L'IA peut-elle améliorer les viandes d'origine végétale ?
La réduction des protéines animales dans notre alimentation peut permettre d'économiser des ressources et de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Mais il n'est pas facile de convaincre les consommateurs qui aiment la viande de changer leur menu. En abordant ce problème sous l'angle du génie mécanique, les ingénieurs de Stanford sont les pionniers d'une nouvelle approche des tests de texture des aliments qui pourrait ouvrir la voie à de faux filets qui tromperaient même les carnivores convaincus.
Est-il possible de combler l'écart de texture entre la viande d'origine végétale et la viande d'origine animale ? Ellen Kuhl et son laboratoire tentent de le faire. De gauche à droite : Skyler St. Pierre, Marc Levenston, Ellen Kuhl, Reese Dunne, Ethan Darwin, Valerie Perez Medina et Divya Adil posent avec la viande et la viande d'origine végétale qu'ils ont analysées.
Kurt Hickman/Stanford University
Dans un nouvel article publié dans Science of Food, l'équipe a démontré qu'une combinaison de tests mécaniques et d'apprentissage automatique peut décrire la texture des aliments avec une similitude frappante avec les testeurs de goût humains. Une telle méthode pourrait accélérer le développement de nouvelles et meilleures viandes d'origine végétale. L'équipe a également constaté que certains produits à base de plantes reproduisent déjà la texture des viandes qu'ils imitent.
"Nous avons été surpris de constater que les produits d'origine végétale actuels peuvent reproduire toute la gamme de textures des viandes animales", a déclaré Ellen Kuhl, professeur d'ingénierie mécanique et auteur principal de l'étude. Les substituts de viande ont beaucoup évolué depuis l'époque où le tofu était la seule option, a-t-elle ajouté.
L'agriculture animale industrielle contribue au changement climatique, à la pollution, à la perte d'habitat et à la résistance aux antibiotiques. Ce fardeau pour la planète peut être allégé en remplaçant les protéines animales par des protéines végétales dans les régimes alimentaires. Une étude a estimé que les viandes d'origine végétale ont, en moyenne, un impact environnemental deux fois moins important que les viandes d'origine animale. Mais de nombreux mangeurs de viande sont réticents à changer ; seul un tiers des Américains interrogés dans le cadre d'une enquête ont indiqué qu'ils étaient "très susceptibles" ou "extrêmement susceptibles" d'acheter des produits de substitution à base de plantes.
"Les gens adorent la viande", explique Skyler St. Pierre, doctorant en génie mécanique et auteur principal de l'article. "Si nous voulons convaincre les plus gros mangeurs de viande que les alternatives valent la peine d'être essayées, plus nous pouvons imiter la viande animale avec des produits à base de plantes, plus les gens seront enclins à essayer quelque chose de nouveau.
Pour réussir à imiter la viande animale, les scientifiques de l'alimentation analysent la texture des produits carnés à base de plantes. Malheureusement, les méthodes traditionnelles d'analyse des aliments ne sont pas normalisées et les résultats sont rarement mis à la disposition de la science et du public, a déclaré M. St-Pierre. Pierre. Il est donc plus difficile pour les scientifiques de collaborer et de créer de nouvelles recettes pour les produits de substitution.
Nouveaux tests de texture des aliments
La recherche est née d'un projet de classe de Mme St-Pierre. Pierre. À la recherche de matériaux abordables à utiliser dans les tests mécaniques, il s'est tourné vers les hot-dogs et le tofu. Au cours de l'été 2023, des chercheurs de premier cycle se sont joints à lui pour tester les aliments et apprendre comment les ingénieurs décrivent les réactions des matériaux au stress, à la charge et à l'étirement.
Consciente que ce travail pourrait contribuer au développement de viandes d'origine végétale, l'équipe de Stanford a lancé un test alimentaire tridimensionnel. Ils ont mis huit produits à l'épreuve : hot-dogs d'origine animale et végétale, saucisses d'origine animale et végétale, dinde d'origine animale et végétale, tofu extra-ferme et ferme. Ils ont placé des morceaux de viande dans une machine qui a tiré, poussé et cisaillé les échantillons. "Ces trois modes de chargement représentent ce que l'on fait lorsqu'on mâche", explique M. Kuhl, qui est également le directeur de Stanford Bio-X, Catherine Holman Johnson, et le professeur Walter B. Reinhold de l'école d'ingénieurs.
