Автор: 
Употребление в пищу несвежей говядины представляет серьёзную опасность для здоровья. Однако стандартные методы проверки свежести этого продукта не совершенны. Например, химический анализ или оценка микробной популяции занимают слишком много времени и требуют профессиональной оценки; методы на основе ближней инфракрасной спектроскопии требуют дорогостоящего и сложного оборудования.
Группа учёных из Института науки и технологий Кванджу (GIST, Корея) разработала новую методику. Она сочетает глубокое обучение со спектроскопией диффузного отражения (diffuse reflectance spectroscopy, DRS), относительно недорогой оптической техникой. Материалы исследования опубликованы в журнале Food Chemistry.
«В отличие от других типов спектроскопии, DRS не требует сложной калибровки. Вместо этого систему можно использовать для количественной оценки части молекулярного состава образца, используя только доступный и легко настраиваемый спектрометр», — объяснили авторы исследования.
DRS-измерения оценивают свежесть говядины по пропорциям различных форм миоглобина (белки, которые в основном отвечают за цвет мяса и его изменения в процессе разложения). Ручная калибровка DRS-измерений в этом процессе не очень точна. Поэтому для точного определения свежести мяса учёные задействовали глубокое обучение, а именно — свёрточные нейронные сети (CNN).
Для обучения CNN разработчики собрали данные о 78 образцах говядины в процессе их порчи, регулярно измеряя их pH (кислотность) вместе с профилями DRS. После ручной классификации данных DRS на основе значений pH образцам присвоили статус «свежих», «нормальных» или «испорченных». Затем помеченный набор данных DRS загрузили в алгоритм, а также объединили эту информацию с оценками миоглобина.
В итоге алгоритм за считанные секунды примерно в 92% случаев точно классифицировал свежесть образцов говядины. Преимущества новой методики, помимо точности — это скорость, низкая стоимость и неразрушающее воздействие на образец.
Учёные не исключают, что будут созданы портативные спектроскопические устройства, чтобы каждый мог легко оценить свежесть своей говядины даже дома. Аналогичные методы спектроскопии в сочетании с CNN можно распространить при оценке других продуктов, таких как рыба или свинина.
