Aplicación de aprendizaje automático en espectros de infrarrojo cercano para la predicción de humedad en comino molido

Abstract

El comino (Cuminum cyminum L.) es una de las especias más valoradas a nivel mundial, y el contenido de humedad constituye un parámetro crítico para evaluar su calidad y seguridad. Este estudio tuvo como objetivo evaluar el rendimiento de algoritmos de aprendizaje automático en el análisis de espectros de infrarrojo cercano (NIR) para la predicción de humedad en comino molido. Se recolectaron seis muestras de comino y se obtuvieron espectros NIR en el rango de 1100-2100 nm. Los espectros, expresados en absorbancia, fueron pretratados utilizando Savitzky-Golay (SG) y normalización de manera independiente, seguidos por una optimización mediante análisis de componentes principales (PCA). Los datos completos y los optimizados se modelaron empleando regresión lineal múltiple (MLR) y máquinas de vectores de soporte cuadrático (QSVM). Los modelos se entrenaron mediante validación cruzada de 5 particiones con 30 repeticiones, evaluando su desempeño mediante el coeficiente de determinación (R²) y la raíz del error cuadrático medio (RMSE). En el conjunto de datos completo, QSVM con pretratamiento SG obtuvo los mejores resultados (R² = 0.99; RMSE = 0.0582). Para los datos optimizados, QSVM combinado con normalización presentó un rendimiento destacado (R² = 0.97; RMSE = 0.0919). Estos hallazgos resaltan que QSVM, gracias a su capacidad para capturar relaciones no lineales, ofrece predicciones más precisas y robustas en comparación con MLR. Este estudio sugiere explorar técnicas avanzadas basadas en aprendizaje profundo y/o algoritmos complementarios que puedan mejorar el rendimiento de los modelos predictivos.