Kim bấm trong tủ đựng thức ăn có thể bị ôi thiu khi tiếp xúc với oxy. Daniel de la Hoz/Khoảnh khắc
Bạn đã bao giờ cắn một miếng hạt dẻ hay một miếng sôcôla, mong đợi một hương vị mịn màng, đậm đà nhưng lại gặp phải một vị phấn hoặc vị chua bất ngờ và khó chịu? Hương vị đó thực chất là mùi ôi thiu và nó ảnh hưởng đến hầu hết mọi sản phẩm trong tủ đựng thức ăn của bạn. Hiện nay trí tuệ nhân tạo có thể giúp các nhà khoa học giải quyết vấn đề này một cách chính xác và hiệu quả hơn.
Chúng tôi là một nhóm các nhà hóa học nghiên cứu các cách để kéo dài tuổi thọ của các sản phẩm thực phẩm, bao gồm cả những sản phẩm bị ôi thiu. Gần đây chúng tôi công bố một nghiên cứu mô tả những ưu điểm của công cụ AI trong việc giúp giữ mẫu dầu và mỡ tươi lâu hơn. Vì dầu và chất béo là thành phần phổ biến trong nhiều loại thực phẩm, bao gồm khoai tây chiên, sô cô la và các loại hạt nên kết quả của nghiên cứu có thể được áp dụng rộng rãi và thậm chí ảnh hưởng đến các lĩnh vực khác, bao gồm cả mỹ phẩm và dược phẩm.
Sự ôi thiu và chất chống oxy hóa
Thức ăn bị ôi thiu khi nó tiếp xúc với không khí một thời gian – một quá trình gọi là quá trình oxy hóa. Trên thực tế, có rất nhiều thành phần thông dụng, nhưng đặc biệt là lipid, là chất béo và dầu, phản ứng với oxy. Sự hiện diện của nhiệt hoặc tia UV có thể đẩy nhanh quá trình.
Quá trình oxy hóa dẫn đến sự hình thành các phân tử nhỏ hơn như Xeton, aldehyd và axit béo làm cho thực phẩm ôi thiu có mùi đặc trưng, nồng nặc và có mùi kim loại. Thường xuyên ăn thực phẩm ôi thiu có thể đe dọa sức khỏe của bạn.
May mắn thay, cả thiên nhiên và ngành công nghiệp thực phẩm đều có một lá chắn tuyệt vời chống lại tình trạng ôi thiu – đó là chất chống oxy hóa. Thực phẩm bị ôi thiu do một quá trình gọi là quá trình oxy hóa.
Chất chống oxy hóa bao gồm nhiều loại phân tử tự nhiên, như vitamin C và các phân tử tổng hợp có khả năng bảo vệ thực phẩm của bạn khỏi quá trình oxy hóa.
Trong khi có một số cách hoạt động của chất chống oxy hóa, về tổng thể, chúng có thể vô hiệu hóa nhiều quá trình gây ôi thiu và bảo quản hương vị cũng như giá trị dinh dưỡng cho thực phẩm của bạn lâu hơn. Thông thường, khách hàng thậm chí không biết rằng họ đang tiêu thụ thêm chất chống oxy hóa, vì các nhà sản xuất thực phẩm thường thêm chúng với số lượng nhỏ trong quá trình chuẩn bị.
Nhưng bạn không thể chỉ rắc một ít vitamin C lên thực phẩm và mong đợi thấy tác dụng bảo quản. Các nhà nghiên cứu phải lựa chọn cẩn thận một bộ chất chống oxy hóa cụ thể và tính toán chính xác số lượng của từng loại.
Việc kết hợp các chất chống oxy hóa không phải lúc nào cũng tăng cường tác dụng của chúng. Trên thực tế, có những trường hợp sử dụng sai chất chống oxy hóa hoặc trộn sai tỷ lệ có thể làm giảm tác dụng bảo vệ của chúng – đó gọi là đối kháng. Việc tìm ra sự kết hợp nào phù hợp với loại thực phẩm nào đòi hỏi nhiều thử nghiệm, tốn nhiều thời gian, đòi hỏi nhân sự chuyên môn và làm tăng chi phí tổng thể của thực phẩm.
Việc khám phá tất cả các cách kết hợp có thể sẽ đòi hỏi một lượng lớn thời gian và nguồn lực, vì vậy các nhà nghiên cứu bị mắc kẹt với một số hỗn hợp chỉ cung cấp một số mức độ bảo vệ chống lại sự ôi thiu. Đây là nơi AI phát huy tác dụng.
Ứng dụng của AI
Bạn có thể đã thấy Các công cụ AI như ChatGPT trong tin tức hoặc tự mình chơi đùa với chúng. Những loại hệ thống này có thể lấy những tập dữ liệu lớn và xác định các mẫu, sau đó tạo ra kết quả đầu ra có thể hữu ích cho người dùng. Các công cụ AI đã thay đổi cách nhiều nhà khoa học tiến hành nghiên cứu.
Với tư cách là nhà hóa học, chúng tôi muốn dạy một công cụ AI cách tìm kiếm sự kết hợp mới của các chất chống oxy hóa. Để làm được điều này, chúng tôi đã chọn một loại AI có khả năng làm việc với biểu diễn văn bản, là những mã viết mô tả cấu trúc hóa học của từng chất chống oxy hóa. Đầu tiên, chúng tôi cung cấp cho AI danh sách khoảng một triệu phản ứng hóa học và dạy chương trình một số khái niệm hóa học đơn giản, như cách xác định các đặc điểm quan trọng của phân tử.
