مدل بهینه سازی استوار در تدوین رژیم غذایی ایرانی برای تنظیم بهینه بارگلیسمی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی - کاربردی

نویسندگان

1 دانشگاه پیام نور، شیراز، ایران.

2 گروه ریاضی، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، ایران.

چکیده

در دهه‌های اخیر نظریه‌‌‌ی بهینه‌سازی استوار (مقاوم) به‌عنوان ابزاری توانمند جهت بهینه‌یابی فرآیندهای غیرقطعی معرفی کرده است. نظربه قطعی نبودن میزان بارگلیسمی مواد‌غذایی مصرفی، هدف اصلی این مقاله تهیه‌ی رژیم‌غذایی بهینه ایرانی با‌استفاده از بهینه‌سازی استوار به‌منظور تنظیم بارگلیسمی در بیماران مبتلا به دیابت نوع 2 است. این درحالی است که دیابت نوع 2 یکی از بیماری‌های ویرانگری است که علاوه‌بر بیماری‌های قلبی-عروقی، عفونی و کلیه، مقاومت به انسولین و سرطان را در‌پی دارد و و داروهای کاهش‌دهنده‌ی کلسترول، خطر عوارض قلبی-عروقی و حتی ابتلا به سرطان را در خود دارند. در این راستا، تنظیم تغذیه در پیشگیری، کنترل و جلوگیری یا کاهش عوارض حاصل از دیابت نقش مهمی دارد. در این تحقیق پس‌از جمع‌آوری اطلاعات تغذیه‌ای لازم، به‌جهت عدم قطعیت بارگلیسمی غذاها، مدل رژیم غذایی ایرانی را با‌استفاده از روش بهینه‌سازی استوار تعیین و مورد تحلیل قرار داده‌ایم. بر‌این‌اساس، 75 نوع غذا (42 غذای ایرانی، 10 ماده غذایی جهت صبحانه، 20 نوع میوه و آب میوه و3 نوع لبنیات) به‌صورت بومی مورد‌مطالعه قرار گرفته است. از مزایای این مدل، توانایی تطبیق بر‌اساس سلیقه‌ی شخص و نظر متخصص تغذیه با هدف کمینه‌سازی تغییرات رژیم‌غذایی فعلی فرد می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The robust optimization model for providing Iranian diet for adjusting optimal glycemic load

نویسندگان [English]

  • Masomeh Hoseinpour 1
  • Alireza Fakharzadeh Jahromi 2
1 Payam Noor University, Shiraz, Iran.
2 Department of Mathematics, Shiraz University of Technology, Shiraz, Iran.
چکیده [English]

In recent decades, the theory of robust optimization has been introduced as a powerful tool for optimizing uncertain processes. Regarding the Uncertainty of the glycemic load of consumed food, the main purpose of this article is to provide an optimal Iranian diet using a robust optimization to adjust the glycemic load in patients with type 2 diabetes. Diabetes type 2 is a devastating disease, in addition to cardiovascular disease, infectious and kidney diseases, causes insulin resistance and cancer and drugs of cholesterol-lowering have an increased risk of cardiovascular complications and incidence of cancer. Indeed, adjustment of nutrition is important to prevent and control or reduce the complications of diabetes. In this paper, due to the uncertainty of the glycemic load of foods, with collecting necessary nutritional information, the Iranian diet model is determined and analyzed by a robust optimization method. According to this, 75 cases of food (42 Iranian food, 10 Foodstuffs for breakfast, 20 types of fruits and fruit juices and 3 types of dairy products) have been studied locally. The benefits of this model are the ability to adapt according to the person's tastes and opinion of the nutritionist with minimizing changes for the current diet of the individual.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Iranian diet
  • Glycemic index and load
  • robust optimization
  • Mixed-Integer Programming

Ehrampush, A., & Homayonfar, R. (2014). Nutrition and diabetes. Tehran, Gamehe negar Publisher. 

Rastmanesh, R., & Rabiei, S. (2011). Guidance for Calculating Nutrition Fact of Iranian Diet. Tehran, Khosravi Publisher with cooperation of Nashr Dibaj.

Anderson, A. M., & Earle, M. D. (1983). Diet planning in the third world by linear and goal programming. Journal of the operational research society34(1), 9-16..

Mulvey, J. M., Vanderbei, R. J., & Zenios, S. A. (1995). Robust optimization of large-scale systems. Operations research43(2), 264-281.

Darmon, N., Ferguson, E., & Briend, A. (2002). Linear and nonlinear programming to optimize the nutrient density of a population's diet: an example based on diets of preschool children in rural Malawi. The American journal of clinical nutrition75(2), 245-253.

Pasic, M., Catovic, A., Bijelonja, I., & Bahtanovic, A. (2012). Goal programming nutrition optimization model. Proceeding of the 23rd international DAAM symposium.

Bas, E. (2014). A robust optimization approach to diet problem with overall glycemic load as objective function. Applied mathematical modelling38(19-20), 4926-4940.

Van Dooren, C., Tyszler, M., Kramer, G., & Aiking, H. (2015). Combining low price, low climate impact and high nutritional value in one shopping basket through diet optimization by linear programming. Sustainability7(9), 12837-12855.

Perignon, M., Masset, G., Ferrari, G., Barré, T., Vieux, F., Maillot, M., ... & Darmon, N. (2016). How low can dietary greenhouse gas emissions be reduced without impairing nutritional adequacy, affordability and acceptability of the diet? A modelling study to guide sustainable food choices. Public health nutrition19(14), 2662-2674.

Horgan, G. W., Perrin, A., Whybrow, S., & Macdiarmid, J. I. (2016). Achieving dietary recommendations and reducing greenhouse gas emissions: modelling diets to minimise the change from current intakes. International journal of behavioral nutrition and physical activity13(1), 46.

Iwuji, A. C., Nnanna, M., & Ndulue, N. I. C. (2016). An optimal DASH diet model for people with hypertension using linear programming approach. Open journal of optimization5(01), 14.

Iwuji, A. C., & Agwu, E. U. (2017). A weighted goal programming model for the DASH diet problem: comparison with the linear programming DASH diet model. American journal of operations research7(05), 307.

Van Dooren, C. (2018). Simultaneous optimisation of the nutritional quality and environmental 520 sustainability of diets (Doctoral dissertation, Amsterdam, the Netherlands: Vrije Universiteit).Retrieved June 29, 2019 from https://research.vu.nl/en/publications/simultaneous-optimisation-of-the-nutritional-quality-and-environm-2

Ben-Tal, A., El Ghaoui, L., & Nemirovski, A. (2009). Robust optimization (Vol. 28). Princeton University Press.

Sim, M. (2004). Robust optimization (Doctoral dissertation, Massachusetts Institute of Technology). Retrieved June 29, 2019 from https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/17725

Bertsimas, D., & Sim, M. (2004). The price of robustness. Operations research52(1), 35-53.

Dietary guidelines for Americans 2015-2020 (n.d.) Retrieved June 29, 2019 from
 https://health.gov/dietaryguidelines/2015/resources/2015-2020_Dietary_Guidelines.pdf

Nutritiondata. Nutrition facts. (n.d.). Retrieved June 29, 2019 from http://www.nutritiondata.com

FICO Xpress Optimization Suite (n.d.). Retrieved June 29, 2019 from http://www.fico.com/xpress