基于主成分分析法评测酿酒葡萄的品质

王乔宇+++李瑞蒲+++荆晓原

摘要：本文对酿酒红葡萄品质的分析，对外观、香气、口感四项等级进行对红葡萄酒的评分，同时针对酿酒红葡萄的化学成分含量进行评分。然后，通过主成分分析法对化学成分含量进行划分；再通过使用舍伍德算法对数据进行处理，得出样品酒化学成分含量的评分。最后，将酿酒红葡萄化学成分含量与红葡萄酒品质的优势评分进行加权求和，得到红葡萄的评分级别。

关键词：主成分分析 层次分析 舍伍德算法

因为红葡萄的糖分和酒色苷含量较高，糖分含量的高低决定了酒精的度数，酒色苷含量的高低决定了红葡萄酒的色调，所以一般选取糖分和酒色苷含量适中的红葡萄进行酿酒。优质的葡萄酒自然会选择优秀的葡萄。所以说，酿酒红葡萄的品质决定了红葡萄酒的品质。本文针对红葡萄酒的品质和酿酒红葡萄的化学成分含量对酿酒红葡萄等级制定分级标准。

一、酿酒葡萄评测标准

红葡萄酒和酿酒红葡萄的化学成分含量会在很大程度上体现红葡萄酒和酿酒红葡萄的品质。若要依据酿酒红葡萄的化学成分含量和红葡萄酒的品质对这些酿酒红葡萄进行分级，就应找出酿酒红葡萄的化学成分含量与红葡萄酒品质之间的关系。计算出每个红葡萄酒样品的平均总评分，并对这些评分制定级别。

二、釀酒葡萄评测方法

（一）红葡萄酒的质量

依据评酒员对红葡萄酒的整体评估分数，计算出每个红葡萄酒样品的平均总评分；对这些评分进行分级，如下表1，规定每个级别所占分值，筛选出每一等级红葡萄酒的数量。

红葡萄酒的品质分数用Q表示。规定优秀级别红葡萄酒的分值为9分，良好级别的分值为8分，一般级别的分值为6分，较差级别的分值为4分。

（二）主成分分析法

酿酒红葡萄的化学成分数目过多，且局部化学成分对各自的质量影响小，且数目过多难以树立指标之间的关联，不仅会增加工作量还有可能对评判结果产生影响。

因而，可对各化学成分进行降维，减小化学成分数量。采取主成分分析法对化学成分降维，确定各个化学成分的主成分。

得到各主成分的载荷后，进行下一步计算，得到个主成分的得分。

使用Matlab软件对主成分分析法的计算，依据计算结果可知：贡献率越大的物质对酿酒红葡萄的品质影响越大。则全部酿酒红葡萄的化学成分经分析得到16个主要化学成分，主要有苹果酸、褐变度DPPH自由基、总酚、单宁、葡萄总黄酮、黄酮醇、总糖、可溶性固形物、可滴定酸、固酸比干物质含量、果穗质量、果皮质量、a*（+红；-绿）、b*（+黄；-蓝）。

利用舍伍德算法，得出每一种化学成分对应每一酿酒红葡萄样品的所有数据的中值，再将每一酿酒红葡萄样品对应各个指标的数值与中值进行比较，规定高于中值的计1分，低于中值的不加分。最后，计算出每个红葡萄酒样对应酿酒红葡萄的化学成分的分数，如下图1

（三）层次分析法

利用层次分析法，建立红葡萄酒的品质与酿酒红葡萄的化学成分关联的模型，进而对酿酒红葡萄进行级别划分。

四、结语

由常识可知，红葡萄酒的品质很大程度上取决于酿酒红葡萄的品质，优质的葡萄酒对应优质的酿酒葡萄，劣质的葡萄酒对应的酿酒葡萄也相应较差，因此我们考虑评酒员对于红葡萄酒的评分作为参考标准进行评分。同时，红葡萄酒的品质也不是完全取决于酿酒红葡萄，红葡萄酒和酿酒红葡萄的化学成分含量会在较大程度上反映酿酒红葡萄和红葡萄酒的品质，因此我们对酿酒红葡萄进行分级的同时加入酿酒红葡萄的化学成分作为参考，最终得出酿酒红葡萄的等级。

参考文献：

[1]邓雪，李家铭，曾浩健，等.层次分析法权重计算方法分析及其应用研究[J].数学的实践与认识，2012，（07）.

[2]王世昆，李绍滋，柯逍.基于遗传算法和舍伍德思想的双数组Trie树改进[J].计算机工程与应用，2009，（29）.

（作者单位：华北理工大学数学建模创新实验室；指导老师：白斌）endprint