專利名稱：一種食物配方的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及食品營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域，更具體涉及食物配方。
背景技術(shù)：
優(yōu)質(zhì)的食物首先要有科學(xué)合理的配方，才能保證食物能夠提供機(jī)體生存所需的能量及均衡的營養(yǎng)素，所以在食物生產(chǎn)加工過程中，食物的配方設(shè)計(jì)占有重要的地位，王盼盼在食品配方設(shè)計(jì).肉類研究，2010，7: 70-77中就有闡述。食物配方設(shè)計(jì)，就是根據(jù)生物機(jī)體的需要，將不同食物中的各種營養(yǎng)素進(jìn)行合理的組合或搭配，從而使得配方食物中的能量及各種營養(yǎng)素的含量達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。其中對食物的選擇和定量就涉及到運(yùn)籌學(xué)中的決策問題。張干宗在線性規(guī)劃(第二版).武漢武漢大學(xué)出版社，2007中指出線性規(guī)劃作為運(yùn)籌學(xué)的一個(gè)重要分支，廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)和資源管理等方面，它已經(jīng)成為合理利用有限資源制定最佳決策的有力工具。對于線性規(guī)劃的解法在理論上和方法上都已十分成熟，其最基本的求解方法是單純形法，單純形法是由美國數(shù)學(xué)家G. B. Dantzig在1947 年首先提出并在后來得到了進(jìn)一步的發(fā)展和完善，該方法可以求解上千個(gè)決策變量的規(guī)劃求解問題，它是求解線性規(guī)劃問題的最通用方法，其詳細(xì)的理論論述和求解方法在龐碧君. 線性規(guī)劃與隨機(jī)線性規(guī)劃.鄭州鄭州大學(xué)出版社，2009.中有充分的說明。然而單純形法的求解過程十分繁瑣和復(fù)雜，因而必須借助于專門的計(jì)算機(jī)算法才能有效地實(shí)施線性規(guī)劃的求解。隨著線性規(guī)劃算法的進(jìn)一步研究和電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，許多商用軟件都自帶了求解線性規(guī)劃的程序包，通過軟件程序可以很方便地求解各種線性規(guī)劃問題。能夠求解線性規(guī)劃的軟件有LINGO、Matlab、Mathematica、MPSX，OPHEIE以及我們常見的Microsoft Excel也集成了線性規(guī)劃的求解模塊“規(guī)劃求解”宏程序，有關(guān)在Microsoft Excel中進(jìn)行規(guī)劃求解的操作過程在陳士成等.運(yùn)籌學(xué)數(shù)據(jù)、模型與決策.蘭州蘭州大學(xué)出版社， 2009.中有詳細(xì)的介紹。姚遠(yuǎn)等在運(yùn)籌學(xué)基礎(chǔ)教程.鄭州河南大學(xué)出版社，2009.中給出了線性規(guī)劃求解決策問題的一般步驟首先把要解決的問題正確地表述成線性規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型，確當(dāng)?shù)剡x取決策變量，并根據(jù)目標(biāo)要求建立目標(biāo)函數(shù)，確定目標(biāo)函數(shù)的極小或極大化，列出約束條件的等式或不等式，最后檢查建立的數(shù)學(xué)模型是否符合實(shí)際情況。目前有關(guān)食物配方設(shè)計(jì)的相關(guān)研究也有過一些報(bào)道。王盼盼在《食品配方設(shè)計(jì)》 一文中提出了科學(xué)的食物配方設(shè)計(jì)思路，認(rèn)為食物配方設(shè)計(jì)就是把主體原料和配料適當(dāng)?shù)嘏浜显谝黄?，并就主體設(shè)計(jì)、調(diào)色、調(diào)香、調(diào)味設(shè)計(jì)、防腐保鮮設(shè)計(jì)等方面提出了自己觀點(diǎn)和建議。其中以楊勇、張名位、楊耐德、張?jiān)S、陳亞麗、楊耐德、任克良等為代表的學(xué)者就針對中藥保健食品、黑色食品、膨化休閑食品、減肥食品、糖尿病人食品以及各種動物飼料等的配方設(shè)計(jì)提出了各自的思路和方法。配方設(shè)計(jì)計(jì)算是食物配方設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，有效而合理的配方設(shè)計(jì)計(jì)算方法是獲得最佳食物配方的前提，然而縱觀相關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)道，絕大多數(shù)都是針對某種具體的目標(biāo)食物制定出特定食物的配方設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)考慮到的原料及營養(yǎng)指標(biāo)較少。此外幾乎所有有關(guān)食物配方設(shè)計(jì)都是對原料進(jìn)行搭配而直接產(chǎn)生配方食物，然而實(shí)際上有些食物是由幾種不同類型的食物相互摻合而成，這些不同類型的食物又是由各自的原料構(gòu)成(例如我們每日的飲食通常攝入米飯、葷菜和素菜，而葷素菜又是由相應(yīng)主料和配料構(gòu)成)，如此從而增加了食物配方設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種食物配方的方法，該方法包含成菜數(shù)據(jù)集及營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集的建立、食物配方數(shù)學(xué)模型的建立、食物配方數(shù)學(xué)模型的求解和食物配方數(shù)學(xué)模型無解時(shí)的解決方法等步驟。