ลวดเย็บกระดาษในตู้กับข้าวอาจเหม็นหืนได้เมื่อสัมผัสกับออกซิเจน ดาเนียล เดอ ลา ฮอซ/ช่วงเวลา

คุณเคยกัดถั่วหรือช็อกโกแลตสักชิ้นโดยหวังว่าจะได้รสชาติที่นุ่มนวลและเข้มข้นแต่กลับพบกับรสชอคกี้หรือรสเปรี้ยวที่ไม่คาดคิดหรือไม่? รสชาตินั้นเป็นกลิ่นหืน และมันส่งผลกระทบต่อผลิตภัณฑ์แทบทุกชนิดในตู้กับข้าวของคุณ ตอนนี้ ปัญญาประดิษฐ์ สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์จัดการกับปัญหานี้ได้แม่นยำและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

เราคือกลุ่มนักเคมีที่ศึกษาวิธีการยืดอายุของผลิตภัณฑ์อาหาร รวมถึงผลิตภัณฑ์ที่มีกลิ่นหืนด้วย เราเมื่อเร็ว ๆ นี้ เผยแพร่การศึกษา อธิบายข้อดีของเครื่องมือ AI ที่ช่วยรักษาตัวอย่างน้ำมันและไขมันให้สดได้นานขึ้น เนื่องจากน้ำมันและไขมันเป็นส่วนประกอบทั่วไปในอาหารหลายประเภท รวมถึงมันฝรั่งทอด ช็อกโกแลต และถั่ว ผลลัพธ์ของการศึกษาจึงสามารถนำไปใช้ในวงกว้าง และอาจส่งผลกระทบต่อพื้นที่อื่นๆ รวมถึงเครื่องสำอางและยาด้วย

กลิ่นหืนและสารต้านอนุมูลอิสระ

อาหารเหม็นหืน เมื่อสัมผัสกับอากาศเป็นระยะเวลาหนึ่ง – กระบวนการที่เรียกว่าออกซิเดชัน จริงๆแล้วส่วนผสมทั่วไปหลายอย่างแต่ โดยเฉพาะไขมันซึ่งเป็นไขมันและน้ำมันทำปฏิกิริยากับออกซิเจน การมีความร้อนหรือแสงยูวีสามารถเร่งกระบวนการได้

ออกซิเดชันนำไปสู่การก่อตัวของโมเลกุลขนาดเล็กเช่น คีโตน, ลดีไฮด์ และ กรดไขมัน ที่ทำให้อาหารหืนมีลักษณะเฉพาะตัว มีกลิ่นแรง และมีกลิ่นโลหะ การบริโภคอาหารรสเปรี้ยวซ้ำๆ สามารถคุกคามสุขภาพของคุณได้.

โชคดีที่ทั้งธรรมชาติและอุตสาหกรรมอาหารมีเกราะป้องกันกลิ่นหืนซึ่งเป็นสารต้านอนุมูลอิสระได้อย่างดีเยี่ยม อาหารมีกลิ่นหืนจากกระบวนการที่เรียกว่าออกซิเดชัน

สารต้านอนุมูลอิสระ รวมถึงโมเลกุลธรรมชาติหลากหลายชนิด เช่น วิตามินซี และโมเลกุลสังเคราะห์ที่สามารถปกป้องอาหารของคุณจากการเกิดออกซิเดชัน

ในขณะที่มี สารต้านอนุมูลอิสระทำงานได้สองสามวิธีโดยรวมแล้วสามารถต่อต้านกระบวนการหลายอย่างที่ทำให้เกิดกลิ่นหืน และรักษารสชาติและคุณค่าทางโภชนาการของอาหารของคุณได้นานขึ้น บ่อยครั้งที่ลูกค้าไม่รู้ด้วยซ้ำว่าพวกเขากำลังบริโภคสารต้านอนุมูลอิสระที่เพิ่มเข้ามา เนื่องจากผู้ผลิตอาหารมักจะเติมสารต้านอนุมูลอิสระในปริมาณเล็กน้อยระหว่างการเตรียม

แต่คุณไม่สามารถโรยวิตามินซีลงบนอาหารของคุณและคาดหวังที่จะเห็นผลของสารกันบูดได้ นักวิจัยจะต้องเลือกอย่างระมัดระวัง ชุดสารต้านอนุมูลอิสระโดยเฉพาะ และคำนวณจำนวนอย่างแม่นยำของแต่ละรายการ

