单因素来做确实是20次，但你想要4因素5水平的组合 不算重复的话要做5的4次方也就是625次= =

王晓雯 杨姗姗 奚玮 徐慧

摘 要：以柠檬烯提取率为评价指标，优化橘子皮中柠檬烯的闪式提取工艺。通过单因素试验和正交试验，考察不同工艺条件下柠檬烯的得率。最佳工艺条件为正己烷作提取溶剂，料液比为1︰10（g/mL），提取时间1.5 min，提取次数3次。用优化后的工艺条件对干橘子皮进行提取，平均得率2.13%，RSD为1.14%。

关键词：柠檬烯;闪式提取工艺;正交试验

柠檬烯是天然物质，具有无毒特性，经FDA批准可以食用，FAO和WHO对柠檬烯的ADI（每日允许摄入量）也不作限量规定。柠檬烯具有多种生理活性和生物功效，有杀虫、抑菌、抗菌消炎和抗肿瘤的功效。柠檬烯是一种单萜类化合物，具有抗氧化活性，在氧气和光照环境中不稳定，易氧化，快速、高效的提取方法是提高提取率的关键。本实验以柠檬烯得率为评价指标，通过单因素正交试验确定提取橘子皮中柠檬烯的最佳闪式提取条件[1-6]。

Agilent 7890型气相色谱仪，带火焰离子化检测器;闪式提取仪，无锡广蕴生化科技有限公司;高速离心机，美国Tomas公司;涡漩混合器，金坛市亿通电子有限公司;均质器，德国IKA公司;固相萃取装置，Supelco公司;石墨化碳黑固相萃取SPE小柱（6 mL，500 mg），Supelco公司。

1.2 提取影响因素分析

影响提取效率的因素主要有提取溶剂种类、料液比、提取时间、提取次数等，本研究在固定其他因素的前提下，以柠檬烯得率为评价指标进行研究，分析以上单因素工艺条件对柠檬烯得率的影响，采用正交设计优化最佳工艺条件。

（1）橘子皮中柠檬烯提取的实验室工艺流程。干橘子皮→粉碎→闪式提取→离心→石墨化;碳黑固相萃取SPE小柱净化→旋转蒸发浓缩至无正己烷→正己烷溶解残渣定容至10 mL，气相色谱测定。

（2）柠檬烯得率的测定。柠檬烯得率（%）=c×v/m×100%，其中c-提取液中柠檬烯浓度（g/mL），v-定容体积（mL），m-试样质量（g）。

9，A为吸光度，C为柠檬烯的含量，据此计算橘子皮中柠檬烯的含量。

2.1.1 提取溶剂的选择

称取6份粉碎的橘子皮样品各2.000 g（每份之间误差不超过5%）置于100 mL闪式提取器中，分别加入10 mL乙醇、丙酮、甲醇、正己烷、三氯甲烷、乙醚、石油醚和6号溶剂油作为溶剂，提取1次，提取时间为1 min，进行闪式提取。提取液按1.3（1）步骤处理，按1.3（3）的气相色谱条件测定，计算柠檬烯得率，每组实验重复3次，取平均值。提取溶剂对柠檬烯得率的影响如图1所示。结果表明，提取溶剂为正己烷时，得率达到最大值。因为柠檬烯类物质是脂溶性强的物质，在烃类、醚类溶剂中溶解效果较好，醇类溶剂提取效率低一些。

称取6份粉碎的橘子皮样品各2.000 g（每份之间误差不超过5%），置于100 mL闪式提取器中，分别加入体积为2 mL、5 mL、10 mL、15 mL和20 mL的正己烷作为溶剂，提取1次，提取时间为1 min。提取液1.3（1）步驟处理，按1.3（3）的气相色谱条件测定，每组实验重复3次，计算柠檬烯得率，结果如图2所示。结果表明，柠檬烯的提取效率随着正己烷添加量即料液比的增加而逐渐增加，正己烷添加量为10 mL，即料液比1︰5后趋于平缓。

2.1.3 提取时间的确定

准确称取6份粉碎的橘子皮样品各2.000 g（每份之间误差不超过5%），置于100 mL闪式提取器中，加入10 mL正己烷作溶剂，提取1次，分别控制提取时间0.5 min、1.0 min、1.5 min、2.0 min、2.5 min和3.0 min进行闪式提取。提取液按1.3（1）步骤处理，按1.3（3）的气相色谱条件测定，计算柠檬烯得率，结果如图3所示。

结果表明，1 min以前，随着提取时间增加，得率增大，1 min之后，得率随时间的延长不再增加，可能由于随着时间的延长，提取过程产生热量，导致少量的柠檬烯挥发，并且柠檬烯受热更易于氧化，导致得率反而会微弱下降。

