Az ételalapú étrendi irányelvek táplálkozási relevanciájának tesztelése az egyes étrendek matematikai optimalizálásával

MS-Nutrition, Marseille, Franciaország

MOISA, Univ Montpellier, CIRAD, CIHEAM ‐ IAMM, INRAE, Institut Agro, Montpellier, Franciaország

Levelezés: Nicole Darmon, MOISA kutatási egység, INRAE, Campus Inra ‐ SupAgro de la Gaillarde, 2 hely Pierre Viala - Bât. 26, 34060 Montpellier Cedex 2. Franciaország.

MS-Nutrition, Marseille, Franciaország

MOISA, Univ Montpellier, CIRAD, CIHEAM ‐ IAMM, INRAE, Institut Agro, Montpellier, Franciaország

Levelezés: Nicole Darmon, MOISA kutatási egység, INRAE, Campus Inra ‐ SupAgro de la Gaillarde, 2 hely Pierre Viala - Bât. 26, 34060 Montpellier Cedex 2. Franciaország.

Absztrakt

Bevezetés

Az ételalapú étrendi irányelvek (FBDG-k) célja, hogy pozitívan befolyásolják az ételválasztást az egészség megőrzése és a krónikus betegségek megelőzése érdekében. Az FBDG-ket táplálékkalauzok formájában terjesztik a nagyközönség számára. Az Egyesült Nemzetek Élelmiszerügyi Szervezete (FAO) és az Egészségügyi Világszervezet (WHO) égisze alatt a táplálkozásról szóló második nemzetközi konferencián elfogadott irányelvekkel összhangban több mint 100 ország 2014-ben elfogadtak egy élelmiszer útmutatót (FAO 2019). Az ezen útmutatók által támogatott étrendi ajánlásoknak való megfelelés célja az összes táplálkozási szükséglet kielégítése, a lakosság étkezési szokásainak tiszteletben tartása mellett (FAO/WHO közös konzultáció 1998).

Ennek a tanulmánynak az volt a célja, hogy egyéni étrend-optimalizálással tesztelje a francia felnőttek tápanyag-bevitelére gyakorolt hatást az újonnan kiadott nemzeti FBDG-k teljesítésének hatására. Alternatív lehetőség napi egy adag tejtermékkel (azaz. mint az előző FBDG-kben) szintén tesztelték.

Anyagok és metódusok

Élelmiszer-fogyasztási adatok és tápanyag-összetétel

Diéták modellezése az új francia élelmiszer-alapú étrendi irányelvek teljesülésének szimulálása érdekében

Az egyéni étrend-modellezést Maillot fejlesztette ki et al. (2010). Ez a megközelítés azon egyének mintájára alkalmazható, akik számára több napon keresztül ismert az élelmiszerfogyasztás (megfigyelt étrend). Az elv az, hogy lineáris programozást kell alkalmazni egy új étrend (úgynevezett modellezett étrend vagy optimalizált étrend) modellezésére, amely tiszteletben tartja a mintában szereplő minden egyes egyedre vonatkozó korlátozások halmazát, miközben a lehető legközelebb marad az eredeti megfigyelt étrendhez. Lineáris programozási modellben a változók azoknak az élelmiszereknek a mennyisége, amelyeket a modell megváltoztathat, hogy megfeleljen a tápanyagokra és/vagy az élelmiszerekre vonatkozó korlátozásoknak (például. az ajánlott mennyiségű étel vagy élelmiszercsoport).

