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Collazos-Escobar, GaAutor (correspondencia)Barrios-Rodríguez, YfAutor (correspondencia)

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11 de octubre de 2024
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Mid-infrared spectroscopy and machine learning as a complementary tool for sensory quality assessment of roasted cocoa-based products

Publicado en:Infrared Physics & Technology. 141 105482- - 2024-09-01 141(), DOI: 10.1016/j.infrared.2024.105482

Autores: Collazos-Escobar, Gentil A; Barrios-Rodriguez, Yeison Fernando; Bahamon-Monje, Andres F; Gutierrez-Guzman, Nelson

Afiliaciones

Univ Surcolombiana, Ctr Surcolombiano Invest Cafe CESURCAFE, Dept Ingn Agr - Autor o Coautor

Resumen

Monitoring sensory quality in cocoa-based products is time-consuming and requires expert panelists. Integrating Mid-infrared (MIR) spectroscopy and chemometric models is a promising tool for real-time quality inspection. This study evaluated machine learning (ML) models based on the latent relationship between spectral and sensory information to predict the overall quality of roasted cocoa. Fifty-four roasted cocoa samples were analyzed using ATR-FTIR in the 4000-650 cm(-1) range and sensory evaluated by four trained panelists. Spectral data were preprocessed using Multiplicative Scatter Correction (MSC) and combined with sensory data. Subsequently, the block-scale Principal Component Analysis (PCA) was performed. Secondly, a PCA was calibrated only on the spectral data to obtain uncorrelated regressors as input to the supervised ML techniques. Supported Vector Machine Regression Model (SVMR) and the Random Forest Regression Model (RFR) were used to predict the overall quality of roasted cocoa samples. The training (75 %) and validation (25 %) of the ML techniques were performed 1000 times, and the hyperparameters optimization of each method was assessed via multifactor Analysis of Variance (ANOVA). According to the tasting panel results, the cocoa beans from different growing areas, initially appeared to have similar sensory characteristics. However, using PCA, a distinction was identified in the northern beans. The SVMR and RFR models demonstrated an outstanding ability to describe the overall quality of roasted cocoa samples. Further, the statistical results revealed the potential of MIR coupled with SVMR as a reliable and robust tool for the rapid (CT < 0.02 s) and accurate prediction (MRE < 2 %, R-2 > 99.9 %) of the overall quality of roasted cocoa-based products. This work demonstrates that it is possible to implement artificial intelligence tools to support decisions in cocoa evaluation, ensuring compliance with quality standards and allowing segmentation according to origin and characteristics.

Palabras clave

Antioxidant capacityArtificial intelligenceBeansChocolateFunctional groupsMachine learningMid-infraredNon-destructive testingOptimizationQuality monitoringSelectionTransform

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Infrared Physics & Technology debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2024 aún no existen indicios calculados, pero en 2023, se encontraba en la posición 63/179, consiguiendo con ello situarse como revista Q2 (Segundo Cuartil), en la categoría Physics, Applied. Destacable, igualmente, el hecho de que la Revista está posicionada en el Cuartil Q2 para la agencia Scopus (SJR) en la categoría Condensed Matter Physics.

2025-07-17:

  • WoS: 5
  • Scopus: 3

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-07-17:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 50 (PlumX).

Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: Colombia.

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (Collazos Escobar, Gentil Andres) .

los autores responsables de establecer las labores de correspondencia han sido Collazos Escobar, Gentil Andres y Barrios Rodríguez, Yeison Fernando.