Geometric and statistical techniques for projective mapping of chocolate chip cookies with a large number of consumers

The so-called rapid sensory methods have proved to be useful for the sensory study of foods by different types of panels, from trained assessors to unexperienced consumers. Data from these methods have been traditionally analyzed using statistical techniques, with some recent works proposing the use of geometric techniques and graph theory. The present work aims to deepen this line of research introducing a new method, mixing tools from statistics and graph theory, for the analysis of data from Projective Mapping. In addition, a large number of n=349 unexperienced consumers is considered for the first time in Projective Mapping, evaluating nine commercial chocolate chips cookies which include a blind duplicate of a multinational best-selling brand and seven private labels. The data obtained are processed using the standard statistical technique Multiple Factor Analysis (MFA), the recently appeared geometric method SensoGraph using Gabriel clustering, and the novel variant introduced here which is based on the pairwise distances between samples. All methods provide the same groups of samples, with the blind duplicates appearing close together. Finally, the stability of the results is studied using bootstrapping and the RV and Mantel coefficients. The results suggest that, even for unexperienced consumers, highly stable results can be achieved for MFA and SensoGraph when considering a large enough number of assessors, around 200 for the consensus map of MFA or the global similarity matrix of SensoGraph.Comment: 21 pages, 16 figures, 1 tabl

The free-linking task: a graph-inspired method for generating non-disjoint similarity data with food products

"Free sorting", in which subjects are asked to sort a set of items into groups of "most similar" items, is increasingly popular as a technique for profiling sets of foods. However, free sorting implies an unrealistic model of sample similarity: that similarity is purely binary (is/is not similar) and that similarity is fully transitive (similarities {A, B} and {B, C} imply {A, C}). This paper proposes a new method of rapid similarity testing -- the "free-linking" task -- that solves both problems: in free linking, subjects draw a similarity graph in which they connect pairs of samples with a line if they are similar, according to the subject s individual criteria. This simple task provides a more realistic model of similarity which allows degrees of similarity through the graph distance metric and does not require transitive similarity. In two pilot studies with spice blends (10 samples, 58 subjects) and chocolate bars (10 samples, 63 subjects), free linking and free sorting are evaluated and compared using DISTATIS, RVb, and the graph parameters degree, transitivity, and connectivity; subjects also indicated their preferences and ease-of-use for the tasks. In both studies, the first two dimensions of the DISTATIS consensus were highly comparable across tasks; however, free linking provided more discrimination in dimensions three and four. RVb stability was equivalent for the two methods. Graph statistics indicated that free linking had greater discrimination power: on average subjects made similarity groupings with lower degree, lower transitivity, and higher connectivity for free linking in both studies. However, subjects did overall find free sorting easier and liked it more, indicating a higher cognitive difficulty of free linking. The free-linking task, therefore, provides more robust, realistic similarity maps at the cost of higher panelist effort, and should prove a valuable alternative for rapid sensory assessment of product sets.Agencia Estatal de Investigació

Physical Properties and Consumer Evaluation of Cocoa Bean Shell-Functionalized Biscuits Adapted for Diabetic Consumers by the Replacement of Sucrose with Tagatose

The cocoa bean shell (CBS), a by-product of the cocoa industry, has been reported to be rich in fiber and polyphenols, which could contribute to reducing the metabolism of sugars and glucose adsorption. The production of CBS-based biscuits in which sucrose is replaced with tagatose (a low-glycemic sugar with prebiotic properties), benefiting diabetic consumers, is proposed. Six prototype biscuits were produced using sucrose, tagatose, and CBS powder at 0%, 10%, and 20% as a wheat flour replacement. Biscuits were studied in terms of fiber content, and those with 10% and 20% CBS showed to contain 5.66% and 8.70–8.71% of total dietary fiber, respectively. Moreover, the physicochemical and structural properties of the biscuits were studied to evaluate their differences due to the use of sucrose and tagatose combined with CBS. Significant effects mainly caused by the reducing nature and lower solubility of tagatose with respect to sugar, and the water retention capacities of CBS were observed. Finally, the biscuits were evaluated by performing a consumer acceptance evaluation, and their perceptible sensorial differences were studied by performing a Napping® sensory characterization. CBS-based biscuits represent an interesting possibility for cocoa by-product revalorization, although an optimized recipe is recommended, especially when employing tagatoseThe present work has been supported by COVALFOOD “Valorisation of high added-value compounds from cocoa industry by-products as food ingredients and additives”. This project has received funding from the European Union’s Seventh Framework Programme for research and innovation under the Marie Skłodowska-Curie grant agreement No 609402—2020 researchers: Train to Move (T2M)S

