葡萄酒的評(píng)價(jià)完整版

1、2012高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽承諾書(shū)我們仔細(xì)閱讀了中國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的競(jìng)賽規(guī)則.我們完全明白，在競(jìng)賽開(kāi)始后參賽隊(duì)員不能以任何方式（包括電話、電子郵件、網(wǎng)上咨詢(xún)等）與隊(duì)外的任何人（包括指導(dǎo)教師）研究、討論與賽題有關(guān)的問(wèn)題。我們知道，抄襲別人的成果是違反競(jìng)賽規(guī)則的 ，如果引用別人的成果或其他公開(kāi)的 資料（包括網(wǎng)上查到的資料），必須按照規(guī)定的參考文獻(xiàn)的表述方式在正文引用處和參 考文獻(xiàn)中明確列出。我們鄭重承諾，嚴(yán)格遵守競(jìng)賽規(guī)則，以保證競(jìng)賽的公正、公平性。如有違反競(jìng)賽規(guī) 則的行為，我們將受到嚴(yán)肅處理。我們授權(quán)全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽組委會(huì)，可將我們的論文以任何形式進(jìn)行公開(kāi)展示（包括進(jìn)行網(wǎng)上公示

2、，在書(shū)籍、期刊和其他媒體進(jìn)行正式或非正式發(fā)表等）。我們參賽選擇的題號(hào)是（從 A/B/C/D中選擇一項(xiàng)填寫(xiě)）： 我們的參賽報(bào)名號(hào)為（如果賽區(qū)設(shè)置報(bào)名號(hào)的話）： 所屬學(xué)校（請(qǐng)?zhí)顚?xiě)完整的全名）：參賽隊(duì)員（打印并簽名）：1.2. 3. 指導(dǎo)教師或指導(dǎo)教師組負(fù)責(zé)人（打印并簽名）： 日期：2012年 9 月10日賽區(qū)評(píng)閱編號(hào)（由賽區(qū)組委會(huì)評(píng)閱前進(jìn)行編號(hào)）：編號(hào)專(zhuān)用頁(yè)賽區(qū)評(píng)閱編號(hào)（由賽區(qū)組委會(huì)評(píng)閱前進(jìn)行編號(hào)）： 賽區(qū)評(píng)閱記錄（可供賽區(qū)評(píng)閱時(shí)使用）：評(píng)閱人評(píng)分備注全國(guó)統(tǒng)一編號(hào)（由賽區(qū)組委會(huì)送交全國(guó)前編號(hào)）： 全國(guó)評(píng)閱編號(hào)（由全國(guó)組委會(huì)評(píng)閱前進(jìn)行編號(hào)）：葡萄酒的評(píng)價(jià)方法研究摘要在本文中，我們分析葡萄酒和釀酒葡萄

3、的理化指標(biāo)與所釀的葡萄酒的質(zhì)量之間的關(guān)系，研究能否用葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)評(píng)價(jià)葡萄酒的質(zhì)量。針對(duì)問(wèn)題一，本文分析了所給附件1 中兩組評(píng)酒員對(duì)不同葡萄酒樣品的評(píng)價(jià)結(jié)果，運(yùn)用方差分析法來(lái)分析兩組評(píng)價(jià)結(jié)果差異的顯著性。在顯著性水平取為0.05的情況下，發(fā)現(xiàn)兩組評(píng)價(jià)結(jié)果的均值和方差均滿(mǎn)足齊性，即兩組評(píng)酒員的評(píng)價(jià)結(jié)果沒(méi)有顯著性差異。因無(wú)顯著差異，本文把兩組評(píng)酒員的評(píng)分的總均值作為葡萄酒評(píng)分的期望值，計(jì)算兩組評(píng)酒員對(duì)于各酒樣品評(píng)分的方差并求和，結(jié)果顯示第二組的總方差明顯小于第一組，即其評(píng)分穩(wěn)定性更高，得出第二組的評(píng)價(jià)結(jié)果更可信。針對(duì)問(wèn)題二，本文借助問(wèn)題一中第二組的評(píng)價(jià)結(jié)果，將葡萄酒的質(zhì)量數(shù)量化。運(yùn)用主成分

4、分析方法，得出釀酒葡萄的主要理化指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用相關(guān)性分析法，分析了釀酒葡萄的主要理化指標(biāo)和葡萄酒質(zhì)量的相關(guān)程度，將釀酒葡萄的主要理化指標(biāo)的加權(quán)平均值作為葡萄分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，其中權(quán)重取為理化指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)。把各葡萄樣品的主要理化指標(biāo)代入表達(dá)式，得到最終加權(quán)平均值，對(duì)其劃分級(jí)別，并作為葡萄的級(jí)別。結(jié)果顯示紅葡萄樣品集中在第2,3,4級(jí)，而白葡萄大多數(shù)集中在第2 級(jí)（級(jí)別數(shù)值越小代表葡萄質(zhì)量越好）。針對(duì)問(wèn)題三，本文依據(jù)問(wèn)題二中所得的釀酒葡萄的主要理化指標(biāo)，運(yùn)用相關(guān)性分析法，分析了葡萄酒的理化指標(biāo)與釀酒葡萄的主要理化指標(biāo)之間的相關(guān)程度，我們得到的主要結(jié)論為：紅葡萄酒中的花色音與釀酒葡萄中的DPPH自

