Motivi per cui l'intelligenza artificiale prenderà il sopravvento sulla creazione di ricette per la birra

Gli scienziati hanno trovato un modo per addestrare l'intelligenza artificiale a identificare i composti aromatici della birra per fare previsioni su ciò che i consumatori apprezzeranno di più bere.

La ricerca, che ha comportato analisi chimiche e sensoriali di 250 birre diverse, è stata utilizzata per "addestrare modelli di apprendimento automatico che consentono di prevedere il sapore e l'apprezzamento dei consumatori".

Gli scienziati hanno affermato che "per ogni birra, misuriamo oltre 200 proprietà chimiche, eseguiamo analisi sensoriali quantitative descrittive con un panel di degustazione addestrato e mappiamo i dati di oltre 180.000 recensioni dei consumatori per addestrare 10 diversi modelli di apprendimento automatico".

Secondo lo studio, "prevedere e comprendere la percezione e l'apprezzamento del cibo è una delle principali sfide nella scienza alimentare", ma una modellazione accurata del sapore e dell'apprezzamento potrebbe "offrire importanti opportunità sia per i produttori che per i consumatori, tra cui il controllo della qualità, il rilevamento delle impronte digitali dei prodotti, il rilevamento della contraffazione, il rilevamento del deterioramento e lo sviluppo di nuovi prodotti e combinazioni di prodotti".

La ricerca ha sottolineato che "nonostante la miriade di applicazioni", prevedere "il sapore e l'apprezzamento delle proprietà chimiche rimane un obiettivo in gran parte elusivo nella scienza sensoriale, in particolare per alimenti e bevande complessi". Pertanto, quando si tratta di creare ricette, optare per una tendenza piuttosto che un'altra non è un'impresa semplice perché "un ostacolo chiave è l'immenso numero di sostanze chimiche attive sul sapore" che richiedono a gran voce attenzione. Inoltre, approfondire ciò che sarà più popolare è difficile nella creazione di ricette perché "i composti aromatici possono variare ampiamente in struttura chimica e concentrazione, rendendoli tecnicamente impegnativi e laboriosi da quantificare, anche di fronte a innovazioni nella metabolomica, come l'impronta digitale metabolica non mirata".

Per spiegare i passi avanti compiuti dal percorso di apprendimento automatico più informato, gli scienziati hanno anche evidenziato che "la percezione del sapore è altamente complessa, derivante da centinaia di molecole diverse che interagiscono a livello fisico-chimico e sensoriale", il che significa che "la percezione sensoriale è spesso non lineare, caratterizzata da effetti sinergici e antagonisti complessi e dipendenti dalla concentrazione che sono ulteriormente contorti dalla genetica, l'ambiente, la cultura e la psicologia dei consumatori".

Ciò significa che "il sapore percepito è quindi difficile da misurare" e quindi "i panel di degustazione addestrati sono considerati la fonte primaria di dati sensoriali di qualità, ma richiedono una formazione meticolosa, sono a bassa produttività e ad alto costo". È stato anche osservato che anche se "i database pubblici offrono il vantaggio di accumulare grandi quantità di dati", possono anche "soffrire di pregiudizi, tra cui un pregiudizio nei volontari che contribuiscono al database, nonché fattori confondenti come il prezzo, lo status di culto e la conformità psicologica rispetto alle precedenti valutazioni del prodotto".

Nello studio, i ricercatori hanno combinato "analisi chimiche approfondite e dati sensoriali di una serie di diverse birre commerciali con approcci di apprendimento automatico per sviluppare modelli che predicono il gusto, l'odore, la sensazione in bocca e l'apprezzamento dalle concentrazioni composte".

Un punto a favore è che lo studio ha rilevato che "la birra è particolarmente adatta a modellare la relazione tra chimica, sapore e apprezzamento" perché "la birra è un prodotto complesso, costituito da migliaia di composti aromatici" a causa della "diversità chimica [che] deriva dalle materie prime (malto, lievito, luppolo, acqua e spezie) e dalle conversioni biochimiche durante il processo di produzione della birra (essiccazione, ammostamento, bollitura, fermentazione, maturazione e invecchiamento)".

Questi vantaggi, insieme al fatto che "i consumatori di birra abbracciano le piattaforme di recensioni online, come RateBeer e BeerAdvocate... La comunità della birra fornisce enormi set di dati sul sapore della birra e sui punteggi di apprezzamento, creando database sensoriali straordinariamente grandi per integrare le analisi" di un panel sensoriale professionale.

I dati hanno permesso agli scienziati di "addestrare una suite di modelli di apprendimento automatico per prevedere il sapore e l'apprezzamento del profilo chimico di una birra" e una "dissezione dei modelli più performanti". Inoltre, ha permesso loro di "individuare composti specifici come potenziali fattori di sapore e apprezzamento della birra". Esperimenti di follow-up hanno già confermato l'importanza di questi composti e "migliorano significativamente il sapore e l'apprezzamento di birre commerciali selezionate".

Gli scienziati hanno concluso che «nonostante i limiti intrinseci, la dissezione dei nostri modelli ci ha permesso di individuare molecole specifiche come potenziali fattori trainanti dell'aroma della birra e dell'apprezzamento dei consumatori, compresi composti che erano inaspettati e che non sarebbero stati identificati utilizzando approcci standard. Importanti fattori di apprezzamento della birra scoperti dai nostri modelli includono i livelli di proteine, l'acetato di etile, l'acetato di etilfenil-fenile e l'acido lattico". Il team ha osservato che "attualmente, molti birrai usano già l'acido lattico per acidificare l'acqua di fermentazione e garantire un pH ottimale per l'attività enzimatica durante il processo di ammostamento", ma ha anche sottolineato che "i risultati suggeriscono che l'aggiunta di acido lattico può anche migliorare l'apprezzamento della birra, anche se il suo effetto individuale rimane da testare".

I ricercatori hanno aggiunto che "è interessante notare che l'etanolo sembra non essere necessario per migliorare l'apprezzamento della birra, sia per la birra bionda che per la birra analcolica. Dato il crescente interesse dei consumatori per la birra analcolica... È importante per i birrai sapere quali composti possono aumentare ulteriormente l'apprezzamento di queste birre da parte dei consumatori. Pertanto, il nostro modello può facilmente fornire strade per migliorare ulteriormente il sapore e l'apprezzamento dei consumatori sia per le birre alcoliche che per quelle analcoliche, che è generalmente considerata una delle sfide chiave per la produzione futura di birra".