投稿白葡萄-副本

1、基于統(tǒng)計學原理的白葡萄酒評價體系的研究 王淇樑，尹莉，竇芃，孫中波 （東北師范大學人文學院 數(shù)學系，長春 130117）摘要：對白葡萄酒質(zhì)量的評價結(jié)果，利用SPSS軟件進行F、T-檢驗，表明兩組評酒員的評價無顯著差異.利用主成分分析法及層次分析法，得出對應(yīng)的權(quán)重和相關(guān)系數(shù)相互驗證. 運用excel折線圖分析釀酒葡萄與葡萄酒理化指標間的聯(lián)系.結(jié)合多元線性回歸模型確定釀酒葡萄和葡萄酒理化指標之間的關(guān)系，給出白葡萄酒的評價體系.關(guān)鍵字： F-檢驗；T-檢驗；主成分分析法；多元線性回歸分析 中圖分類號：O213 文獻標識碼：A 文章編號： 1.問題分析與基本假設(shè)1.1 問題分析對于葡萄酒質(zhì)量的評價，主

2、要考慮葡萄及葡萄酒中所含指標的評價.考慮到葡萄酒級別標準的模糊性，級別之間沒有嚴格的界定，如果僅僅通過單因子評價，即將各因子依次與給出的葡萄酒分級標準進行比較，給出每個因子的級別，從中選取最劣因子的級別作為該葡萄酒的級別評價，這樣對于葡萄酒質(zhì)量的評價有可能會出現(xiàn)以偏蓋全的結(jié)果.因此需建立各影響因子的聯(lián)系和相關(guān)性的評價模型，綜合評價葡萄酒的級別.主要考慮如下的四個問題：（1）分析附件1中兩組評酒員的評價結(jié)果有無顯著性差異，哪一組結(jié)果更可信？（2）根據(jù)釀酒葡萄的理化指標和葡萄酒的質(zhì)量對這些釀酒葡萄進行分級.（3）分析釀酒葡萄與葡萄酒的理化指標之間的聯(lián)系.（4）分析釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標對葡萄酒

3、質(zhì)量的影響，并論證能否用葡萄和葡萄酒的理化指標來評價葡萄酒的質(zhì)量？在對具體問題的解決上，我們按照以下幾個步驟進行：(1)進行F、T-檢驗，對評價結(jié)果作變異系數(shù)比較.(2)用主成分分析法和層次分析法相互驗證進行葡萄分級.(3)通過折線圖結(jié)合經(jīng)驗知識分析理化指標的聯(lián)系.(4)運用逐步多元線性回歸分析理化指標對葡萄酒質(zhì)量的影響.1.2 基本假設(shè)(1) 釀造優(yōu)質(zhì)的葡萄酒必須要使用到優(yōu)質(zhì)的葡萄.(2) 根據(jù)可信品酒員組給出的評分為評判葡萄酒質(zhì)量時的標準.2.模型建立和問題求解2.1 模型建立2.1.1 基于SPSS軟件的葡萄酒評價根據(jù)附件1網(wǎng)站所給出的數(shù)據(jù)，如果總體標準差未知，而且樣本容量小于30，那么

4、這時一切可能的樣本平均數(shù)與總體平均數(shù)的離差統(tǒng)計量呈t分布.由于樣本的數(shù)量不足夠大，樣本均值不具備統(tǒng)計學意義，因此本文將運用F、T-檢驗，對獨立樣本進行有效檢驗.檢驗是用分布理論來推論差異發(fā)生的概率，從而比較兩個平均數(shù)的差異是否顯著.對白葡萄酒進行F、T-檢驗結(jié)果如下表2-1和表2-2.表21 組統(tǒng)計量組別N均值標準差標準誤差平均得分128745.110470.9835122876.42223.173490.61074表22方差方程Levene檢驗均值方程的 t 檢驗FSigtdfSig均值差值誤差值平均得分方差相等4.0050.051-2.092520.041-2.422221.15771方差