本發(fā)明具有對提供的食物配方進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到即滿足營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，又降低成本的目的，可用于不同人群的餐飲安排及食品生產(chǎn)加工中的原料復(fù)配。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 一種食物配方的方法，該方法包含下列步驟
(1)成菜數(shù)據(jù)集的建立 la、確定成菜種類的數(shù)量N;
lb、給每個(gè)成菜種類從分別編號，并對每個(gè)編號賦予相應(yīng)的成菜名稱； lc、確定制作每100克第左種成菜所用材料的品種名稱及數(shù)量，其中左=1、2、3、…、N; Id、依據(jù)各品種材料的數(shù)量、單位價(jià)格以及所購買原材料的使用率，計(jì)算得到每100克第左種成菜的價(jià)格，其中左=1、2、3、…、N;
le、依據(jù)楊月欣等，中國食物成分表，第二版，北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社，2009以及每100克第左個(gè)成菜所用材料的品種及數(shù)量，分別計(jì)算得到每100克第A種成菜所用材料的能量、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素A、維生素Bi、維生素B2、葉酸、維生素C、維生素E、鈣、鉀、 鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的數(shù)據(jù)，其中左=1、2、3、…、N;
If、確定第A種成菜的制作方法，1表示涼拌，2表示蒸、煮，燉，燒、炒，3表示煎、炸、烘、 烤，其中左=1、2、3、...、N;
lg、建立成菜數(shù)據(jù)集，成菜數(shù)據(jù)集的第A條信息包含22個(gè)字段，第一字段為成菜編號， 第二字段為第A種成菜的名稱，第三字段為第A種成菜的制作方法，第四字段為每100克編號是A的成菜價(jià)格，第五字段至第二十二字段分別是每100克編號是A的成菜所含能量、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素A、維生素Bi、維生素B2、葉酸、維生素C、維生素E、鈣、鉀、 鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的值；其中左=1、2、3、…、N;
當(dāng)?shù)谌侄蔚贏種成菜的制作方法為1時(shí)，第五字段至第二十二字段每100克編號是左的成菜所含的能量值及蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素A、維生素Bi、維生素B2、葉酸、 維生素C、維生素E、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的營養(yǎng)素含量分別為步驟Ie中每100克第左種成菜所用材料的能量、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素A、維生素Bi、維生素B2、葉酸、 維生素C、維生素E、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的數(shù)據(jù)；
當(dāng)?shù)谌侄蔚贏種成菜的制作方法為2時(shí)，第五字段至第八字段以及第十五五字段至第二十二字段每100克編號是A的成菜所含的能量值及蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、鈣、鉀、 鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的營養(yǎng)素含量分別為步驟Ie中每100克第A種成菜所用材料的能量、 蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的數(shù)據(jù)；維生素A的值為步驟Ie中維生素A的數(shù)據(jù)的90%， 維生素Bl的值為步驟Ie中維生素Bl的數(shù)據(jù)的80%， 維生素B2的值為步驟Ie中維生素B2的數(shù)據(jù)的80%， 葉酸的值為步驟Ie中葉酸的數(shù)據(jù)的80%， 維生素C的值為步驟Ie中維生素C的數(shù)據(jù)的90%， 維生素E的值為步驟Ie中維生素E的數(shù)據(jù)的90% ；
