En ny tilgang til at skabe skræddersyede lugte og dufte ved hjælp af maskinlæring

Lugtesansen er en af ​​de grundlæggende sanser hos dyrearter. Det er afgørende for at finde mad, erkende tiltrækning og fornemme fare. Mennesker opdager lugte, eller lugtstoffer, med lugtereceptorer udtrykt i lugtnerveceller. Disse lugteindtryk af lugtstoffer på nerveceller er forbundet med deres molekylære egenskaber og fysisk-kemiske egenskaber. Dette gør det muligt at skræddersy lugte til at skabe et tilsigtet lugtindtryk. Nuværende metoder forudsiger kun lugtindtryk fra de fysisk-kemiske egenskaber ved lugtstoffer. Men den metode kan ikke forudsige sansedataene, hvilket er uundværligt for at skabe lugte.

For at løse dette problem har forskere fra Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) brugt den innovative strategi til at løse det omvendte problem. I stedet for at forudsige lugten fra molekylære data, forudsiger denne metode molekylære træk baseret på lugtindtrykket. Dette opnås ved hjælp af standard massespektrumdata og maskinlæringsmodeller (ML).

"Vi brugte en maskinlæringsbaseret lugtprædiktiv model, som vi tidligere havde udviklet til at opnå lugtindtrykket. Derefter forudsagde vi massespektret fra lugtindtryk omvendt baseret på den tidligere udviklede fremadrettede model," forklarer professor Takamichi Nakamoto, lederen af forskningsindsatsen fra Tokyo Tech. Resultaterne er blevet offentliggjort i PLOS ONE .

Massespektrene for lugtblandinger opnås ved en lineær kombination af massespektrene af enkeltkomponenter. Denne enkle metode giver mulighed for hurtig forberedelse af de forudsagte spektre af lugtblandinger og kan også forudsige det nødvendige blandingsforhold, en vigtig del af opskriften på ny lugtforberedelse.

"Vi viser f.eks. hvilke molekyler, der giver massespektret af æblesmag med forstærkede 'frugt' og 'søde' indtryk. Vores analysemetode viser, at kombinationer af enten 59 eller 60 molekyler giver samme massespektrum som det, der opnås fra det angivne. lugtindtryk. Med denne information og det korrekte blandingsforhold, der er nødvendigt for et bestemt indtryk, kunne vi teoretisk forberede den ønskede duft," siger prof. Nakamoto.

Denne nye metode beskrevet i denne undersøgelse kan give meget nøjagtige forudsigelser af de fysisk-kemiske egenskaber af lugtblandinger, såvel som de blandingsforhold, der kræves for at forberede dem, og derved åbne døren til endeløse skræddersyede dufte. + Udforsk yderligere

Kunstig genskabelse af lugte ved hjælp af en multikomponent olfaktorisk display