การรวมสารต้านอนุมูลอิสระไม่ได้ทำให้ผลของสารต้านอนุมูลอิสระดีขึ้นเสมอไป ในความเป็นจริง มีหลายกรณีที่การใช้สารต้านอนุมูลอิสระที่ไม่ถูกต้องหรือผสมกับอัตราส่วนที่ไม่ถูกต้องสามารถลดผลในการป้องกันได้ เรียกว่า การเป็นปรปักษ์กัน. การค้นหาว่าการผสมผสานแบบใดที่เหมาะกับอาหารประเภทใดต้องใช้การทดลองหลายครั้งซึ่งใช้เวลานาน ต้องใช้บุคลากรที่เชี่ยวชาญ และทำให้ต้นทุนโดยรวมของอาหารเพิ่มขึ้น

การสำรวจส่วนผสมที่เป็นไปได้ทั้งหมดต้องใช้เวลาและทรัพยากรมหาศาล ดังนั้นนักวิจัยจึงติดอยู่กับส่วนผสมบางอย่างที่สามารถป้องกันกลิ่นหืนได้เพียงระดับหนึ่งเท่านั้น นี่คือจุดที่ AI เข้ามามีบทบาท

การใช้งานสำหรับ AI

คงเคยเห็นแล้วสินะ เครื่องมือ AI เช่น ChatGPT ในข่าวหรือเล่นกับพวกเขาด้วยตัวเอง ระบบประเภทนี้สามารถ รับข้อมูลชุดใหญ่ และระบุรูปแบบ จากนั้นสร้างผลลัพธ์ที่อาจเป็นประโยชน์ต่อผู้ใช้ เครื่องมือ AI ได้เปลี่ยนแปลงจำนวนนักวิทยาศาสตร์ที่ทำการวิจัย

ในฐานะนักเคมี เราต้องการสอนเครื่องมือ AI เกี่ยวกับวิธีการค้นหาส่วนผสมใหม่ของสารต้านอนุมูลอิสระ สำหรับสิ่งนี้ เราจึงเลือกประเภทของ AI ที่สามารถทำงานด้วยได้ การแสดงข้อความซึ่งเป็นรหัสเขียนที่อธิบายโครงสร้างทางเคมีของสารต้านอนุมูลอิสระแต่ละชนิด ขั้นแรก เราป้อนรายการปฏิกิริยาเคมีประมาณล้านรายการให้ AI ของเรา และสอนโปรแกรมเกี่ยวกับแนวคิดทางเคมีง่ายๆ เช่น วิธีระบุคุณลักษณะที่สำคัญของโมเลกุล

เมื่อเครื่องจักรสามารถจดจำรูปแบบทางเคมีทั่วไปได้ เช่น ปฏิกิริยาของโมเลกุลบางชนิดต่อกัน เราก็ปรับแต่งมันโดยการสอนเคมีขั้นสูงเพิ่มเติมให้กับมัน สำหรับขั้นตอนนี้ ทีมของเราใช้ฐานข้อมูลของสารผสมเกือบ 1,100 รายการตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ในงานวิจัย

ณ จุดนี้ AI สามารถทำนายผลของการรวมสารต้านอนุมูลอิสระสองหรือสามชุดเข้าด้วยกันภายในเวลาไม่ถึงวินาที การทำนายสอดคล้องกับผลที่อธิบายไว้ในวรรณกรรม 90% ของเวลาทั้งหมด

แต่การคาดการณ์เหล่านี้ไม่ค่อยสอดคล้องกับการทดลองที่ทีมของเราทำในห้องทดลอง อันที่จริง เราพบว่า AI ของเราสามารถทำนายการทดลองออกซิเดชันเพียงไม่กี่อย่างได้อย่างถูกต้องซึ่งเราทำกับน้ำมันหมูจริง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความซับซ้อนในการถ่ายโอนผลลัพธ์จากคอมพิวเตอร์ไปยังห้องปฏิบัติการ

