完結(jié)葡萄酒的評(píng)價(jià)

1、葡萄酒的評(píng)價(jià)摘要本文通過對(duì)品酒員的葡萄酒評(píng)價(jià)結(jié)果、葡萄酒和釀酒葡萄的理化指標(biāo)、芳香物質(zhì)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，利用SPSS軟件、EVIEWS軟件、MATLAB軟件，對(duì)葡萄酒作出評(píng)價(jià)。問題一：首先對(duì)缺失的數(shù)據(jù)采用熱卡插值法填補(bǔ)，缺失值為2；其次我們對(duì)每一酒樣品總分求均值，利用SPSS軟件進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)，進(jìn)行顯著性差異分析，可知兩組品酒員的評(píng)價(jià)結(jié)果之間存在顯著性差異；然后我們采用方差分析法，對(duì)每組品酒員內(nèi)部打分結(jié)果進(jìn)行方差比較，利用MATLAB求解得出：對(duì)于紅白葡萄酒，第二組的方差普遍都比第一組小，第二組的打分結(jié)果比較可信。問題二：通過SPSS軟件的因子分析，分別對(duì)釀酒葡萄的一級(jí)理化指標(biāo)和二級(jí)理化指標(biāo)進(jìn)行

2、主成分分析，得出可以囊括釀酒葡萄重要特征的重要主成分，其中紅葡萄得到9種主成分，白葡萄得到10種主成分。再以主成分為自變量進(jìn)行聚類，將具有共同特征的釀酒葡萄歸為一類，再對(duì)葡萄樣品進(jìn)行聚類，對(duì)釀酒葡萄進(jìn)行等級(jí)劃分，紅白葡萄均歸為5類。最后結(jié)合在第一問中求得的可信組品酒師的葡萄酒的總評(píng)分，確定每一類釀酒葡萄的等級(jí)。分類紅葡萄樣品編號(hào)白葡萄樣品編號(hào)12,3,9,232,3,5,9,10,12,22,24,25,26,28210,13,19,20,25,26,27 2734,5,6,7,12,15,16,17,18,21,22,241,2,1541，8，144,6,7,11,14,17,18

3、,20,21,235118,16,19通過SPSS軟件對(duì)葡萄酒質(zhì)量進(jìn)行聚類，將聚類結(jié)果與對(duì)應(yīng)的一級(jí)理化指標(biāo)聚類結(jié)果比較，得到的紅、白葡萄酒的吻合率分別為0.25926、0.37037，可見僅用釀酒葡萄的理化指標(biāo)來評(píng)價(jià)葡萄酒質(zhì)量不是很合理。問題三：首先通過pearson相關(guān)性分析，對(duì)釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)進(jìn)行初步的相關(guān)性判定，得出兩者的理化指標(biāo)大多數(shù)指標(biāo)呈正相關(guān)，然后對(duì)葡萄酒的理化指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，將釀酒葡萄的理化指標(biāo)作為自變量，將葡萄酒的理化指標(biāo)作為應(yīng)變量，采用EVIEWS軟件將標(biāo)準(zhǔn)化后的葡萄酒的理化指標(biāo)和釀酒葡萄的主成份進(jìn)行逐步回歸，建立回歸模型，分析得到白藜蘆醇等白葡萄相關(guān)關(guān)系式的R方值

4、較小，可見雖然存在著一定的線性關(guān)系，但是關(guān)系較弱。問題四：結(jié)合釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)、芳香物質(zhì)與葡萄酒質(zhì)量，利用支持向量回歸機(jī)分別對(duì)其進(jìn)行回歸分析和相關(guān)性分析，并對(duì)葡萄酒質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，將預(yù)測(cè)值與實(shí)際值比較發(fā)現(xiàn)擬合度較好，得出釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)與葡萄酒質(zhì)量呈正相關(guān)，并從回歸模型中可知，芳香物質(zhì)與葡萄酒的質(zhì)量有一定的關(guān)系，不能僅僅用釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)來評(píng)價(jià)葡萄酒的質(zhì)量。關(guān)鍵詞：葡萄酒；回歸分析；配對(duì)t檢驗(yàn)；聚類；支持向量回歸機(jī)一 問題重述確定葡萄酒質(zhì)量時(shí)一般是通過聘請(qǐng)一批有資質(zhì)的評(píng)酒員進(jìn)行品評(píng)。每個(gè)評(píng)酒員在對(duì)葡萄酒進(jìn)行品嘗后對(duì)其分類指標(biāo)打分，然后求和得到其總分，從而確定葡萄酒的

5、質(zhì)量。釀酒葡萄的好壞與所釀葡萄酒的質(zhì)量有直接的關(guān)系，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。附件1給出了某一年份一些葡萄酒的評(píng)價(jià)結(jié)果，附件2和附件3分別給出了該年份這些葡萄酒的和釀酒葡萄的成分?jǐn)?shù)據(jù)。請(qǐng)嘗試建立數(shù)學(xué)模型討論下列問題：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)來評(píng)價(jià)葡萄酒的質(zhì)量？二 問題假設(shè)1. 假設(shè)每位品酒員之間是相互獨(dú)立的，

