ОРГАНИЗАЦИЯ СБАЛАНСИРОВАННЫХ РАЦИОНОВ ПИТАНИЯ – ПЕРСПЕКТИВНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В ОЗДОРОВЛЕНИИ НАСЕЛЕНИЯ СТРАНЫ

Борисенко Александр Алексеевич

канд. техн. наук, доцент СТИК (БУКЭП), г. Ставрополь

E-mail:

Проблема здорового питания в последние годы привлекает большое внимание со стороны государства, врачей, технологов и ученых различных специальностей. Много внимания уделяется микроэкологической системе организма человека, включающей в себя разнообразные по количественному и качественному составу ассоциации микроорганизмов и продукты их биохимической активности. В связи с этим для улучшения функционирования пищеварительного тракта человека, профилактики и лечения некоторых специфических заболеваний современные производители продуктов питания используют в технологии приготовления своей продукции различные диетические добавки, витаминно-минеральные комплексы, пробиотики, пребиотики и синбиотики.

Однако до сих пор мало внимания уделяется организации сбалансированных рационов питания населения нашей страны. Ведь для обеспечения нормального хода основных жизненных процессов необходимо поступление в организм не только определенного количества пищевых веществ и энергии, но и полное соответствие химической структуры пищи состоянию физиологических систем организма, ответственных за ее усвоение [1]. Количественные и качественные пропорции пищевых продуктов в рационе определяются согласно теории сбалансированного питания с учетом возраста, пола, профессии, уровня энерготрат, индивидуальных привычек, национальных особенностей питания и других показателей.

Лечебно-профилактическое питание, составление рационов и диет, безусловно, применяется во врачебной практике в нашей стране. Диетологи и врачи ограничивают или вводят в рационы питания в повышенном количестве отдельные продукты, используют для приготовления блюд различные режимы щажения [1]. Но обеспечить рационы максимальной сбалансированностью отдельных нутриентов без соответствующего программного обеспечения они не в состоянии. Разработка рецептур сбалансированных пищевых продуктов, соответствующих нормам здорового потребления населения требует годы натурного эксперимента и без специальной компьютерной поддержки практически невозможна.

Для моделирования рецептур и рационов адекватных формуле сбалансированного, в том числе, лечебно-профилактического питания, для оценки рецептур существующих технологий, рекомендаций по оптимизации их сбалансированности и повышению степени экологической чистоты и безопасности разработан программный комплекс, в основу которого положены теоретические аспекты, изложенные в работах академиков РАСХН Липатова Н. Н. и Рогова И. А. [2].

Функционирование программы осуществляется при взаимодействии с базой данных, которая содержит сведенья о структуре пищевых продуктов, их химическом, аминокислотном, жирнокислотном, витаминном и микроэлементном составе, а также данные об эталонном содержании различных компонентов для рационального питания человека. На данном этапе жизненного цикла программы осуществляется ее интеграция с электронными сборниками рецептур блюд и кулинарных изделий для предприятий общественного питания.

Моделирование всех возможных вариантов рецептур и рационов по заданным интервалам массовых долей компонентов осуществляется на основе алгоритма рекурсивного цикла, использующего специализированную базу данных, в основу которого положена предложенная автором зависимость следующего вида для i-го уровня цикла:

                                                 (1)

где    m_iq– вариант qмассовой доли i-го компонента (вектора М_i); S_{(i-1) a}– сумма а-го порядка уровня i-1; S_ij– j-ая сумма текущего уровня цикла; , r- количество всех возможных вариантов сумм массовых долей элементов уровня i; , где z– количество компонентов (векторов) в моделируемой рецептуре; , где k– количество всех возможных вариантов сумм массовых долей элементов уровня i-1; , где h– количество всех возможных значений массовой доли компонента (вектора) iна текущем уровне.