Ebben a tanulmányban az egyéni étrend modellezése (Maillot et al. 2010) két modellezett étrendet kaptunk minden megfigyelt étrendhez (azaz. étrendi bevitel, mindegyik szerint INCA2 felnőtt résztvevő), egy találkozó az új francia FBDG-kkel, nevezetesen az összes ajánlott gyakorisággal, beleértve a napi 2 adag tejterméket (DP2 modell), és egy alternatív modell egy további tejtermék adaggal (DP3 modell). Mindkét modellben az egyes modellezett étrend energiatartalmát arra korlátozták, hogy megegyezzen a megfigyelt bevitellel (± 1%), de a tápanyagokra (nátrium kivételével, lásd alább) más korlátozást nem írtak elő. Az objektív funkciót a megfigyelt étrend és a modellezett étrend közötti különbségként határoztuk meg, és ezt a különbséget minimalizáltuk annak érdekében, hogy a modellezett étrendet a lehető legközelebb állítsuk a megfigyelt étrendhez. A célfüggvény részleteit korábban már publikálták (Maillot et al. 2010; Lluch et al. 2017).

Az új francia élelmiszer-alapú táplálkozási irányelvek értelmezése matematikai korlátokba a francia közegészségügyi élelmiszercsoportokban és alcsoportokban

Az új francia FBDG-k modellált étrendben való teljesülésének szimulálása érdekében a modellekbe bevezették a PHF élelmiszercsoportokra és alcsoportokra vonatkozó korlátozásokat. Az eredeti irányelveket és azok matematikai korlátokba történő értelmezését az 1. táblázat sorolja fel. A legtöbb PHF élelmiszercsoport és alcsoport, például gyümölcs- és zöldségfélék, diófélék, hüvelyesek, tejtermékek és halak (zsíros és nem zsíros) esetében az iránymutatásokat már számszerűsítették, és ezért közvetlenül átalakultak számszerűsített korlátokká a modellekben.

PHF élelmiszercsoportok és alcsoportok Korlátozások Hivatalos irányelvek

Energia és nátrium
Energia kcal/nap	= A megfigyelt bevitel ± 1% -a
Nátrium mg/nap	≤ 2273 mg/nap nőknél és * A gyümölcslevek mennyiségét mind a PHF „gyümölcs és zöldség”, mind a PHF „üdítőitalok (beleértve a gyümölcsleveket is)” csoportban rögzítik.
Összes gyümölcs és zöldség, g/nap	≥400 g/nap	Legalább öt naponta. Az ajánlott adagok 80–100 g
Gyümölcs és zöldség, adagok/hét	Legalább 1 adag hozzáadása hetente	Javasoljuk a gyümölcs- és zöldségfogyasztás növelését, a fogyasztás kezdeti szintjétől függetlenül
Dió só nélkül, g/nap	= 15 g/nap	Egy kis marék naponta
Gabonafélék † † Az egyetlen reggeli gabonafélék, amelyek ebbe a csoportba tartozhatnak, a cukrozatlan reggeli gabonafélék.
Összes gabonatermék, g/nap	Nincs korlátozás	Minden nap el kell fogyasztani
Teljes kiőrlésű termékek, g/nap	A teljes gabonatermék ≥66,6% -a	A teljes vagy finomítatlan termékeket részesítse előnyben a finomított termékekkel szemben
Finomított szemek, g/nap	‡ ‡ A hüvelyesek nem képezik a gyümölcsök és zöldségek részét.
Hüvelyesek, g/nap	≥57 g/nap	Legalább hetente kétszer
Hús és deli hús
Összes hús, g/nap	≤ a megfigyelt bevitel	Korlátozza a vörös hús (a baromfi kivételével minden húsként meghatározott) fogyasztását, és támogassa a baromfi fogyasztását
Hús a baromfi kivételével, g/nap	150 g/hét: 150 ml/nap: * A gyümölcslevek mennyiségét mind a PHF „gyümölcs és zöldség”, mind a PHF „üdítőitalok (beleértve a gyümölcsleveket is)” csoportban rögzítik. , g/nap	Az üdítőitalok (beleértve a gyümölcsleveket is) ≥50% -a	Naponta legfeljebb egy pohár gyümölcslé, amely ezen a határon belül egy gyümölcs- és zöldségadagnak számít
Hozzáadott zsírok
Összes hozzáadott zsír, g/nap	≤ a megfigyelt mennyiség, vagy azoknál az egyéneknél, akiknél a megfigyelt bevitel nagyobb, mint a 3. kvartilis: ≤3. Kvartilis	Kerülje a túlzott fogyasztást
Állati zsírok, g/nap	≤ a megfigyelt bevitel	Az állati zsírokat nyersen vagy kenhető termékként és korlátozott mennyiségben kell fogyasztani
Növényi zsírok, g/nap	nincs korlátozás
Növényi olajok a § javára § Megfelel a repceolajnak, a dióolajnak és az olívaolajnak. , g/nap	Az összes hozzáadott zsír (állati és növényi zsír) legalább 50% -a	Kedvelje a repce- és dióolajat (ALA-ban gazdag) és az olívaolajat anélkül, hogy növelné a hozzáadott zsírok szokásos mennyiségét