當(dāng)?shù)谌侄蔚贏種成菜的制作方法為3時(shí)，第五字段至第八字段以及第十五五字段至第二十二字段每100克編號是A的成菜所含的能量值及蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、鈣、鉀、 鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的營養(yǎng)素含量分別為步驟Ie中每100克第A種成菜所用材料的能量、 蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的數(shù)據(jù)； 維生素A的值為步驟Ie中維生素A的數(shù)據(jù)的70%， 維生素Bl的值為步驟Ie中維生素Bl的數(shù)據(jù)的50%， 維生素B2的值為步驟Ie中維生素B2的數(shù)據(jù)的50%， 葉酸的值為步驟Ie中葉酸的數(shù)據(jù)的80%， 維生素C的值為步驟Ie中維生素C的數(shù)據(jù)的50%， 維生素E的值為步驟Ie中維生素E的數(shù)據(jù)的50% ；
lh、由成菜數(shù)據(jù)集可得成菜數(shù)據(jù)矩陣^=(α￥)=(Α』)，其中、表示第A種成菜第J個(gè)字
段的值，為成菜數(shù)據(jù)集第j個(gè)字段的列向量，l^^^N,
(2)營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集的建立
2a、依據(jù)中國營養(yǎng)學(xué)會.中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量(簡要本).北京中國輕工業(yè)出版社，2001中對年齡、性別、勞動強(qiáng)度的分類方法及人體每日營養(yǎng)攝入標(biāo)準(zhǔn)值，將人員分類分成M類，并確定各類人員每日需攝入能量值及蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、鈣、鉀、 鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的營養(yǎng)素含量的標(biāo)準(zhǔn)值；
2b、建立營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集，營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集第i條信息包含19個(gè)字段，第一字段為第 i類人員，第二字段至第十九字段分別是第i類人員每日需攝入能量、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素A、維生素Bi、維生素B2、葉酸、維生素C、維生素E、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的標(biāo)準(zhǔn)值；其中i=l、2、3、…、Μ;
2c、由營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集可得營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)矩陣5=( )，其中Ai7表示第i類人員第/個(gè)字段
的指標(biāo)值，1 ^ i ^ M, 2 ^ 7 ^ 19 ；
(3)食物配方數(shù)學(xué)模型的建立
3a、選取成菜數(shù)據(jù)集中的部分成菜，在滿足營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中第i類人員每日攝入能量值與部分營養(yǎng)素需求的情況下，使得成本最低時(shí)的食物配方數(shù)學(xué)模型為 目標(biāo)函數(shù)mm WxJi
<vlt l<k<N, V1=I12,3 約束條件.>bu , I=j-3, j e Dc\5, 6U <wA1 < Λ < i￥, V3=I, 2,3
WxAj>bu , I=J-3, je￡)c{5, 6, 7, ..., 22}
W11 e Z
約束條件:
其中,=(Wl，W2, W3, .■■，Wn)為決策向量，W為第左種成菜的選擇變量為設(shè)定的每日配方食物成本，巧>0 為第A種成菜被選擇時(shí)所允許的最大份數(shù)；JTx斗為
配方食物第J·個(gè)字段的營養(yǎng)素含量，約束條件『X為2 保證配方食物中的成菜數(shù)據(jù)集
第J個(gè)字段的營養(yǎng)素含量達(dá)到營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中第i類人員第1字段的指標(biāo)值，D為集合 (5,6,7,…，22)的一個(gè)子集，屬于該子集的受到條件約束，不屬于該子集的不受約束，D可根據(jù)需要定義，Z為非負(fù)整數(shù)；
3d、選取成菜數(shù)據(jù)集中的部分成菜，在滿足營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中第i類人員每周攝入能量值與部分營養(yǎng)素需求的情況下，使得成本為定值時(shí)的食物配方數(shù)學(xué)模型為 目標(biāo)函數(shù)JTxA=F2
其中,=(Wl，W35 .■·，巧)為決策向量，％為第左種成菜的選擇變量h力第左種成菜被選擇時(shí)所允許的最大份數(shù)；W7χ4為配方食物第j個(gè)字段的營養(yǎng)素含量，約束條件
IFx為2 保證配方食物中的成菜數(shù)據(jù)集第j 個(gè)字段的營養(yǎng)素含量達(dá)到營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中
第i類人員第7字段的指標(biāo)值，D為集合(5，6，7，…，22)的一個(gè)子集，屬于該子集的受到條件約束，不屬于該子集的不受約束，々可根據(jù)需要定義，Z為非負(fù)整數(shù)；