Формула (1) позволяет реализовать рекурсию, суть которой заключается в следующем. На первом уровне цикла определяются все варианты всех сумм двух первых векторов M₁и M₂, которые закладываются в S_ij. На втором уровне в S_ijзаписываются все варианты всех сумм элементов вектора S_(i-1)aи третьего вектора M₃. Последний уровень цикла определяет S_ijкак, массив, содержащий суммы элементов векторов S_(z-2)aи M_z.

По завершению цикла массив S_ijсодержит значения всех допустимых вариантов сумм элементов всех векторов.

Существенного снижения в процессе моделирования количества операций и числа участвующих в них элементов можно добиться за счет проверки на каждом уровне рекурсивного цикла условия:

                                               (2)

где  – минимальная массовая доля компонента s,  – максимальная массовая доля компонента s; z– количество компонентов в рецептуре.

Получение отдельного варианта рецептуры сводится к нахождению выражения (1) последнего уровня цикла, удовлетворяющего условию, согласно которому сумма всех компонентов продукта при любом варианте его исполнения должна быть равной единице:

,                                         (3)

где    m_zq– массовая доля последнего компонента в новой рецептуре.

Поиск возможных вариантов состава рецептур в разработанном программном комплексе заключается в проверке условия (3) и выборке в соответствии с ним из специализированной базы данных по известным на каждом уровне цикла индексам i, q, aмассовых долей mвсех компонентов:

,

,                                               (4)

. . . . . . . . . . ,

Процесс выборки происходит по «закручивающейся спирали», то есть в обратном порядке по отношению к процессу составления всех возможных вариантов сумм массовых долей компонентов.

Таким образом, совершая обратный переход от верхнего уровня цикла к крайнему нижнему, поэтапно составляется компонентный состав моделируемой рецептуры. Затем для каждой рецептуры рассчитывается ее степень сбалансированности и адекватности физиологическим потребностям организма человека.

Рекурсия применительно к разработанному алгоритму представляет собой процесс использования одного и того же массива в качестве аргумента поэтапного суммирования и полученного при этом результата. Смена этапов суммирования реализуется с использованием цикла. Исходя из этого, можно утверждать, что в разработанном алгоритме применяется не «чистая», а развернутая в цикл рекурсия.

В программе применяется механизм автоматического регулирования введенных значений массовых долей компонентов моделируемой рецептуры, препятствующий вводу некорректных данных, выходящих за допустимые границы проектирования. Однако предусмотрена возможность отключения данного механизма, которая используется при необходимости увеличения диапазона поиска моделируемых рецептур.

Наряду с оценкой сбалансированности рецептур на основе заданных в абсолютных или относительных единицах эталонов, в программе реализован расчет дополнительных критериев биологической и пищевой ценности проектируемых продуктов питания, что позволяет осуществлять выбор оптимальной рецептуры на основе нескольких первостепенных показателей, отвечающих за качество проектируемого продукта.

Разработанная программа нашла широкое практическое применение в научных разработках научно-исследовательских институтов и учебных вузов. Спроектированные на ее основе новые технологии пищевых продуктов внедрены в производство. Интеграция описанных алгоритмов с информационными технологиями в общественном питании позволяет вынести разработку рационов и лечебно-профилактических диет на новую ступень её научно-практического развития. Перспективным направлением является компьютерное моделирование сбалансированных рационов питания с использованием в качестве обогащающих ингредиентов пребиотиков и пробиотиков или продуктов, в состав которых они уже включены. Внедрение подобных рационов в систему общественного питания страны должно стать стратегической целью государства в области повышения уровня жизни населения страны.

Список литературы:

1. Книга о вкусной и здоровой пище / Под общ. ред. проф. И. М. Скурихина. – 12-е изд., перераб. и. доп. – М.: АСТ-Пресс, 2009. – 400 с.
2. Липатов, Н. Н. Предпосылки компьютерного проектирования продуктов и рационов питания с задаваемой пищевой ценностью // Хранение и переработка сельхозсырья. – 1995. – № 3. – С. 4—9.