6、且評(píng)分是絕對(duì)公正的。2. 假設(shè)每個(gè)樣品酒都是隨機(jī)取得的。3. 假設(shè)允許存在計(jì)算誤差。4. 假設(shè)兩組評(píng)酒員在進(jìn)行評(píng)分時(shí)是只與自身專業(yè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。三 符號(hào)表示表示第一組品酒員表示第二組品酒員表示紅葡萄酒的質(zhì)量表示白葡萄酒的質(zhì)量表示紅葡萄酒中的芳香物質(zhì)表示白葡萄酒中的芳香物質(zhì)表示釀酒紅葡萄中的芳香物質(zhì)表示釀酒白葡萄中的芳香物質(zhì)表示紅葡萄酒的九個(gè)理化指標(biāo)表示釀酒紅葡萄的八個(gè)主成分表示紅葡萄酒的殘差表示白葡萄酒的八個(gè)理化指標(biāo)表示釀酒白葡萄的九個(gè)主成分表示白葡萄酒的殘差表示回歸方程的系數(shù)表示方程的擬合度四 問題分析問題一：由于題目給出的數(shù)據(jù)中缺失評(píng)酒員4對(duì)酒樣品20的色調(diào)評(píng)分，因此我們先用熱卡插補(bǔ)法進(jìn)行

7、數(shù)據(jù)填補(bǔ)。再用統(tǒng)計(jì)的方法，計(jì)算出每組對(duì)每一個(gè)樣品酒分類打分指標(biāo)的平均值，利用SPSS軟件對(duì)兩組品酒員與對(duì)應(yīng)酒樣品評(píng)價(jià)之間進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)，對(duì)求得的P值進(jìn)行顯著性差異分析，判斷兩組品酒員的評(píng)價(jià)結(jié)果是否存在差異；然后計(jì)算出兩組品酒員對(duì)每一酒樣品的評(píng)價(jià)總分，分別計(jì)算兩組品酒員對(duì)每一酒樣品的方差，利用方差來表示組內(nèi)評(píng)分結(jié)果的穩(wěn)定性，比較分析兩組品酒員的可信度。問題二：該問題要求根據(jù)釀酒葡萄的理化指標(biāo)和葡萄酒的質(zhì)量對(duì)釀酒葡萄進(jìn)行等級(jí)劃分，結(jié)合問題一得到的更可信的葡萄酒質(zhì)量評(píng)分，綜合考慮各類因素的情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。由于釀酒葡萄的理化指標(biāo)較多，我們利用SPSS軟件分別對(duì)一級(jí)理化指標(biāo)和二級(jí)理化指標(biāo)進(jìn)行主成分分析

8、，再利用K-聚類的方法分別對(duì)釀酒葡萄的理化指標(biāo)進(jìn)行聚類并結(jié)合葡萄酒的質(zhì)量，對(duì)釀酒葡萄的質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)。問題三：為分析釀酒葡萄與葡萄酒的理化指標(biāo)之間的聯(lián)系，首先定性的分析葡萄酒中比較重要的理化指標(biāo)和釀酒葡萄中的理化指標(biāo)，再利用SPSS軟件對(duì)葡萄酒的理化指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，采用EVIEWS軟件將標(biāo)準(zhǔn)化后的葡萄酒的理化指標(biāo)和釀酒葡萄的主成份進(jìn)行逐步回歸，得到釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)之間的聯(lián)系。問題四：為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，論證能否用葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)來評(píng)價(jià)葡萄酒的質(zhì)量，分別隨機(jī)選取20個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化后的紅、白葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)和芳香物質(zhì)與葡萄酒的質(zhì)量之間回歸分析，建立逐步

9、回歸模型，并將剩余的數(shù)據(jù)代入回歸模型，預(yù)測(cè)葡萄酒的質(zhì)量，將預(yù)測(cè)值與實(shí)際值比較；采用SVR對(duì)隨機(jī)選取20個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化后的紅、白葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)和芳香物質(zhì)與葡萄酒的質(zhì)量進(jìn)行相關(guān)性分析，并對(duì)剩余的數(shù)據(jù)進(jìn)行葡萄酒質(zhì)量的預(yù)測(cè)，將預(yù)測(cè)值與實(shí)際值比較，繪制折線圖，比較逐步回歸模型和SVR預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。五 模型建立與求解問題一：分析兩組品酒員的評(píng)價(jià)結(jié)果有無(wú)顯著性差異，并判斷哪一組更可信。1. 缺失數(shù)據(jù)的補(bǔ)充 經(jīng)過對(duì)數(shù)據(jù)缺失的分析，我們認(rèn)為該資料的缺失屬于完全隨機(jī)缺失。因此，我們選擇熱卡插補(bǔ)法，盡可能尋找和遺漏值相似的數(shù)值來替代之，算出4號(hào)評(píng)酒員所評(píng)價(jià)的其他樣品酒與樣品酒20的相關(guān)系數(shù)，從而確定整體數(shù)據(jù)與樣品