3b、選取成菜數(shù)據(jù)集中的部分成菜，在滿足營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中第i類人員每周攝入能量值與部分營養(yǎng)素需求的情況下，使得成本最低時(shí)的食物配方數(shù)學(xué)模型為 目標(biāo)函數(shù)mm WxJ4
'0<wk<v2, i<k<N, V2=I,2,3,···, 9 約束條件j,χ4.>74 , i=j-3, JeDci5, 6, 7，..., 22}
其中JT=(Wl，W2, w3, ...，為決策向量，為第左種成菜的選擇變量；巧為第左種成菜被選擇時(shí)所允許的最大份數(shù)；,，<4·為配方食物第j個(gè)字段的營養(yǎng)素含量，約束條件
、為27&保證配方食物中的成菜數(shù)據(jù)集第j 個(gè)字段的營養(yǎng)素含量達(dá)到營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集
中第i類人員第7字段的指標(biāo)值，D為集合(5，6，7，…，22)的一個(gè)子集，屬于該子集的受到條件約束，不屬于該子集的不受約束，D可根據(jù)需要定義，Z為非負(fù)整數(shù)；
3c、選取成菜數(shù)據(jù)集中的部分成菜，在滿足營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中第i類人員每日攝入能量值與部分營養(yǎng)素需求的情況下，使得成本為定值時(shí)的食物配方數(shù)學(xué)模型為 目標(biāo)函數(shù)WxA4=F1
,-V-,1 k V^ 2，3，- ·.，9 I=j-3, jeD<z{5, 6，7，，..，22}
為決策向量，為第A種成菜的選擇變量；Γ為設(shè) ；V4為第A種成菜被選擇時(shí)所允許的最大份數(shù)；WxAj為
配方食物第J個(gè)字段的營養(yǎng)素含量，約束條件》、為27 保證配方食物中的成菜數(shù)據(jù)集
第j個(gè)字段的營養(yǎng)素含量達(dá)到營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中第i類人員第1字段的指標(biāo)值，D為集合 (5,6,7,…，22)的一個(gè)子集，屬于該子集的受到條件約束，不屬于該子集的不受約束，々可根據(jù)需要定義，Z為非負(fù)整數(shù)； (4)食物配方數(shù)學(xué)模型的求解
4a、采用線性規(guī)劃求解程序?qū)Σ襟E3a、步驟北、步驟3c及步驟3d所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解；當(dāng)巧=O時(shí)，表示第k種成菜未被選中，當(dāng)= 時(shí)，表示選中第k種成菜η個(gè)100 克的分量；獲得滿足預(yù)設(shè)條件的配方食物；
4b、由步驟如獲得的決策向量JT數(shù)值解，分別計(jì)算配方食物的成本、能量值和各營養(yǎng)素含量ITx^,j = 4,5,…,22。(5)食物配方數(shù)學(xué)模型無解時(shí)的解決方法
5a、當(dāng)步驟3a、步驟3b、步驟3c及步驟3d所建立的數(shù)學(xué)模型無解時(shí)，增加成菜數(shù)據(jù)集中成菜種類的數(shù)量，或者改變一些成菜種類材料的配比，直到步驟3a、步驟北、步驟3c及步驟3d所建立的數(shù)學(xué)模型均有解。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1)以往的食物配方設(shè)計(jì)目標(biāo)較為單一，原料選擇項(xiàng)少，不能全面地優(yōu)化原料的組合和配方食物的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。而本發(fā)明提供的食物配方設(shè)計(jì)方法可以對食物配方進(jìn)行最大限度的優(yōu)化，以達(dá)到強(qiáng)化營養(yǎng)、降低成本或其他特定的目的；
2)以往的食物配方設(shè)計(jì)大多針對某一特定的食物，配方計(jì)算所涉及的食物信息量較少，且計(jì)算數(shù)學(xué)模型的目標(biāo)函數(shù)和約束條件較為單一。本發(fā)明的優(yōu)勢在于提供了一套通用的食物配方設(shè)計(jì)方法，配方設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了食物成本、能量及幾乎所有的食物營養(yǎng)素含量信息，配方設(shè)計(jì)采用多目標(biāo)、多約束的數(shù)學(xué)模型，因而本配方設(shè)計(jì)方法的通用性較強(qiáng)、實(shí)施起來更加靈活。此外，本方法采用線性規(guī)劃求解程序?qū)ε浞綌?shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，因而該方法具有較好的通用性和擴(kuò)展性；
3)本食物配方設(shè)計(jì)方法是根據(jù)營養(yǎng)的需求來設(shè)計(jì)優(yōu)化食物的配方，只要調(diào)整營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，就能適應(yīng)不同類型的食物配方設(shè)計(jì)，因而其應(yīng)用范圍廣泛，可適用于不同人群的餐飲安排及食品生產(chǎn)加工中的原料復(fù)配等方面；
具體實(shí)施例方式