5、由基、褐變度顯著相關(guān)，與釀酒葡萄的出汁率、槲皮素、檸檬酸低度相關(guān)，與釀酒葡萄的其他主要理化指標(biāo)微弱相關(guān)；白葡萄酒中的單寧與釀酒葡萄的DPPH自由基、葡萄總黃酮、谷氨酸、異亮氨酸低度相關(guān)，與釀酒葡萄的其他主要理化指標(biāo)微弱相關(guān)。針對(duì)問(wèn)題四，考慮到除葡萄與葡萄酒的理化指標(biāo)外，葡萄與葡萄酒的芳香物質(zhì)可能對(duì)葡萄質(zhì)量也會(huì)造成影響。首先，運(yùn)用主成分分析法，得出芳香物質(zhì)中的主要成分，并借助問(wèn)題二中所得的釀酒葡萄的主要理化指標(biāo)，運(yùn)用相關(guān)性分析法，綜合分析了葡萄酒質(zhì)量受釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)、釀酒葡萄和葡萄酒中的芳香物質(zhì)的影響程度。根據(jù)所得結(jié)果，取與葡萄酒質(zhì)量關(guān)聯(lián)程度較大的因素作為自變量，以葡萄酒質(zhì)量作為因變

6、量，運(yùn)用多元線性回歸模型建立相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。通過(guò)上述定性與定量分析，說(shuō)明葡萄酒的質(zhì)量受葡萄和葡萄酒中芳香物質(zhì)的影響，因此不能僅以葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)判別葡萄酒的質(zhì)量。以上結(jié)果具有較高的可靠性和可行性，對(duì)于葡萄酒的評(píng)價(jià)具有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：葡萄酒質(zhì)量理化指標(biāo)方差分析主成分分析多元線性回歸相關(guān)性分析一：?jiǎn)栴}重述葡萄酒質(zhì)量的一般是通過(guò)一批有資質(zhì)的評(píng)酒員的品評(píng)來(lái)確定的。他們對(duì)葡萄酒進(jìn) 行品嘗后對(duì)其分類(lèi)指標(biāo)打分，然后求和得到總分，從而確定其質(zhì)量。葡萄酒和釀酒葡 萄檢測(cè)的理化指標(biāo)會(huì)在一定程度上反映葡萄酒和葡萄的質(zhì)量，釀酒葡萄的好壞與所釀 葡萄酒的質(zhì)量有直接關(guān)系。根據(jù)所給相關(guān)資料，建立數(shù)學(xué)模型討論如

7、下的問(wèn)題：1:分析附件1中的兩組評(píng)酒員的評(píng)價(jià)結(jié)果有無(wú)顯著差異并分析哪組的結(jié)果更可靠。2:根據(jù)釀酒葡萄的理化指標(biāo)和葡萄酒的質(zhì)量對(duì)這些釀酒葡萄進(jìn)行分級(jí)。3:分析釀酒葡萄與葡萄酒的理化指標(biāo)之間的聯(lián)系。4:分析釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)對(duì)葡萄酒質(zhì)量的影響，并論證能否用葡萄和葡萄 酒的理化指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)葡萄酒的質(zhì)量？二：模型假設(shè)1 .假設(shè)各評(píng)酒員進(jìn)行評(píng)分時(shí)，公正客觀的對(duì)各酒樣品的進(jìn)行評(píng)分。2 .假設(shè)各評(píng)酒員對(duì)不同酒樣品的評(píng)價(jià)結(jié)果服從正態(tài)分布。3 .假設(shè)進(jìn)行方差分析時(shí)，各評(píng)酒員對(duì)不同酒樣品的評(píng)價(jià)結(jié)果互不干擾，相互獨(dú)立。4 .假設(shè)問(wèn)題四中，除葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)外，僅有芳香物質(zhì)對(duì)葡萄酒的質(zhì)量產(chǎn)生影響。三：符號(hào)

8、說(shuō)明SSw隨機(jī)誤差SSt總偏差平方和SSb組問(wèn)平方和dfb組內(nèi)自由度X平均數(shù)n樣本總數(shù)a 顯著性水平m組數(shù)R第i類(lèi)主成分MSw MSb均方根S均數(shù)差異標(biāo)準(zhǔn)誤差Si2 S22樣本方差aj 主成分系數(shù)p第 p個(gè)觀測(cè)量A主成分系數(shù)矩陣R相關(guān)系數(shù)矩陣Xj第j個(gè)評(píng)酒員對(duì)第i種酒樣品的評(píng)分0, 1，p p+1個(gè)未知參數(shù)名不可測(cè)隨機(jī)誤差cov(x, y) x, y的協(xié)方差D(x),D(y) x,y 的方差p相關(guān)系數(shù)ai紅葡萄酒質(zhì)量相關(guān)的各因素的系數(shù)bi白葡萄酒質(zhì)量相關(guān)的各因素的系數(shù)四：模型的建立與求解問(wèn)題一：兩組評(píng)酒員評(píng)價(jià)結(jié)果的差異分析一一方差分析法針對(duì)問(wèn)題一，本文首先查閱相關(guān)資料，給出關(guān)于顯著性差異的解釋

9、：顯著性差異是一個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)名詞，它是統(tǒng)計(jì)學(xué)上對(duì)數(shù)據(jù)差異性的評(píng)價(jià)。當(dāng)數(shù)據(jù)之間 具有了顯著性差異，就說(shuō)明參與比對(duì)的數(shù)據(jù)是來(lái)自于具有差異的兩個(gè)不同總體，對(duì)于 顯著性差異的檢驗(yàn)通常采用方差分析法1。根據(jù)附件1所給的葡萄酒品嘗評(píng)分表，本文采用方差分析法來(lái)分析兩組評(píng)價(jià)員評(píng)價(jià) 結(jié)果的差異性。方差分析是檢驗(yàn)多組樣本均值間的差異是否具有統(tǒng)計(jì)意義的一種方法 2,運(yùn)用方差分析法各樣本必須符合以下條件：(1)樣本是相互獨(dú)立的隨機(jī)樣本；(2)各樣本來(lái)自正態(tài)總體；方差分析認(rèn)為不同處理組的均值間的差別基本來(lái)源有兩個(gè)：(1)隨機(jī)誤差，如測(cè)量誤差造成的差異或個(gè)體間的差異，稱(chēng)為組內(nèi)差異，用變量在各 組的均值與該組內(nèi)變量值之偏差平方

