界總產量的70%。水產養殖的發展推動了水產營養研究與飼料工業的發展。然而，由于我國水產養殖動物營養研究與人工配合飼料開發起步較晚，飼料工業滯后成為制約我國水產養殖發展的重要原因之一。飼料配方中不恰當的營養素比例，不僅造成必需營養素的浪費，影響水產動物的健康生長，而且對水產養殖的可持續發展產生負面影響。?

蛋白與脂肪作為飼料中最重要的二種營養元素，在水產動物的增養殖與抗病、抗應激方面發揮著重要作用。在研究飼料蛋白與脂肪配比的實驗中，通常采用兩種設計方法。一、單因子設計，如以脂肪水平不變，研究不同飼料蛋白添加量或蛋白水平不變，研究不同飼料脂肪水平時，采用梯度設計方法，根據不同因子水平來安排實驗。二、二因子實驗設計，研究不同飼料蛋白與脂肪組合，采用正交設計。梯度設計是水產飼料配方比實驗中最常用的方法。此種方法雖然工作量較少，設計與分析較為簡單，但是忽視了不同因子間可能存在的互作效應，也無法建立優化組合。正交設計的實驗組合較多，工作量繁重。如2因子5水平實驗，實驗組達到2⁵=32個，再加上3組平行，一次實驗組合共96個。盡管可以研究因子間的互作效應，并且建立一定的數學模型，但是無法分析最優組合。同時，也會造成生物材料與飼料的浪費。?

發明內容

為了克服現有水產飼料蛋白與脂肪配方實驗中，梯度設計無法研究互作效應或正交設計工作量較大，生物材料浪費嚴重，不能建立最優組合的缺點。本發明提供了一套飼料蛋白與脂肪配方比設計與分析方法，能夠極大的減少實驗次數，降低工作量，同時可以研究因子間可能存在的互作效應，建立曲面模型優化因子組合。有效提高飼料中重要營養素的利用，減少生物材料的浪費。?

本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：?

利用響應曲面優化水產飼料中蛋白與脂肪配比，主要設計思路與分析程序包括以下步驟：一、實驗設計。利用中心復合實驗設計安排因子組合，中心復合實驗設計是在2水平全因子和分部實驗設計的基礎上發展出來的一種實驗設計方法，可以在降低實驗次數的同時，充分考?察響應指標在實驗范圍內的變化，可以對響應指標與因子間的非線性關系進行評估。例如2因子5水平下，利用中心復合實驗設計僅要13個組合，少于正交設計的32個組合。二、實驗分析與組合優化。根據因子與響應值間的關系建立多項回歸模型，利用響應曲面法分析因子間互作效應、因子的二次效應。同時，求解不同回歸模型，建立優化組合，實現多目標共同優化。響應曲面設計方法是利用合理的實驗設計方法并通過實驗得到一定數據，采用二次多元回歸方程來擬合因素與響應值之間的函數關系，通過對回歸方程的分析來尋求最優范圍，解決多變量問題的一種統計方法。?

本發明的有益效果：通過中心復合實驗設計與響應曲面法，不僅能極大的減少實驗次數，充分利用生物材料，同時，可進行因子的單次效應、二次效應以及互作效應的分析。根據不同響應值的回歸模型，實現多目標共同優化，建立最優因子組合。按照最優組合安排飼料蛋白與脂肪配比，能夠增加必需營養成分的利用，促進水產動物生長，提高飼料利用率。?

具體實施方式

以羅非魚幼魚飼料中蛋白與脂肪最優配比研究為例，具體闡述本發明的實施方式。?

一、實驗設計。設計2因子5水平實驗，根據其飼料蛋白與脂肪研究范圍，分別設定2因子的最高值與最低值。例如：蛋白水平為20%-60%，脂肪水平為2%-20%。5水平的編碼分別為-a，-1，0，1，a，其中a為星號臂，為1.41421。利用SAS8.3統計軟件換算成實際蛋白與脂肪水平，分別為20%、25.9%、40%、54.1%、60%和2%、4.6%、11%、17.4%和20%。利用中心復合實驗設計安排2因子5水平組合，見下表：?

飼料蛋白與脂肪水平實驗設計與響應值?

實驗表格有13個組合，每個組合3組重復，共計39個。響應值為特定生長率和成活率。飼養56d后，響應值結果見上表。?

二、實驗分析與組合優化。利用響應曲面分析法可以分別分析飼料蛋白與脂肪對響應值的單次效應、二次效應以及互作效應（P值小于0.05，表示差異顯著）。同時，可以將因子與響應值進行擬合，建立相應的回歸模型。?

①特定生長率的方差分析表：?