Niveau: Mittelstufe
Patrick Giuliano, Leitender Qualitätsingenieur, Abbott
Annu Wu, UCLA, Hauptfach Neurobiologie und Neurowissenschaften
Mason Chen, begabter Schüler der Stanford OHS und CSBB-zertifiziert, Stanford Online High School (OHS)
Der Zweck dieses Projekts besteht darin, festzustellen, welche Getränke von Starbucks unter allen Kaffee- und Teeoptionen sich am besten zur Vorbeugung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen (HKE) und für eine gute allgemeine Gesundheit eignen. Ein wissenschaftlich fundierter Gesundheitsindex wird erstellt, um verschiedene Nährstoffbestandteile von Kaffee/Tee zu berücksichtigen, darunter gesättigte Fettsäuren, Cholesterin, Natrium, Kohlenhydrate, Ballaststoffe, Zucker, Eiweiß und Koffein. Die antioxidative Aktivität der Flavonoide im Koffein kann die Bildung freier Radikale verringern und diese abfangen. Mithilfe einer Hauptkomponentenanalyse (PCA) werden alle Faktoren der Analyse untersucht und der Nutzen des Gesundheitsindex in Bezug auf seinen Zusammenhang mit der Vorbeugung von HKE und der Nettogesundheit ermittelt. Hauptkomponente 1 ist für die meisten ungesunden Bestandteile wie Zucker, Kohlenhydrate, gesättigte Fettsäuren und Gesamtfett relevanter. Hauptkomponente 2 hat aufgrund des Koffeingehalts eine stärkere Beziehung zur Gesundheit. Zudem sind Ballaststoffe und Koffein entlang der Richtung der ersten und zweiten Hauptkomponente auf dem Ladungsdiagramm den anderen ungesunden Bestandteilen am stärksten entgegengesetzt. Die PCA-Eigenanalyse ist ein sehr leistungsfähiges rechnergestütztes und visuelles Diagnosetool zur Unterscheidung und Klassifizierung von Kaffeeproduktarten anhand von Mustern in den Nährstoffbestandteilen. Um eine Varianzinflation durch den Beitrag der vielen Bestandteile zur Analyse zu vermeiden, wurden die Originaldaten Z-transformiert und die JMP-Ladediagramme standardisiert. Ein neuer PCA-basierter Gesundheitsindex wird anhand der Eigenwerte und Eigenvektoren der ersten beiden Hauptkomponenten abgeleitet. Der neue PCA-basierte Gesundheitsindex wird außerdem mit einem zuvor festgelegten wissenschaftlich fundierten Gesundheitsindex verglichen und korreliert (~70 %–80 % R-Quadrat-Kurvenanpassung). Aufgrund der Orthogonalität der Haupteigenanalyse sind die verbleibenden acht Hauptkomponenten für den Gesundheitsindex neutral (~0 % R-Quadrat). Die PCA hat außerdem das Pareto-Konzept demonstriert (die ersten 20 % der Hauptkomponenten haben ~80 % der Gesamtvarianz abgedeckt).
