_ Can AI să îmbunătățească carnea pe bază de plante? Utilizarea testării mecanice și a învățării automate pentru a imita experiența senzorială

Reducerea proteinelor animale din dieta noastră poate economisi resurse și emisii de gaze cu efect de seră. Dar a convinge consumatorii iubitori de carne să-și schimbe meniul este o provocare. Privind această problemă dintr-un unghi de inginerie mecanică, inginerii de la Stanford sunt pionieri într-o nouă abordare a testării texturii alimentelor, care ar putea deschide calea pentru fileuri false care păcălesc chiar și carnivorii implicați.

Într-o nouă lucrare publicată în npj Science. of Food, echipa a demonstrat că o combinație de testare mecanică și învățare automată poate descrie textura alimentelor cu o similitudine izbitoare cu testele de gust uman. O astfel de metodă ar putea accelera dezvoltarea unor cărni noi și mai bune pe bază de plante. Echipa a descoperit, de asemenea, că unele produse pe bază de plante găsesc deja textura cărnii pe care le imită.

„Am fost surprinși să constatăm că produsele de astăzi pe bază de plante pot reproduce întregul spectru de texturi ale animalelor. carne”, a spus Ellen Kuhl, profesor de inginerie mecanică și autor principal al studiului. Înlocuitorii cărnii au parcurs un drum lung de când tofu era singura opțiune, a adăugat ea.

Agricultura industrială a animalelor contribuie la schimbările climatice, poluare, pierderea habitatului și rezistența la antibiotice. Această povară a planetei poate fi ușurată prin schimbul proteinelor animale cu proteine ​​vegetale din diete. Un studiu a estimat că carnea pe bază de plante, în medie, are jumătate din impactul asupra mediului decât carnea de animale.

Dar mulți consumatori de carne sunt reticenți să se schimbe; doar aproximativ o treime dintre americani într-un sondaj au indicat că sunt „foarte probabil” sau „extrem de probabil” să cumpere alternative pe bază de plante.

„Oamenii iubesc carnea”, a spus Skyler St. Pierre, doctor. D. student în inginerie mecanică și autor principal al lucrării. „Dacă vrem să-i convingem pe cei care mănâncă mai mult carne că alternativele merită încercate, cu cât putem imita mai aproape carnea de animale cu produse pe bază de plante, cu atât este mai probabil ca oamenii să fie deschiși să încerce ceva nou.”

Pentru a imita cu succes carnea de animale, oamenii de știință din alimentație analizează textura produselor din carne pe bază de plante. Din păcate, metodele tradiționale de testare a alimentelor nu sunt standardizate, iar rezultatele sunt rareori puse la dispoziția științei și a publicului, a spus St. Pierre. Acest lucru îngreunează colaborarea oamenilor de știință și crearea de noi rețete pentru alternative.

Cercetarea a luat naștere dintr-un proiect de clasă al lui St. Pierre. Căutând materiale la prețuri accesibile pentru a le folosi în testele mecanice, a apelat la hot dog și tofu. În vara anului 2023, cercetători de licență s-au alăturat pentru a testa alimentele și pentru a afla cum inginerii descriu răspunsurile materiale la stres, încărcare și întindere.

Dându-și seama cum această muncă ar putea ajuta la dezvoltarea cărnii pe bază de plante, echipa Stanford a debutat cu un test alimentar tridimensional. Ei au pus la încercare opt produse: hot dog de origine animală și vegetală, cârnați de origine animală și vegetală, curcan de origine animală și vegetală și tofu extra ferm și ferm. Au montat bucăți de carne într-o mașină care a tras, împins și tuns probele.

„Aceste trei moduri de încărcare reprezintă ceea ce faci când mesteci”, a spus Kuhl, care este și Catherine Holman Johnson. Director al Stanford Bio-X și profesorul Walter B. Reinhold la Școala de Inginerie.

Apoi, au folosit învățarea automată pentru a procesa datele din aceste teste: au proiectat un nou tip de rețea neuronală care ia datele brute din teste și produce ecuații care explică proprietățile cărnurilor.

Pentru a vedea dacă aceste ecuații pot explica percepția texturii, echipa a efectuat un sondaj de testare. Testerii – care au completat pentru prima dată sondaje privind deschiderea lor față de alimente noi și atașamentul lor față de carne – au mâncat mostre din cele opt produse și le-au evaluat pe o scară de 5 puncte pentru 12 categorii: moale, tare, fragil, mestecat, gumos, vâscos, elastic. , lipicios, fibros, gras, umed și asemănător cărnii.

În testarea mecanică, cârnații și cârnații pe bază de plante s-au comportat foarte similar la testele de tragere, împingere și forfecare față de omologii lor animale. , și a prezentat rigidități similare. Între timp, curcanul pe bază de plante era de două ori mai rigid decât curcanul animal, iar tofu era mult mai moale decât produsele din carne. În mod surprinzător, testerii umani au clasat, de asemenea, rigiditatea hot-dog-urilor și a cârnaților în mod foarte asemănător cu testele mecanice.

„Ceea ce este cu adevărat tare este că clasamentul oamenilor a fost aproape identic cu cel al mașinii, ", a spus Kuhl. „Este grozav pentru că acum putem folosi mașina pentru a avea un test cantitativ, foarte reproductibil.”

Descoperirile sugerează că metodele noi, bazate pe date, sunt promițătoare pentru accelerarea procesului de dezvoltare gustoase pe bază de plante. produse. „În loc să folosim o abordare prin încercare și eroare pentru a îmbunătăți textura cărnii pe bază de plante, ne-am putea imagina folosirea inteligenței artificiale generative pentru a genera științific rețete pentru produse din carne pe bază de plante cu proprietăți exact dorite”, au scris autorii în lucrare. .

Dar dezvoltarea rețetelor de inteligență artificială, ca și alte IA, necesită o mulțime de date. De aceea, echipa își partajează datele online, făcându-le deschise pentru alți cercetători să le vadă și să le adauge. „Din punct de vedere istoric, unii cercetători, și în special companiile, nu își împărtășesc datele și aceasta este o barieră cu adevărat mare în calea inovației”, a spus St. Pierre. Fără a împărtăși informații și a lucra împreună, el a adăugat: „Cum vom găsi împreună o imitație de friptură?”

Echipa continuă să testeze alimente și să construiască o bază de date publică. În această vară, St. Pierre a supravegheat studenții care testează felii de legume și carne. Cercetătorii intenționează, de asemenea, să testeze ciuperci artificiale dezvoltate de Vayu Hill-Maini, care sa alăturat recent la Stanford ca profesor asistent de bioinginerie. „Dacă cineva are o carne artificială sau pe bază de plante pe care vrea să o testeze”, a spus Kuhl, „suntem atât de bucuroși să o testăm pentru a vedea cum se strânge.”

(Fluierul)