（重庆第二师范学院，400065）
摘要：本文主要针对3-6岁特殊儿童的营养搭配问题进行了研究。首先，本文根据文献调查收集了特殊儿童对营养元素及食物种类含量的摄入需求；然后利用线性规划模型和主要目标法，建立特殊儿童的多目标营养搭配推荐模型；最后，本文结合通过考察两类因素对特殊儿童推荐结果进行精确度分析，精度几乎都在90%以上，证明此方案对特殊儿童饮食有效。
关键词：线性规划；主要目标法；多目标规划；特殊儿童营养搭配
1 引言
据调查显示，目前全国贫困儿童有4000万，占比约16.7%，肥胖儿童占比约20%，贫血儿童占比约7.84%，智力低下儿童占比约2%，营养不良儿童占比约40%，儿童健康问题逐步成为社会高度关注问题。面对这些严重的营养和健康问题，专家呼吁应齐心协力引导孩子形成良好的饮食和生活模式。3-6岁为学龄前期，是最合适的干预时机。只要这时打好基础，孩子的各种健康问题几率便可大大减少。
市场上急需一种合理的营养搭配方案，然而这不仅需求考虑普通儿童的基本需求，还需求考虑特殊儿童的特殊需求，解决此问题可通过建立线性规划数学模型[1,2]，研究主要目标法[3,4]，并借助计算机，便可快速高效地为不同儿童给出相应的搭配方案。
2 规划模型的建立
对3-6岁特殊儿童的营养搭配，首先需要根据3-6岁普通儿童主要的营养元素[5,6]需求表，和该阶段儿童的食物金字塔[7,8]得到满足普通儿童营养元素的基本需求。再通过主要目标法，结合特殊儿童的特殊需求，得到特殊儿童的营养搭配推荐。
2.1 数据收集及处理
本文收集了市面上常见的 种食物，如牛奶、菠菜、猪肉、大豆等。为找寻对3-6岁儿童最优的食物搭配，令各种食物的摄取量为决策变量。
（1）根据3-6岁儿童营养元素表，考虑了15种营养元素对儿童的影响，分别是蛋白质、脂肪、维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素C、钙、铁、锌、铜、膳食纤维、碳水化合物、胆固醇、热量，并为其进行了1~15的编号；
（2）根据营养金字塔、将市面上常见的 种食物总共分为了10个类别，分别是油类、奶类、豆类、谷类、水果类、蔬菜类、禽兽肉类、鱼虾类、蛋类、坚果类，并为其进行了1~10的编号。
最后考虑营养元素表和营养金字塔对食物的要求，以此作为线性规划模型的约束条件。
2.2 特殊儿童的特色营养搭配
2.2.1 建立目标函数
本文中分别研究贫困儿童、肥胖儿童、贫血儿童、智力低下儿童和营养不良儿童的营养搭配。基于不同特殊儿童的特别需求，本文通过大量的文献，可以得到以下的规律：
1) 贫困儿童的家庭经济相对困难，所获得的食物来源有限；
2) 肥胖儿童大多喜欢脂肪含量大，热量高的食物，且摄入食物克数相对较多；
3) 贫血儿童常见的症状是缺铁性贫血和巨幼细胞性贫血。主要由于儿童饮食结构单一，体内缺少铁、锌、铜等微量元素；
4) 智力低下儿童主要由于缺乏锌，维生素A和铁三种营养元素，补充这些元素可以改善促进孩子智力，促进身体发育；
5) 营养不良儿童是由于体内缺乏蛋白质、维生素、微量元素导致，同时该类儿童还有食用克数较少，热量低的问题。
针对以上这些常见的儿童病症，本文有针对性的得出了以下结论，见下表2.1：
3.1 结果分析
1) 利用特殊儿童推荐模型，分别得到5种特殊儿童特色推荐方案，但本文发现推荐中部分数据过小，如鸡蛋4克，这在实际生活中并不适合用户食用，所以应当为食物设立最低标准。同时本文考虑不同食物的标准应当不同，因此通过以下几个因素，以此定义食物标准。
>>食物的形态不一，标准也应该不同，如苹果3克合理而芝麻3克不合理。
>>儿童对食物需求周期不同，把食物平均到每一天后，用量会不同，其标准也应不同。
>>某些食物在某种营养元素上有较高的优势，导致它们的含量对营养的影响较大。
基于以上3个问题，本文将每种食物最低标准做了一个划分，并以此为根据对结果进行处理，可得到新的推荐方案。处理前和处理后方案结果下如图3-1所示：
图3-2 处理结果
经过统一标准处理后可发现方案更加合理，如处理前在对肥胖儿童的推荐方案中，山药为2克，这与实际不相符合。处理后删去了山药的推荐，既没有对儿童的营养造成显著损失，又减少了食物的种类，使得现实操作更简单。
2) 从特殊儿童的特殊需求着手，分析推荐方案是否合理。根据其推荐方案对每种特殊儿童的以上5种主要目标进行求和运算，其结果如图3-2所示：
图3-2 特殊儿童对比图
此图中横坐标为蛋白质时，可发现营养不良儿童所占比例最高，可得此推荐方案与该类儿童主要目标相符。而对于贫血儿童，本文发现其对应铁含量并不是几种特殊儿童中最高的，但对于贫血儿童而言，锌、铜元素的吸收也会影响铁元素的吸收。综合考虑下此方案为最优的方案，显然这也与事实相符。
3.2 误差分析
由于对食物做了最低标准，导致处理前数据与处理后数据营养元素出现差别，为衡量这种差别，本文利用如下公式，分别计算出15种营养元素精确度和10个食物类别含量精确度。
图3-4 精确度分析
上图(a)是对特殊儿童的15种特殊需求的精确度分析，可发现其精确度分析中除了种类需求外，其它需求精确度均在90%以上，其原因有以下两点：一是种类基数不大，均在20-30克，其变动很容易影响精确度。二是推荐中克数过小的食物的较多，导致误差较大，营养不良儿童的推荐尤为明显，因为营养不良儿童缺失营养元素较多，为增大该类儿童对各种营养元素的吸收，需要通过食用多种食物以弥补对营养的缺失。
上图(b)是对特殊儿童食物类别含量的精确度分析，除营养不良儿童在豆类和坚果类食物上的需求外，其余分析目标的精确度均在90%以上。此原因和对图3-4分析的第二条类似，同时儿童对豆类和坚果的需求度不高，其基数较小，也易影响其精确度。
总体而言，结合对特殊儿童推荐结果的两类因素的精确度分析，误差较小，证明此方案对特殊儿童饮食有效。
4 结束语
本文通过构建多目标线性规划模型，从多种目标考虑，在满足普通儿童基本营养需求的情况下结合不同特殊人群的不同特殊需求，制定出相关营养推荐，如：为贫血儿童制定出满足儿童营养需求的情况下，使得铁的含量最多的营养搭配方案。在未来，此项研究可以应用于医学领域和幼教领域。在医学领域，可对有健康问题的儿童科学的维护和管理。在幼教领域，可以帮助老师和新手妈妈科学系统的纠正孩子的挑食，偏食问题，从小培养孩子的生活习惯，打造出最优质的宝宝。
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论文作者:胡怡 兰雁 刘凤
论文发表刊物:《知识-力量》2019年5月下《知识-力量》2019年5月下
论文发表时间:2019/3/7
标签：儿童论文; 食物论文; 营养元素论文; 营养论文; 精确度论文; 需求论文; 目标论文; 《知识-力量》2019年5月下《知识-力量》2019年5月下论文;