下面以本發(fā)明在食物配餐中的應(yīng)用為例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
0 < Wfc < V4,
約束條件乏7 ，
其中 W=(wlf w2, w3,…, 定的每周配方食物成本，F(xiàn)2 > O
實(shí)施例一
本實(shí)施例是對一個(gè)成年男性、中等勞動強(qiáng)度的一天飲食進(jìn)行配餐，其攝入的營養(yǎng)素含量達(dá)到中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量的標(biāo)準(zhǔn)。1、成菜數(shù)據(jù)集的建立 al、成菜種類的數(shù)量9;
bl、給每個(gè)成菜種類從1、分別編號，并對每個(gè)編號賦予相應(yīng)的成菜名稱； Cl、確定制作每100克第A種成菜所用材料的品種名稱及數(shù)量，其中k=l、2、3、…、9 ； dl、依據(jù)各品種材料的數(shù)量、單位價(jià)格以及所購買原材料的使用率，計(jì)算得到每100克第左種成菜的價(jià)格，其中左=1、2、3、…、9;
el、依據(jù)楊月欣等，中國食物成分表，第二版，北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社，2009.以及每100 克第A個(gè)成菜所用材料的品種及數(shù)量，分別計(jì)算得到每100克第A種成菜所用材料的能量、 蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素A、維生素Bi、維生素B2、葉酸、維生素C、維生素E、鈣、鉀、 鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的數(shù)據(jù)，其中左=1、2、3、…、9 ； fl、所有成菜的制作方法均為蒸煮，用2表示；
gl、建立成菜數(shù)據(jù)集，成菜數(shù)據(jù)集的第k條信息包含22個(gè)字段，第一字段為成菜編號， 第二字段為編號是A的成菜名稱，第三字段為第A種成菜的制作方法，第四字段為每100克編號是A的成菜價(jià)格，第五字段至第二十二字段分別是每100克編號是A的成菜所含能量、 蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素A、維生素Bi、維生素B2、葉酸、維生素C、維生素E、鈣、鉀、 鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的值；其中k=l、2、3、…、9 ；
因?yàn)槌刹说闹谱鞣椒?，第五字段至第八字段以及第十五五字段至第二十二字段每 100克編號是A的成菜所含的能量值及蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、硒、 碘的營養(yǎng)素含量分別為步驟Ie中每100克第A種成菜所用材料的能量、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的數(shù)據(jù)；
維生素A的值為步驟Ie中維生素A的數(shù)據(jù)的90%， 維生素Bl的值為步驟Ie中維生素Bl的數(shù)據(jù)的80%， 維生素B2的值為步驟Ie中維生素B2的數(shù)據(jù)的80%， 葉酸的值為步驟Ie中葉酸的數(shù)據(jù)的80%， 維生素C的值為步驟Ie中維生素C的數(shù)據(jù)的90%， 維生素E的值為步驟Ie中維生素E的數(shù)據(jù)的90% ；
hi、由成菜數(shù)據(jù)集可得成菜數(shù)據(jù)矩陣3=(%)=(Α』)，其中 表示第A種成菜第^/個(gè)字:0 ^j'-；· V ； W Vf- I“ - J :. 1V :... . ；- ... 1 ^ ； ::::.... ； ！ Cf-. νλ -I ι ； 4 !；· ；-T- ！ - ；i Μ ！ :-:4:: ； - ；-、IXi ；1 < f-·· *.'.. ；< V
2、營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集的建立
a2、依據(jù)中國營養(yǎng)學(xué)會.中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量(簡要本).北京中國輕工業(yè)出版社，2001.關(guān)于中等勞動強(qiáng)度的成年男性每日營養(yǎng)攝入的標(biāo)準(zhǔn)，確定其每日需攝入能量值及蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素A、維生素Bi、維生素B2、葉酸、維生素C、維生素 E、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的營養(yǎng)素含量；
b2、建立營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集，營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集包含19個(gè)字段，第一字段為中等勞動強(qiáng)度的成年男性類人員，第二字段至第十九字段是中等勞動強(qiáng)度的成年男性每日需攝入能量、 蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素A、維生素Bi、維生素B2、葉酸、維生素C、維生素E、鈣、鉀、 鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的標(biāo)準(zhǔn)值；