ALA, alfa-linolénsav; p, részek.
* A gyümölcslevek mennyiségét mind a PHF „gyümölcs és zöldség”, mind a PHF „üdítőitalok (beleértve a gyümölcsleveket is)” csoportban rögzítik.
† Az egyetlen reggeli gabonafélék, amelyek ebbe a csoportba tartozhatnak, a cukrozatlan reggeli gabonafélék.
‡ A hüvelyesek nem képezik a gyümölcsök és zöldségek részét.
§ Megfelel a repceolajnak, a dióolajnak és az olívaolajnak.

Más irányelvek azt javasolják, hogy korlátozzák egyes PHF csoportok, például hús (a baromfi kivételével), a deli húsok, az édes termékek, az üdítők és az összes zsír fogyasztását anélkül, hogy ezt a csökkentést számszerűsíteni kellene. Az ilyen irányelveket korlátozásként értelmezték, amely előírja, hogy a modellezett étrendben az élelmiszercsoport nem növekszik a megfigyelt étrendben jelenlévő mennyiséghez képest. A hús- és a deli húsok esetében csökkentést vezettek be, amikor az elfogyasztott mennyiség meghaladta az ajánlott maximális határértékeket (500, illetve 150 g/hét a baromfihús, illetve a deli húsok kivételével), és nem emelték ezeket a határértékeket. nem lépte túl. Az üdítőkre (beleértve a gyümölcsleveket is) vonatkozó irányelvnek megfelelően olyan korlátozást vezettek be, amely ezt a PHF csoportot legfeljebb napi egy adagra korlátozta, ami azt jelenti, hogy a napi egynél több adagot tartalmazó egyéneknél csökken az üdítő teljes mennyisége (beleértve a gyümölcsleveket is) modellezett étrendjükben. Az összes hozzáadott zsírra vonatkozóan - a zsírfelesleg elkerülésére vonatkozó irányelv betartása érdekében - olyan korlátozást írtak elő, amely az összes hozzáadott zsír mennyiségét a megfigyelt eloszlás harmadik kvartilisére korlátozta.

Az irányelvek tekintetében, amelyek azt tanácsolják az embereknek, hogy a tágabb PHF-csoporton belül előnyben részesítsenek bizonyos PHF-alcsoportokat, úgy ítélték meg, hogy az alcsoportnak a csoport teljes mennyiségének legalább 50% -át kell képviselnie: baromfinak az összes húsban, főtt sonkának az összes deli húsban, gyümölcsleveknek az összes üdítő és az ajánlott olajok (repce-, dió- és olívaolaj) összes hozzáadott zsírja (állati és növényi zsír). Ahhoz, hogy az irányelv a teljes kiőrlésű termékeket részesítse előnyben, úgy ítélték meg, hogy a teljes gabonatermékek legalább kétharmadának teljes kiőrlésű termékeknek kell lenniük. A „sófogyasztás csökkentésére” vonatkozó irányelvet a nátrium korlátozásaként értelmezték, vagyis a nátrium mennyisége nem haladhatja meg a megfigyelt étrendek átlagos medián-bevitelét, nevezetesen nőknél 2273 mg/nap, férfiaknál 2994 mg/nap (ANSES 2016c), és nem haladhatja meg a megfigyelt bevitelt azoknál az egyéneknél, akiknek a bevitele alacsonyabb, mint ezek a küszöbértékek.