10、酒20相近的樣品酒。對(duì)于與兩個(gè)變量，兩者間的相關(guān)系數(shù)為其中.如果，則與成正相關(guān)關(guān)系；如果，則與成負(fù)相關(guān)關(guān)系；如果，則與不想關(guān)。，則與相關(guān)性越密切。運(yùn)用matlab軟件計(jì)算出其余樣品酒與樣品酒20的相關(guān)性，得到相關(guān)系數(shù)最高的是酒樣品11，因此，用酒樣品的色調(diào)分?jǐn)?shù)代替缺失數(shù)據(jù)，則4號(hào)評(píng)酒員對(duì)樣品酒20的色調(diào)評(píng)分為2分。2. 兩個(gè)樣本的顯著性差異檢驗(yàn)l 正態(tài)分布檢驗(yàn)數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布的檢驗(yàn)在對(duì)兩樣本顯著性檢驗(yàn)時(shí)，要確定樣本的總體是服從正態(tài)分布，采用JB統(tǒng)計(jì)量對(duì)紅（白）葡萄酒樣品的評(píng)分均值服從正態(tài)分布。其中，S、K分別表示偏度和峰度。在正態(tài)分布的假設(shè)下，JB統(tǒng)計(jì)量服從自由度為2的分布。如果這個(gè)概率值越大

11、，認(rèn)為樣本的確來自正態(tài)分布的總體。采用EVIEWS軟件，對(duì)紅（白）葡萄酒樣品的評(píng)分均值進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，得兩組評(píng)酒員對(duì)紅（白）葡萄酒的某個(gè)酒樣品質(zhì)量評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)服從正態(tài)分布。表1.1 JB正態(tài)分布檢驗(yàn)結(jié)果第一組白葡萄酒第二組白葡萄酒第一組紅葡萄酒第二組紅葡萄酒JB值0.06375.5244.14580.3068概率P0.96860.06320.12580.8578l 配對(duì)樣本t檢驗(yàn)建立假設(shè)：，：，并構(gòu)造t統(tǒng)計(jì)量在顯著水平的情況下，對(duì)白葡萄酒進(jìn)行t檢驗(yàn)得到的，對(duì)紅葡萄酒進(jìn)行t檢驗(yàn)得到的，因此，在對(duì)白葡萄酒和紅葡萄酒的評(píng)價(jià)中，兩組評(píng)價(jià)結(jié)果存在顯著性差異。分別根據(jù)品酒員對(duì)紅（白）葡萄酒樣品的分類打分指標(biāo)

12、，求出分類打分指標(biāo)均值（詳見附錄），利用SPSS軟件對(duì)紅（白）葡萄酒的分類打分指標(biāo)均值進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。計(jì)算得出，在顯著水平的情況下，兩組評(píng)酒員對(duì)紅（白）葡萄酒某個(gè)樣品酒的評(píng)價(jià)結(jié)果有無(wú)顯著差異見下表：表1.2兩組紅葡萄酒間顯著性差異分析結(jié)果酒樣品1234567891011121314差異否是是否否是是否是是是是否否酒樣品15161718192021222324252627差異是是是否是否是是是是否否否表1.2兩組白葡萄酒間顯著性差異分析結(jié)果酒樣品1234567891011121314差異是否否否是是是否是是否是是是酒樣品1516171819202122232425262728差異是是否否是否

13、否否否否否否是否3. 利用方差對(duì)兩組品酒員的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行可信度分析方差表示一組數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，我們采用方差來比較兩組內(nèi)部十個(gè)品酒員之間評(píng)分的穩(wěn)定行來判斷該組的打分結(jié)果是否可信。對(duì)兩組品酒員對(duì)紅（白）葡萄酒的評(píng)分結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算方差（見附錄），利用MATLAB軟件對(duì)兩組的方差進(jìn)行比較（程序見附錄），繪制散點(diǎn)圖（圖1.1）圖1.1 兩組品酒員的評(píng)分方差散點(diǎn)圖根據(jù)散點(diǎn)圖可知：第二組對(duì)白葡萄酒和紅葡萄酒的評(píng)分結(jié)果方差普遍比第一組小，方差越小表明組內(nèi)品酒員評(píng)分結(jié)果越穩(wěn)定，從而說明第二組品酒員的評(píng)價(jià)結(jié)果更可信。問題二：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)。1. 由于附件中釀酒

14、葡萄一共有30個(gè)一級(jí)指標(biāo)，27個(gè)二級(jí)指標(biāo)，為了簡(jiǎn)化釀酒葡萄的理化指標(biāo)，我們采用主成分分析法。第一步，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。第二步，計(jì)算各個(gè)理化指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)矩陣：的計(jì)算公式為：第三步，計(jì)算特征值與特征向量，由特征向量組成個(gè)新的指標(biāo)變量。第四步，計(jì)算主成分貢獻(xiàn)率：貢獻(xiàn)率：利用MATLAB對(duì)30個(gè)一級(jí)指標(biāo)和27個(gè)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析后，得到八個(gè)紅葡萄的理化指標(biāo)主成分，九個(gè)白葡萄的理化指標(biāo)主成分。表2.1 紅葡萄的一級(jí)理化指標(biāo)主成分主成份主要理化指標(biāo)貢獻(xiàn)率（單位：%）第一主成份蛋白質(zhì)、花色苷、DPPH自由基、總酚、單寧、葡萄總黃酮、百粒質(zhì)量、果梗比、出汁率、果皮顏色L23.228第二主成份