c2、由營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集可得營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)矩陣5=( )，其中入表示中等勞動強(qiáng)度的成年
男性第1個(gè)字段的指標(biāo)值，19； 表2營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集(曰)
jie難-h. i ι r-r3:. m轉(zhuǎn)...ft；m ？ -> Α.—-gj-t 人...妒.Jt ξ 塗 e 丨..m；.-τ:.!:rI ..巧 ι --:.+.κ-, η ε--；；; κ了;.； s:。％ 均；^ ？=nn..《外！ ^；； I. ，,:.-:: 3 ？ 氣...."- f -<-r‘； -I ι4； > ！ C·； ！ 4 ...:. ；-.;_ ；；>· ； ；, ‘ f ·、:，
3、食物配方數(shù)學(xué)模型的建立
a3、選取成菜數(shù)據(jù)集中的部分成菜，在滿足營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中中等勞動強(qiáng)度的成年男性每日攝入能量值與部分營養(yǎng)素需求的情況下，使得成本最低時(shí)的食物配方數(shù)學(xué)模型為 目標(biāo)函數(shù),χ4 表3決策變量的數(shù)值解
權(quán)利要求
1. 一種食物配方的方法，其特征在于，該方法包含下列步驟 (1)成菜數(shù)據(jù)集的建立 la、確定成菜種類的數(shù)量N;lb、給每個(gè)成菜種類從分別編號，并對每個(gè)編號賦予相應(yīng)的成菜名稱； lc、確定制作每100克第左種成菜所用材料的品種名稱及數(shù)量，其中左=1、2、3、…、N; Id、依據(jù)各品種材料的數(shù)量、單位價(jià)格以及所購買原材料的使用率，計(jì)算得到每100克第左種成菜的價(jià)格，其中左=1、2、3、…、N;le、依據(jù)楊月欣等，中國食物成分表，第二版，北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社，2009以及每100克第左個(gè)成菜所用材料的品種及數(shù)量，分別計(jì)算得到每100克第A種成菜所用材料的能量、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素A、維生素Bi、維生素B2、葉酸、維生素C、維生素E、鈣、鉀、 鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的數(shù)據(jù)，其中左=1、2、3、…、N;If、確定第A種成菜的制作方法，1表示涼拌，2表示蒸、煮，燉，燒、炒，3表示煎、炸、烘、 烤，其中左=1、2、3、...、N;lg、建立成菜數(shù)據(jù)集，成菜數(shù)據(jù)集的第A條信息包含22個(gè)字段，第一字段為成菜編號， 第二字段為第A種成菜的名稱，第三字段為第A種成菜的制作方法，第四字段為每100克編號是A的成菜價(jià)格，第五字段至第二十二字段分別是每100克編號是A的成菜所含能量、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素A、維生素Bi、維生素B2、葉酸、維生素C、維生素E、鈣、鉀、 鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的值；其中左=1、2、3、…、N;當(dāng)?shù)谌侄蔚贏種成菜的制作方法為1時(shí)，第五字段至第二十二字段每100克編號是左的成菜所含的能量值及蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素A、維生素Bi、維生素B2、葉酸、 維生素C、維生素E、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的營養(yǎng)素含量分別為步驟Ie中每100克第左種成菜所用材料的能量、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素A、維生素Bi、維生素B2、葉酸、 維生素C、維生素E、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的數(shù)據(jù)；當(dāng)?shù)谌侄蔚贏種成菜的制作方法為2時(shí)，第五字段至第八字段以及第十五五字段至第二十二字段每100克編號是A的成菜所含的能量值及蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、鈣、鉀、 鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的營養(yǎng)素含量分別為步驟Ie中每100克第A種成菜所用材料的能量、 蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的數(shù)據(jù)； 維生素A的值為步驟Ie中維生素A的數(shù)據(jù)的90%， 維生素Bl的值為步驟Ie中維生素Bl的數(shù)據(jù)的80%， 維生素B2的值為步驟Ie中維生素B2的數(shù)據(jù)的80%， 