5、不相等-2.09243.4560.042-2.422221.15771Levene檢驗結(jié)果判斷是第一步，從上表可以看出Sig=0.051>0.05，因此接受原假設(shè)，即兩組評酒員的評價結(jié)果無顯著性差異.根據(jù)F-檢驗的結(jié)果，進行獨立樣本T-檢驗.得出Sig=0.041<0.05，應(yīng)該拒絕原假設(shè),即有顯著的差異.所以無法確定其顯著性.在計算出兩組品酒員的得分是否有顯著差異后需要對其結(jié)果進行評價，這里可以通過分析兩組結(jié)果的變異系數(shù)以得出其穩(wěn)定性，從而直觀的評價兩組結(jié)果的穩(wěn)定性與可信度.兩組品酒員對白葡萄酒的評分結(jié)果與變異系數(shù)見表23.通過兩組變異系數(shù)的比較，可以看出第二組評酒員的評價結(jié)果的

6、方差變異系數(shù)更加平穩(wěn)，因此第二組評價結(jié)果更為準確、可信.表23 白葡萄酒方差變異系數(shù)白葡萄酒第一組變異系數(shù)第二組變異系數(shù)白葡萄酒第一組變異系數(shù)第二組變異系數(shù)10.1171130.065302150.1584490.09376920.1911020.092411160.1802930.13474430.2240110.157895170.1523780.07722640.0842150.084375180.171160.07168850.1583770.062898190.0943460.06679860.1864890.063136200.1031490.09235370.0807530.08

7、7526210.1720150.10132580.1897750.077161220.1658550.09220790.132120.128216230.0870520.044004100.1962780.105144240.1438120.081582110.1840760.131251250.0754920.12981120.1699920.163454260.105020.136527130.1982970.092539270.1854420.07744140.1484370.051682280.1564820.0954832.2 主成分分析法確定評價權(quán)重從多元統(tǒng)計理論出發(fā)，運用主成分分

8、析法來確定白葡萄酒的評價權(quán)重.該方法的優(yōu)點是考慮綜合評價指標體系中各層因素的重要程度而使各指標權(quán)重趨于合理.白葡萄酒在釀制的過程中須經(jīng)過對葡萄的去皮、去梗、去籽等處理，然后進行榨汁釀造，即對葡萄原汁與皮渣進行分離后，用葡萄汁發(fā)酵而成.葡萄皮渣中含有豐富的多酚類化合物，包括白藜蘆醇、黃酮類化合物，大量的單寧和花色苷，所以對白葡萄酒的評價采用釀酒白葡萄中的糖、酸、干物質(zhì)含量、果穗質(zhì)量，這四項指標來進行分析.附件2網(wǎng)站中給出釀酒白葡萄的各項指標可以通過查閱相關(guān)文獻1以及計算這些指標與品酒員打分的相關(guān)性得出結(jié)果從而選取出對白葡萄酒比較重要的4個指標項目，利用SPSS軟件求得相關(guān)系數(shù)矩陣的白葡萄酒前4個

9、特征根及其貢獻率見表24.表2-4 主成分分析結(jié)果成份初始特征值提取平方和載入旋轉(zhuǎn)平方和載入合計方差的 %累積 %合計方差的 %累積 %合計方差的 %累積 %12.09552.37652.3762.09552.37652.3762.06851.70751.70721.04026.00678.3821.04026.00678.3821.06726.67578.3823.53113.26891.6504.3348.350100.000可以看出，前二個特征根的累計貢獻率接近78.4%，主成分分析效果很好.下面取這四個主成分進行綜合評價.四個特征根對應(yīng)的特征向量見表2-5.表 2-5 標準變化量的主要

10、成分對應(yīng)特征向量成 份12糖0.8550.274酸-0.1890.961干物質(zhì)含量0.8290.104果穗質(zhì)量-0.8000.173分別以四個主成分的貢獻率為權(quán)重，構(gòu)建主成分綜合評價模型，可以得到葡萄酒質(zhì)量的綜合評價結(jié)果.此處計算綜合評價結(jié)果需要用到標準化處理后的數(shù)據(jù).對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理【本文3】.將指標權(quán)重乘以標準化指標變量從而得出白葡萄的排名，見下表：表2-6白葡萄排名名次得分序號品酒員得分名次得分序號品酒員得分11.8181332674.315-0.027271976.421.6132772579.516-0.061852277.431.4688442879.617-0.10011

