计算机可以“品尝”西红柿或蓝莓吗?佛罗里达大学的研究人员说,不完全是这样,但它可以告诉科学家这些水果中的哪些挥发物使它们味道鲜美。
佛罗里达大学食品与农业科学研究所 (UF/IFAS) 的育种家兼遗传学家 Marcio Resende 希望创建一个他所谓的“人工智能鉴赏家”模型,该模型可以告诉研究人员哪些化合物(即挥发物、糖)、酸和其他化合物——产生最好的水果风味。
为了确定某种水果或蔬菜是否值得培育,科学家们对作物进行了味道和气味采样,走访田地并逐一采摘农产品。
佛罗里达大学 / IFAS 园艺科学教授、论文合著者 Harry Klee 表示,这些过程可能会带来后勤问题 新的研究 研究计算机模型如何使用挥发物来测量水果的味道。
“由于成本和后勤限制,育种者通常不会在他们的计划中使用消费者小组,”克利说。 “理想的情况是使用一个包含不同潜在消费者的大型消费者小组。我们有 100 名员工,涵盖不同的年龄和种族。这种方法更能代表购物者群体。”
多年来,植物育种家和遗传学家帮助农民获得更高的产量,因为以消费者为导向的性状(例如风味)更难以衡量。然而,负责蓝莓育种项目的 UF/IFAS 园艺科学副教授帕特里西奥·穆尼奥斯 (Patricio Muñoz) 表示,高产量不足以让生产者在当今要求严格的市场中竞争。
穆尼奥斯说,生产商知道,如果他们不引进味道好的品种,那么他们的水果可能卖不了好价钱,甚至根本卖不出去。通过这些方法,科学家希望帮助生产者保持竞争力,让消费者获得更好的产品体验。
使用这些模型,育种计划可以评估许多水果和蔬菜品种的风味评级。此前,这一过程受到以下事实的限制:科学家和消费者小组都无法同时测试很多品种。
雷森德领导的这项新研究展示了如何将蓝莓和西红柿的挥发物数据导入统计模型。研究结果目前仅限于这两种水果,但随后将扩展到 UF/IFAS 研究人员开发的其他作物。
为了进行新研究,UF/IFAS 研究人员使用了过去十年的番茄和蓝莓育种计划数据。
他们向消费者小组提供了多种番茄和蓝莓品种 佛罗里达大学盖恩斯维尔感官实验室。然后,科学家们收集了对风味属性的评分,例如“喜欢”、甜味、酸味、风味强度和鲜味。
UF/IFAS 研究人员测试了一系列分数,这些分数可以告诉他们消费者对某种口味的喜爱程度。事实证明,挥发性成分解释了高达 56% 的“喜欢”分数,这进一步证明挥发性成分在决定消费者对水果的喜爱程度方面发挥着重要作用。雷森德说,挥发物对于量化和评估水果风味的重要性也很重要。
此外,研究人员表明,机器学习方法通常是消费者口味偏好的最佳预测因素,称为代谢组学选择。代谢选择的准确性优于使用基因组数据的模型,凸显了这种新方法在育种应用中的潜力。
“我认为主要的一点是育种者可以筛选更多的样本,”佛罗里达大学/IFAS 园艺科学助理教授雷森德说。 “这样,你就有了一个更广泛的渠道来识别味道好的品种,并且在某一时刻,口味测试小组会根据感官数据做出最终选择。我们预计这些模型将能够更早地将风味纳入育种目标,并鼓励选择和释放更美味的水果品种。”
除了 Resende 之外,UF/IFAS 的其他研究味觉测试计算机模型方法的教职人员还包括 Klee、Muñoz 和研究助理教授 Denise Tieman,这三人都来自园艺科学系。查理·西姆斯(Charlie Sims)是食品科学和人类营养学教授,尼古拉·布利兹纽克(Nikolay Bliznyuk)是农业和生物工程副教授。该论文的第一作者也是博士。学生 Vincent Colantonio 和研究助理科学家 Luís Felipe Ferrão。
点击下面的视频,Resende 解释了这项新的人工智能研究。
– 佛罗里达大学布拉德·巴克(Brad Buck)