10、和的總和表示，記作SSw,組內(nèi)自由度dfw(2)實(shí)驗(yàn)條件，即不同的處理造成的差異，稱(chēng)為組間差異。用變量在各組的均值與總 均值之偏差平方和表示，記作SSb,組間自由度dfb(3)總偏差平方和SS的公式其中所以k上式中，n£ (又X.)2為各處理平均數(shù)與總平均數(shù)X.的離均差平方和與重復(fù)數(shù) i 1n的乘積，反映了重復(fù)n次的組間變異，稱(chēng)為組問(wèn)平方和，記為 S0,即 k n上式中，ZZ (Xj -Xi.)2為各組內(nèi)均差平方和之和，反映了各組內(nèi)的變異即誤差，i注j T稱(chēng)為組內(nèi)平方和或誤差平方和，記為 SSw,即 于是有這個(gè)關(guān)系式中三種平方和的簡(jiǎn)便計(jì)算公式如下：組內(nèi)S0、組問(wèn)SS除以各自的自由度(

11、組內(nèi)dfw=n-m,組間d=m-1,其中n 為樣本總數(shù)，m為組數(shù))，得到其均方MSw和MSb, 一種情況是處理沒(méi)有作用，即各組 樣本均來(lái)自同一總體，MSb/MSw也1。另一種情況是處理確實(shí)有作用，那么， MSbL MSw(遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于)。MSb/MSw構(gòu)成F分布，用F值與其臨界值比較，推斷各樣本 是否來(lái)自相同的總體。(4)方差分析的假設(shè)檢驗(yàn)：零假設(shè)H0： m組樣本均值都相同，即9 =之=愕='，如果經(jīng)過(guò)計(jì)算結(jié)果組間均 方遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于組內(nèi)均方(MSbL MSw) , F >Fq ,*dfw , a <0.05,拒絕零假設(shè)， 說(shuō)明樣本來(lái)自不同的正態(tài)總體，說(shuō)明處理造成均值的顯著差異；否則

12、 F < Fo.o5（dfb,dfw）, a >0,05,不能拒絕零假設(shè)，說(shuō)明樣本來(lái)自相同的正態(tài)總體，處理間無(wú)差異。其中 a為 顯著性水平。本文對(duì)于不同的酒樣本方差檢驗(yàn)結(jié)果如下：表1各紅葡萄酒樣品的方差分析結(jié)果紅葡 萄酒 樣品1234567890.3140.1001.000.6840.6130.7930.3350.6320.178紅葡 萄酒 樣品1011121314151617180.30 00.4230.3910.8520.5580.3201.000.0790.381紅葡 萄酒 樣品1920212223242526271.000.0370.7680.2570.5690.9270.

13、7880.0920.678表2白葡萄酒各樣品的方差分析結(jié)果白葡 萄酒 樣品123456789100.9900.3920.1880.8170.9490.8320.2990.0540.9520.979白葡 萄酒 樣品111213141516171819200.5100.3250.7370.2700.3040.6010.2000.0820.6730.432白葡 萄酒 樣品21222324252627280.9430.4590.6200.4620.1360.5400.8960.881在顯著性水平a A0.05的情況下，兩組評(píng)酒員的評(píng)分結(jié)果無(wú)顯著差異；在顯著性水 平0：二二：二0.05的情況下，兩組評(píng)酒

14、員的評(píng)分結(jié)果存在顯著性差異。經(jīng)方差分析，發(fā)現(xiàn)兩組評(píng)酒員僅紅葡萄酒樣品20的評(píng)分存在顯著性差異，其他酒樣品的評(píng)分結(jié)果均無(wú)顯 著性差異，那么，可以認(rèn)為兩組評(píng)酒員的評(píng)分結(jié)果無(wú)顯著性差異。由于兩組評(píng)酒員的評(píng)價(jià)結(jié)果無(wú)顯著差異，那么這兩組評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)自于同一個(gè)總 體，這兩組評(píng)價(jià)結(jié)果總的均值可以認(rèn)為是總體的期望值，可以通過(guò)分別計(jì)算兩組評(píng)價(jià) 結(jié)果的相對(duì)于總體期望值的方差來(lái)進(jìn)行判斷哪一組的評(píng)價(jià)結(jié)果更為可信。方差計(jì)算公式：對(duì)于第i種酒樣品，各評(píng)酒員的評(píng)價(jià)結(jié)果的方差 S；滿(mǎn)足：其中Xj代表第j個(gè)評(píng)酒員對(duì)第i種酒樣品的評(píng)分，Xi代表第i種酒樣品的評(píng)分期望值, n代表共有n個(gè)評(píng)酒員。各組評(píng)酒員對(duì)所有酒樣品的評(píng)價(jià)結(jié)果的方差

15、 S2滿(mǎn)足： 其中m代表酒樣品的總數(shù)。將各組評(píng)酒員對(duì)各樣品就得評(píng)分代入方差計(jì)算公式，經(jīng)計(jì)算得：紅酒：第一組評(píng)酒員評(píng)分的方差和為1843.108,第二組評(píng)酒員評(píng)分的方差和為1168.786。 白酒：第一組評(píng)酒員評(píng)分的方差和為 3220.424,第二組評(píng)酒員評(píng)分的方差和為1659.030?？梢钥闯霾还芗t酒還是白酒，第二組評(píng)酒員評(píng)分的方差小于第一組，說(shuō)明該組的 評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)和第一組相比更加接近于期望值，更穩(wěn)定，因此本文認(rèn)為第二組評(píng)酒員的評(píng) 價(jià)結(jié)果更加可信。問(wèn)題二：釀酒葡萄的分級(jí)主成分分析法和相關(guān)性分析法本文先對(duì)附件2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，多次測(cè)量的同一指標(biāo)數(shù)據(jù)取其平均值，然后 對(duì)附件中釀酒葡萄的的理化指標(biāo)

