Umelá inteligencia navrhuje chuťovo lepšie belgické pivo ako ľudia

Pochopenie a predpovedanie toho, ako vnímame a oceňujeme veci, ktoré konzumujeme, ako je pivo, je preto veľkou výzvou pre potravinársky a nápojový priemysel. Výskumníci z KU Leuven, univerzity v Belgicku, preto vyvinuli model strojového učenia, ktorý by mohol pomôcť vyvinúť príchute piva s väčšou príťažlivosťou pre spotrebiteľov a pomôcť výrobcom splniť špecifické potreby spotrebiteľov.

„Predpovedanie chuti a spotrebiteľského ocenenia z chemického zloženia je jedným z konečných cieľov senzorickej vedy,“ uviedli vedci. „Spoľahlivý, systematický a nezaujatý spôsob prepojenia chemických profilov s chuťou a hodnotením potravín by bol významným prínosom pre potravinársky a nápojový priemysel.“

Na vytvorenie komplexného súboru údajov o chuti piva výskumníci vybrali 250 komerčne dostupných belgických pív z 22 rôznych štýlov piva. Väčšinu súboru údajov tvorili takzvané Blond pivá (12,4 %) a Tripels pivá (11,2 %), čo odráža ich prítomnosť na belgickej pivnej scéne a rozmanitosť pív v rámci týchto štýlov. Potom sa vedci zmerali na 226 rôznych chemických vlastností pre každé pivo, vrátane parametrov varenia, ako je obsah alkoholu, pH, koncentrácia cukru a viac ako 200 aromatických zlúčenín.

Vyškolená degustačná porota hodnotila každé z 250 pív pre 50 senzorických atribútov, vrátane rôznych chmeľových, sladových a kvasnicových príchutí, pachutí a korenín, ktoré bodovali. Na rozšírenie údajov degustačného panelu výskumníci zozbierali 180 000 recenzií 250 vybraných pív zo spotrebiteľskej platformy RateBeer. To poskytlo číselné skóre pre vzhľad, vôňu, chuť, celkovú kvalitu a priemerné celkové skóre.

Výskumníci skombinovali chemické analýzy, hodnotenia degustačných panelov a verejné hodnotenia a použili ich na trénovanie modelov umelej inteligencie prostredníctvom strojového učenia. Potom využili modely na odvodenie dôležitých prispievateľov k zmyslovému vnímaniu a oceneniu spotrebiteľov, pričom si uvedomovali, že produkt s nízkym ocenením spotrebiteľa komerčne neuspeje.

Etylacetát bol identifikovaný ako najviac prediktívny parameter pre zhodnotenie piva. Zvyčajne prináša ovocnú, rozpúšťadlovú a alkoholovú príchuť. Etanol, po vode najrozšírenejšia pivná zlúčenina, bol druhým najdôležitejším parametrom. Okrem toho, že etanol priamo prispieva k chuti piva a pocitu v ústach, drasticky ovplyvňuje fyzikálne vlastnosti nápoja a určuje, ako prchavé zlúčeniny prispievajú k aróme. Vysoko bola hodnotená aj kyselina mliečna, ktorá sa podieľa na kyslej chuti kyslých pív.

Nakoniec výskumníci testovali, či ich prediktívne modely poskytujú pohľad na ocenenie chute piva. Špecificky vybrali celkové zhodnotenie ako faktor, ktorý sa má preskúmať, vzhľadom na jeho zložitosť a komerčný význam. Pretože pridanie jednej zlúčeniny môže spôsobiť výrazný rozdiel, ktorý nevyváži chuťový profil piva, výskumníci vyhodnotili účinok meniacich sa kombinácií zlúčenín. A keďže v súbore údajov boli silne zastúpené Blond pivá, ako východiskové materiály pre tieto experimenty vybrali tie.

Úprava koncentrácií najdôležitejších prediktorov celkového zhodnotenia, etylacetátu, etanolu, kyseliny mliečnej a etylfenylacetátu, výrazne zlepšila celkové zhodnotenie v porovnaní s kontrolami v skupine vyškolených degustátorov. Tí zaznamenali zvýšenú intenzitu chuti, sladkosť, alkohol a plnosť. Na odstránenie príspevku etanolu k výsledkom sa uskutočnil druhý experiment bez pridania etanolu. Výsledok bol podobný, vrátane zvýšeného celkového zhodnotenia. Ďalší experiment testoval, či predpovede modelu môžu zlepšiť ocenenie chuti nealkoholického piva. Opäť bola pridaná zmes predpovedaných zlúčenín, okrem etanolu, čo viedlo k výraznému zvýšeniu zhodnotenia, chuti a sladkosti.

„Naša štúdia potvrdzuje, že koncentrácia aromatických zlúčenín nie vždy koreluje s vnímaním, čo naznačuje komplexné interakcie, ktoré často chýbajú konvenčným štatistikám a jednoduchým modelom,“ uviedli vedci. „Predpovede našich finálnych modelov, vyškolených na základe údajov z preskúmania, platia aj pre slepé ochutnávky s malými skupinami vyškolených testerov. To dokazuje naša schopnosť overiť konkrétne zlúčeniny ako hnacie sily chuti a ocenenia piva.“

Vedci si uvedomujú spoločenskú záťaž spôsobenú nadmerným užívaním alkoholu a závislosťou a varujú pred použitím ich metódy na zhoršenie tohto stavu.

„Podporujeme využitie našich výsledkov na výrobu zdravších a chutnejších produktov, vrátane nových a vylepšených nápojov s nižším obsahom alkoholu,“ uviedli. „Okrem toho dôrazne neodporúčame používanie týchto technológií na zlepšenie zhodnotenia alebo návykových vlastností škodlivých látok.“

Tím dúfa, že budúce štúdie rozšíria rozsah ich výskumu tak, aby zahŕňal rôznorodé trhy a pivné štýly, pričom identifikujú viac hnacích síl ocenenia.

„Čoskoro môžu tieto nástroje poskytnúť riešenia v oblasti kontroly kvality a vývoja receptúr, ako aj nové prístupy k senzorickej vede a výskumu chuti,“ uviedli vedci.

Štúdia bola nedávno publikovaná v magazíne Nature Communications.