การกลั่นและเพิ่มประสิทธิภาพ

โชคดีที่โมเดล AI ไม่ใช่เครื่องมือคงที่ที่มีเส้นทางใช่และไม่ใช่ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า พวกเขา ผู้เรียนแบบไดนามิกดังนั้นทีมวิจัยของเราจึงสามารถป้อนข้อมูลใหม่ให้กับโมเดลต่อไปได้ จนกว่าจะเพิ่มความสามารถในการทำนายให้คมชัดขึ้น และสามารถทำนายผลของการรวมกันของสารต้านอนุมูลอิสระแต่ละชนิดได้อย่างแม่นยำ ยิ่งโมเดลได้รับข้อมูลมากเท่าใด ก็จะยิ่งแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น เหมือนกับวิธีที่มนุษย์เติบโตผ่านการเรียนรู้

เราพบว่าการเพิ่มตัวอย่างประมาณ 200 ตัวอย่างจากห้องปฏิบัติการทำให้ AI สามารถเรียนรู้เคมีได้มากพอที่จะทำนายผลลัพธ์ของการทดลองที่ทีมของเราดำเนินการ โดยมีความแตกต่างเพียงเล็กน้อยระหว่างค่าที่คาดการณ์ไว้กับมูลค่าที่แท้จริง

แบบจำลองอย่างเราอาจสามารถช่วยนักวิทยาศาสตร์พัฒนาวิธีที่ดีกว่าในการเก็บรักษาอาหาร โดยคิดหาส่วนผสมของสารต้านอนุมูลอิสระที่ดีที่สุด สำหรับอาหารเฉพาะที่พวกเขากำลังทำงานอยู่ เหมือนกับการมีผู้ช่วยที่ฉลาดมาก

ขณะนี้โครงการกำลังสำรวจวิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการฝึกอบรมโมเดล AI และมองหาวิธีปรับปรุงความสามารถในการคาดการณ์เพิ่มเติม

คาร์ลอส ดี. การ์เซีย, ศาสตราจารย์วิชาเคมี, Clemson University และ ลูคัส เดอ บริโต ไอเรส, ผู้สมัครระดับปริญญาเอก สาขาเคมี, Clemson University

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง:

เกลือ ไขมัน กรด ความร้อน: การเรียนรู้องค์ประกอบของการทำอาหารที่ดี

โดย Samin Nosrat และ Wendy MacNaughton

หนังสือเล่มนี้นำเสนอแนวทางการทำอาหารอย่างครอบคลุม โดยเน้นที่องค์ประกอบทั้งสี่ ได้แก่ เกลือ ไขมัน กรด และความร้อน พร้อมนำเสนอข้อมูลเชิงลึกและเทคนิคในการสร้างสรรค์อาหารที่อร่อยและสมดุล

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

ตำราอาหาร Skinnytaste: ให้แสงสว่างกับแคลอรี่ แต่ให้รสชาติที่เข้มข้น

โดย Gina Homolka

ตำราอาหารเล่มนี้รวบรวมสูตรอาหารเพื่อสุขภาพและอร่อย โดยเน้นที่วัตถุดิบสดใหม่และรสชาติจัดจ้าน

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

Food Fix: วิธีรักษาสุขภาพของเรา เศรษฐกิจของเรา ชุมชนของเรา และโลกของเรา - ทีละคำ

โดย ดร.มาร์ค ไฮแมน

หนังสือเล่มนี้สำรวจความเชื่อมโยงระหว่างอาหาร สุขภาพ และสิ่งแวดล้อม นำเสนอข้อมูลเชิงลึกและกลยุทธ์ในการสร้างระบบอาหารที่ดีต่อสุขภาพและยั่งยืนมากขึ้น

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

ตำราอาหาร Barefoot Contessa: เคล็ดลับจากร้านขายอาหารพิเศษ East Hampton เพื่อความบันเทิงง่ายๆ

โดย Ina Garten

ตำราอาหารเล่มนี้รวบรวมสูตรอาหารคลาสสิกและหรูหราจาก Barefoot Contessa อันเป็นที่รัก โดยเน้นที่วัตถุดิบสดใหม่และการเตรียมแบบง่ายๆ

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

วิธีทำอาหารทุกอย่าง: พื้นฐาน

โดย มาร์ค บิทแมน

ตำราอาหารเล่มนี้มีคำแนะนำที่ครอบคลุมเกี่ยวกับพื้นฐานการทำอาหาร ครอบคลุมทุกอย่างตั้งแต่ทักษะการใช้มีดไปจนถึงเทคนิคพื้นฐาน และรวบรวมสูตรอาหารที่เรียบง่ายและอร่อย

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