基于增强现实的食品营养标签优化

黄泽颖 李海军

(1. 农业农村部食物与营养发展研究所，北京 100081；2. 三亚学院信息与智能工程学院，海南 三亚 572022)

中国是预包装食品消费大国。随着食品工业快速发展和居民收入水平提高，预包装食品的消费量不断增加，已成为居民日常饮食的一部分[1]。然而，膨化食品、焙烤食品、休闲食品的能量和脂肪含量偏高，饮料中蛋白质含量较低[2]，长期不合理地摄入这些食品容易引发营养相关疾病[3]。《中国居民营养与慢性病状况报告(2020年)》[4]指出，中国居民膳食结构不合理，摄入较多高油高糖能量密度高、营养素密度低的食物，超重肥胖问题不断凸显，慢性病患病/发病呈上升趋势。对此，指导公众合理摄入预包装食品，对推进健康中国的合理膳食行动有重要作用。

食品营养标签是向消费者提供食品营养信息和特性的说明[5]。作为营养标签，营养成分表是食品营养信息的重要来源。中国第一个食品营养标签国家标准《预包装食品营养标签通则》(GB 28050—2011)于2013年正式施行，规定在食品包装上强制标示营养成分表，披露能量值与碳水化合物、蛋白质、脂肪、钠的含量信息，帮助消费者了解食品的营养状况并做出知情选择。然而，现行营养成分表晦涩难懂的专业术语(如营养素参考值百分比NRV%)与单一的信息表达方式(仅文字与数字)，在一定程度上降低了居民使用率，表现为购买食品时较少关注标签信息[6]、不能完全理解标签信息[7]以及缺乏参考标签信息选择食品[8]。所以，有必要对营养成分表的信息内容与表达方式进行优化，促进标签信息有效传递并转化为居民科学膳食行动，培养在选购食品时自发阅读营养标签的良好习惯。

当前，如何进行营养标签优化是全球多数国家面临的共同问题，总体上，学者们提出了4种解决思路：① 扩大宣教范围，增加宣教频次，创新宣教方式提高消费者对营养标签的认知与理解[6,9]。例如，《中国居民膳食指南(2022)》将“会烹会选，会看标签”列为平衡膳食八准则之一，加强营养标签宣传教育。② 修改营养成分表的计量单位，例如，以食用份量替代100 g或100 mL[10]，增加食物能量单位“食物交换份”的表述[11]。③ 推行食品包装正面(Front of Package，FOP)标签。作为一种补充营养信息的形式，FOP标签是预包装食品包装正面简化的营养信息，它可以包括符号/图形，文字或其组合，提供关于食物的整体营养价值和/或FOP标签中包含的营养成分信息[12]。赵佳等[13]倡导中国适时实施FOP标签，弥补营养成分表的不足。④ 利用信息技术提供健康饮食指导。随着越来越多的居民使用智能手机，个别学者建议设计营养标签手机应用程序，通过扫描食品包装袋的条形码，获取营养标签的术语解释[14]以及食品营养信息解读[15]。由此可见，当前营养标签优化研究主要集中在营养标签信息内容与表达方式改进，但借助信息技术提供辅助支持的研究较少，尤其是区块链、人工智能、云计算、虚拟现实等最新信息技术的应用比较少见。所以，研究拟结合增强现实(AR)的相关试验与应用，探索AR对营养标签的优化方案，旨在为营养标签价值提升提供新的见解与方案。

1 增强现实在食物与营养领域应用进展

从2021年开始，全球进入元宇宙时代。作为元宇宙的核心技术之一，AR融合了计算机图形学、虚拟现实，将计算机生成的三维图形虚拟信息叠加到现实场景，以丰富的信息内容与表达方式增强使用体验[16]。AR产品研究最早始于2012年谷歌公司推出的AR眼镜(Google Project Glass)，2014年中国也加入行列，视辰信息科技公司推出视+AR浏览器。目前，AR在导航、医疗、游戏、建筑、教育、旅游、社交等场景已有广泛应用[17]，例如淘宝AR试穿、华为AR地图。中国高度重视AR产业发展，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》明确将云计算、大数据、物联网、工业互联网、区块链、人工智能、虚拟现实和增强现实产业列为数字经济七大重点产业。近年来，AR已开始向食物、膳食、营养领域进军，应用前景与价值有了初步证据。

美食宣传方面，Rau[18]尝试将AR与地理位置、货币、社交网络相结合，为旅行者提供一站式的美食服务。Weking等[19]开发一款移动AR手机应用程序，致力于介绍、传播印度尼西亚的传统美食文化。

教学培训方面，学者们尝试利用AR传授食物与营养知识以及提供技能培训。例如，Arza等[20]开发了一款双人AR游戏，以有趣的共同用餐为虚拟场景，通过模拟食物咀嚼来宣传科学饮食方法。Camacho等[21]使用AR创建交互式学习系统，设立高度现实的学习场景，为学生的临床营养知识学习提供支撑。Chanlin等[22]尝试开发移动AR系统，引导学生扫描食物图像学习膳食知识。Escárcega-Centeno等[23]介绍一款AR手机程序教育消费者了解含糖饮料的肥胖风险。Beck等[24]提出采用AR培训提高企业员工的食品安全处理技能与食源性疾病认知水平。