Az egyetlen különbség a DP2 és DP3 modellek között a tejtermékekre vonatkozó korlátozás volt: a megfigyelt étrendek átlagos napi 2,6 adagjának fogyasztásától kezdve (beleértve a vegyes ételek összetevőjeként jelenlévő adagokat is) ez a gyakoriság 2 adag/nap volt. és 3 adag/nap DP2 és DP3 modellekkel. Más szavakkal, mind a DP2, mind a DP3 modellek olyan modellezett étrendhez vezettek, amelyek izokalorikusak voltak a megfelelő megfigyelt étrendekkel, és amelyek eleget tettek a fent leírt korlátozásoknak a PHF élelmiszercsoportok és alcsoportok tekintetében, a DP3 modell egy további adagot vetett ki naponta tejtermékként termékek a DP2 modellhez képest.

Elfogadhatósági korlátok

A modellezett étrend elméleti elfogadhatóságát olyan korlátok tartották fenn, amelyek korlátozták: (1) a teljes kalóriatartalmat (legalább 5 kcal/100 g energiasűrűségű ételek tömegének összege) a megfigyelt étrend tömegének 120% -ára; (2) az élelmiszercsoportonkénti mennyiség a 95. percentilisig (a teljes populációban számolva); és (3) az egyes élelmiszer-alcsoportok és minden egyes élelmiszer mennyisége a 97,5. percentilisig (az élelmiszer-alcsoport vagy a figyelembe vett élelmiszer-tétel fogyasztói között kiszámítva). Ezek a korlátozások annak biztosítására irányultak, hogy az optimalizált étrendek ne feleljenek meg az FBDG-k korlátjainak, elfogadhatatlan emelések vagy csökkentések bevezetésével bizonyos élelmiszerekben vagy élelmiszer-alcsoportokban.

Statisztikai analízis

A megfigyelt és modellezett étrendek tápanyagtartalmát körülbelül 30 tápanyagra becsülték, beleértve a makrotápanyagokat, esszenciális zsírsavakat, rostokat, vitaminokat és ásványi anyagokat. A táplálékminőséget három mutatóval becsültük: az energiasűrűséget, kcal/100 g-ban kifejezve, és kiszámítva a folyékony ételeket, például tejet és italokat, a korábban ajánlottak szerint (Ledikwe et al. 2005), a MAR (átlagos tápellátás aránya, a napi táplálkozási megfelelőség százalékában kifejezve) (Guthrie & Scheer 1981) 23 tápanyagon alapul, és a MER (átlagos felesleges arány, napi százalékos többletben kifejezve) (Vieux et al. 2013) telített zsírok, nátrium és szabad cukrok alapján. Minél alacsonyabb az energiasűrűség és a MER, és minél magasabb a MAR, annál jobb az étrend táplálkozási minősége.

Eredmények

Az új francia élelmiszer-alapú táplálkozási irányelvek betartásának hatása (az optimalizálási modellek értelmezésében) a diéták élelmiszer-tartalmára

A DP2 modell növekedést indukált a modellezett étrendekben a gyümölcsök, zöldségek, diófélék, teljes kiőrlésű termékek és növényi zsírok mennyiségében a megfigyelt étrendekhez képest (2. táblázat). Ezzel párhuzamosan a DP2 modell csökkentette a finomított gabonafélék, az összes hús, a vegyes húsételek, a tejtermékek (a tej felére csökkentése), a tej desszertek, a piték, a sütemények és a bécsi sütemények, az üdítők, a gyümölcslevek, az állati zsírok mennyiségét és kisebb mértékben a tenger gyümölcsei termékek (átlagosan 4 g/nap csökkenés). Hasonló eltéréseket figyeltünk meg a megfigyelt étrendek és a DP3 modellezett étrendek között, kivéve szándékosan a tejcsoportot: a tej mennyisége stabil maradt, míg a joghurtok és a sajt növekedtek (+43, illetve +13 g/nap). Mindkét modell a növényi eredetű élelmiszerek (beleértve az összetevőket is) arányának (tömegben) növekedését váltotta ki a megfigyelt étrendek 76,3% -áról a DP2, illetve DP3 esetében 82,2% -ra, illetve 78,5% -ra.