16、進(jìn)行分析。由于釀酒葡萄的理化指標(biāo)變量較多且各指標(biāo)之間的存在相關(guān)性，勢(shì)必增加了分析 問(wèn)題的復(fù)雜性，因此考慮多個(gè)變量綜合為少數(shù)幾個(gè)代表性變量，能夠代表原始變量的 絕大多數(shù)信息，并且在新的綜合變量基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析，本文采用主成 分分析法對(duì)釀酒葡萄的理化指標(biāo)進(jìn)行分析。1:主成分分析法對(duì)于一個(gè)樣本資料，觀測(cè)p個(gè)變量X1,X2|xp, n個(gè)樣品的數(shù)據(jù)資料陣為：GJ其中：Xj = X2j , j =1,2川 p .<Xnj /主成分分析就是將p個(gè)觀測(cè)變量綜合成為p個(gè)新的變量（綜合變量），即簡(jiǎn)寫(xiě)為：要求模型滿(mǎn)足以下條件： Fi,Fj 互不相關(guān)（i #j , i, j =1,2,川，p ）F1

17、的方差大于F2的方差大于F3的方差，依次類(lèi)推aj ak22 III akp2 =1k =1,2,IIIp.于是，稱(chēng)Fi為第一主成分，F(xiàn)2為第二主成分，依此類(lèi)推，有第 p個(gè)主成分。主成 分又叫主分量，這里aj我們稱(chēng)為主成分系數(shù)。上述模型可用矩陣表示為：其中：A稱(chēng)為主成分系數(shù)矩陣。假設(shè)樣本觀測(cè)數(shù)據(jù)矩陣為：首先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：其中：然后計(jì)算樣本相關(guān)系數(shù)矩陣：為方便，假定原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后仍用 X表示，則經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)的相關(guān)系 數(shù)為：再用雅克比方法求相關(guān)系數(shù)矩陣 R的特征值(儲(chǔ)，兒2川九p)和相應(yīng)的特征向量a =©1©2, liaip=1,2”ip。最后選擇重要的主成

18、分，并寫(xiě)出主成分表達(dá)式3。主成分分析可以得到p個(gè)主成分，但是，由于各個(gè)主成分的方差是遞減的，包含的信息量也是遞減的，所以實(shí)際分析時(shí)，一般不是選取p個(gè)主成分，而是根據(jù)各個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率的大小選取前k個(gè)主成分，這里貢獻(xiàn)率就是指某個(gè)主成分的方差占全 部方差的比重，實(shí)際也就是某個(gè)特征值占全部特征值合計(jì)的比重。即貢獻(xiàn)率q滿(mǎn)足：貢獻(xiàn)率越大，說(shuō)明該主成分所包含的原始變量的信息越強(qiáng) 4。主成分個(gè)數(shù)k的選 取，主要根據(jù)主成分的累積貢獻(xiàn)率來(lái)決定，即一般要求累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到 80%以上，這 樣才能保證綜合變量能包括原始變量的絕大多數(shù)信息。本文利用SPS漱件分別對(duì)紅葡萄和白葡萄的理化指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得到以下的結(jié)果

19、：紅葡萄理化指標(biāo)的10種主要成分有：DPPH自由基，出汁率，榭皮素，葡萄糖，檸檬酸，褐變度，可滴定酸，百粒質(zhì)量，絲氨酸，H1白葡萄理化指標(biāo)的12種主要成分有：谷氨酸，葡萄總黃酮，固酸比，緞氨酸，山奈酸，異亮氨酸，蘋(píng)果酸，甘氨酸，DPPH自由基，出汁率，VC含量，多酚氧化酶活力。得到葡萄的主要理化指標(biāo)后，再運(yùn)用相關(guān)性分析法分析葡萄的各主要理化指標(biāo)與葡 萄酒質(zhì)量的相關(guān)性。2:相關(guān)性分析法(1)相關(guān)性分析法相關(guān)分析是研究現(xiàn)象之間是否存在某種依存關(guān)系，并對(duì)具體有依存關(guān)系的現(xiàn)象 探討其相關(guān)方向以及相關(guān)程度，是研究隨機(jī)變量之間的相關(guān)關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)方法。(2)相關(guān)系數(shù)簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)：在線性條件下說(shuō)明兩個(gè)變量之

20、間相關(guān)關(guān)系密切程度的統(tǒng)計(jì)分析指標(biāo)，簡(jiǎn)稱(chēng)相關(guān)系數(shù)其中cov(x, y)為x, y的協(xié)方差，D(x), D(y)分別為x, y的方差令：因此可得到當(dāng)P的取值介于-1與1之間，P的取值范圍是 卜1,1。當(dāng)P0時(shí)，x與y為正相 關(guān)，當(dāng)P0時(shí)，x與y為負(fù)相關(guān)。|P|的數(shù)值愈接近于1,表示x與y直線相關(guān)程度愈 高；反之，|日的數(shù)值愈接近于0,表示x與y直線相關(guān)程度愈低。通常判斷的標(biāo)準(zhǔn)是"耳0.3稱(chēng)為微弱相關(guān)，0.34耳0.5稱(chēng)為低度相關(guān)，0.5引曰0.8稱(chēng)為顯著相關(guān),0.8 日1稱(chēng)為高度相關(guān)或強(qiáng)相關(guān)5。運(yùn)用SPS漱件分析釀酒葡萄理化指標(biāo)的主成分?jǐn)?shù)據(jù)和葡萄酒質(zhì)量的相關(guān)性，得到 以下結(jié)果：表3紅葡萄