15、氨基酸總量、總糖、還原糖、可溶性固形、干物質(zhì)含量39.698第三主成份檸檬酸、白藜蘆醇、可滴定酸、果皮顏色a、果皮顏色b52.145第四主成分蘋果酸、多酚氧化酶活力、褐變度、PH值61.613第五主成分VC含量、固酸比、果穗質(zhì)量68.279第六主成分黃酮醇74.084第七主成分果皮質(zhì)量78.813第八主成分酒石酸83.044釀酒紅葡萄中第一主成分代表了紅葡萄的結(jié)構(gòu)與顏色，第二主成分體現(xiàn)了紅葡萄的味感，第三主成分主要是紅葡萄的風(fēng)味與色澤，第四主成分代表了紅葡萄的氧化程度等。表2.2紅葡萄的二級(jí)理化指標(biāo)主成分主成份主要理化指標(biāo)貢獻(xiàn)率（單位：%）第一主成分天門冬氨酸、絲氨酸、谷氨酸、丙氨酸、纈氨酸、

16、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、組氨酸、精氨酸、H321.051第二主成分順式白藜蘆醇苷、C1、C2、C3、楊梅黃酮33.990第三主成分反式白藜蘆醇苷、反式白藜蘆醇、槲皮素、山萘酚、異鼠李素45.995第四主成份脯氨酸、果糖、葡萄糖54.863第五主成分甘氨酸62.565第六主成分酪氨酸、順式白藜蘆醇69.269第七主成分胱氨酸、H274.151第八主成分H178.085第九主成分苯丙氨酸81.826釀酒紅葡萄中第一主成分代表了紅葡萄氨基酸，第二主成分體現(xiàn)了紅葡萄的醇和酮，第三主成分主要是紅葡萄的醇，第四主成分代表了紅葡萄的糖等。表2.3 白葡萄的一級(jí)理化指標(biāo)主成分主要理化指標(biāo)貢獻(xiàn)率（單位

17、：%）主成分一氨基酸總量、多酚氧化酶活力、單寧、總糖、還原糖、可溶性固形物干物質(zhì)含量、果穗質(zhì)量、百粒質(zhì)量出汁率、果皮顏色L、果皮顏色b19.435主成分二蛋白質(zhì)、酒石酸、DPPH自由基總酚、葡萄總黃酮、可滴定酸固酸比、果皮質(zhì)量35.864主成分三VC含量、果梗比、果皮質(zhì)量果皮顏色a47.957主成分四蘋果酸、褐變度54.891主成分五黃酮醇61.189主成分六白藜蘆醇66.703主成分七檸檬酸71.787主成分八PH值76.048主成分九花色苷80.175釀酒白葡萄中，第一主成分主要是白葡萄的味感，第二主成分代表了白葡萄的結(jié)構(gòu)，第三主成分代表了白葡萄的成熟程度，第四主成分體現(xiàn)了白葡萄的氧化程度

18、等。表2.4 白葡萄的二級(jí)理化指標(biāo)主成分主要理化指標(biāo)貢獻(xiàn)率（單位：%）主成分一天門冬氨酸、絲氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、組氨酸27.951主成分二反式白藜蘆醇、果糖、葡萄糖、C1、C2、C339.296主成分三胱氨、酸、順式白藜蘆醇苷、H1、H348.666主成分四反式白藜蘆醇苷、楊梅黃酮、槲皮、素、山萘、酚、異鼠李素57.558主成分五酪氨酸63.698主成分六精氨酸68.891主成分七H273.716主成分八蘇氨酸77.890主成分九苯丙氨酸81.439主成分十順式白藜蘆醇84.489釀酒白葡萄中，第一主成分主要是白葡萄的氨基酸，第二主成

19、分主要是白葡萄的醇和糖。 主成分分析得到的新指標(biāo)代替原來30個(gè)理化指標(biāo)，得到的新指標(biāo)關(guān)于樣品的評(píng)價(jià)值（見附錄）。2. 采用K-均值聚類的方法對(duì)樣品進(jìn)行聚類。利用SPSS軟件，對(duì)紅（白）葡萄的一、二級(jí)理化指標(biāo)進(jìn)行5次聚類，得到結(jié)果：表2.5 葡萄一、二級(jí)指標(biāo)聚類結(jié)果聚類1聚類2聚類3聚類4聚類5紅葡萄一級(jí)指標(biāo)樣品1、8、14樣品2、3、9、23樣品11樣品4、5、6、7、12、15、16、17、18、21、22、24樣品10、13、19、20、25、26、27紅葡萄二級(jí)指標(biāo)樣品1、8樣品2、6、10、12、14、16、18、24、25、26、27樣品3、9、13、17、19、21、23樣品11樣

20、品4、5、7、15、20、22白葡萄一級(jí)指標(biāo)樣品4、6、7、11、14、17、18、20、21、23樣品1、13、15樣品8、16、19樣品27樣品2、3、5、9、10、12、22、24、25、26、28白葡萄二級(jí)指標(biāo)樣品5、10、14、21樣品2、6、7、8、15、22、23、26樣品3、4、10、12、20、24、25、28樣品1、11、13、16、17、18、19樣品27由于二級(jí)指標(biāo)不能較全面的觀察葡萄的質(zhì)量，故采用一級(jí)指標(biāo)的聚類結(jié)果和葡萄酒質(zhì)量的對(duì)比，做相應(yīng)的等級(jí)劃分，劃分結(jié)果如下：表2.6 對(duì)應(yīng)級(jí)別葡萄酒質(zhì)量的平均分聚類級(jí)別相應(yīng)紅葡萄酒質(zhì)量的平均分等級(jí)劃分相應(yīng)白葡萄酒質(zhì)量的平均分等級(jí)