Az új francia élelmiszer-alapú táplálkozási irányelvek betartásának hatása (az optimalizálási modellek értelmezésében) az általános táplálkozási minőség mutatóira

A DP2 modell javította a diéták általános táplálkozási minőségét, amit az energia sűrűség, a MER és a MAR javulása mutat az optimalizálási folyamat után (3. táblázat). Ugyanezeket a javulási tendenciákat sikerült elérni a DP3 modellel is. A megfigyelt étrendekhez képest a modellezett étrendek energiasűrűségét átlagosan 32 kcal/100 g-mal csökkentették mind a DP2, mind a DP3 modellek. Ezen túlmenően, a MER csökkent és a MAR növekedett mindkét modellnél a megfigyelt étrendekhez képest (MER: 17,7, 6,8 és 7,9% -os felesleg; MAR: 83,9, 88,8 és 89,5% összes megfelelőség a megfigyelt, DP2 és DP3 esetében) . Ugyanakkor a MAR jobban növekedett DP3-mal, mint DP2-vel, és a MER jobban csökkent DP2-vel, mint DP3-mal.

Az új francia élelmiszer-alapú táplálkozási irányelvek betartásának hatása (az optimalizálási modellek értelmezésében) az étrend egyéb jellemzőire

A DP2 modell enyhe, de jelentős csökkenést okozott a fehérjék energia-hozzájárulásának százalékában, miközben a szénhidrátok, szabad cukrok és az összes zsír szinte stabil maradt. Az olajsav és az alfa-linolénsav (ALA), valamint a telített zsírsavak (teljes telített zsírsavak és a „laurin + mirisztin + palmitin” összeg) jelentősen javultak a DP2-ben a megfigyelt étrendekhez képest (azaz. az olajsav- és az ALA-tartalom növekedett, a telített zsírsavak pedig csökkentek). Ugyanakkor a linolsav (LA) is növekedett, így az LA/ALA arány csak kissé javult, a megfigyelt étrendek átlagában mért 11,4-ről 9,5-re csökkent a DP2 modellezett étrendekben. Hosszú láncú omega-3 zsírsavak (EPA + DHA) esetében, bár az átlagos szint emelkedett a megfigyelt étrendekhez képest (0,24, illetve 0,30 g/nap a megfigyelt és DP2 modellezett étrendekben), az elégtelenség százalékos aránya már így is magas a megfigyelt étrendekben megnövekedett: a megfigyelt és a DP2 által modellezett étrendben az elégtelenség 88% -a, 98% -a. A rostok esetében az átlagos szint növekedett (18,5, illetve 24,8 g/nap a megfigyelt és a DP2 modellezett étrendben), de az ajánlásokhoz képest a hiányosság százalékos aránya, amely már magas volt a megfigyelt étrendekben, csak kissé javult: 95% és 81% a megfigyelt és a DP2 által modellezett étrendek elégtelensége.

A megfigyelt étrendekhez képest a DP2 modell javította a legtöbb vitamin és ásványi anyag helyzetét (1. ábra). A leginkább a C-, a B6-vitamin és a folát volt hatással, az alkalmatlanság százalékos aránya 2, 3, illetve 4-szeresére javult. Az elégtelenség százalékos aránya javult a szelén és a réz esetében is, de mérsékeltebben, mint más tápanyagok esetében. A DP2 modell azonban növelte az A-vitamin (16% -ról 20% -ra a megfigyelt és modellezett étrendben), a riboflavin (38% -ról 46% -ra), a B12-vitamin (31% -ról 58% -ra), a kalcium ( 51% -tól 58% -ig), cinket (16% -tól 25% -ig) és jódot (78% -tól 86% -ig), amelyek esetében az elégtelenség előfordulása már nagyon magas volt a megfigyelt étrendekben.

