Искусственный интеллект поможет оптимизировать сорта фруктов под вкусовые предпочтения потребителей

Искусственный интеллект может определять и предсказывать, какие вкусы и химические соединения делают тот или иной сорт фрукта более привлекательным для потребителей.

Вкус, определяемый учёными как взаимодействие аромата и вкусовых ощущений, химически сложен. Сахар, кислоты и горькие соединения взаимодействуют с рецепторами на языке, а летучие соединения, взаимодействующие с обонятельными рецепторами в носу, отвечают за аромат.

Селекция на вкус — сложная задача. Программам селекции необходимо улучшать множество признаков, важных как для производителей, так и для потребителей. Часто вкус отодвигается на второй план в пользу устойчивости к болезням и урожайности. Кроме того, оценка сотен или тысяч потенциальных сортов с помощью потребительских панелей (до 100 человек) дорога и непрактична.

Чтобы оптимизировать этот процесс, был разработан алгоритм для прогнозирования оценок потребителей вкуса томатов и черники. Была создана база данных всех известных соединений, связанных со вкусом этих фруктов, и сопоставлена с существующими оценками потребительских панелей (сладость, кислинка, умами, общий вкус и предпочтение). Моделирование показало, какие соединения больше всего влияют на восприятие вкуса.

Ключевые выводы:

• Летучие органические соединения (ЛОС), ответственные за аромат, вносят основной вклад в предпочтение сорта. С ароматом было связано 42% общей оценки предпочтения для томатов и 56% — для черники.
• Аромат также влияет на восприятие сладости: летучие соединения определяли от 33% до 62% потребительской оценки сладости.
• Были идентифицированы конкретные химические соединения, в наибольшей степени способствующие восприятию вкуса и сладости в томатах и чернике.

Значение и перспективы:

Модели могут помочь селекционным программам создавать более вкусные сорта, объективно определяя, что делает один сорт лучше другого, без масштабных потребительских тестов. Селекционеры смогут фокусироваться на оптимизации конкретных химических соединений, а не на субъективных оценках вкуса.

Поскольку вкусовые предпочтения сильно зависят от генетических и культурных факторов, результаты, репрезентативные для среднего потребителя США, могут не так точно предсказывать предпочтения в Азии. Селекция для конкретных рынков может потребовать дополнительной проверки базы данных.

Следующие шаги:

• Селекция фруктов на увеличение содержания ключевых летучих соединений, определяющих предпочтение потребителей.
• Ранее было показано, что современные коммерческие сорта томатов содержат значительно меньше важных для вкуса соединений, чем традиционные (heirloom) сорта. Восстановление этих соединений до уровня heirloom-томатов и проверка их влияния на вкус — текущее направление исследований.

Работа основана на многолетних междисциплинарных исследованиях генетики и биохимии вкуса фруктов с участием психологов, пищевых технологов, генетиков, биохимиков и селекционеров растений. Методология включает: 1) идентификацию химических веществ, ответственных за вкусовые предпочтения; 2) определение путей их биосинтеза в растении и создание генетической карты для контроля их производства; 3) использование молекулярной селекции для создания вкусных сортов.