21、劃分168.9一般76.53較差275.975好76.73333333一般361.6差72差468.88462較差77較好571.1較好78.19091好根據(jù)上述表格可知，好的紅葡萄樣品有樣品2、3、9、23，較好的紅葡萄樣品有樣品10、13、19、20、25、26、27，一般的紅葡萄樣品有樣品4、5、6、7、12、15、16、17、18、21、22、24，較差的紅葡萄樣品有樣品1、8、14，差的紅葡萄樣品有樣品11； 好的白葡萄樣品有2、3、5、9、10、12、22、24、25、26、28， 較好的白葡萄樣品有27，一般的白葡萄樣品有 1、2、15，較差的白葡萄樣品有4、6、7、11、14、

22、17、18、20、21、23，差的白葡萄樣品有 8、16、19。利用SPSS軟件對(duì)葡萄酒質(zhì)量進(jìn)行聚類（見附錄），將其結(jié)果與對(duì)應(yīng)的一級(jí)理化指標(biāo)聚類結(jié)果比較，得到的紅、白葡萄酒的吻合率分別為0.25926、0.37037，可見僅用釀酒葡萄的理化指標(biāo)來評(píng)價(jià)葡萄酒的質(zhì)量不是很合理。問題三：分析釀酒葡萄與葡萄酒的理化指標(biāo)之間的聯(lián)系。1. 根據(jù)問題和給出的數(shù)據(jù)可知，釀酒葡萄與葡萄酒的理化指標(biāo)發(fā)生了很大的變化，為了分析釀酒葡萄與葡萄酒的理化指標(biāo)之間的聯(lián)系，我們先分別分析紅葡萄、白葡萄與相應(yīng)的葡萄酒之間重要的理化指標(biāo)的定性關(guān)系。根據(jù)資料可知，花色苷是紅葡萄果實(shí)中重要的一類黃酮類物質(zhì)，主要賦予葡萄和葡萄酒紅色色

23、調(diào)；單寧具有抗氧化性，使得紅葡萄酒能長(zhǎng)年熟成；酚類物質(zhì)的含量與葡萄酒的色澤、香氣和酒體特征等有密切的關(guān)系，這些理化指標(biāo)均是釀酒葡萄與葡萄酒中重要的指標(biāo)。而這些重要理化指標(biāo)在葡萄與葡萄酒之間是否有關(guān)，我們先用MATLAB對(duì)這四個(gè)理化指標(biāo)在27個(gè)紅葡萄與紅葡萄酒樣品中進(jìn)行繪圖，得到如下圖所示的關(guān)系。圖3.1葡萄酒與釀酒葡萄中指標(biāo)的比較白藜蘆醇是存在于葡萄皮中的一種物質(zhì)，在釀造過程中被酒精溶解進(jìn)入葡萄酒中，而不同葡萄之間其含量會(huì)由于釀造工藝的不同差異很大，因此，我們選用單寧、總酚、總黃酮、白藜蘆醇這四個(gè)理化指標(biāo)的含量來刻畫白葡萄與白葡萄酒之間的關(guān)系，并用MATLAB進(jìn)行繪圖，結(jié)果如下圖所示。圖3.2

24、葡萄酒與釀酒葡萄中指標(biāo)的比較由圖可看出，白葡萄與白葡萄酒理化指標(biāo)之間的聯(lián)系并不如紅葡萄與紅葡萄酒之間密切，但總體趨勢(shì)還是大致成正比關(guān)系。為了進(jìn)一步尋找它們之間的函數(shù)關(guān)系，我們選用逐步回歸分析進(jìn)行探究。2. 建立逐步回歸分析探究釀酒葡萄與葡萄酒理化指標(biāo)的關(guān)系。逐步回歸是一種從眾多變量中有效地選擇重要變量的方法。其基本思路是先確定一初始子集，然后每次從子集外影響顯著的變量中引入一個(gè)對(duì)因變量影響最大的，再對(duì)原來子集中的變量進(jìn)行檢驗(yàn)，從變得不顯著的變量中剔除一個(gè)影響最小的，直到不能引入和剔除為止。因此，葡萄酒中的花色苷、單寧、總酚、酒總黃酮、白藜蘆醇、DPPH半抑制體積、三類顏色指標(biāo)作為因變量，釀酒葡

25、萄中的理化指標(biāo)作為自變量。采用EVIEWS軟件對(duì)釀酒葡萄的主成份和葡萄酒的一級(jí)理化指標(biāo)做逐步回歸分析，建立回歸模型。1) 紅葡萄與紅葡萄酒之間的回歸模型：對(duì)上述建立的線性回歸模型進(jìn)行求解，得到紅葡萄與紅葡萄酒的理化指標(biāo)之間的函數(shù)關(guān)系。表3.1 紅葡萄酒與紅葡萄之間的擬合度擬合度0.8310030.8321680.7951020.7764450.2768040.7772160.8195100.6668250.4774472) 白葡萄與白葡萄酒之間的回歸模型：對(duì)上述建立的線性回歸模型進(jìn)行求解，得到白葡萄與白葡萄酒的理化指標(biāo)之間的函數(shù)關(guān)系。表3.1 白葡萄酒白紅葡萄之間的擬合度擬合度0.42670.