11、272.441.1933962476.118-0.214041780.351.12071581.519-0.29355675.560.949309476.920-0.3413375.670.9437022076.621-0.57787774.280.90842980.422-0.658111876.790.8129491079.823-1.18531177.9100.604872179.224-1.399631667.3110.5540282377.425-1.738311171.4120.25851275.826-1.745991578.4130.176748277727-1.7934887

12、2.3140.1602671477.128-2.446351373.92.3建立層次分析模型由于白葡萄酒去皮渣榨汁釀造的過程，出汁率也是一項比較重要的指標，為了更加準確地根據(jù)數(shù)據(jù)判斷白葡萄酒的質(zhì)量，我們將影響白葡萄酒質(zhì)量因素問題分解成三個層次，最上層為目標層，即白葡萄酒質(zhì)量；中間層為準則層，外觀、口感、香氣三個因素.最下層為指標層，即五個指標糖，酸、干物質(zhì)含量、果穗質(zhì)量、出汁率；構(gòu)白葡萄酒質(zhì)量氣味口感外觀糖酸出汁率果穗質(zhì)量干物質(zhì)含量建其指標體系:在建立層次結(jié)構(gòu)后，上下層元素間的影響關(guān)系就被確定了，可以構(gòu)造一系列的判斷矩陣. 表2-7權(quán)向量對0.1634 0.5396 0.2970 3.0092

13、 0.0046 0.0088 準則方案 （外觀） （口感） （香氣）組合權(quán)向量權(quán)向量糖 酸 干物質(zhì)含量 果穗質(zhì)量 出汁率 0 0.4673 0.53960 0.1601 00.5396 0.2772 0.29700.1634 0 0.16340.2707 0.0954 00.41240.08640.32600.07520.09573.0092 4.0310 3.00920.0046 0.1601 0.00460.5200 0.8900 0.52000.0088 0.0116 0.0088把通過四個判斷矩陣計算（見文獻？）得出的權(quán)重向量 ,最大特征值和一致性指標列入表2-7中，其中為判斷準則,為

14、指標.通過表2-7，可以得到五項重要指標的各自權(quán)重，與主成分分析法得出的權(quán)重基本一致.根據(jù)層次分析法得出的權(quán)向量進行計算得出的白葡萄排名（見附件2）與主成分分析法得出的白葡萄排名也基本一致.2.4折線圖綜合分析釀酒葡萄與葡萄酒理化指標間的聯(lián)系白葡萄酒在釀制的過程中需要經(jīng)過多道加工程序，這些加工的步驟會改變葡萄的一些本身指標從而影響到白葡萄酒的質(zhì)量.我們將釀酒葡萄與葡萄酒之間一些共有重要指標數(shù)據(jù)的改變量分析釀酒葡萄與葡萄酒重要指標之間的聯(lián)系.2.4.1 單寧 2.4.2 總酚 單寧可以為葡萄酒建立“骨架”，使酒體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、堅實豐滿，有效地聚合穩(wěn)定色素物質(zhì)，為葡萄酒賦予完美和富有活力的顏色.單寧的

15、存在是紅葡萄酒和白葡萄酒之間最重要的區(qū)別之一.白葡萄酒是將葡萄原汁與皮渣進行分離后，用葡萄汁發(fā)酵制成.而單寧主要存在于葡萄的皮渣當中,有些白葡萄酒在釀制的過程中甚至會單獨的加入一些分離出來的單寧,來影響其質(zhì)量.從圖中可以看出,釀制以后的白葡萄酒單寧含量大幅減少,僅有微量存在于酒中.總酚參與形成葡萄酒的味道、骨架、結(jié)構(gòu)和顏色等,對紅葡萄酒的風格特征和品質(zhì)有著非常重要的影響,主要存在于白葡萄的皮渣中.從圖中可看出總酚經(jīng)釀制后降至微量.2.4.3 乙醇 2.4.4 DPPH自由基乙醇不僅存在于葡萄中,而且在葡萄酒釀制的過程中也會由糖發(fā)酵產(chǎn)生.白葡萄酒的釀制使皮渣分離后的葡萄汁糖含量相對較高,經(jīng)過發(fā)酵

