Staples pantri boleh menjadi tengik apabila terdedah kepada oksigen. Daniel de la Hoz/Moment
Pernahkah anda menggigit kacang atau sekeping coklat, mengharapkan rasa yang licin dan kaya, hanya untuk menghadapi rasa berkapur atau masam yang tidak dijangka dan tidak menyenangkan? Rasa itu adalah ketengikan dalam tindakan, dan ia mempengaruhi hampir setiap produk dalam pantri anda. Sekarang kecerdasan buatan boleh membantu saintis menangani isu ini dengan lebih tepat dan cekap.
Kami adalah sekumpulan ahli kimia yang mengkaji cara untuk memanjangkan hayat produk makanan, termasuk produk yang menjadi tengik. Kami baru-baru ini menerbitkan satu kajian menerangkan kelebihan alatan AI untuk membantu mengekalkan sampel minyak dan lemak segar lebih lama. Oleh kerana minyak dan lemak adalah komponen biasa dalam banyak jenis makanan, termasuk kerepek, coklat dan kekacang, hasil kajian boleh digunakan secara meluas dan juga mempengaruhi kawasan lain, termasuk kosmetik dan farmaseutikal.
Ketengikan dan antioksidan
Makanan menjadi tengik apabila ia terdedah kepada udara untuk seketika – satu proses yang dipanggil pengoksidaan. Sebenarnya, banyak bahan biasa, tetapi terutamanya lipid, iaitu lemak dan minyak, bertindak balas dengan oksigen. Kehadiran haba atau cahaya UV boleh mempercepatkan proses.
Pengoksidaan membawa kepada pembentukan molekul yang lebih kecil seperti keton, Aldehid and asid lemak yang memberikan makanan tengik peringkat ciri, bau yang kuat dan logam. Mengambil makanan tengik berulang kali boleh mengancam kesihatan anda.
Nasib baik, kedua-dua alam semula jadi dan industri makanan mempunyai perisai yang sangat baik terhadap ketengikan - antioksidan. Makanan bertukar menjadi tengik daripada proses yang dipanggil pengoksidaan.
Antioksidan termasuk rangkaian luas molekul semula jadi, seperti vitamin C, dan molekul sintetik yang mampu melindungi makanan anda daripada pengoksidaan.
Walaupun terdapat beberapa cara antioksidan berfungsi, secara keseluruhannya ia boleh meneutralkan banyak proses yang menyebabkan ketengikan dan mengekalkan rasa dan nilai pemakanan makanan anda lebih lama. Selalunya, pelanggan tidak tahu bahawa mereka menggunakan antioksidan tambahan, kerana pengeluar makanan biasanya menambahnya dalam jumlah kecil semasa penyediaan.
Tetapi anda tidak boleh hanya menaburkan beberapa vitamin C pada makanan anda dan mengharapkan untuk melihat kesan pengawet. Penyelidik perlu berhati-hati memilih satu set antioksidan tertentu dan mengira dengan tepat jumlah setiap satu.
Menggabungkan antioksidan tidak selalu menguatkan kesannya. Malah, terdapat kes di mana menggunakan antioksidan yang salah, atau mencampurkannya dengan nisbah yang salah, boleh mengurangkan kesan perlindungannya – itu dipanggil antagonisme. Mengetahui kombinasi yang sesuai untuk jenis makanan yang memerlukan banyak eksperimen, yang memakan masa, memerlukan kakitangan khusus dan meningkatkan kos keseluruhan makanan.
Meneroka semua kombinasi yang mungkin memerlukan masa dan sumber yang besar, jadi penyelidik terperangkap dengan beberapa campuran yang hanya memberikan beberapa tahap perlindungan terhadap ketengikan. Di sinilah AI berperanan.
Satu kegunaan untuk AI
Anda mungkin pernah melihat Alat AI seperti ChatGPT dalam berita atau bermain-main dengan mereka sendiri. Sistem jenis ini boleh mengambil set data yang besar dan kenal pasti corak, kemudian jana output yang boleh berguna kepada pengguna. Alat AI telah mengubah bilangan saintis menjalankan penyelidikan.
Sebagai ahli kimia, kami ingin mengajar alat AI cara mencari gabungan antioksidan baharu. Untuk ini, kami memilih jenis AI yang boleh digunakan perwakilan teks, yang merupakan kod bertulis yang menerangkan struktur kimia setiap antioksidan. Pertama, kami memberi AI kami senarai kira-kira sejuta tindak balas kimia dan mengajar program beberapa konsep kimia mudah, seperti cara mengenal pasti ciri penting molekul.