2.1.4 提取次数的确定

准确称取6份粉碎的橘子皮样品各2.000 g（每份之间误差不超过5%），置于100 mL闪式提取器中，加入10 mL正己烷作为溶剂，提取时间为1 min，分别提取1、2、3、4、5及6次。提取液按1.3（1）步骤处理，按1.3（3）的气相色谱条件测定，计算得率，结果如图4所示。

结果表明，随着提取次数的增加，柠檬烯的得率逐渐增大且趋于平缓。

2.2.1 正交试验设计和结果

为获得橘子皮中柠檬烯的最佳提取工艺条件，根据单因素实验结果，正己烷作为提取溶剂，以柠檬烯含量为考察目标，选取影响橘子皮中柠檬烯提取效率的料液比、提取时间、提取次数，设计3因素3水平正交试验，每个实验条件做3次重复实验，结果取平均值。正交水平因素设计见表1，正交试验结果见表2。

由表2可知，极差RA> RC > RB，因此影响因素料液比>提取次数>提取时间。最佳条件为：A3B3C3，即最佳提取条件为：提取溶剂正己烷，料液比1 ︰ 10（g/mL），提取时间 1.5 min，提取 3 次。

本实验通过正交试验得出橘子皮中柠檬烯的最优提取条件为提取溶剂正己烷，料液比1∶10（g/mL），提取时间1.5 min，提取3次，平均得率为2.13%，RSD为1.14%，建立了一种简单、高效的柠檬烯提取工艺条件。

[1]张迪，王勇，王彦兵，等.闪式提取法提取枣果皮中多酚的工艺研究[J].食品工业科技，2013，34（4）：259-262.

[2]范成杰，江道峰，凌宗士.响应面法优化黄芩中黄芩苷闪式提取工艺[J].中国实验方剂学杂志，2012，18（6）：48-51.

[3]赵蕾，唐辉，董琼，等.组织破碎提取法及闪式提取器的研究进展及应用[J].现代中药研究与实践，2014，28（3）：74-76.

[4]王瑾，杨义雄，林海，等.闪式提取无患子中长春藤皂苷元的最优工艺[J].福建中医药大学学报，2012，22（1）：50-51.

[5]刘娟，李楠，王昌涛.牡丹花粉黄酮的提取及抗氧化性研究[J].食品研究与开发，2012，33（10）：39-44.

[6]谢捷，周萍萍，朱兴一，等.竹叶黄酮的闪式提取及抗氧化活性研究[J].食品科技，2010，35（5）：194-198.

古希腊是一个多民族的国家，国王在检阅臣民时要求每个方队中每行有一个民族代表，每列也要有一个民族的代表。

数学家在设计方阵时，以每一个拉丁字母表示一个民族，所以设计的方阵称为拉丁方。

用n个不同的拉丁字母排成一个n阶方阵（n<26 ），如果每行的n个字母均不相同，每列的n个字母均不相同，则称这种方阵为n*n拉丁方或n阶拉丁方。每个字母在任一行、任一列中只出现一次。

设有两个n阶的拉丁方，如果将它们叠合在一起，恰好出现n2个不同的有序数对，则称为这两个拉丁方为互相正交的拉丁方，简称正交拉丁方。

例如：3阶拉丁方（图1）

用数字替代拉丁字母：（图2）

正交试验设计(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平的又一种设计方法，它是根据正交性从全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。

日本著名的统计学家田口玄一将正交试验选择的水平组合列成表格，称为正交表。例如作一个三因素三水平的实验，按全面实验要求，须进行33=27种组 合的实验，且尚未考虑每一组合的重复数。若按L9(33) 正交表按排实验，只需作9次，按L18(37) 正交表进行18次实验，显然大大减少了量。因而正交实验设计在很多领域的研究中已经得到广泛应用。

利用因果图来设计用例时, 作为输入条件的原因与输出结果之间的因果关系,有时很难从软件规格说明中得到。往往因果关系非常庞大,以至于据此因果图而得到的测试用例数目多的惊人，给带来沉重的负担，为了有效地,合理地减少测试的工时与费用,可利用正交实验设计方法进行测试用例的设计。

正交实验设计方法:依据Galois理论,从大量的（实验）数据（测试例）中挑选适量的、有代表性的点（例），从而合理地安排实验（测试）的一种科学实验设计方法。类似的方法有:聚类分析方法、因子方法方法等。

