Новая автоматизированная система оптимизации рационов питания спортсменов

НОВАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОПТИМИЗАЦИИ РАЦИОНОВПИТАНИЯ СПОРТСМЕНОВВпоследнее время специалисты-нутрициологи все более уверенно отстаивают точкузрения, согласно которой ни один из факторов, за исключением наследственнообусловленных возможностей и степени адаптации к физическим нагрузкам, неоказывает столь сильного влияния на спортивный результат, как питание 6, 9,10 .Вто же время многочисленные исследования, проведенные на командах самогоразличного ранга, свидетельствуют о серьезных диетических нарушениях в пищевыхрационах спортсменов, что, естественно, не может негативно не повлиять науровень их спортивных результатов 4, 10 .Всвязи с этим проблема рационализации питания на основе его ежедневнойоперативной оценки и своевременной оптимизации с учетом спортивнойспециализации, задач и условий проведения тренировочного процесса продолжаетпривлекать внимание ученых.

В настоящее время с этой целью используютсяразличные методы анализа фактического питания, среди которых наиболее широкоераспространение получил анкетно-опросный метод, реализованный вкомпьютеризованных анкетах 3 и специальных программах для оперативногоанализа фактического питания и его своевременной коррекции с целью созданияблагоприятного метаболического фона при интенсивной мышечной деятельности 5,11, 12 . Однаковсе существующие разразработки автоматизированной системы анализа практическине учитывают важного концептуального положения, согласно которомуметаболический фон в значительной мере определяется уровнем незаменимыхфакторов питания незаменимых аминокислот, непредельных жирных кислот,биологически активных веществ и степенью их усвояемости 6 .Реализацияданного положения требует следующего а дополнительных данных относительнобиологической ценности рационов содержание незаменимых аминокислот,полиненасыщенных жирных кислот, соотношение компонентов углеводной частипитания 6 , в том числе наличие пищевых волокон б сведений об оптимальномсоотношении в спектре минерального состава, что обусловливает степеньусвояемости отдельных компонентов пищи пищеварительной системой 7 в соблюдения условий совместимости продуктов с учетом биологическойнаправленности при их комбинации для одновременного приема 2 и г учетапотерь пищевой ценности продуктов при их кулинарной обработке 8 . Сучетом вышеизложенного нами была разработана математическая модель оптимизациирационов питания спортсменов, которая реализована в программном обеспечении дляIBM-совместимых компьютеров и позволяет решать следующие задачи 1. Анализировать суточный рацион или отдельные приемы пищи завтрак, обед,полдник, ужин, дополнительное питание с известным количественным наборомготовых продуктов по энергетической ценности и химическому составу с цельювыявления диетических нарушений.2. Рассчитывать для фиксированного перечня готовых продуктов их оптимальноеколичество, максимально приближенное по всем параметрам к эталонному рациону,рекомендуемому в зависимости от спортивной специализации, энергетическойнаправленности выполняемой нагрузки, условий среднегорье, высокогорье, высокиеи низкие температуры и специальных задач максимальное углеводное насыщение тренировочного процесса. 3. Оптимизировать рацион в зависимости от поставленной задачи путем подборагруппы готовых продуктов из полного или избранного перечня архивных данных,равнозначно учитывая при этом все необходимые параметры качества каждогопродукта.4. Переводить полученные количества готовых продуктов рациона в набор рыночныхкомпонентов, входящих в их состав, с учетом потерь при кулинарной обработке. 5. Корректировать рацион питания спортсменов с учетом диетических отклонений поотдельным параметрам химического состава и энергетической ценности путемдополнительного введения продуктов повышенной биологической ценностиспециального назначения, поливитаминных и поливитаминно-минеральных препаратов,а также природных биологически активных веществ.

Результатырешения поставленных задач выражаются в граммах готовых продуктовоптимизированного рациона.

Интегральныйкритерий качества показатель адекватности оценивает оптимизацию рациона в , равнозначно учитывая энергетическую стоимость и все параметры химическогосостава каждого продукта.

Энергетическаяценность рациона при необходимости может жестко фиксироваться в условияхрешения поставленной задачи равнозначно учитываться вместе с оптимизируемымипараметрами химического состава констатироваться после оптимизации рациона.

Всекомпоненты химического состава, в том числе незаменимые факторы питания,рассчитываются в граммах суточной потребности и в процентах по отношению кэталонным значениям.