Mapeo proyectivo con pivotes para el análisis sensorial de vinos

El papel del análisis sensorial cada vez es más importante y además se tiende a la utilización de técnicas más rápidas, donde el entrenamiento de los catadores no es tan necesario. Siendo técnicas alternativas al análisis sensorial clásico para la recopilación de información sensorial. Una de esas técnicas de análisis sensorial es el Mapeo Proyectivo, la cual es un método simple y rápido para obtener las similitudes o diferencias entre los productos. Uno de los principales inconvenientes del Mapeo Proyectivo es que los resultados de diferentes sesiones no pueden ser comparados, y todas las muestras a estudiar tienen que ser evaluadas simultáneamente en la misma sesión. Una solución propuesta recientemente es la utilización del Mapeo Proyectivo Polarizado (PPM), en donde no hace falta presentar la totalidad de las muestras en una única sesión y además los catadores no se saturan a la hora de realizar el análisis sensorial de las diferentes muestras. Este estudio trata de ver si el PPM es capaz obtener los mismos resultados que la metodología de Mapeo Proyectivo, tanto para vinos blancos como tintos con diferentes características. Para ello un grupo de 18 catadores con experiencia previa en cata de vinos, evaluaron en diferentes sesiones 11 muestras de vinos tintos y 11 de vinos blancos. En las dos sesiones de PPM cataron 7 muestras de vino (usando para ello 3 muestras fijas llamadas pivotes junto con 4 muestras). Y en las sesiones de Mapeo Proyectivo cataron las 11 muestras a la vez. Además, otro objetivo es demostrar qué método de posicionamiento vectorial (Ortogonal o Centro de Masas) para el cálculo de las coordenadas de los manteles de cada sesión del PPM da mejor resultado. Comparando las dos metodologías de posicionamiento vectorial utilizadas en las sesiones de PPM, no se puede dilucidar cuál de los dos métodos es mejor, sin embargo, si se tienen en cuenta las características de los vinos (jóvenes/crianza, añada, DO) parece que el método Ortogonal es el más representativo. Como se ha podido comprobar, los resultados obtenidos en las sesiones de PPM han sido distintos a los que se han obtenido en las sesiones de Mapeo Proyectivo. Este resultado se puede deber a que, la matriz del vino es muy compleja y debido a ello, su evaluación posee una elevada complejidad para este tipo de metodologías de análisis sensorial. Otra de las razones por lo que no se ha conseguido el resultado deseado, ha podido deberse también a que la mayoría de los catadores no entendieron la metodología a la hora de colocar las muestras o que no son tan experimentados, a pesar de que habían sido entrenados en la metodología utilizando otro producto distinto al vino. Posiblemente es necesario realizar un entrenamiento en el método utilizando vinos.Grado en Enologí

Aplicación de nuevas metodologías de análisis sensorial con imágenes

Evaluar las características visuales de los productos puede ser una tarea difícil. Además, la utilización de métodos clásicos de análisis sensorial resulta costosa en tiempo y dinero. Por eso, en los últimos años se está estudiando la posibilidad de utilizar fotografías como sustituto de los productos para los estudios de consumidores. Por ello, el objetivo de este estudio fue realizar “catas virtuales” con imágenes utilizando dos nuevas metodologías de análisis sensorial, mapeo proyectivo o NappingⓇ y CATA (Check All That Apply), además de realizar una prueba de aceptabilidad clásica. En el caso del mapeo proyectivo otro objetivo fue comparar los resultados utilizando técnicas estadísticas (Análisis Factorial Múltiple) y geométricas (SensoGraph). Para ello 214 consumidores evaluaron sensorialmente distintas imágenes de quesos europeos con Denominación de Origen Protegida (DOP) o Indicación Geográfica Protegida (IGP). En cuanto a los resultados, se observó que los gráficos obtenidos mediante los métodos fueron muy similares, observándose las mismas agrupaciones. En el mapeo proyectivo se observó que SensoGraph proporcionó información adicional al Análisis Factorial Múltiple acerca de las conexiones entre muestras. En CATA los consumidores pudieron diferenciar las muestras en función de los descriptores sensoriales. Por último, en cuanto a la aceptabilidad, existían diferencias estadísticamente significativas entre las muestras.Departamento de Ingeniería Agrícola y ForestalMáster en Calidad, Desarrollo e Innovación de Alimento

