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Les fromages suisses sont caractérisés par différents critères. Agroscope a analysé les acides carboxyliques volatils de dix fromages et a pu montrer qu’ils se prêtent à la caractérisation et à la différenciation.
Au cours des dernières décennies, Agroscope a caractérisé diverses variétés de fromages suisses au moyen d’analyses chimiques, biochimiques, physiques et sensorielles, le plus souvent à la demande de leurs interprofessions. L’objectif premier était la caractérisation descriptive, mais l’idée d’une différenciation a toujours été le moteur de ces projets. Cette dernière n’est possible que si une comparaison a lieu. Ce qui a été réalisé dans le présent travail en utilisant des algorithmes de l‘apprentissage automatique1 supervisé. Les acides carboxyliques volatils de 241 échantillons de fromage de dix variétés différentes ont été inclus dans l’étude.
90 % des échantillons de fromage sont classés correctement
Plusieurs algorithmes ont pu être testés en parallèle à l’aide de la bibliothèque de programmes PyCaret. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec des algorithmes basés sur des arbres de décision: Extra Trees et Random Forest. Après dix sessions d’entraînement avec 70 % des données, plus de 90 % des données de test (ce qui correspond aux 30 % restants des données d’échantillons de fromage) ont été correctement classifiées, un résultat prometteur.
L’acide formique est le principal acide carboxylique
Pour une classification correcte des échantillons de fromage, c’est l’acide formique qui s’est révélé le plus important. Cet acide est produit soit par une culture ajoutée de lactobacilles hétérofermentaires facultatifs, comme dans l’Appenzeller® ou l’Emmentaler AOP, soit par le même groupe de germes, mais issus du lait cru, comme par exemple dans le Raclette du Valais AOP. En revanche, l’acide formique est moins présent dans les fromages à pâte extra-dure, ce qui est à nouveau caractéristique de ces derniers. Les acides carboxyliques moins importants pour la classification sont l’acide acétique et l’acide butyrique.
Des acides carboxyliques clés pour chaque type de fromage
Grâce aux valeurs SHAP (SHapley Additive exPlanations)2, les acides carboxyliques ont pu être pondérés pour chaque type de fromage en fonction de leur importance pour une classification correcte. Par exemple, le fromage à rebibes bernois se caractérise par une faible teneur en acide formique et une teneur relativement élevée en acide caproïque.
[1] Le Supervised Learning (en français: apprentissage supervisé) est une méthode d’apprentissage automatique dans laquelle un ensemble de données, dont la variable cible est déjà connue, est présenté à l’algorithme d’apprentissage automatique. L’algorithme apprend les relations et les dépendances dans les données qui expliquent ces variables cibles. Après l’apprentissage, la qualité de la prédiction est évaluée afin d’appliquer ensuite les modèles appris à des données inconnues et d’établir des prévisions et des prédictions.
[2] SHAP est une approche utilisée dans la théorie des jeux. SHAP permet d’expliquer le résultat issu du modèle d’apprentissage automatique
Conclusions
- Les acides carboxyliques volatils sont des éléments utiles pour la caractérisation et la différenciation des fromages suisses.
- Les algorithmes basés sur des arbres peuvent classer correctement au moins 90 % des échantillons de fromage en se basant uniquement sur les acides carboxyliques volatils.
- L’interprétation des valeurs SHAP a permis de pondérer l’importance des différents acides carboxyliques pour la classification.
- Pour une classification correcte des fromages, l’acide formique est l’acide carboxylique le plus important et l’acide butyrique le moins important.
- L’utilisation de la bibliothèque de programmes PyCaret s’est avérée être un outil simple et prometteur pour une application pratique.