21、的理化指標(biāo)與紅葡萄酒質(zhì)量的相關(guān)性DPPHg由基0.605出汗率0.303柳皮素0.288葡錮糖-0.064檸檬酸-0.205褐變度-0.013可滴定酸-0.265百粒質(zhì)量0.156絲氨酸0.033H1-0.054表4白葡萄的理化指標(biāo)與紅葡萄酒質(zhì)量的相關(guān)性葡萄的主要理化指標(biāo)白葡萄酒質(zhì)量VC含量0.190蘋(píng)果酸0.214多酚氧化酶活力-0.235DPPHI由基0.294葡錮總黃酮-0.226固酸比-0.262出汗率-0.130谷氨酸0.354繳氨酸0.210異鳧氨酸0.307山余酚0.1130.232上述兩表結(jié)果顯示:紅葡萄酒的質(zhì)量與紅葡萄理化指標(biāo)中的柳皮素，葡萄糖，檸檬酸，褐變度，可滴 定酸，百

22、粒質(zhì)量，絲氨酸，H1微弱相關(guān)；與出汁率低度相關(guān)；與 DPPH自由基顯著相 關(guān)。白葡萄酒的質(zhì)量與白葡萄理化指標(biāo)之中的葡萄總黃酮，固酸比，緞氨酸，山奈 酸，異亮氨酸，蘋(píng)果酸，甘氨酸，DPPH自由基，出汁率，VC含量，多酚氧化酶活力微 弱相關(guān)；與谷氨酸低度相關(guān)?？紤]到葡萄的分級(jí)問(wèn)題，本文將上述相關(guān)分析中各指標(biāo)所得相關(guān)系數(shù)作為權(quán)重，求出各指標(biāo)權(quán)重衡量下的求和函數(shù)：、一 一, 一. 一 一 '一 一 一. 一 一其中，ai為紅匍匐中各理化指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)；ai為白匍匐中各理化指標(biāo)的相關(guān)系數(shù) 代入紅白葡萄樣品中相應(yīng)的理化指標(biāo)，得到以下值：表5紅葡萄理化指標(biāo)加權(quán)值樣品1234567890.521.11

23、1.10-0.740.27-0.55-1.090.162.39樣品1011121314151617180.40-1.07-1.570.780.79-1.30-0.720.22-1.10樣品1920212223242526270.500.07-0.57-0.661.99-0.23-0.070.43-1.06表6白葡萄理化指標(biāo)加權(quán)值樣品12345678910-1.020.1341.900.840.871.190.38-2.20-0.020.193樣品11121314151617181920-2.06-0.610.980.361.08-2.630.48-0.97-2.020.97樣品21222324

24、252627280.240.200.350.880.0080.260.561.63分析上述兩表發(fā)現(xiàn)不論紅葡萄還是白葡萄，所對(duì)應(yīng)權(quán)重求和值分別在-23和-32之間，由此本文考慮以1為間距分級(jí)，分五級(jí)，數(shù)值越小代表級(jí)數(shù)越高，葡萄質(zhì)量越高 6。表7紅葡萄各樣品的分級(jí)情況紅葡相級(jí)別紅葡萄樣品1 ( >2)92 (12)2,3,15,23,283 (01)1,5,8,10,13,14,17,19,20,264 (-10)4,6,16,21,22,24,255 ( <-1)7,11,12,18,27<8白葡萄各樣品的分級(jí)情況白葡穩(wěn)級(jí)別白葡箱樣品1 (>1)3,6,15,282 (0

25、1)2,4,5,7,10,13,14,17,20,21273 (-10)9,12,184 (-2-1)15 ( <-2)8,11,16,19問(wèn)題三：釀酒葡萄與葡萄酒理化指標(biāo)之間的聯(lián)系一相關(guān)性分析法為了能夠得到釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)之間的聯(lián)系，本文依據(jù)問(wèn)題二中所得 的關(guān)于釀酒葡萄的主要理化指標(biāo)，仍借助相關(guān)性分析法，分析了這些指標(biāo)與所給葡萄 酒的理化指標(biāo)之間的相關(guān)度，所得結(jié)果如下表所示：表9紅葡萄與紅葡萄酒的理化指標(biāo)的相關(guān)性分析酒花色 甘灑單 寧酒總 酚酒總黃 酮酒白藜 產(chǎn)醇DPPH#抑制體積酒L酒A酒BDPPH1由基0.5670.7530.8140.7640.4210.778-0.70

26、7-0.123-0.055出汗率0.3280.3610.3990.4830.2560.424-0.441-0.008-0.100柳皮素0.3560.5140.3460.2310.0990.376-0.5160.0470.312葡錮糖-0.0240.0850.019-0.0060.0260.090-0.037-0.1900.576檸檬酸0.3800.1450.139-0.082-0.2040.017-0.254-0.269-0.015褐變度0.7670.4450.4590.443-0.0950.380-0.564-0.335-0.244可滴定 酸-0.216-0.066-0.116-0.1810

27、.109-0.0610.1980.2650.074百粒質(zhì) 量-0.263-0.329-0.255-0.248-0.045-0.2290.3090.150-0.176絲氨酸-0.233-0.132-0.060-0.1250.211-0.0480.1100.0780.285H10.1140.1050.0750.059-0.0070.116-0.053-0.216-0.125分析上表，得到紅葡萄酒的理化指標(biāo)與釀制紅葡萄酒的釀酒葡萄的理化指標(biāo)之間的相關(guān)程度如下：紅葡萄酒中的花色音與釀酒葡萄中的 DPPH!由基、褐變度顯著相關(guān)，與釀酒葡萄的出汁率、柳皮素、檸檬酸低度相關(guān)，與釀酒葡萄的其他主要理化指標(biāo)微弱