三、利用正交实验设计测试用例的步骤：

（1）提取功能说明,构造因子--状态表

把影响实验指标的条件称为因子，而影响实验因子的条件叫因子的状态。

利用正交实验设计方法来设计测试用例时，首先要根据被测试软件的规格说明书找出影响其功能实现的操作对象和外部因素，把他们当作因子；而把各个因子 的取值当作状态。对软件需求规格说明中的功能要求进行划分，把整体的、概要性的功能要求进行层层分解与展开，分解成具体的有相对独立性的、基本的功能要 求。这样就可以把被测试软件中所有的因子都确定下来，并为确定每个因子的权值提供参考的依据。确定因子与状态是设计测试用例的关键。因此要求尽可能全面 的、正确的确定取值，以确保测试用例的设计作到完整与有效。

（2）加权筛选,生成因素分析表

对因子与状态的选择可按其重要程度分别加权。可根据各个因子及状态的作用大小、出现频率的大小以及测试的需要，确定权值的大小。

（3）利用正交表构造测试数据集

利用正交实验设计方法设计测试用例，比使用等价类划分、边界值分析、因果图等方法有以下优点：节省测试工作工时；可控制生成的测试用例数量；测试用例具有一定的覆盖率。

在使用正交实验法时，要考虑到被测系统中要准备测试的功能点，而这些功能点就是要获取的因子或因素，但每个功能点要输入的数据按等价类划分有多个，也就是每个因素的输入条件，即状态或水平值。

行数(Runs)：正交表中的行的个数，即试验的次数，也是我们通过正交实验法设计的测试用例的个数。

因素数(Factors) ：正交表中列的个数，即我们要测试的功能点。

水平数(Levels)：任何单个因素能够取得的值的最大个数。正交表中的包含的值为从0到数“水平数-1”或从1到“水平数” 。即要测试功能点的输入条件。

L行数(水平数因素数)

在同一张正交表中，每个因素的每个水平出现的次数是完全相同的。由于在试验中每个因素的每个水平与其它因素的每个水平参与试验的机率是完全相同的，这就保证在各个水平中最大程度的排除了其它因素水平的干扰。因而，能最有效地进行比较和作出展望，容易找到好的试验条件。

在同一张正交表中，任意两列（两个因素）的水平搭配（横向形成的数字对）是完全相同的。这样就保证了试验条件均衡地分散在因素水平的完全组合之中，，因而具有很强的代表性，容易得到好的试验条件。

用正交实验法设计测试用例

以上介绍了正交实验法的由来。怎么用正交实验法进行用例的设计呢？

一、用正交表设计测试用例的步骤

(2) 每个因素有哪几个水平（变量的取值）

(3) 选择一个合适的正交表

(4) 把变量的值映射到表中

(5) 把每一行的各因素水平的组合做为一个测试用例

(6) 加上你认为可疑且没有在表中出现的组合

 考虑因素（变量）的个数

 考虑因素水平（变量的取值）的个数

 考虑正交表的行数

 取行数最少的一个

三、设计测试用例时的三种情况

（1）因素数（变量）、水平数（变量值）相符

四、我们来看看第一种情况:

（1）因素数与水平数刚好符合正交表

我们举个例子：（图4）

这是个人信息查询系统中的一个窗口。我们可以看到要测试的控件有3个：姓名、身份证号码、号码，也就是要考虑的因素有三个；而每个因素里的状态有两个：填与不填。

选择正交表时分析一下：

1、表中的因素数>=3；

2、表中至少有3个因素数的水平数>=2；

3、行数取最少的一个。

从正交表公式中开始查找，结果为：

1：填写姓名、填写身份证号、填写手机号

2：填写姓名、不填身份证号、不填手机号

3：不填姓名、填写身份证号、不填手机号

4：不填姓名、不填身份证号、填写手机号

5：不填姓名、不填身份证号、不填手机号

从测试用例可以看出：如果按每个因素两个水平数来考虑的话，需要8个测试用例，而通过正交实验法进行的测试用例只有5个，大大减少了测试用例数。用最小的测试用例集合去获取最大的测试覆盖率。

如果因素数不同的话，可以采用包含的方法，在正交表公式中找到包含该情况的公式，如果有N个符合条件的公式，那么选取行数最少的公式。

采用包含和组合的方法选取合适的正交表公式。

正交实验法的又一个例子

上面就正交实验法进行了讲解，现在再拿PowerPoint软件打印功能作为例子，希望能为大家更好地理解给方法的具体应用

 打印范围分：全部、当前幻灯片、给定范围 共三种情况；

 打印内容分：幻灯片、讲义、备注页、大纲视图 共四种方式；

 打印颜色/灰度分: 颜色、灰度、黑白 共三种设置；

 打印效果分：幻灯片加框和幻灯片不加框两种方式。