Denne artikkelen er produsert og finansiert av Nofima - les mer.
Nofima-forskerne Kjersti Aaby og Jens Petter Wold ser seg ut jordbær som egner for kjemiske og sensoriske undersøkelser.
(Foto: Jon-Are Berg-Jacobsen / Nofima)
Slik lærer roboter å plukke de beste jordbærene
Hvis roboter skal ta over som jordbærplukkere, må de lære å plukke bærene når de smaker best. Nofima-forskere er i gang med å utvikle sensorer som kan måle smak.
Forskerne kartlegger kjemien i modne jordbær, tester bærene mot et smaksdommerpanel og utvikler spektroskopiske applikasjoner som kan «se» kjemien uten å plukke bærene.
– Nordmenn foretrekker søte jordbær. Samtidig trengs litt syre for å få fremSS friskheten. Vi har allerede gjennomført to store analyser av sukker og syreinnhold i totalt 200 jordbær. Alle ble vurdert som modne ut fra farge. Nå er vi i gang med å analysere årets jordbær, forteller forsker Kjersti Aaby i Nofima.
Store sukkerforskjeller
Som andre bær inneholder jordbær mest vann, men det er store variasjoner både i mengden sukker og syre og i hvilke sukker- og syrearter som dominerer. Alle bærene som er undersøkt, så modne ut. Likevel inneholdt de søteste bærene dobbelt så mye sukker som de minst søte.
Sukkerinnholdet varierte mellom 4,7 gram og 9,6 gram per 100 gram. Gjennomsnittet var 6,6 gram. Syreinnholdet varierte mindre, men det var forskjeller der også, fra 0,6 gram til 1,1 gram per 100 gram. Her er gjennomsnittet 0,9 gram.
– En annen viktig faktor å ta hensyn til når vi skal måle søtheten på jordbær, er at jordbærene er søtest ved spissen og minst søte ved hamsen. Dermed får vi også forskjellige resultater hvis vi lager juice av et bær og når vi måler på ulike steder på bæret, forklarer Kjersti Aaby.
Treffer for dårlig
Sånn omtrent midt på jordbæret er søtheten omtrent gjennomsnittlig. Det er her robotsensorene må måle for å være sikre på at hele bæret er søtt nok.
Det pågår allerede forsøk med å få roboter til å velge ut og plukke jordbær, men treffprosenten er for dårlig. For å kunne sikre at robotene plukker de perfekte bærene holder det ikke å bruke tradisjonell kamerateknologi som bare ser på farge og fasong. Det trengs målemetoder som også måler kjemien i jordbærene.
Det er her de såkalte spektroskopiske metodene kommer inn. Dette er metoder som bruker lysspekter eller laser for å «se» kjemien i hvert enkelt bær. Basert på denne informasjonen kan de måle for eksempel mengden av sukker og syre. Disse metodene er hurtige og ikke-destruktive, det vil si at de kan måle direkte på hvert eneste jordbær uten å ødelegge det.
Før de spektroskopiske målemetodene kan tas i bruk, må forskerne lage modeller for egenskapene de skal måle.
Smaksdommere kontrollerer
– Vi bruker resultatene fra de kjemiske analysene og lager spektroskopiske modeller som gir svar på søthetsgraden i hvert enkelt jordbær. Neste steg er at Nofimas smaksdommere kontrollerer resultatene fra de kjemiske analysene og modellene våre, forteller Nofima-forsker Petter Vejle Andersen.
På Nofimas sensoriske laboratorium jobber profesjonelle smaksdommere. Jobben deres er å beskrive og bedømme egenskapene til matvarer.
En kjemisk analyse gir svar på nettopp jordbærenes kjemiske sammensetning, altså hvor mye og hvilke typer sukker og syre, men analysene sier egentlig ingenting om hvordan vi mennesker oppfatter jordbærene. Vi bruker, ofte helt ubevisst, langt flere vurderingskriterier. Også lukt, farge, form og tekstur er avgjørende for hvordan vi oppfatter smak.
Enige med målingene
– Når smaksdommerne vurderer hvorvidt de spektroskopiske modellene klarer å fange søtheten i hvert enkelt jordbær, bedømmer de lukt ut fra kriteriene syrlig, søtlig, bær, frukt – og total intensitet og smak ut fra kriteriene syrlig, søt, sur, bitter og total intensitet, forklarer forsker Mari Gaarder i Nofima. Hun har analysert bedømmelsene fra smaksdommerne.
I den første testen smakte Nofimas ti smaksdommerne på 20 jordbærprøver, hver med ulik grad av søthet og syre. Jordbærene ble plassert i ulike kategorier basert på resultatene av spektroskopimålingene. Dommernes bedømming av søthet stemte svært godt overens med målingene.
Dette tyder på at det vil være mulig å måle smak med spektroskopiske metoder og i neste omgang utvikle robotsensorer som inneholder spektroskopiske applikasjoner.
Ny sesong = nye tester
For å sikre at applikasjonene forskerne utvikler, gir stabile svar over tid, er de nå i gang med nye tester på årets jordbær. Forskerne starter med å kategorisere bær ved hjelp av spektroskopiapplikasjonene. Deretter analyserer de bærene både kjemisk og sensorisk for å se om applikasjonene fortsatt holder mål eller om forskerne må oppdatere modellene.
Så langt tyder resultatene på at noen spektroskopiske metoder ser ut til å være mer stabile enn andre. Samtidig må applikasjonen være rask og solid nok til å fungere i robotsensoren. Dette jobber forskerne videre med i ulike forskningsprosjekter.
Metodeutvikling først
Hvis det skal kunne tilbys teknologi som kan installeres og brukes i en robot, må det utvikles nye metoder for både analyser og målinger.
Når forskerne har kartlagt hvordan de bruker resultater fra kjemiske og sensoriske analyser til å kalibrere hurtige, ikke-destruktive målemetoder, vil det være mulig å bygge videre på metodene for å kunne gjøre samme type analyser og målinger for andre typer frukt og bær.
Om forskningen
Utviklingen av de ulike metodene, både for kjemiske og sensoriske analyser og målemetoder basert på NIR- og ramanspektroskopi gjøres i Nofimas strategiske forskningsprogram, finansiert av Fondet for forskningsavgift på landbruksprodukter (FFL).
Forskningen med å videreutvikle spektroskopiske applikasjoner gjøres blant annet i SFI DigiFoods (Senter for forskningsdrevet innovasjon) finansiert av Norges forskningsråd og deltakende partnere og i innovasjonsprosjektet MålBær – Sensorer for automatisk presisjonsplukking av jordbær, finansiert av forskningsmidlene for jordbruk og matindustri og partnere.
Fikk du med deg disse artiklene fra Nofima?
forskning.no vil gjerne høre fra deg!
Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? TA KONTAKT HER