28、相關(guān)。紅葡萄酒中的單寧與釀酒葡萄中的 DPPHB由基、能皮素顯著相關(guān)，與釀酒葡萄中 的出汁率、褐變度、百粒質(zhì)量低度相關(guān)，與其他主要理化指標(biāo)微弱相關(guān)。紅葡萄酒中的總酚與釀酒葡萄中的 DPPHI由基高度相關(guān)，與釀酒葡萄中的 H1顯著 相關(guān)，與釀酒葡萄中出汁率，柳皮素、褐變度低度相關(guān)，與其他主要理化指標(biāo)微弱相 關(guān)。紅葡萄酒中的酒總黃酮與釀酒葡萄中的 DPPHI由基顯著相關(guān)，與釀酒葡萄中的出 汁率、褐變度低度相關(guān)，與釀酒葡萄中的其他主要理化指標(biāo)微弱相關(guān)。紅葡萄酒中的白藜產(chǎn)醇與釀酒葡萄中的 DPPHI由基低度相關(guān)，與釀酒葡萄中的其 他主要理化指標(biāo)微弱相關(guān)。紅葡萄酒中的DPPH半抑制體積與釀酒葡萄中的 D

29、PPH自由基顯著相關(guān)，與釀酒葡 萄中的出汁率、榭皮素、褐變度低度相關(guān)，與釀酒葡萄中的其他主要理化指標(biāo)微弱相 關(guān)。紅葡萄酒中的色澤L*與釀酒葡萄中的DPPH自由基顯著相關(guān)，與釀酒葡萄中的出汁 率、褐變度、百粒質(zhì)量低度相關(guān)，與其他主要理化指標(biāo)微弱相關(guān)。紅葡萄酒中的a*與釀酒葡萄中褐變度低度相關(guān)，與釀酒葡萄中的其他主要理化指 標(biāo)微弱相關(guān)。紅葡萄酒中的b*與釀酒葡萄中的榭皮素、葡萄糖低度相關(guān)，與釀酒葡萄中的其他 主要理化指標(biāo)微弱相關(guān)。表10白葡相匕白葡相酒的的埋化特性之間的相關(guān)性分析灑單 寧酒總酚酒總 黃酮灑白藜產(chǎn) 醇DPPF#抑制體積酒L酒A酒BVC含量-0.165-0.100-0.1550.130

30、0.2330.220-0.093-0.101蘋(píng)果酸0.0460.1220.467-0.249-0.1230.0990.378-0.271多酚氧化 酶活力-0.237-0.403-0.2320.156-0.3690.006-0.024-0.046DPPH!由基0.4090.4500.1330.0820.387-0.0530.0560.028葡糧總黃 酮0.4950.5880.697-0.1010.4300.1020.434-0.206固酸比0.0390.0820.138-0.159-0.089-0.371-0.1760.355出汗率-0.295-0.293-0.0480.091-0.1520.6

31、880.415-0.757谷氨酸0.3840.3910.119-0.1710.262-0.625-0.0670.498繳萎0.0730.136-0.0750.2210.070-0.1030.1420.020異鳧氨酸0.3000.1850.217-0.2830.435-0.098-0.2120.192山余酚0.1430.0860.0050.0060.116-0.189-0.0210.159甘氨酸 0.194 0.254 0.171-0.134-0.006-0.3610.0010.253分析上表，得到白葡萄酒的理化指標(biāo)與釀制白葡萄酒的釀酒葡萄的理化指標(biāo)之間 的相關(guān)程度如下：白葡萄酒中的單寧與釀酒葡

32、萄的 DPPH自由基、葡萄總黃酮、谷氨酸、異亮氨酸低 度相關(guān)，與釀酒葡萄的其他主要理化指標(biāo)微弱相關(guān)。白葡萄酒中的總酚與釀酒葡萄中的葡萄總黃酮顯著相關(guān)，與釀酒葡萄中的多酚氧 化酶活力、DPPH自由基、谷氨酸低度相關(guān)，與釀酒葡萄中的其他主要理化指標(biāo)微弱相 關(guān)。白葡萄酒中的酒總黃酮與釀酒葡萄中的葡萄總黃酮顯著相關(guān)，與釀酒葡萄中的蘋(píng) 果酸低度相關(guān)，與其他主要理化指標(biāo)微弱相關(guān)。白葡萄酒中的白藜產(chǎn)醇與釀酒葡萄的主要理化指標(biāo)微弱相關(guān)。白葡萄酒中的DPPH#抑制體積與釀酒葡萄中的多酚氧化酶活力、DPPH!由基、葡萄總黃酮、異亮氨酸低速相關(guān)，與其他主要理化指標(biāo)微弱相關(guān)。白葡萄酒中的L與釀酒葡萄中的出汁率、谷氨酸

33、顯著相關(guān)，與釀酒葡萄中的固酸 比、甘氨酸低度相關(guān)，與其他主要理化指標(biāo)微弱相關(guān)。白葡萄酒中的a*與釀酒葡萄中的蘋(píng)果酸、葡萄總黃酮、出汁率低度相關(guān)，與釀酒 葡萄中的其他主要理化指標(biāo)微弱相關(guān)。白葡萄酒中的b*與釀酒葡萄中的出汁率顯著相關(guān)，與釀酒葡萄中的固酸比、谷氨 酸低度相關(guān)，與釀酒葡萄中的其他主要理化指標(biāo)微弱相關(guān)。問(wèn)題四：釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)對(duì)葡萄酒質(zhì)量的影響查閱相關(guān)資料，葡萄的質(zhì)量受到很多因素的影響，如釀酒葡萄的理化指標(biāo)，芳香 物質(zhì)的多少以及釀酒方法環(huán)境等7。為了分析釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)對(duì)葡萄酒質(zhì)量的影響，本文根據(jù)問(wèn)題二和 問(wèn)題三的分析，參考葡萄的理化指標(biāo)中的主成分，葡萄酒的理化指標(biāo)

