投稿白葡萄-副本

1、基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理的白葡萄酒評(píng)價(jià)體系的研究 王淇樑，尹莉，竇芃，孫中波 （東北師范大學(xué)人文學(xué)院 數(shù)學(xué)系，長(zhǎng)春 130117）摘要：對(duì)白葡萄酒質(zhì)量的評(píng)價(jià)結(jié)果，利用SPSS軟件進(jìn)行F、T-檢驗(yàn)，表明兩組評(píng)酒員的評(píng)價(jià)無(wú)顯著差異.利用主成分分析法及層次分析法，得出對(duì)應(yīng)的權(quán)重和相關(guān)系數(shù)相互驗(yàn)證. 運(yùn)用excel折線(xiàn)圖分析釀酒葡萄與葡萄酒理化指標(biāo)間的聯(lián)系.結(jié)合多元線(xiàn)性回歸模型確定釀酒葡萄和葡萄酒理化指標(biāo)之間的關(guān)系，給出白葡萄酒的評(píng)價(jià)體系.關(guān)鍵字： F-檢驗(yàn)；T-檢驗(yàn)；主成分分析法；多元線(xiàn)性回歸分析 中圖分類(lèi)號(hào)：O213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 1.問(wèn)題分析與基本假設(shè)1.1 問(wèn)題分析對(duì)于葡萄酒質(zhì)量的評(píng)價(jià)，主

2、要考慮葡萄及葡萄酒中所含指標(biāo)的評(píng)價(jià).考慮到葡萄酒級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)的模糊性，級(jí)別之間沒(méi)有嚴(yán)格的界定，如果僅僅通過(guò)單因子評(píng)價(jià)，即將各因子依次與給出的葡萄酒分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，給出每個(gè)因子的級(jí)別，從中選取最劣因子的級(jí)別作為該葡萄酒的級(jí)別評(píng)價(jià)，這樣對(duì)于葡萄酒質(zhì)量的評(píng)價(jià)有可能會(huì)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(píng)價(jià)模型，綜合評(píng)價(jià)葡萄酒的級(jí)別.主要考慮如下的四個(gè)問(wèn)題：（1）分析附件1中兩組評(píng)酒員的評(píng)價(jià)結(jié)果有無(wú)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(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

3、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？在對(duì)具體問(wèn)題的解決上，我們按照以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：(1)進(jìn)行F、T-檢驗(yàn)，對(duì)評(píng)價(jià)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(yàn)證進(jìn)行葡萄分級(jí).(3)通過(guò)折線(xiàn)圖結(jié)合經(jīng)驗(yàn)知識(shí)分析理化指標(biāo)的聯(lián)系.(4)運(yùn)用逐步多元線(xiàn)性回歸分析理化指標(biāo)對(duì)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(píng)分為評(píng)判葡萄酒質(zhì)量時(shí)的標(biāo)準(zhǔn).2.模型建立和問(wèn)題求解2.1 模型建立2.1.1 基于SPSS軟件的葡萄酒評(píng)價(jià)根據(jù)附件1網(wǎng)站所給出的數(shù)據(jù)，如果總體標(biāo)準(zhǔn)差未知，而且樣本容量小于30，那么

4、這時(shí)一切可能的樣本平均數(shù)與總體平均數(shù)的離差統(tǒng)計(jì)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(jì)學(xué)意義，因此本文將運(yùn)用F、T-檢驗(yàn)，對(duì)獨(dú)立樣本進(jìn)行有效檢驗(yàn).檢驗(yàn)是用分布理論來(lái)推論差異發(fā)生的概率，從而比較兩個(gè)平均數(shù)的差異是否顯著.對(duì)白葡萄酒進(jìn)行F、T-檢驗(yàn)結(jié)果如下表2-1和表2-2.表21 組統(tǒng)計(jì)量組別N均值標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)誤差平均得分128745.110470.9835122876.42223.173490.61074表22方差方程Levene檢驗(yàn)均值方程的 t 檢驗(yàn)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(yàn)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(píng)酒員的評(píng)價(jià)結(jié)果無(wú)顯著性差異.根據(jù)F-檢驗(yàn)的結(jié)果，進(jìn)行獨(dú)立樣本T-檢驗(yàn).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(wú)法確定其顯著性.在計(jì)算出兩組品酒員的得分是否有顯著差異后需要對(duì)其結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，這里可以通過(guò)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(guān)的評(píng)價(jià)兩組結(jié)果的穩(wěn)定性與可信度.兩組品酒員對(duì)白葡萄酒的評(píng)分結(jié)果與變異系數(shù)見(jiàn)表23.通過(guò)兩組變異系數(shù)的比較，可以看出第二組評(píng)酒員的評(píng)價(jià)結(jié)果的

6、方差變異系數(shù)更加平穩(wěn)，因此第二組評(píng)價(jià)結(jié)果更為準(zhǔn)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(píng)價(jià)權(quán)重從多元統(tǒng)計(jì)理論出發(fā)，運(yùn)用主成分分

8、析法來(lái)確定白葡萄酒的評(píng)價(jià)權(quán)重.該方法的優(yōu)點(diǎn)是考慮綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各層因素的重要程度而使各指標(biāo)權(quán)重趨于合理.白葡萄酒在釀制的過(guò)程中須經(jīng)過(guò)對(duì)葡萄的去皮、去梗、去籽等處理，然后進(jìn)行榨汁釀造，即對(duì)葡萄原汁與皮渣進(jìn)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(lèi)化合物，包括白藜蘆醇、黃酮類(lèi)化合物，大量的單寧和花色苷，所以對(duì)白葡萄酒的評(píng)價(jià)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(xiàng)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行分析.附件2網(wǎng)站中給出釀酒白葡萄的各項(xiàng)指標(biāo)可以通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)1以及計(jì)算這些指標(biāo)與品酒員打分的相關(guān)性得出結(jié)果從而選取出對(duì)白葡萄酒比較重要的4個(gè)指標(biāo)項(xiàng)目，利用SPSS軟件求得相關(guān)系數(shù)矩陣的白葡萄酒前4個(gè)