26、66550.72820.11630.41360.64160.47340.7360根據(jù)逐步回歸分析得到的關(guān)系式可以得到釀酒葡萄與葡萄酒的理化指標(biāo)之間的函數(shù)關(guān)系，但葡萄酒中的白藜蘆醇指標(biāo)與釀酒葡萄之間的相關(guān)性較低，為了分析該關(guān)系，我們運(yùn)用相關(guān)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到與白葡萄酒中白藜蘆醇指標(biāo)相關(guān)程度比較大的釀酒葡萄理化指標(biāo)為總糖、酒石酸，且均和白藜蘆醇成負(fù)相關(guān)關(guān)系，而正相關(guān)程度相對(duì)較大的釀酒葡萄理化指標(biāo)為還原糖與a*(+紅；-綠)問題四：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)來評(píng)價(jià)葡萄酒的質(zhì)量。對(duì)釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)、芳香物質(zhì)與葡萄酒質(zhì)量之間的相關(guān)性分析

27、。1. 利用SPSS軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，任意選取其中的20個(gè)釀酒葡萄樣品標(biāo)準(zhǔn)化的理論指標(biāo)和芳香物質(zhì)和葡萄酒的質(zhì)量，進(jìn)行回歸分析，建立回歸模型。紅色葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)、芳香物質(zhì)與葡萄酒質(zhì)量的函數(shù)關(guān)系：紅色葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)、芳香物質(zhì)與葡萄酒質(zhì)量的函數(shù)關(guān)系：將剩余的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)代入回歸方程，預(yù)測(cè)葡萄酒的質(zhì)量。2. 采用SVR支持向量回歸機(jī)的方法，任意選取其中的20個(gè)樣品對(duì)釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)、芳香物質(zhì)與葡萄酒質(zhì)量之間的相關(guān)性分析。SVR支持向量回歸機(jī)的知識(shí)點(diǎn)：給定回歸問題的訓(xùn)練集 ；支持向量回歸機(jī)通常采用-不敏感損失函數(shù),并極小化權(quán)向量的模，從而得到一個(gè)二次規(guī)劃問題通過求解該優(yōu)化

28、問題得到最優(yōu)解后，其回歸函數(shù)可表示為其中和為支持向量，ker為選取的核函數(shù)。由于支持向量回歸機(jī)極小化結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)，有效地克服了過學(xué)習(xí)現(xiàn)象，從而更加適用于小規(guī)模的回歸問題（詳細(xì)見參考文獻(xiàn)）。由于本文中的問題特征維數(shù)較高，因此我們選用帶有線性核函數(shù)的支持向量回歸機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)，具體操作軟件為L(zhǎng)IBSVM 2.83版本。表4.1 回歸檢驗(yàn)指標(biāo)metrics計(jì)算公式表4.2 SVR計(jì)算結(jié)果SSE(回歸平方和）SST（離差平方和）SSR（殘差平方和）R2（擬合度）紅葡萄酒2.3481.4370.980.68197634白葡萄酒2.4541.4240.8860.622191011對(duì)剩余的樣品進(jìn)行葡萄酒質(zhì)量的預(yù)測(cè)，

29、對(duì)預(yù)測(cè)值與實(shí)際值進(jìn)行比較（見下圖）圖4.1 紅葡萄預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的比較圖圖4.2白葡萄預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的比較圖根據(jù)上圖可知，SVR對(duì)數(shù)值的預(yù)測(cè)結(jié)果較回歸分析好，能比較接近的反應(yīng)葡萄酒的質(zhì)量。葡萄酒的質(zhì)量分類指標(biāo)評(píng)分過程中含有香氣的指標(biāo)，故我們?cè)谙嚓P(guān)性分析過程中考慮了葡萄酒和釀酒葡萄中的芳香物質(zhì)，得到的結(jié)果能很好的來用葡萄酒和釀酒葡萄的理化指標(biāo)、芳香物質(zhì)來對(duì)葡萄酒質(zhì)量的評(píng)價(jià)，即不能僅用葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)來評(píng)價(jià)葡萄酒的質(zhì)量。六 模型評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn): .本文在考慮到指標(biāo)總表中多組數(shù)據(jù)成分來表示釀酒葡萄和葡萄酒的聯(lián)系情況中，采用主成分分析法，把成分進(jìn)行主要抽取，盡可能的壓縮數(shù)據(jù)，從而得到簡(jiǎn)化，大大減少了計(jì)

30、算量。本文的第四位采用了SVR支持向量回歸機(jī)方法，對(duì)釀酒葡萄和葡萄酒的理化指標(biāo)、芳香物質(zhì)與葡萄酒質(zhì)量之間的相關(guān)性分析。作為經(jīng)典方法，它的好處在于使所有樣本點(diǎn)離超平面的“總偏差”最小。這時(shí)樣本點(diǎn)都在兩條邊界線之間，求最優(yōu)回歸超平面同樣等價(jià)于求最大間隔。缺點(diǎn)：本文在求解過程中忽略了部分實(shí)際情況，如評(píng)酒員的喜好對(duì)評(píng)分造成的影響。本文假設(shè)考慮的因素不夠詳細(xì)，致使所得結(jié)論還不能完全與實(shí)際相對(duì)應(yīng)。模型的優(yōu)化改進(jìn)：在問題一上，對(duì)兩組評(píng)分者的評(píng)分情況，我們沒有對(duì)評(píng)分各組在同種樣品酒上為什么存在評(píng)分差異進(jìn)行細(xì)微的處理。依據(jù)樣品酒評(píng)分不同，將其評(píng)分可分為客觀性評(píng)分和主觀性評(píng)分兩類。評(píng)判過程中如果評(píng)分者嚴(yán)格要求依據(jù)