16、后一部分糖轉(zhuǎn)化成乙醇.從圖中可以看出白葡萄酒中的乙醇含量普遍增加.DPPH自由基是一種大量存在于果皮中的天然防腐劑，它能夠有效的提升葡萄酒的抗氧化性，同時還可以與游離的單寧結(jié)合生成影響葡萄酒外觀的元素.從圖中可以看出經(jīng)釀制后白葡萄酒中的DPPH大幅減少至一個穩(wěn)定的狀態(tài).2.5 運用多元線性回歸模型評價葡萄酒的質(zhì)量釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標不能完整反應(yīng)葡萄酒的質(zhì)量，葡萄酒中的芳香物質(zhì)也會影響到葡萄酒的質(zhì)量.葡萄酒芳香物質(zhì)主要是醇、酯、醛、酮及萜烯類物質(zhì)，他們的種類、含量、感覺閥值及其之間的相互作用決定著葡萄酒的風味和典型性.隨著香氣成分鑒定技術(shù)的提高，利用芳香成分作為葡萄酒質(zhì)量的評價有可能成為一

17、種新方法. 現(xiàn)對不同等級釀酒葡萄和葡萄酒的樣品進行重要芳香物質(zhì)的對比分析.其感官特性表2-8 三種等級釀酒葡萄及其對應(yīng)葡萄酒中酯類化合物的比較成分名稱樣品5/相對含量（%）樣品4/相對含量（%）樣品16/相對含量（%）葡萄葡萄酒葡萄葡萄酒葡萄葡萄酒乙酸甲酯2.45%-2.43%-2.27%-乙酸乙酯15.26%4.67%16.27%1.52%11.60%-乙酸戊酯0.34%0.57%0.71%-0.45%-己酸乙酯0.09%4.20%0.09%10.96%-31.08%乙酸己酯0.16%1.08%-3.56%-7.51%乙酸庚酯-0.12%-0.05%-辛酸乙酯0.21%11.52%-26.7

18、9%-乙酸辛酯-0.05%-壬酸乙酯0.16%-0.33%-0.24%-辛酸甲酯-0.05%-0.07%-乳酸乙酯-0.05%-丁酸乙酯-0.37%-0.36%-乙酸正丙酯-0.16%-2.79%-0.43%癸酸乙酯-2.40%-10.61%-13.16%總的相對含量（%）18.67%25.25%19.83%56.71%14.56%52.19%注:“-”表示未檢測出表2-9 三種等級釀酒葡萄及其對應(yīng)葡萄酒中醇類化合物的比較成分名稱樣品5/相對含量（%）樣品4/相對含量（%）樣品16/相對含量（%）葡萄葡萄酒葡萄葡萄酒葡萄葡萄酒乙 醇10.96%28.44%11.46%14.51%6.91%-1

19、-戊醇0.69%-0.67%-0.45%-1-己醇35.79%0.62%27.10%0.37%38.91%10.57%1-庚醇0.28%0.55%0.26%0.18%0.16%0.70%1-辛醇0.60%0.19%0.13%0.16%0.06%-苯乙醇0.79%4.45%0.37%1.36%0.31%1.75%2-壬醇-0.14%-苯甲醇-0.07%-總的相對含量（%）49.11%34.26%39.98%16.78%46.80%13.02%注:“-”表示未檢測出絕大多數(shù)的酯類能產(chǎn)生令人愉悅的香氣, 大部分的酯類化合物表現(xiàn)出水果的香味.由表2-8的數(shù)據(jù)看出,重要酯類化合物在釀制過程中增加的越少對葡萄酒質(zhì)量的提高越好.一些重要的醇能夠賦予葡萄酒令人愉快的典型的風味.由表2-9的數(shù)據(jù)看出，重要醇類化合物在釀制過程中降低的越少對葡萄酒的質(zhì)量提高越好.表2-10 三種等級釀酒葡萄及其對應(yīng)葡萄酒中有機酸類化合物的比較成分名稱樣品5/相對含量（%）樣品4/相對含量（%）樣品16/相對含量（%）葡萄葡萄酒葡萄葡萄酒葡萄葡萄酒乙 酸-0.16%-0.41%-丁 酸-0.21%-辛 酸-4.81%-2.56%-2.81%總的相對含量（%）-5.17%-2.97%-2.81%注:“-”表示未檢測出芳香物質(zhì)的含量、感覺閥值及其之間的相互作用決定著葡萄酒的風味和