9、特征根及其貢獻(xiàn)率見(jiàn)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(jì)方差的 %累積 %合計(jì)方差的 %累積 %合計(jì)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(gè)特征根的累計(jì)貢獻(xiàn)率接近78.4%，主成分分析效果很好.下面取這四個(gè)主成分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià).四個(gè)特征根對(duì)應(yīng)的特征向量見(jiàn)表2-5.表 2-5 標(biāo)準(zhǔn)變化量的主要

10、成分對(duì)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(gè)主成分的貢獻(xiàn)率為權(quán)重，構(gòu)建主成分綜合評(píng)價(jià)模型，可以得到葡萄酒質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果.此處計(jì)算綜合評(píng)價(jià)結(jié)果需要用到標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù).對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理【本文3】.將指標(biāo)權(quán)重乘以標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)變量從而得出白葡萄的排名，見(jiàn)下表：表2-6白葡萄排名名次得分序號(hào)品酒員得分名次得分序號(hào)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(guò)程，出汁率也是一項(xiàng)比較重要的指標(biāo)，為了更加準(zhǔn)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(wèn)題分解成三個(gè)層次，最上層為目標(biāo)層，即白葡萄酒質(zhì)量；中間層為準(zhǔn)則層，外觀(guān)、口感、香氣三個(gè)因素.最下層為指標(biāo)層，即五個(gè)指標(biāo)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(guān)糖酸出汁率果穗質(zhì)量干物質(zhì)含量建其指標(biāo)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(duì)0.1634 0.5396 0.2970 3.0092

13、 0.0046 0.0088 準(zhǔn)則方案 （外觀(guān)） （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(guò)四個(gè)判斷矩陣計(jì)算（見(jiàn)文獻(xiàn)？）得出的權(quán)重向量 ,最大特征值和一致性指標(biāo)列入表2-7中，其中為判斷準(zhǔn)則,為

14、指標(biāo).通過(guò)表2-7，可以得到五項(xiàng)重要指標(biāo)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(jìn)行計(jì)算得出的白葡萄排名（見(jiàn)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(xiàn)圖綜合分析釀酒葡萄與葡萄酒理化指標(biāo)間的聯(lián)系白葡萄酒在釀制的過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)多道加工程序，這些加工的步驟會(huì)改變葡萄的一些本身指標(biāo)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(biāo)數(shù)據(jù)的改變量分析釀酒葡萄與葡萄酒重要指標(biāo)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(jiān)實(shí)豐滿(mǎn)，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(jìn)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(dāng)中,有些白葡萄酒在釀制的過(guò)程中甚至?xí)为?dú)的加入一些分離出來(lái)的單寧,來(lái)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(duì)紅葡萄酒的風(fēng)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(guò)程中也會(huì)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(duì)較高,經(jīng)過(guò)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(shí)還可以與游離的單寧結(jié)合生成影響葡萄酒外觀(guān)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(gè)穩(wěn)定的狀態(tài).2.5 運(yùn)用多元線(xiàn)性回歸模型評(píng)價(jià)葡萄酒的質(zhì)量釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)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(huì)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(lèi)物質(zhì)，他們的種類(lèi)、含量、感覺(jué)閥值及其之間的相互作用決定著葡萄酒的風(fēng)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(píng)價(jià)有可能成為一

17、種新方法. 現(xiàn)對(duì)不同等級(jí)釀酒葡萄和葡萄酒的樣品進(jìn)行重要芳香物質(zhì)的對(duì)比分析.其感官特性表2-8 三種等級(jí)釀酒葡萄及其對(duì)應(yīng)葡萄酒中酯類(lèi)化合物的比較成分名稱(chēng)樣品5/相對(duì)含量（%）樣品4/相對(duì)含量（%）樣品16/相對(duì)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(duì)含量（%）18.67%25.25%19.83%56.71%14.56%52.19%注:“-”表示未檢測(cè)出表2-9 三種等級(jí)釀酒葡萄及其對(duì)應(yīng)葡萄酒中醇類(lèi)化合物的比較成分名稱(chēng)樣品5/相對(duì)含量（%）樣品4/相對(duì)含量（%）樣品16/相對(duì)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(duì)含量（%）49.11%34.26%39.98%16.78%46.80%13.02%注:“-”表示未檢測(cè)出絕大多數(shù)的酯類(lèi)能產(chǎn)生令人愉悅的香氣, 大部分的酯類(lèi)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(lèi)化合物在釀制過(guò)程中增加的越少對(duì)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(fēng)味.由表2-9的數(shù)據(jù)看出，重要醇類(lèi)化合物在釀制過(guò)程中降低的越少對(duì)葡萄酒的質(zhì)量提高越好.表2-10 三種等級(jí)釀酒葡萄及其對(duì)應(yīng)葡萄酒中有機(jī)酸類(lèi)化合物的比較成分名稱(chēng)樣品5/相對(duì)含量（%）樣品4/相對(duì)含量（%）樣品16/相對(duì)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(duì)含量（%）-5.17%-2.97%-2.81%注:“-”表示未檢測(cè)出芳香物質(zhì)的含量、感覺(jué)閥值及其之間的相互作用決定著葡萄酒的風(fēng)味和