Принеобходимости возможно вычисление величины каждого оптимизируемого параметра вграммах на 1 килограмм массы тела для подбора индивидуального питанияспортсменов.Полученныеданные могут быть распечатаны в текстовой редакции, а также в виде графиков игистограмм.Дляформализации качественных и количественных характеристик пищевых продуктов,используемых при моделировании адекватных рационов питания спортсменов, впрограмме предложены следующие обозначения bi 1 lt i lt p - значениекаждого оптимизируемого параметра xj 1 lt j lt n - количество продукта,входящего в состав рациона.Задачапо определению количества каждого продукта в оптимизируемом рационе xj 1 lt j lt p решалась таким образом, что суммарные значения всех параметровнабора продуктов сi по абсолютной величине и соотношению максимальноприближались к соответствующим эталонным значениям bi. Для оптимизации С ci с помощью управляющего вектора Х xj разработан критерий качества целеваяфункция , отражающий степень сбалансированности.

Массовая доля i-го показателяв j-м продукте, входящем в состав рациона, обозначалась как аij. Эти числасведены в матрицу А aij размером p x n и по формуле 1 полученвектор химического состава оптимизируемого рациона.Исходяиз физиологических норм питания, на управляющий вектор Х возможно наложениеограничений О lt xj lt kj, 2 гдеконстанты kj известны и задаются. Учитываякачественные различия готовых блюд и составляющих их рыночных продуктов, целесообразновектор Х считать относящимся к расчету готовых продуктов, а количества рыночныхпродуктов ye 1 lt e lt m , cоставляющие вектор Y ye , можно получить поформуле 3 где dej - массовые доли е-го рыночного продукта в i-м готовом продукте, составляющемматрицу d dej . С учетом квадратамодуля разности векторов химических составов оптимизируемого рациона С иэталона В 4 предложенследующий показатель сбалансированности по химическому составу 5 Очевидно,что при полном совпадении С и В величина F достигает своего глобальногомаксимума - 100 .Можнопоказать, что экстремумы 5 и 4 достигаются при одних и тех же оптимальныхрешениях Х. Нарядус показателем сбалансированности по химическому составу рациона, который долженбыть максимизирован, в питании спортсменов определяющую роль играетэнергетическая стоимость рациона - Q 6 где qj - калорийность единицы массы j-го продукта, используемого в рационе.

Тогдацелевой функцией в задаче 1 - 6 должна выступать функция, которая относитсяк классу выпуклого квадратичного программирования 12 7 где К - показатель адекватности рациона спортсменов.Аналогичнопри решении задачи 7 можно учесть необходимость минимизации стоимостирационов питания и другие факторы, имеющие значение для конкретногопользователя.Литература1.База раМ ШеттиК. Нелинейноепрограммирование. Теория и алгоритмы М. Мир, 1982.2.ВикторовА.П ПередерийВ.Г. ЩербакА.В. Взаимодействиелекарств и пищи Киев Здоров я, 1991.3.ИвановА.В ПшендинА.И РогозкинВ.А. и др. Компьютеризованнаяанкета для оценки фактического питания лиц работоспособного возраста при повышениидвигательной активности Тез. докл. Всесоюзн. научно-практ. конф. Культурадвигательной активности, питания и закаливания М. ВНИИФК, 1991, с.43-44.4.КоровниковК.А Лешик Я.Д.Питаниеи спортивная работоспособность.

Теор. и практ. физ. культ. ,1989, 11, c. 9-12.5.Методическиерекомендации по организации обследования фактического питания отдельных группнаселения анкетно-опросным методом с применением электронно-вычислительнойтехники В.И. Смоляр, В.Я. Береза, А.Г. Кондратенко и др. Киев, 1979.6.РогозкинВ.А ПшендинА.И ШишинаН.Н. Питаниеспортсменов М. ФиС, 1989.7.СмолярВ.И. Рациональноепитание Киев Наукова думка, 1991.8.Химическийсостав пищевых продуктов Под ред. И.М. Скурихина, В.А. Шатерникова М. Легкая и пищевая промышленность, 1984.9. Block J HartmanA.N DresserC.M. Am.J. Epidemiol 1986, v. 124, p. 453-469. 10. CostillD.L. Cardohydratesfor exercise dietary demands for optimal performance Int. J. SportsMed 1988, v. 9, p. 1-18.11. Orme J.F ClemerT.P. Med. Clin. N. Amer 1983, v. 67, 6, p. 1295.12. WitschiJ KomaloffH BloomS SlackW J. The Amer. Diet Associat 1981, v. 79, p. 609.