6. Базовые меню в задачах персонализированной цифровой нутрициологии

Разработка базовых продуктовых наборов и соответствующих меню является главной составляющей компьютерной программы составления режима питания для конкретного пользователя.

В основе лежит принцип иерархического построения базы данных продуктов и блюд, где продукты сгруппированы в большие категории (см. табл. 22), каждая из которых содержит подкатегории, для которых известны данные по химическому составу. Поскольку некоторые продукты являются одновременно блюдами (хлеб, макароны, крупы в виде каш, кондитерские изделия в пересчете на сахар), то с точки зрения алгоритмизации задачи их удобно выделить в отдельные категории, которых, таким образом, становится 15, как и нутриентов: хлеб, макароны, крупы, остальные хлебобулочные изделия, мясо животных, мясо птиц, мясо рыб, картофель, овощи и бахчевые, фрукты и ягоды, сахар, остальные кондитерские изделия, масло растительное, молочные продукты, яйца.

Для выбора блюд меню из базы данных продуктов и блюд удобно использовать двойное маркирование блюд, привязывающее их к категории блюда (суп, каша, мясное второе блюдо, салат, напиток и т.п.) и к формату приема пищи (завтрак, обед, перекус, ужин). Выбор блюд естественно ранжировать по убыванию частоты их употребления в каждом формате приема пищи. Таким образом, чтобы реализовать модель выбора блюд, надо снабдить каждое блюдо, допустимое к приему пищи на завтрак, обед и другие приемы пищи, частотой его суточного использования, то есть эмпирической вероятностью, трактуемой как оценка генеральной вероятности. Для этого используется как экспертный подход, состоящий в отборе определенных типов блюд, так и эмпирический, основанный на данных табл. 22, из которых можно определить среднесуточное потребление продуктов по категориям. Однако при составлении меню нужны не категории продуктов, а категории блюд (некоторые совпадают с категориями продуктов).

Мы выделяем 15 основных категорий блюд: 1 — салат; 2 — горячая закуска; 3 — холодная закуска; 4 — первое блюдо; 5 — второе блюдо; 6 — гарнир; 7 — каша; 8 — приправы; 9 — молочные продукты и яйца; 10 — кисломолочные продукты; 11 — фрукты и сухофрукты; 12 — хлеб; 13 — остальные хлебобулочные изделия (кроме хлеба и макарон, включенных в гарнир); 14 — кондитерские изделия и сахар; 15 — напиток.

Далее экспертно выбирается формат меню, в котором устанавливаются категории блюд, употребляемых в данном приеме пищи. Например, обед, состоящий из двух блюд: первое и напиток. Или обед, состоящий из восьми блюд: салат, первое, второе, гарнир, соус, хлеб, кондитерское изделие, напиток. Количество вариантов меню должно быть достаточным для создания разно­образного питания в зависимости от пожеланий пользователя.

С каждой категорией блюда, установленного в формате меню для каждого приема пищи, связывается подкатегория — собственно блюд. Например, категория «салат» включает подкатегории: 1.1 — из помидоров с луком репчатым с растительным маслом, 1.2 — из помидоров, огурцов и зелени со сметаной, 1.3 — оливье, 1.4 — из помидоров с салатом, курицей и яйцом, 1.5 — из капусты с яблоками и т.д.

Далее для каждого блюда устанавливается частота его использования на основе анализа годового потребления продуктов. Рассмотрим, например, получение оценки частоты употребления первых блюд. Из данных [71] следует, что мясо (животных, птиц и рыб) употребляется в пищу на уровне 72 кг в год, или примерно по 200 г в сутки. Исходя из того, что в первом блюде собственно мяса содержится около 50 г на порцию, заключаем, что примерно 25% мясной продукции идет на приготовление первых блюд. Из них 42% — мясо животных, 37% — мясо птиц, 21% — мясо рыб. Кроме того, в качестве первого употребляются такие сезонные блюда, как окрошка на квасе, молочные супы, овощные супы-пюре. Долю таких блюд оценим в 10% от общего количества первых блюд. В этом случае доля супов на мясном бульоне перенормируется на суммарную величину 90%. Из них одну седьмую часть (то есть примерно 14%) отведем на рассольник, харчо и щи из квашеной капусты. Следовательно, если мы рассматриваем основные первые блюда, то в среднем получаются такие суточные частоты их употребления:

• окрошка p = 0,04;
• холодный молочный суп p = 0,02;
• овощной суп-пюре p = 0,04;
• рыбный суп p = 0,16;
• рыбная солянка p = 0,03;
• куриный суп p = 0,28;
• щи с курицей p = 0,05;
• харчо p = 0,02;
• мясная солянка p = 0,03;
• суп на мясном бульоне p = 0,11;
• щи с мясом p = 0,08;
• щи с мясом и квашеной капустой p = 0,03;
• борщ p = 0,11.

Наименьшей частотой употребления в этом перечне является величина p_min = 0,02. Наибольшая частота употребления равна p_max = 0,28. Следовательно, минимальное количество дней, для которых можно составить меню, включающее все перечисленные блюда, равно T = 1/ p_min = 50. В течение этого времени пользователю будет предложено меню, в котором каждое первое блюдо используется в количестве pT раз (естественно, округление проводится до ближайшего целого числа). Так, куриный суп будет предложен 14 раз, борщ — 6 раз, суп на мясном бульоне — 6 раз, щи — 6 раз (в том числе из квашеной капусты 2 раза) и т.д. Если требуется составить план на меньшее число дней
T′ < T, то выбираются частоты использования блюд, превосходящие , начиная от наибольшей частоты p_max. Если T′ < 1/p_max 3, то все суточные меню содержат одно и то же первое блюдо. Если T′ > 1/p_max, то начинают добавляться блюда в соответствии с убыванием их оцененных частот.