31、一套評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，并且整個(gè)評(píng)分過程中保持一致，這樣的評(píng)分結(jié)果才是可信的。但事實(shí)是任何評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)不一致，從而導(dǎo)致測(cè)量的誤差，影響測(cè)量的精確性。根據(jù)測(cè)量誤差來源，我們可以進(jìn)行考察的指標(biāo)分別是評(píng)分者內(nèi)信度和評(píng)分者間信度，常用的方法可以用spearman相關(guān)系數(shù)法來計(jì)算。參考文獻(xiàn)1 姜啟源、謝金星、葉俊編 ， 數(shù)學(xué)模型(第四版)，北京：高等教育出版社，20112 周明華、周凱、鄔學(xué)軍、李春燕 ， MATLAB實(shí)用教程， 浙江工業(yè)大學(xué)出版3 陳勝可編 ， SPSS統(tǒng)計(jì)分析從入門到精通， 北京：清華大學(xué)出版社，20104 郭志剛主編 ，社會(huì)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法SPSS軟件應(yīng)用 ，中國(guó)人民大學(xué)出版社，19995 張曉峒

32、編 ，Eviews使用指南與案例 ，機(jī)械工業(yè)出版社 ，20076 鄧乃、，田英杰 ， 數(shù)據(jù)挖掘中的新方法一支持向量機(jī)M，北京：科學(xué)出版社，2004：1321887 Chang, C.C. and Lin, C.J. LIBSVM: a library for support vector machines, ACM Transactions on Intelligent Systems and Technology (TIST),Volume 2,Number 3, Pages 27,20118 高鐵梅 ，計(jì)量經(jīng)濟(jì)分析方法與建模Eviews應(yīng)用及實(shí)例（第二版） ，北京：清華大學(xué)出版社，2009

33、9 LIBSVM，附錄問題一1.第一組品酒員對(duì)紅葡萄酒樣品的分類打分指標(biāo)，求出分類打分指標(biāo)均值:外觀澄清度色調(diào)香氣純正度香氣濃度香氣質(zhì)量口感純正度口感濃度口感持久度口感質(zhì)量整體評(píng)價(jià)樣品12.36.44.35.412.22.94.55.211.87.7樣品22.97.24.56.5134.76.86.718.49.6樣品33.48.64.76.213.24.76.26.717.39.4樣品4483.44.711.23.45.45.614.58.4樣品54.38.44.55.912.644.95.314.88.6樣品63.974.5612.23.65.3615.18.6樣品745.84.25.71

34、1.64.35.56.115.48.9樣品82.774.76.413.63.75.85.814.28.4樣品93.17.45.57.314.44.76.46.416.69.7樣品1046.84.76.212.64.15.75.915.48.8樣品1144.64.46.412.63.95.75.914.28.4樣品121.142.74.292.84.5512.77.9樣品132.67.64.65.812.84.35.96.1168.9樣品143.78.244.811.645.85.916.38.7樣品153.97.62.4492.93.9512.47.6樣品163.17.44.7612.64.2

35、6.1615.79.1樣品173.97.84.85.912.84.76.66.417.29.2樣品181.888952.95.1103.355.413.67.9樣品193.984.66.4134.26.56.516.39.2樣品203.76.22222225.27.3144.46.46.216.69.2樣品213.584.46.412.24.26.3616.99.2樣品223.984.56.712.84.66.25.815.79樣品233.28.25.37.414.64.87718.110樣品244.184.56.612.64.36.35.916.69.1樣品2546.44.45.3124.1

36、4.95.614.28.3樣品263.67.84.7612.84.15.45.714.88.9樣品273.76.24.25.611.84.466.11692.第二組品酒員對(duì)紅葡萄酒樣品的分類打分指標(biāo)，求出分類打分指標(biāo)均值:外觀澄清度色調(diào)香氣純正度香氣濃度香氣質(zhì)量口感純正度口感濃度口感持久度口感質(zhì)量整體評(píng)價(jià)樣品13.17.63.65.510.83.85.7613.68.4樣品23.174.55.6124.16616.69.1樣品33.46.84.26.212.24.46.16.116.38.9樣品43.56.44.26.112.23.95.35.715.18.8樣品53.67.24.15.411

37、.44.15.66.115.78.9樣品63.55.23.9511.23.95.25.614.28.6樣品73.543.75.211.23.75.45.714.58.4樣品83.46.84510.43.74.95.513.98.4樣品93.67.456.913.64.26.16169.4樣品103.86.84.44.811.83.85.15.714.28.4樣品113.63.43.85.9113.44.65.412.48.1樣品123.55.23.74.911.2465.715.48.7樣品133.75.84.85.512455.513.98.6樣品143.37.44.25.811.83.85

38、.65.715.79.3樣品153.66.43.15.610.23.85.15.514.28.2樣品163.26.83.85.111.845.55.815.18.8樣品173.46.84.86.312.24.26.16.315.49樣品183.64.23.34.810.63.85.35.915.18.8樣品193.574.45.912.23.95.3615.78.7樣品203.64.84.96.813.24.26.1616.99.3樣品213.273.75.911.845.86.115.79樣品223.464.36.211.63.95.65.7168.9樣品233.67.84.66.713.8