Applications of graph theory to wireless networks and opinion analysis

La teoría de grafos es una rama importante dentro de la matemática discreta. Su uso ha aumentado recientemente dada la conveniencia de los grafos para estructurar datos, para analizarlos y para generarlos a través de modelos. El objetivo de esta tesis es aplicar teoría de grafos a la optimización de redes inalámbricas y al análisis de opinión. El primer conjunto de contribuciones de esta tesis versa sobre la aplicación de teoría de grafos a redes inalámbricas. El rendimiento de estas redes depende de la correcta distribución de canales de frecuencia en un espacio compartido. Para optimizar estas redes se proponen diferentes técnicas, desde la aplicación de heurísticas como simulated annealing a la negociación automática. Cualquiera de estas técnicas requiere un modelo teórico de la red inalámbrica en cuestión. Nuestro modelo de redes Wi-Fi utiliza grafos geométricos para este propósito. Los vértices representan los dispositivos de la red, sean clientes o puntos de acceso, mientras que las aristas representan las señales entre dichos dispositivos. Estos grafos son de tipo geométrico, por lo que los vértices tienen posición en el espacio, y las aristas tienen longitud. Con esta estructura y la aplicación de un modelo de propagación y de uso, podemos simular redes inalámbricas y contribuir a su optimización. Usando dicho modelo basado en grafos, hemos estudiado el efecto de la interferencia cocanal en redes Wi-Fi 4 y mostramos una mejora de rendimiento asociada a la técnica de channel bonding cuando se usa en regiones donde hay por lo menos 13 canales disponibles. Por otra parte, en esta tesis doctoral hemos aplicado teoría de grafos al análisis de opinión dentro de la línea de investigación de SensoGraph, un método con el que se realiza un análisis de opinión sobre un conjunto de elementos usando grafos de proximidad, lo que permite manejar grandes conjuntos de datos. Además, hemos desarrollado un método de análisis de opinión que emplea la asignación manual de aristas y distancias en un grafo para estudiar la similaridad entre las muestras dos a dos. Adicionalmente, se han explorado otros temas sin relación con los grafos, pero que entran dentro de la aplicación de las matemáticas a un problema de la ingeniería telemática. Se ha desarrollado un sistema de votación electrónica basado en mixnets, secreto compartido de Shamir y cuerpos finitos. Dicha propuesta ofrece un sistema de verificación numérico novedoso a la vez que mantiene las propiedades esenciales de los sistemas de votación

Global similarity matrices from the paper "Testing SensoGraph, a geometric approach for fast sensory evaluation"

Global similarity matrices from the paper "Testing SensoGraph, a geometric approach for fast sensory evaluation

Estudio de la incorporación de altos porcentajes de proteínas en productos sin gluten a base de cereales

Las proteínas, junto a carbohidratos y grasas, son macromoléculas que componen la base de la dieta humana. En los últimos años, la presencia de altos contenidos de proteína en productos se ha convertido en un reclamo de los consumidores. Se conoce que un mayor consumo de proteínas puede producir beneficios nutricionales para determinados grupos de población como deportistas, ancianos, etc. Además, la mayor sensación de saciedad que aportan los productos enriquecidos con proteínas los convierte en una buena opción para personas que quieren perder peso. Existen diferentes estudios que analizan el efecto de las proteínas en la funcionalidad de harinas y almidones, así como en las características de productos a base de cereales. Sin embargo, la mayor parte de estos trabajos estudian individualmente las proteínas, no comparan entre diferentes tipos de proteínas y los contenidos de proteínas adicionados son bajos (<15%). Además, algunos de estos estudios presentaron resultados contradictorios, y los diferentes requerimientos de agua de cada proteína podrían ser uno de los motivos. Por ello, el objetivo de la presente tesis fue evaluar el efecto de la incorporación de altos porcentajes de diferentes proteínas (arroz, patata, guisante, suero y huevo) en las características reológicas, físicas y sensoriales de productos sin gluten a base de cereales (galletas, panes, bizcochos y purés). Los tipos de proteína utilizados fueron elegidos en base a los resultados obtenidos en estudios previos realizados por el grupo de investigación. De esta forma, las proteínas seleccionadas presentan propiedades características y engloban la mayor parte de los tipos de proteínas disponibles (leguminosas, cereales, tubérculos, leche y huevo) para que los resultados puedan ser extrapolables a otras proteínas. Además, también se pretendió analizar diferencias entre las proteínas animales y las proteínas vegetales. En cuanto a los productos elegidos como matriz, se pretendió evaluar como la adición de proteínas puede influir en diferentes tipos de masas (batidas, cortas, fermentadas) y productos (horneados y mezclados en frío).Departamento de Ingeniería Agrícola y ForestalDoctorado en Ciencia e Ingeniería Agroalimentaria y de Biosistema