34、，葡萄的芳香物 質(zhì)以及葡萄酒中的芳香物質(zhì)，欲對(duì)葡萄酒的質(zhì)量進(jìn)行相關(guān)性分析。葡萄和葡萄酒的芳香物質(zhì)成分過(guò)多，本文再次運(yùn)用主成分分析法對(duì)其進(jìn)行降維分析。用SPS漱件分析得到芳香物質(zhì)的主成分如下：紅葡萄：2-辛酮、1-庚醇、1-壬醇、（E）-3,7二甲基-2,6-辛二烯-1-醇、乙醛，苯乙醛； 白葡萄：乙酸己酯、（Z）-乙-庚烯醛、1-壬醇、壬酸乙酯、（Z）-3,7二甲基-2,6-辛二烯醛、辛酸 乙酯、反式-2-壬烯酸、1-庚醇、1-辛醇； 紅葡萄酒：異山梨糖醇、2,5-二（1,1-二甲基乙基）-1,4,-苯二醇、5-甲基糖醛、2-甲基-1-丙醇、 乙酸異戊酯、3-甲硫基-1-丙醇、3,7-二甲基-

35、1,5,7-辛三烯-3-醇、香葉基乙醴；白葡萄酒：辛酸乙酯、（R） -3,7-二甲基、乳酸乙酯、2-壬醇、丙酸乙酯、苯乙烯、2-己丙烯酸 乙酯、乙酸-2-甲基丙基酯、乙酸正丙基、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇。下面運(yùn)用相關(guān)性分析法對(duì)釀酒葡萄和葡萄酒的主要理化指標(biāo)，葡萄和葡萄酒的芳 香物質(zhì)的主要成分與葡萄酒質(zhì)量之間的相關(guān)性進(jìn)行分析：葡萄酒質(zhì)量與釀酒葡萄的理化指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果在問(wèn)題二中已經(jīng)給出。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，對(duì)于附件3中的芳香物質(zhì)用編號(hào)來(lái)代替，如葡萄酒的芳香物質(zhì)按附件 所給的順序用灑芳香1灑芳香73進(jìn)行編號(hào)，葡萄的芳香物質(zhì)按附件所給順序用葡萄芳 香1葡萄芳香55進(jìn)行編號(hào)。下面兩表為其余因

36、素的相關(guān)性分析結(jié)果：表11各因素對(duì)紅葡萄酒質(zhì)量相關(guān)性酒花色 甘灑單寧酒總酚酒總黃 酮酒白藜 產(chǎn)醇DPPK抑制體積酒L酒A紅葡 萄酒0.1530.4860.4930.5180.5110.55-0.4540.186酒B紅酒芳香72紅酒芳香71紅酒芳香49紅酒芳香41紅酒芳香39紅酒芳香33紅酒芳香28紅葡 萄酒0.245-0.2370.1060.3260.3740.0110.2190.01紅酒芳香11葡相芳香54葡相芳香44葡相芳香45葡相芳香35葡相芳香25葡相芳香13紅葡 萄酒0.0310.5220.1680.220.088-0.075-0.114表12各因素對(duì)白葡萄酒的相關(guān)性灑單寧酒總酚酒總

37、黃 酮酒白藜 產(chǎn)醇抑制體 積酒L酒A酒B白葡萄酒0.1060.065-0.194-0.1640.191-0.17-0.1350.175白酒芳白酒芳白酒芳白酒芳白酒芳白酒芳白酒芳白酒芳香4香5香6香16香22香23香27香35白葡萄酒-0.1030.1830.105-0.1420.2870.1550.3970.11白酒芳白酒芳葡相芳葡相芳葡相芳葡相芳葡相芳葡相芳香37香50香24香27香33香35香39香40白葡萄酒0.2830.122-0.1640.0730.0910.0780.082-0.213葡相芳葡相芳葡相芳香43香45香46白葡0.080.0830.076萄酒分析上表，為了更合理更清晰

38、的解釋釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)以及葡萄或葡萄酒中的芳香物質(zhì)與葡萄酒質(zhì)量的關(guān)聯(lián)程度，去除與葡萄酒質(zhì)量相關(guān)程度極其微弱（即|：二0.1）的因素：例如紅葡萄酒質(zhì)量的相關(guān)的因素去除釀酒葡萄中的葡萄糖、褐變度、絲氨酸、H1、紅酒芳香39、紅酒芳香28、紅酒芳香11、葡萄芳香35、葡萄芳香25。取剩下的因素作為自變量，葡萄酒質(zhì)量為因變量，運(yùn)用多元線性回歸模型建立相 應(yīng)函數(shù)關(guān)系。設(shè)y是一個(gè)可觀測(cè)的隨機(jī)變量，它受到 p個(gè)非隨機(jī)因索xi,x2j|,xp和隨機(jī)因素名的影響，y若與xi,x2，川,xp有如下線性關(guān)系：其中歸Pi,III,瓦是p +1個(gè)未知參數(shù)，是不可測(cè)的隨機(jī)誤差，且通常假定w N（0,。2）.上式

