УЛЬТРАЗВУК ЧИТАЕТ ЛОМТИК СЫРА, НЕ КАСАЯСЬ ЕГО

Текстура — вот что делает сыр сыром: его твёрдость, упругость, то, как он плавится. В молочном сыре она возникает из сложной внутренней структуры — созревшей сетки молочного белка, заполненной капельками жира и водой. Большинство растительных сыров устроены иначе: из крахмалов, кокосового масла и загустителей, застывших в гель, часто почти или совсем без белка. Потребители раз за разом называют текстуру главной причиной, по которой они не переходят на растительный сыр.

Авторы обозначают ставки: молочный сыр даёт около 24 кг CO₂-эквивалента на килограмм, против менее 2,5 кг для ингредиентов типичных растительных альтернатив, а розничные продажи растительного сыра в США с 2018 по 2020 год выросли более чем на 70%. Однако улучшать их текстуру — дело медленное. Стандартный тест, анализ профиля текстуры, дважды сжимает образец, как два укуса, и разрушает его. Проверять так десятки рецептур — это время и деньги.

Прослушать ломтик насквозь

Вэньцзин Фэн, Томас Хейзлхерст и Ник Уотсон из Университета Лидса и британского Национального центра инноваций в области альтернативных белков (National Alternative Protein Innovation Centre) использовали ультразвук с воздушной связью: два преобразователя друг напротив друга на расстоянии 125 мм посылают звуковую волну частотой 100 кГц через воздух и сквозь ломтик, без геля и без контакта. Проход по площадке 20 × 20 мм занимает около одной минуты и даёт два изображения: сколько звука проходит и сколько времени это занимает.

Они купили 13 нарезанных сыров в супермаркетах Лидса — девять молочных, от выдержанного чеддера до моцареллы, эмменталя и ред лестера, и четыре растительных — и отсканировали 119 ломтиков по три раза каждый, а затем раздавили образцы из тех же мест в анализаторе текстуры.

Две пары ультразвуковых карт: пятнистые участки шириной в миллиметры у выдержанного чеддера, мелкая однородная крапинка у растительного ломтика, а ниже — их кривые «напряжение — деформация».

Выдержанный чеддер (вверху) показывает акустические домены шириной в несколько миллиметров; растительный ломтик (в середине) — однородная крапинка. Внизу: чеддер поддаётся и держит плато, растительный ломтик достигает пика, а затем размягчается. — Рисунок 3, Feng, Hazlehurst & Watson (2026), arXiv:2610.19924.

Пятна сырного зерна и однородный гель

Разница видна сразу. В выдержанном чеддере прошедший звук меняется примерно на 10 децибел в пределах одного скана, складываясь в пятна размером в несколько миллиметров. Авторы связывают их со структурой чеддера: сросшимися сырными зёрнами, места соединения которых богаче белком и беднее жиром. В растительных ломтиках ничего подобного нет — лишь мелкая бесструктурная крапинка, — и они поглощают на 15–20 децибел больше звука.

Тесты на сжатие выявляют второе различие. Выдержанный чеддер выходит на плато около 3,7 мегапаскаля и деформируется, как мягкий пластик. Растительный ломтик Cathedral City поднимается выше, примерно до 5,3 МПа, а затем размягчается на треть: это жёсткий хрупкий гель, который трескается изнутри. Фактически он твёрже чеддера.

Не мягче — уже

По всем продуктам средняя твёрдость молочных и растительных сыров примерно одинакова. Различается диапазон. Твёрдость молочных сыров различается в 7,5 раза — от ломтиков копчёного чеддера до эмменталя; четыре растительных продукта занимают узкую центральную полосу с разбросом в 1,9 раза. Ни один не достигает ни мягкого края (моцарелла, копчёный чеддер, твёрдая гауда), ни твёрдого (эмменталь). Разрыв, заключают авторы, — в диапазоне и в том, как сыр разрушается, а не в средней твёрдости; это более точное утверждение, чем «растительный сыр мягче».

Никакое отдельное ультразвуковое число не отслеживает текстуру у столь разных продуктов. Поэтому команда обучила компактную свёрточную нейросеть превращать два изображения напрямую в полную кривую сжатия — при нагрузке и разгрузке.

Карта текстур с пустым углом

На ломтиках, которых она никогда не видела, сеть воспроизвела кривые всех тринадцати продуктов без отдельной калибровки для каждого. Явным провалом стала моцарелла: сеть предсказала для неё кривую, похожую на чеддер, завысив напряжение примерно на 65%, потому что акустическая подпись моцареллы походила на подпись большинства.

Три диаграммы рассеяния для сыров: измеренные кривые текстуры, исходные ультразвуковые изображения и кривые, предсказанные по изображениям; растительные продукты — зелёным.

Карты текстур, построенные по измеренным кривым (слева), исходным ультразвуковым изображениям (в середине) и кривым, предсказанным по изображениям (справа). Растительные ломтики (зелёные) образуют группу, похожую на чеддер, и отдельную группу, похожую на эмменталь (Violife). — Рисунок 6, Feng, Hazlehurst & Watson (2026), arXiv:2610.19924.

Нанесённые на карту, предсказания воспроизводят основную картину. Три растительных ломтика оказываются рядом с чеддерами; Violife — рядом с эмменталем, с которым у него общая форма кривой; а мягкий угол, где находится моцарелла, остаётся пустым. Ограничения очевидны: по одной покупке в магазине на продукт, только ломтики продуктов, которые сеть уже видела, и никаких тестов на плавление или растяжение — а именно там растительный сыр отличается сильнее всего. Но авторы видят в этом минутный бесконтактный тест, пригодный для контроля качества на производственной линии и для отбора новых рецептур, — тест, указывающий разработчикам на текстуры, которых ещё никто не создал.