Setelah mesin dapat mengenali corak kimia umum, seperti bagaimana molekul tertentu bertindak balas antara satu sama lain, kami memperhalusinya dengan mengajarnya beberapa kimia yang lebih maju. Untuk langkah ini, pasukan kami menggunakan pangkalan data hampir 1,100 campuran yang diterangkan sebelum ini dalam literatur penyelidikan.
Pada ketika ini, AI boleh meramalkan kesan menggabungkan mana-mana set dua atau tiga antioksidan dalam masa kurang satu saat. Ramalannya sejajar dengan kesan yang diterangkan dalam kesusasteraan 90% pada masa itu.
Tetapi ramalan ini tidak sejajar dengan eksperimen yang dilakukan oleh pasukan kami di makmal. Malah, kami mendapati bahawa AI kami dapat meramalkan dengan betul hanya beberapa eksperimen pengoksidaan yang kami lakukan dengan lemak babi sebenar, yang menunjukkan kerumitan pemindahan hasil daripada komputer ke makmal.
Menapis dan mempertingkatkan
Nasib baik, model AI bukanlah alat statik dengan laluan ya dan tiada yang dipratakrifkan. mereka pelajar yang dinamik, jadi pasukan penyelidik kami boleh terus menyuap data baharu model sehingga ia mempertajam keupayaan ramalannya dan boleh meramalkan dengan tepat kesan setiap gabungan antioksidan. Lebih banyak data yang diperoleh model, lebih tepat ia menjadi, sama seperti bagaimana manusia berkembang melalui pembelajaran.
Kami mendapati bahawa menambah kira-kira 200 contoh daripada makmal membolehkan AI mempelajari kimia yang mencukupi untuk meramalkan hasil eksperimen yang dilakukan oleh pasukan kami, dengan hanya sedikit perbezaan antara nilai yang diramalkan dan nilai sebenar.
Model seperti kami mungkin dapat membantu saintis membangunkan cara yang lebih baik untuk mengawet makanan dengan menghasilkan kombinasi antioksidan terbaik untuk makanan tertentu yang mereka bekerjasama, seperti mempunyai pembantu yang sangat bijak.
Projek itu kini meneroka cara yang lebih berkesan untuk melatih model AI dan mencari cara untuk meningkatkan lagi keupayaan ramalannya.
Carlos D. Garcia, Profesor Kimia, Universiti Clemson and Lucas de Brito Ayres, Calon PhD dalam Kimia, Universiti Clemson
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
Buku berkaitan:
Garam, Lemak, Asid, Haba: Menguasai Elemen Memasak Yang Baik
oleh Samin Nosrat dan Wendy MacNaughton
Buku ini menawarkan panduan komprehensif untuk memasak, memfokuskan pada empat unsur garam, lemak, asid dan haba serta menawarkan cerapan dan teknik untuk mencipta hidangan yang lazat dan seimbang.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Buku Masakan Skinnytaste: Ringan pada Kalori, Besar pada Perisa
oleh Gina Homolka
Buku masakan ini menawarkan koleksi resipi yang sihat dan lazat, memfokuskan pada bahan-bahan segar dan rasa yang berani.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Pembaikan Makanan: Cara Menjimatkan Kesihatan Kita, Ekonomi Kita, Komuniti Kita dan Planet Kita--Satu Gigitan Pada Satu Masa
oleh Dr Mark Hyman
Buku ini meneroka hubungan antara makanan, kesihatan dan alam sekitar, menawarkan pandangan dan strategi untuk mencipta sistem makanan yang lebih sihat dan mampan.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Buku Masakan Barefoot Contessa: Rahsia dari Kedai Makanan Istimewa East Hampton untuk Hiburan Ringkas
oleh Ina Garten
Buku masakan ini menawarkan koleksi resipi klasik dan elegan daripada Barefoot Contessa yang digemari, memfokuskan pada bahan-bahan segar dan penyediaan ringkas.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Cara Memasak Semuanya: Asas
oleh Mark Bittman
Buku masakan ini menawarkan panduan komprehensif untuk asas memasak, merangkumi segala-galanya daripada kemahiran pisau kepada teknik asas dan menawarkan koleksi resipi mudah dan lazat.