Összességében ugyanazokat a trendeket kaptuk a DP3 modellel, mint a DP2 modellel, bár némi eltérés történt. A megfigyelt szintekhez képest a fehérjék kisebb mértékben csökkentek a DP3-ban, mint a DP2-diétákban. A szénhidrátok kissé csökkentek a DP3 diétákban, míg a DP2 diétákban stabilak maradtak. A telítettség csökkenése kevésbé volt kifejezett a DP3 modellnél (13,8%, 11,9% és 12,8% az összes telítettnél; 9,0%, 7,9% és 8,5% a „lauric + myristic + palmitic” esetében a megfigyelt, DP2 és DP3 diétáknál ). Az EPA + DHA, a rost és a jód esetében az alkalmatlanság százalékos aránya továbbra is nagyon magas volt a DP3 diétákban (az EPA + DHA, a jód és a rostok esetében a DP3 diéták nem megfelelőek 98% -a, 85% -a és a rostok 80% -a), mivel magasak voltak megfigyelt és DP2 modellezett étrendben. A két modell közötti fő különbséget a kalcium esetében figyelték meg: míg a DP2 modell rontotta a helyzetet (a megfigyelt és a DP2 étrendben az elégtelenség 51% -a, ill. 58% -a), addig a DP3 modell jelentősen javította (az elégtelenségnek csak 16% -a).

Vita

A francia FBDG-k felülvizsgálatáról szóló jelentésében a Francia Élelmiszerbiztonsági Ügynökség nem adott ki ajánlást a tejtermékekre, de a jelentésben bemutatott legreálisabb optimalizált étrendek napi 3,7–4,3 adagot tartalmaztak (ANSES 2016d). A Francia Élelmiszerbiztonsági Ügynökség által tesztelt többi modell többsége megvalósíthatatlan volt, vagy ha megvalósítható, irreális étrendhez vezetett: például a kenyér (akár fehér, akár teljes kiőrlésű) teljes hiánya, az összes hús, hal és tojás jelentős növekedése, vagy nem csökken a deli húsok, tejdesszertek vagy édes termékek. Ez a táplálkozási szempontból irrelevánsnak tűnő szelekció valójában a modellekben bevezetett egyes táplálkozási korlátok rendkívül magas erejét tükrözi. Az Ügynökség különösen elismerte, hogy a modellekben megkövetelt magas EPA + DHA szint problémát jelent, de a korlátot nem enyhítették.

Végül, mivel nem könnyű megjósolni, mi lenne a legmegfelelőbb: magasabb MAR, de MER kevésbé csökkent (azaz. DP3 modell), vagy a MAR nem olyan magas, de a MER sokkal csökkent (azaz. DP2 modell), a jelenlegi eredmények arra utalhatnak, hogy egy napi 2-3 adag tejtermék fogyasztásának ajánlása segít megtartani az egyes modellek legjobbjait, és ezért érdekes alternatíva lenne a jelenlegi napi 2 adagos ajánláshoz.

Következtetések

Az egyes étrendek matematikai optimalizálása hatékony eszköz a meglévő FBDG-k és a lehetséges alternatívák tesztelésére. A francia esetre alkalmazva az eredmények azt sugallják, hogy a jelenlegi FBDG-k betartása a tesztelt modellekben értelmezett módon javítaná a felnőttek étrendjének általános táplálkozási minőségét Franciaországban. A nem megfelelő kalciumbevitel kockázata azonban megnőne anélkül, hogy lehetővé tennék a jódra, rostra és a hosszú láncú omega-3 zsírsavakra vonatkozó ajánlások maradéktalan teljesítését.