Poderá a IA melhorar a textura da carne vegetal?

Reduzir a ingestão de proteínas animais na nossa alimentação pode poupar recursos e emissões de gases com efeito de estufa. Mas convencer os consumidores amantes de carne a mudar a sua ementa é um desafio. Analisando este problema do ponto de vista da engenharia mecânica, técnicos de Stanford são pioneiros numa nova abordagem aos testes de textura dos alimentos, que poderá abrir caminho a filetes falsos que enganam até os carnívoros convictos.

Num novo artigo publicado na revista Science of Food, a equipa demonstrou que uma combinação de testes mecânicos e de aprendizagem automática pode descrever a textura dos alimentos com uma semelhança impressionante com os provadores humanos. Este método poderia acelerar o desenvolvimento de novas e melhores carnes à base de plantas. A equipa também descobriu que alguns produtos à base de plantas já conseguem descrever a textura das carnes que imitam.

“Ficámos surpreendidos ao descobrir que os atuais produtos à base de plantas podem reproduzir todo o espetro de textura das carnes animais”, diz Ellen Kuhl, professora de engenharia mecânica e autora sénior do estudo. Os substitutos da carne percorreram um longo caminho desde o tempo em que o tofu era a única opção, acrescenta.

A pecuária industrial contribui para as alterações climáticas, a poluição, a perda de habitats e a resistência aos antibióticos. Este fardo para o planeta pode ser aliviado se trocarmos as proteínas animais por proteínas vegetais nas dietas. Um estudo calculou que as carnes de origem vegetal têm, em média, metade do impacto ambiental da carne animal. Mas muitos consumidores de carne estão relutantes em mudar; apenas cerca de um terço dos americanos num inquérito indicou que era “muito provável” ou “extremamente provável” comprar alternativas à base de plantas.

“As pessoas adoram carne”, diz Skyler St. Pierre, estudante de doutoramento em engenharia mecânica e principal autor do artigo. “Se quisermos convencer os grandes consumidores de carne de que vale a pena experimentar alternativas, quanto mais conseguirmos imitar a carne animal com produtos à base de plantas, maior será a probabilidade de as pessoas estarem dispostas a experimentar algo novo.”

Para imitar com sucesso a carne animal, os cientistas alimentares analisam a textura dos produtos à base de carne vegetal. Infelizmente, os métodos tradicionais de teste de alimentos não são padronizados e os resultados raramente são disponibilizados à ciência e ao público, disse St. Isto torna mais difícil para os cientistas colaborarem e criarem novas receitas para alternativas.

Novos testes de textura de alimentos

A investigação surgiu de um projeto de aula de St. Pierre. Pierre. À procura de materiais económicos para utilizar em testes mecânicos, recorreu aos cachorros quentes e ao tofu. Durante o verão de 2023, investigadores universitários juntaram-se para testar os alimentos e aprender como os engenheiros descrevem as respostas dos materiais ao stress, à carga e ao estiramento.

Apercebendo-se de como este trabalho poderia ajudar no desenvolvimento de carnes à base de plantas, a equipa de Stanford estreou um teste alimentar tridimensional. Colocaram oito produtos à prova: cachorro quente de origem animal e vegetal, salsicha de origem animal e vegetal, peru de origem animal e vegetal e tofu extra firme e firme. Colocaram pedaços de carne numa máquina que puxou, empurrou e cortou as amostras. “Estes três modos de carregamento representam o que fazemos quando mastigamos”, diz Kuhl, que é também a Diretora Catherine Holman Johnson do Stanford Bio-X e o Professor Walter B. Reinhold da Escola de Engenharia.

Depois, utilizaram a aprendizagem automática para processar os dados destes testes: Conceberam um novo tipo de rede neural que pega nos dados brutos dos testes e produz equações que explicam as propriedades das carnes.

Para verificar se estas equações podem explicar a perceção da textura, a equipa realizou um inquérito de teste. Os inquiridos – que começaram por responder a inquéritos sobre a sua abertura a novos alimentos e sobre o seu apego à carne – comeram amostras dos oito produtos e classificaram-nas numa escala de 5 pontos para 12 categorias: macio, duro, quebradiço, mastigável, gomoso, viscoso, elástico, pegajoso, fibroso, gordo, húmido e semelhante à carne.

Cachorros-quentes e salsichas impressionantes

Nos testes mecânicos, o cachorro-quente e a salsicha de origem vegetal comportaram-se de forma muito semelhante nos testes de tração, empurrão e cisalhamento aos seus homólogos de origem animal, e apresentaram rigidezes semelhantes.

Entretanto, o peru de origem vegetal foi duas vezes mais rígido do que o peru de origem animal, e o tofu foi muito mais macio do que os produtos de carne. Surpreendentemente, os testadores humanos também classificaram a rigidez dos cachorros-quentes e das salsichas de forma muito semelhante aos testes mecânicos. “O que é realmente fixe é que a classificação das pessoas foi quase idêntica à classificação da máquina”, dix Kuhl. “Isso é ótimo porque agora podemos usar a máquina para ter um teste quantitativo e muito reprodutível.”

Os resultados sugerem que novos métodos baseados em dados são promissores para acelerar o processo de desenvolvimento de produtos saborosos à base de plantas. “Em vez de utilizar uma abordagem de tentativa e erro para melhorar a textura da carne à base de plantas, poderíamos imaginar a utilização de inteligência artificial generativa para gerar cientificamente receitas para produtos à base de carne à base de plantas com as propriedades desejadas com precisão”, escrevem os autores no artigo.

Mas o desenvolvimento de receitas de inteligência artificial, tal como outras IA, precisa de muitos dados. É por isso que a equipa está a partilhar os seus dados online, tornando-os abertos a outros investigadores para que os possam ver e acrescentar. “Historicamente, alguns investigadores, e especialmente as empresas, não partilham os seus dados, o que constitui uma barreira muito grande à inovação”, afirma St. Sem partilhar informações e trabalhar em conjunto, acrescenta, “como é que vamos conseguir criar um imitador de bifes em conjunto?

A equipa continua a testar alimentos e a criar uma base de dados pública. Este verão, St. Pierre supervisionou os estudantes que testaram fatias de charcutaria vegetarianas e de carne. Os investigadores planeiam também testar fungos artificiais desenvolvidos por Vayu Hill-Maini, que entrou recentemente para Stanford como professor assistente de bioengenharia. “Se alguém tiver uma carne artificial ou à base de plantas que queira testar”, sublinha Kuhl, ‘teremos todo o gosto em testá-la para ver como se comporta’.