39、為多元線性回歸模型8。本文建立以葡萄和葡萄酒的理化特性、葡萄和葡萄酒的芳香物質(zhì)為自變量，葡萄質(zhì)量為因變量的函數(shù)：2 4 紅葡萄 y = ' ai xi e i 131白匍匐 y = bxi ei=1其中，ai為與紅葡萄酒質(zhì)量相關(guān)的各因素的系數(shù)；b為與白葡萄酒質(zhì)量相關(guān)的各因素 一二 '一 一一的系數(shù)；e,e為常數(shù)。借助MATLAB軟件解彳#常數(shù)e為184.863,各理化特性的系數(shù)為：、表13紅葡萄酒函數(shù)的系數(shù)12345678-0.2241-4.9345-5.8775-0.10241.5517-24.288-0.3451-0.0114910111213141516-7.5170-2

40、.8251-0.0090-1.78420.48500.25110.0464-0.004017181920212223241.2221-3.3944-1.55691.202425.7641-0.4954-0.3168-0.2547表14白葡萄酒函數(shù)的系數(shù)12345670.21170.4532-4.9338-15.230711.3249-7.579217.665389101112131415.38190.480519.5342-29.51473.8758-16.67110151617181920214.00040-8.32270.6136-0.767418.76731.74272223242526

41、27282.0872013.2277-0.1117-6.1658-0.19171.73942930312.4372-0.28520.03130綜合考慮相關(guān)性分析結(jié)果與多元線性回歸模型的結(jié)果，可以看出葡萄酒的質(zhì)量與 釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)，釀酒葡萄和葡萄的芳香物質(zhì)緊密相關(guān)，不能單純的通 過(guò)釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)葡萄酒的質(zhì)量，還應(yīng)綜合考慮芳香物質(zhì)等其他 因素對(duì)其的影響。事實(shí)上，本文查閱相關(guān)資料后發(fā)現(xiàn)，葡萄酒的質(zhì)量受也很多外在因素的影響。葡 萄酒是人和自然關(guān)系的產(chǎn)物，是人在一定的氣候、土壤等生態(tài)條件下，采用相應(yīng)的栽 培技術(shù)，種植一定的葡萄品種，收獲其果實(shí)，通過(guò)相應(yīng)的工藝進(jìn)行釀造的結(jié)果9

42、。因此，原產(chǎn)地的生態(tài)條件、葡萄品種以及人所采用的栽培、采收、釀造方式等，決定了 葡萄酒的質(zhì)量和風(fēng)格。因此，影響葡萄酒質(zhì)量和風(fēng)格的因素可分為自然因素和人為因 素兩大類(lèi)。自然因素包括氣候、地質(zhì)、土壤等生態(tài)條件和與之相適應(yīng)的品種；人為因 素包括與自然因素相適應(yīng)的栽培管理措施和釀造、貯藏方式等。釀酒時(shí)貯藏的溫度， 濕度，紫外線，震蕩，通風(fēng)情況，擺置角度以及貯藏年份都會(huì)造成葡萄酒口感變化。 要對(duì)葡萄酒質(zhì)量有一個(gè)更加客觀與信服的評(píng)價(jià)，必須綜合考慮各方面因素，而不能僅 從釀酒葡萄與葡萄酒的理化指標(biāo)方面得出結(jié)論。同時(shí)也說(shuō)明了高品質(zhì)的葡萄酒的釀造 過(guò)程是十分精細(xì)的，從葡萄的選取到釀造都需要經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)的結(jié)合。五：

43、模型評(píng)價(jià)模型優(yōu)點(diǎn)：本文應(yīng)用降維的思想用主成分分析法對(duì)釀酒葡萄、葡萄酒的理化指標(biāo)以及芳香物 質(zhì)中的各種成分進(jìn)行篩選，將多個(gè)變量綜合為少數(shù)幾個(gè)代表性變量，能夠代表原始變 量的絕大多數(shù)信息。相關(guān)分析法分析了理化指標(biāo)、芳香物質(zhì)和葡萄酒的質(zhì)量之間的定量關(guān)系，使得我 們可以忽略理化指標(biāo)中一些對(duì)釀酒葡萄分級(jí)和葡萄酒質(zhì)量影響不明顯的不相關(guān)和微弱 相關(guān)的因素。利用多元線性回歸模型，綜合考慮了與葡萄酒質(zhì)量緊密相關(guān)的各因素，從而更為 準(zhǔn)確的對(duì)葡萄酒的質(zhì)量進(jìn)行定量判斷。模型缺點(diǎn)：由于本文對(duì)葡萄和葡萄酒的一級(jí)二級(jí)理化指標(biāo)和芳香物質(zhì)中的各種成分都進(jìn)行了 分析和篩選，使得計(jì)算量較大并且比較繁瑣。六：參考文獻(xiàn)28卷:1徐洪文

44、，關(guān)于“顯著性檢驗(yàn)”問(wèn)題的討論，寧夏大學(xué)學(xué)報(bào)，第146-147,2007 。2 王國(guó)勝，農(nóng)業(yè)科研中顯著性檢驗(yàn)與顯著性水平的討論，安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，第35 卷第19期：5676-5677， 2007。3 黃長(zhǎng)友，中藥微量元素的主成分分析，廣東微量元素科學(xué)，第14 卷第 4 期：40-41,2007 。4 葉曉楓 王志良，主成分分析法在水資源評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，河南大學(xué)學(xué)報(bào)，第37卷第3 期： 277-279,2007 。5 鄭德如，回歸分析和相關(guān)分析，上海：上海人民出版社，52-69,1984。6 張麗芝，賀蘭山東麓紅葡萄酒等級(jí)劃分客觀標(biāo)準(zhǔn)的初步研究，中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng)，第 18卷第 3 期： 30-31,2012 。7 林翠香，基于數(shù)據(jù)挖掘的葡萄酒質(zhì)量識(shí)別，中南大學(xué)碩士生論文，2010