基于主成分分析法評(píng)測(cè)釀酒葡萄的品質(zhì)

王喬宇+++李瑞蒲+++荊曉原

摘要：本文對(duì)釀酒紅葡萄品質(zhì)的分析，對(duì)外觀、香氣、口感四項(xiàng)等級(jí)進(jìn)行對(duì)紅葡萄酒的評(píng)分，同時(shí)針對(duì)釀酒紅葡萄的化學(xué)成分含量進(jìn)行評(píng)分。然后，通過主成分分析法對(duì)化學(xué)成分含量進(jìn)行劃分；再通過使用舍伍德算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出樣品酒化學(xué)成分含量的評(píng)分。最后，將釀酒紅葡萄化學(xué)成分含量與紅葡萄酒品質(zhì)的優(yōu)勢(shì)評(píng)分進(jìn)行加權(quán)求和，得到紅葡萄的評(píng)分級(jí)別。

關(guān)鍵詞：主成分分析 層次分析 舍伍德算法

因?yàn)榧t葡萄的糖分和酒色苷含量較高，糖分含量的高低決定了酒精的度數(shù)，酒色苷含量的高低決定了紅葡萄酒的色調(diào)，所以一般選取糖分和酒色苷含量適中的紅葡萄進(jìn)行釀酒。優(yōu)質(zhì)的葡萄酒自然會(huì)選擇優(yōu)秀的葡萄。所以說，釀酒紅葡萄的品質(zhì)決定了紅葡萄酒的品質(zhì)。本文針對(duì)紅葡萄酒的品質(zhì)和釀酒紅葡萄的化學(xué)成分含量對(duì)釀酒紅葡萄等級(jí)制定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

一、釀酒葡萄評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

紅葡萄酒和釀酒紅葡萄的化學(xué)成分含量會(huì)在很大程度上體現(xiàn)紅葡萄酒和釀酒紅葡萄的品質(zhì)。若要依據(jù)釀酒紅葡萄的化學(xué)成分含量和紅葡萄酒的品質(zhì)對(duì)這些釀酒紅葡萄進(jìn)行分級(jí)，就應(yīng)找出釀酒紅葡萄的化學(xué)成分含量與紅葡萄酒品質(zhì)之間的關(guān)系。計(jì)算出每個(gè)紅葡萄酒樣品的平均總評(píng)分，并對(duì)這些評(píng)分制定級(jí)別。

二、釀酒葡萄評(píng)測(cè)方法

（一）紅葡萄酒的質(zhì)量

依據(jù)評(píng)酒員對(duì)紅葡萄酒的整體評(píng)估分?jǐn)?shù)，計(jì)算出每個(gè)紅葡萄酒樣品的平均總評(píng)分；對(duì)這些評(píng)分進(jìn)行分級(jí)，如下表1，規(guī)定每個(gè)級(jí)別所占分值，篩選出每一等級(jí)紅葡萄酒的數(shù)量。

紅葡萄酒的品質(zhì)分?jǐn)?shù)用Q表示。規(guī)定優(yōu)秀級(jí)別紅葡萄酒的分值為9分，良好級(jí)別的分值為8分，一般級(jí)別的分值為6分，較差級(jí)別的分值為4分。

（二）主成分分析法

釀酒紅葡萄的化學(xué)成分?jǐn)?shù)目過多，且局部化學(xué)成分對(duì)各自的質(zhì)量影響小，且數(shù)目過多難以樹立指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)，不僅會(huì)增加工作量還有可能對(duì)評(píng)判結(jié)果產(chǎn)生影響。

因而，可對(duì)各化學(xué)成分進(jìn)行降維，減小化學(xué)成分?jǐn)?shù)量。采取主成分分析法對(duì)化學(xué)成分降維，確定各個(gè)化學(xué)成分的主成分。

得到各主成分的載荷后，進(jìn)行下一步計(jì)算，得到個(gè)主成分的得分。

使用Matlab軟件對(duì)主成分分析法的計(jì)算，依據(jù)計(jì)算結(jié)果可知：貢獻(xiàn)率越大的物質(zhì)對(duì)釀酒紅葡萄的品質(zhì)影響越大。則全部釀酒紅葡萄的化學(xué)成分經(jīng)分析得到16個(gè)主要化學(xué)成分，主要有蘋果酸、褐變度DPPH自由基、總酚、單寧、葡萄總黃酮、黃酮醇、總糖、可溶性固形物、可滴定酸、固酸比干物質(zhì)含量、果穗質(zhì)量、果皮質(zhì)量、a*（+紅；-綠）、b*（+黃；-藍(lán)）。

利用舍伍德算法，得出每一種化學(xué)成分對(duì)應(yīng)每一釀酒紅葡萄樣品的所有數(shù)據(jù)的中值，再將每一釀酒紅葡萄樣品對(duì)應(yīng)各個(gè)指標(biāo)的數(shù)值與中值進(jìn)行比較，規(guī)定高于中值的計(jì)1分，低于中值的不加分。最后，計(jì)算出每個(gè)紅葡萄酒樣對(duì)應(yīng)釀酒紅葡萄的化學(xué)成分的分?jǐn)?shù)，如下圖1

（三）層次分析法

利用層次分析法，建立紅葡萄酒的品質(zhì)與釀酒紅葡萄的化學(xué)成分關(guān)聯(lián)的模型，進(jìn)而對(duì)釀酒紅葡萄進(jìn)行級(jí)別劃分。

四、結(jié)語

由常識(shí)可知，紅葡萄酒的品質(zhì)很大程度上取決于釀酒紅葡萄的品質(zhì)，優(yōu)質(zhì)的葡萄酒對(duì)應(yīng)優(yōu)質(zhì)的釀酒葡萄，劣質(zhì)的葡萄酒對(duì)應(yīng)的釀酒葡萄也相應(yīng)較差，因此我們考慮評(píng)酒員對(duì)于紅葡萄酒的評(píng)分作為參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分。同時(shí)，紅葡萄酒的品質(zhì)也不是完全取決于釀酒紅葡萄，紅葡萄酒和釀酒紅葡萄的化學(xué)成分含量會(huì)在較大程度上反映釀酒紅葡萄和紅葡萄酒的品質(zhì)，因此我們對(duì)釀酒紅葡萄進(jìn)行分級(jí)的同時(shí)加入釀酒紅葡萄的化學(xué)成分作為參考，最終得出釀酒紅葡萄的等級(jí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧雪，李家銘，曾浩健，等.層次分析法權(quán)重計(jì)算方法分析及其應(yīng)用研究[J].數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2012，（07）.

[2]王世昆，李紹滋，柯逍.基于遺傳算法和舍伍德思想的雙數(shù)組Trie樹改進(jìn)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2009，（29）.

（作者單位：華北理工大學(xué)數(shù)學(xué)建模創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室；指導(dǎo)老師：白斌）endprint