葉酸的值為步驟Ie中葉酸的數(shù)據(jù)的80%， 維生素C的值為步驟Ie中維生素C的數(shù)據(jù)的90%， 維生素E的值為步驟Ie中維生素E的數(shù)據(jù)的90% ；當(dāng)?shù)谌侄蔚贏種成菜的制作方法為3時(shí)，第五字段至第八字段以及第十五五字段至第二十二字段每100克編號是A的成菜所含的能量值及蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、鈣、鉀、 鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的營養(yǎng)素含量分別為步驟Ie中每100克第A種成菜所用材料的能量、 蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的數(shù)據(jù)； 維生素A的值為步驟Ie中維生素A的數(shù)據(jù)的70%， 維生素Bl的值為步驟Ie中維生素Bl的數(shù)據(jù)的50%，維生素B2的值為步驟Ie中維生素B2的數(shù)據(jù)的50%， 葉酸的值為步驟Ie中葉酸的數(shù)據(jù)的80%， 維生素C的值為步驟Ie中維生素C的數(shù)據(jù)的50%， 維生素E的值為步驟Ie中維生素E的數(shù)據(jù)的50% ；lh、由成菜數(shù)據(jù)集可得成菜數(shù)據(jù)矩陣2=知￥)=込』)，其中“表示第A種成菜第J個(gè)字段的值，為成菜數(shù)據(jù)集第j個(gè)字段的列向量，l^^^N,(2)營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集的建立2a、依據(jù)中國營養(yǎng)學(xué)會.中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量(簡要本).北京中國輕工業(yè)出版社，2001中對年齡、性別、勞動強(qiáng)度的分類方法及人體每日營養(yǎng)攝入標(biāo)準(zhǔn)值，將人員分類分成M類，并確定各類人員每日需攝入能量值及蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、鈣、鉀、 鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的營養(yǎng)素含量的標(biāo)準(zhǔn)值；2b、建立營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集，營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集第i條信息包含19個(gè)字段，第一字段為第 i類人員，第二字段至第十九字段分別是第i類人員每日需攝入能量、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素A、維生素Bi、維生素B2、葉酸、維生素C、維生素E、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、硒、碘的標(biāo)準(zhǔn)值；其中i=l、2、3、…、Μ;2c、由營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集可得營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)矩陣$=( )，其中Ai7表示第i類人員第/個(gè)字段的指標(biāo)值，1 ^ i ^ M, 2 ^ 7 ^ 19 ；(3)食物配方數(shù)學(xué)模型的建立3a、選取成菜數(shù)據(jù)集中的部分成菜，在滿足營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中第i類人員每日攝入能量值與部分營養(yǎng)素需求的情況下，使得成本最低時(shí)的食物配方數(shù)學(xué)模型為 目標(biāo)函數(shù)mm ,χ4其中,=(Wl，w2> w3, ... , 為決策向量^力第左種成菜的選擇變量h力第左種成菜被選擇時(shí)所允許的最大份數(shù)；謬>(4.為配方食物第j個(gè)字段的營養(yǎng)素含量，約束條件WxJy 2 保證配方食物中的成菜數(shù)據(jù)集第j 個(gè)字段的營養(yǎng)素含量達(dá)到營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中第i類人員第7字段的指標(biāo)值，D為集合(5，6，7，…，22)的一個(gè)子集，屬于該子集的受到條件約束，不屬于該子集的不受約束，々可根據(jù)需要定義，Z為非負(fù)整數(shù)；3b、選取成菜數(shù)據(jù)集中的部分成菜，在滿足營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中第i類人員每周攝入能量值與部分營養(yǎng)素需求的情況下，使得成本最低時(shí)的食物配方數(shù)學(xué)模型為目標(biāo)函數(shù)<v19 l<i<i￥, V1=I12,3 約束條件2 ，hl-l jeDcb, 6(O < Wifc < v2, \<k <M, v2=l, 2,3，--., 9 WχAj >Ibu , l=j-3, jeDc{5, 6，7，…，22}其中iT=(Wl，w2, …，wB)為決策向量，巧為第左種成菜的選擇變量^為第左種成菜被選擇時(shí)所允許的最大份數(shù)；跟χ4為配方食物第j個(gè)字段的營養(yǎng)素含量，約束條件IT><為27~保證配方食物中的成菜數(shù)據(jù)集第j 