饮食决策支持方面，为预防肥胖与营养相关疾病，Stütz等[25]提出了能帮助消费者自动计算与评估食物营养成分的移动AR应用方案。Rollo等[26]评估AR食品服务辅助系统ServAR的可用性发现，系统能帮助消费者准确计算食物摄入的总份量。Ahn等[27]将AR应用在食品标签，开发了移动AR辅助购物程序，向顾客推荐健康的食品和饮食方式。李泽琳等[28]利用AR设计膳食营养搭配移动应用程序，方便居民的膳食营养搭配。一些学者还通过AR应用程序设计食品环境标识与营养标签[29]以及解读碳水化合物等营养信息[30]。

当前，AR在食物、膳食与营养领域有广阔的应用前景，比条形码、二维码等信息标识技术更具丰富的信息表达方式与智能交互等显著优势[31]。而且，少数学者已关注到AR对营养标签的赋能潜力，但仅停留在信息表达与解释，未能充分发挥AR的个性化服务功能。

2 基于AR的营养标签优化

2.1 AR营养标签属性特征

基于AR与中国营养标签特征，研究的AR优化营养标签是以预包装食品营养成分原有信息为载体，在此基础上叠加AR特征的信息内容与表达方式。实现优化的营养标签称为AR营养标签，与营养成分表的特征对比如表1所示，AR营养标签跨越印刷产品范畴，将纸质媒体与电子媒体相结合，展示的营养信息是虚景与实景相结合，信息载量不受食品包装袋面积限制，可通过三维图形等多媒体表达信息，信息内容不局限于能量与营养成分含量，且发挥科普、个性化饮食建议等使用价值。

2.2 营养标签AR化开发流程框架

通过AR可优化营养成分表的信息内容与表达方式。具体而言，营养标签AR化开发的步骤是指导功能设计→数据库构建→三维建模→AR营养标签手机应用程序制作与测评(见图1)。在数据库构建方面，拟利用信息容量大的云服务器建立数据库，采集市面上预包装食品营养成分表信息、《预包装食品营养标签通则》(GB 28050-2011)的专业术语及营养标签使用说明、全民营养健康大数据。在三维建模方面，随着体验式消费时代的到来，三维图形的制作效果直接影响用户体验，拟设置吸引眼球的信息呈现方式，表达多媒体信息，提供立体视觉体验。在手机应用程序制作与测评方面，为了让用户在屏幕设备上进行点击和手势交互，可将智能手机作为AR显示设备，通过Vuforia SDK软件制作AR营养标签手机应用程序，围绕操作界面是否具有亲和力、功能是否完善、内容及表达是否合理等方面开展质量测评。AR化开发流程的难点在于指导功能设计。基于AR特征与业内专家咨询，营养标签信息内容优化可叠加知识科普、营养成分辅助计算、健康饮食指导等虚拟信息。① 营养标签知识科普功能方面，拟以通俗易懂方式解释食品营养成分表的营养成分、营养素参考值等专业术语以及介绍营养成分表的正确使用方法，旨在提高居民的营养标签信息理解能力。② 营养成分辅助计算功能方面，拟根据营养成分表标示的每100 g或100 mL食品营养成分含量，结合整个食品净含量，折算并介绍标签标示的营养成分含量及其每日营养成分参考摄入量百分比，为消费者提供直接可用的食品营养成分数据。鉴于一些食品高能量、高脂、高钠但有益营养成分不足的营养状况，营养成分辅助计算功能还会提示健康风险。③ 精准营养指导功能。为克服营养成分表专业难懂的营养素参考值百分比，提高居民选购食品时对营养成分表的参考程度，拟针对个人基本特征、身体活动水平、人体每日所需能量及对应的膳食模式，结合食品营养成分提供个性化的饮食建议。

表1 营养成分表与AR营养标签的属性特征[32]

图1 营养标签AR化开发流程框架Figure 1 The process framework for AR development of nutrition labeling

3 结语

中国一直在对营养标签进行优化，在营养成分表修订与宣传教育方面不仅做了大量努力，而且还将包装正面标签实施列入了《健康中国行动(2019—2030年)》。该研究基于增强现实，从信息内容与表达方式两方面优化营养标签，与现行优化措施不仅不冲突，反而能起到补充与支撑作用。为促进增强现实营养标签落地实施，后续还需开展以下工作：

(1) 积极构建全民营养健康数据库。增强现实营养标签的精准营养指导功能设计旨在满足个性化营养指导需求，但离不开全民营养健康大数据支撑。所以，要积极构建大型数据库采集中国居民个人基本信息(性别、年龄等)、健康状况、运动状况、饮食摄入等数据。

(2) 对增强现实营养标签技术方案开展效果预估。消费者对增强现实营养标签的使用意向、企业投资增强现实营养标签的成本收益以及政府推行的社会效益都关乎新标签方案的科技成果转化，有必要开展消费者调查以及代表性企业与相关政府部门走访，对增强现实标签方案产生的效果进行综合研判。

(3) 设计适合中国的增强现实营养标签系统运行机制及保障措施。增强现实营养标签落地实施需要一套周密详尽的运行管理系统。不同于传统营养标签，增强现实营养标签融入了新技术与新功能，涉及更多的监管与执行部门，以及需要更为完善的公共服务支撑与保障措施，建议从主导层、监管层、执行层以及公共服务支撑4个层面设计整个增强现实营养标签系统运行机制，并从立法、资金、科技、宣传、人才等方面做好保障。