Les chercheurs ont ensuite eu recours à l'apprentissage automatique pour traiter les données issues de ces tests : Ils ont conçu un nouveau type de réseau neuronal qui prend les données brutes des tests et produit des équations qui expliquent les propriétés des viandes.
Pour vérifier si ces équations peuvent expliquer la perception de la texture, l'équipe a mené une enquête. Les testeurs - qui ont d'abord répondu à des enquêtes sur leur ouverture aux nouveaux aliments et leur attachement à la viande - ont mangé des échantillons des huit produits et les ont évalués sur une échelle de 5 points pour 12 catégories : mou, dur, cassant, moelleux, gommeux, visqueux, élastique, collant, fibreux, gras, humide et ressemblant à de la viande.
Des hot-dogs et des saucisses impressionnants
Lors des essais mécaniques, le hot-dog et la saucisse d'origine végétale se sont comportés de manière très similaire à leurs homologues d'origine animale dans les essais de traction, de poussée et de cisaillement, et ont présenté des rigidités similaires. En revanche, la dinde d'origine végétale était deux fois plus rigide que la dinde d'origine animale, et le tofu était beaucoup plus mou que les produits carnés. Il est frappant de constater que les testeurs humains ont également classé la rigidité des hot-dogs et des saucisses de manière très similaire aux tests mécaniques. "Ce qui est vraiment génial, c'est que le classement des personnes était presque identique à celui de la machine", a déclaré M. Kuhl. "C'est formidable, car nous pouvons désormais utiliser la machine pour réaliser un test quantitatif très reproductible.
Les résultats suggèrent que les nouvelles méthodes basées sur les données sont prometteuses pour accélérer le processus de développement de produits savoureux à base de plantes. "Au lieu d'utiliser une approche par essais et erreurs pour améliorer la texture de la viande d'origine végétale, nous pourrions envisager d'utiliser l'intelligence artificielle générative pour générer scientifiquement des recettes de produits carnés d'origine végétale ayant précisément les propriétés souhaitées", écrivent les auteurs dans l'article.
Mais l'élaboration de recettes par l'intelligence artificielle, comme d'autres formes d'intelligence artificielle, nécessite beaucoup de données. C'est pourquoi l'équipe partage ses données en ligne, afin que d'autres chercheurs puissent les consulter et les enrichir. "Historiquement, certains chercheurs, et surtout certaines entreprises, ne partagent pas leurs données, ce qui constitue un obstacle majeur à l'innovation", a déclaré M. St-Pierre. Sans partage d'informations et sans collaboration, ajoute-t-il, "comment allons-nous trouver ensemble un imitateur de steak ?".
L'équipe continue de tester les aliments et de constituer une base de données publique. Cet été, M. St-Pierre a supervisé des étudiants de premier cycle qui ont testé des tranches de charcuterie végétariennes et carnées. Les chercheurs prévoient également de tester des champignons artificiels mis au point par Vayu Hill-Maini, qui a récemment rejoint Stanford en tant que professeur adjoint de bio-ingénierie. "Si quelqu'un veut tester une viande artificielle ou d'origine végétale", a déclaré Kuhl, "nous serons ravis de la tester pour voir comment elle se comporte".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Skyler R. St. Pierre, Ethan C. Darwin, Divya Adil, Magaly C. Aviles, Archer Date, Reese A. Dunne, Yanav Lall, María Parra Vallecillo, Valerie A. Perez Medina, Kevin Linka, Marc E. Levenston, Ellen Kuhl; "The mechanical and sensory signature of plant-based and animal meat"; npj Science of Food, Volume 8, 2024-11-15
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités du secteur de l'alimentation et des boissons
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée à l'industrie alimentaire et des boissons vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