個(gè)字段的營養(yǎng)素含量達(dá)到營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中第i類人員第7字段的指標(biāo)值，D為集合(5，6，7，…，22)的一個(gè)子集，屬于該子集的受到條件約束，不屬于該子集的不受約束，D可根據(jù)需要定義，Z為非負(fù)整數(shù)；3c、選取成菜數(shù)據(jù)集中的部分成菜，在滿足營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中第i類人員每日攝入能量值與部分營養(yǎng)素需求的情況下，使得成本為定值時(shí)的食物配方數(shù)學(xué)模型為 目標(biāo)函數(shù)JTxJ4=F10<wk約束條件彳WkE Z其中『=(Wl，W3, … 定的每日配方食物成本，K >\<k<N, V3=Is 2,3I^j-3, jeDc{5, 6, 7, ..22}W1)為決策向量，M為第A種成菜的選擇變量；巧為設(shè)為第Α種成菜被選擇時(shí)所允許的最大份數(shù)； τχ4為配方食物第j個(gè)字段的營養(yǎng)素含量，約束條件,χ為2 保證配方食物中的成菜數(shù)據(jù)集第j個(gè)字段的營養(yǎng)素含量達(dá)到營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中第i類人員第1字段的指標(biāo)值，D為集合 (5,6,7,…，22)的一個(gè)子集，屬于該子集的受到條件約束，不屬于該子集的不受約束，D可根據(jù)需要定義，Z為非負(fù)整數(shù)；3d、選取成菜數(shù)據(jù)集中的部分成菜，在滿足營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中第i類人員每周攝入能量值與部分營養(yǎng)素需求的情況下，使得成本為定值時(shí)的食物配方數(shù)學(xué)模型為 目標(biāo)函數(shù)爲(wèi)=F2約束條件0<wk < v4， 1 <k < N， v4=l, 23f “ ■， W χ Aj > Ibu，1,-3，je￡5c{55 6，7， Wil e Z其中W2, W3, ..·，Wl)為決策向量，w為第左種成菜的選擇變量為設(shè)定的每周配方食物成本，G >o ；ν,為第Α種成菜被選擇時(shí)所允許的最大份數(shù)；》、為為配方食物第J個(gè)字段的營養(yǎng)素含量，約束條件為27 保證配方食物中的成菜數(shù)據(jù)集第j個(gè)字段的營養(yǎng)素含量達(dá)到營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中第i類人員第1字段的指標(biāo)值，D為集合 (5,6,7,…，22)的一個(gè)子集，屬于該子集的受到條件約束，不屬于該子集的不受約束，々可根據(jù)需要定義，Z為非負(fù)整數(shù)； (4)食物配方數(shù)學(xué)模型的求解4a、采用線性規(guī)劃求解程序?qū)Σ襟E3a、步驟北、步驟3c及步驟3d所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解；當(dāng)巧=0時(shí)，表示第k種成菜未被選中，當(dāng)Wfc == 時(shí)，表示選中第k種成菜η個(gè)100 克的分量；獲得滿足預(yù)設(shè)條件的配方食物；4b、由步驟如獲得的決策向量JT數(shù)值解，分別計(jì)算配方食物的成本、能量值和各營養(yǎng)素含量ITx4.,j = 4，5,…,22 ；(5)食物配方數(shù)學(xué)模型無解時(shí)的解決方法5a、當(dāng)步驟3a、步驟3b、步驟3c及步驟3d所建立的數(shù)學(xué)模型無解時(shí)，增加成菜數(shù)據(jù)集中成菜種類的數(shù)量，或者改變一些成菜種類材料的配比，直到步驟3a、步驟北、步驟3c及步驟3d所建立的數(shù)學(xué)模型均有解。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種食物配方的方法，涉及食品營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域及食物配方。該方法包含成菜數(shù)據(jù)集及營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集的建立、食物配方數(shù)學(xué)模型的建立、食物配方數(shù)學(xué)模型的求解和食物配方數(shù)學(xué)模型無解時(shí)的解決方法等步驟。本發(fā)明具有對提供的食物配方進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到即滿足營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，又降低成本的目的，可用于不同人群的餐飲安排及食品生產(chǎn)加工中的原料復(fù)配。
文檔編號G06F19/00GK102521499SQ20111040064
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者張秋亮, 熊善柏, 趙思明 申請人:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)