Sau khi máy có thể nhận dạng các mẫu hóa học chung, chẳng hạn như cách các phân tử nhất định phản ứng với nhau, chúng tôi đã tinh chỉnh nó bằng cách dạy cho nó một số hóa học nâng cao hơn. Đối với bước này, nhóm của chúng tôi đã sử dụng cơ sở dữ liệu gồm gần 1,100 hỗn hợp được mô tả trước đây trong tài liệu nghiên cứu.
Tại thời điểm này, AI có thể dự đoán tác động của việc kết hợp bất kỳ bộ hai hoặc ba chất chống oxy hóa nào trong vòng chưa đầy một giây. Dự đoán của nó phù hợp với hiệu ứng được mô tả trong tài liệu trong 90% trường hợp.
Nhưng những dự đoán này không hoàn toàn phù hợp với các thí nghiệm mà nhóm chúng tôi thực hiện trong phòng thí nghiệm. Trên thực tế, chúng tôi nhận thấy rằng AI của chúng tôi chỉ có thể dự đoán chính xác một số thí nghiệm oxy hóa mà chúng tôi thực hiện với mỡ lợn thật, điều này cho thấy sự phức tạp của việc chuyển kết quả từ máy tính sang phòng thí nghiệm.
Tinh chỉnh và nâng cao
May mắn thay, các mô hình AI không phải là công cụ tĩnh với các lộ trình có và không được xác định trước. Họ là người học năng động, vì vậy nhóm nghiên cứu của chúng tôi có thể tiếp tục cung cấp dữ liệu mới cho mô hình cho đến khi nó nâng cao khả năng dự đoán và có thể dự đoán chính xác tác dụng của từng sự kết hợp chất chống oxy hóa. Mô hình càng thu được nhiều dữ liệu thì càng chính xác, giống như cách con người trưởng thành thông qua học tập.
Chúng tôi nhận thấy rằng việc thêm khoảng 200 ví dụ từ phòng thí nghiệm đã cho phép AI học đủ hóa học để dự đoán kết quả của các thí nghiệm do nhóm chúng tôi thực hiện, chỉ có một chút khác biệt giữa giá trị dự đoán và giá trị thực.
Mô hình như của chúng tôi có thể hỗ trợ các nhà khoa học phát triển những cách tốt hơn để bảo quản thực phẩm bằng cách đưa ra những kết hợp chống oxy hóa tốt nhất cho những loại thực phẩm cụ thể mà họ đang nghiên cứu, giống như có một trợ lý rất thông minh.
Dự án hiện đang khám phá những cách hiệu quả hơn để đào tạo mô hình AI và tìm cách cải thiện hơn nữa khả năng dự đoán của nó.
Carlos D. Garcia, Giáo sư Hóa học, Đại học Clemson và Lucas de Brito Ayres, Nghiên cứu sinh Tiến sĩ Hóa học, Đại học Clemson
Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.
Sách liên quan:
Muối, chất béo, axit, nhiệt: Nắm vững các yếu tố của nấu ăn ngon
bởi Samin Nosrat và Wendy MacNaughton
Cuốn sách này cung cấp một hướng dẫn toàn diện về nấu ăn, tập trung vào bốn yếu tố muối, chất béo, axit và nhiệt, đồng thời cung cấp những hiểu biết sâu sắc và kỹ thuật để tạo ra những bữa ăn ngon và cân bằng.
Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng
The Skinnytaste Cookbook: Ít calo, nhiều hương vị
của Gina Homolka
Cuốn sách nấu ăn này cung cấp tuyển tập các công thức nấu ăn ngon và tốt cho sức khỏe, tập trung vào các nguyên liệu tươi ngon và hương vị đậm đà.
Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng
Sửa chữa thực phẩm: Cách cứu lấy sức khỏe, nền kinh tế, cộng đồng và hành tinh của chúng ta--Mỗi lần cắn một miếng
bởi Tiến sĩ Mark Hyman
Cuốn sách này khám phá mối liên hệ giữa thực phẩm, sức khỏe và môi trường, đưa ra những hiểu biết sâu sắc và chiến lược để tạo ra một hệ thống thực phẩm lành mạnh và bền vững hơn.
Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng
Sách dạy nấu ăn của Barefoot Contessa: Bí mật từ Cửa hàng Thực phẩm Đặc sản East Hampton để Giải trí Đơn giản
bởi Ina Garten
Cuốn sách nấu ăn này cung cấp một bộ sưu tập các công thức nấu ăn cổ điển và thanh lịch từ Barefoot Contessa được yêu thích, tập trung vào các nguyên liệu tươi và cách chuẩn bị đơn giản.
Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng
Cách nấu mọi thứ: Khái niệm cơ bản
bởi Mark Bitman
Cuốn sách nấu ăn này cung cấp một hướng dẫn toàn diện về nấu ăn cơ bản, bao gồm mọi thứ từ kỹ năng dùng dao đến các kỹ thuật cơ bản và cung cấp tuyển tập các công thức nấu ăn đơn giản và ngon miệng.