39、4.46.45.815.18.9樣品243.56.64.25.8123.95.75.915.18.8樣品253.76.64.35.211.63.94.85.613.98.6樣品263.77.44.55.6124.15.55.914.58.8樣品273.76.24.15.4124.25.25.9168.83.第一組品酒員對(duì)白葡萄酒樣品的分類打分指標(biāo)，求出分類打分指標(biāo)均值:外觀澄清度色調(diào)香氣純正度香氣濃度香氣質(zhì)量口感純正度口感濃度口感持久度口感質(zhì)量整體評(píng)價(jià)樣品13.87.45713.44.76.76.517.89.7樣品23.37.64.86.512.63.85.85.914.89.1樣品33.7

40、7.54.26.412.54.56.213.217.59.6樣品447.64.76.3134.66.36.616.99.4樣品525.44.76.412.83.85.95.715.48.9樣品63.26.43.85.511.43.55.75.514.88.6樣品73.66.24.96.513.24.56.46.216.69.4樣品836.645.811.83.95.76.715.18.8樣品94.184.36.512.63.55.45.913.98.7樣品102.25.45.17.113.64.16.16.115.49.2樣品113.664.5612.24.35.35.7168.7樣品122.

41、154.25.211.63.34.85.613.38.2樣品132.25.23.75.411.23.95.65.414.88.5樣品1435.64.46.312.84.15.86.115.18.8樣品15364.56.612.645.85.815.48.7樣品162.56.84.56.212.24.36.16.1169.3樣品173.97.64.97.113.64.25.95.916.39.4樣品183.95.84.76.112.44.25.7615.48.9樣品192.96.44.16.312.24.26.16.315.18.6樣品203.87.24.76.613.24.56.16.116.

42、69樣品212.65.65713.64.26.26.416.69.2樣品223.47.64.96.713.63.24.95.4138.3樣品233.16.64.56.612.44.56.66.4169.2樣品243.67.63.95.812.23.56.25.915.78.9樣品254.47.84.97.113.63.55.9615.18.8樣品264.18.25.17.313.44.46.86.6169.4樣品272.36.23.75.111.23.25.15.114.28.3樣品284.38.44.86.813.44.26.46.716.99.44.第二組品酒員對(duì)白葡萄酒樣品的分類打分指標(biāo)

43、，求出分類打分指標(biāo)均值:外觀澄清度色調(diào)香氣純正度香氣濃度香氣質(zhì)量口感純正度口感濃度口感持久度口感質(zhì)量整體評(píng)價(jià)樣品13.56.64.66.112.84.86.36.617.29.4樣品23.57.44.36.212.24.75.7616.69.2樣品33.16.64.4612.64.45.86.516.99.3樣品43.474.55.6124.76.36.617.59.3樣品53.47.25.1713.64.66.66.617.89.6樣品63.45.64.66.312.84.56.26.316.69.2樣品73.36.64.66.312.44.46.26.115.78.6樣品83.46.64.

44、45.6124.55.55.815.49.1樣品93.67.457.114.24.76.36.116.69.4樣品103.35.84.97.213.44.76.76.517.89.5樣品113.35.84.15.711.84.25.66.215.49.3樣品123.27.24.46.312.53.75.35.815.48.6樣品133.55.84.26.212.44.45.66.416.68.8樣品143.66.64.56.512.44.66.26.416.99.4樣品153.36.84.96.9134.76.16.516.99.3樣品16353.64.910.64.25.86.115.48.

45、7樣品173.56.84.66.413.24.86.66.618.19.7樣品183.66.64.3612.24.76.56.117.59.2樣品193.36.44.86.112.64.46.36.516.99.1樣品203.574.46.1134.46.46.416.39.1樣品213.47.24.46.4134.76.86.317.59.5樣品223.57.45.17.113.44.65.76.516.99.2樣品233.57.44.66.412.24.56.66.316.39.6樣品243.37.246.111.84.56.56.317.29.2樣品253.47.24.76.712.84

46、.66.26.517.89.6樣品263.54.55.56.57.58.59.510.511.512.5樣品273.57.44.56.712.64.36.16.6169.3樣品283.67.44.46.7134.86.56.517.29.55.對(duì)兩組品酒員對(duì)紅（白）葡萄酒的評(píng)分結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算方差:第一組白葡萄酒評(píng)價(jià)方差第二組白葡萄酒評(píng)價(jià)方差第一組紅葡萄酒評(píng)價(jià)方差第二組紅葡萄酒評(píng)價(jià)方差樣品192.222223.2987.111181.8778樣品2201.066744.1639.788916.2222樣品3365.1222128.2445.822230.7111樣品444.71111

47、37.89108.044441.2889樣品5126.444423.6562.011113.6556樣品6162.711120.4559.733321.1222樣品739.166737.96103.611162.6778樣品8183.628.0134.988965.1111樣品992.76671132.944425.7333樣品10212.677863.3630.436.1778樣品11177.122279.0462.677838.0444樣品12115.7889126.0479.655625.1222樣品13170.766742.0944.933315.2889樣品14114.222214.293623.1556樣品15112.948.6485.566741.3444樣品1617874.0118.120.1樣品17144.177834.6188.01119.1667樣品18156.544427.2147.211150.2667樣品1946.423.4439.155655.1556樣品2064.445.0426.044439.0667樣品21172.711157.96116.135.5111樣品22138.666748.2446.177824.2667樣品2343.655610.4432.488921.0667樣品24111.1222