基于TOPSIS算法的市售代餐粉营养价值评价

陶可，李诗慧，陈子衿，夏明

浙江中医药大学药学院食品卫生与营养教研室（杭州 311402）

果蔬干燥技术的发展，推动代餐粉的兴起[1]。代餐粉是一类可部分或全部取代正餐的食物[2]，代餐粉具有能量密度低、膳食纤维含量高、饱腹感强等特点[3]。由于其食用方便，能适应现代人的快节奏生活而受到广泛关注，是代餐市场中最重要的组成部分[4]。在2017——2022年间，中国的代餐市场规模呈持续扩大的趋势，逐年保持30%以上的增长率，预计2023年的市场需求规模将从目前的1 000亿元增长到2 000亿元[5]，预示着代餐粉良好的市场前景。

研究表明，食用富含营养的植物化学物质代餐有助于减少臀部脂肪和腰围，提高高密度脂蛋白胆固醇水平[6]，根据研究数据显示，代餐食品的专利申请在2011——2022年达到高峰，其中以减肥控体为目的的代餐专利占总数量的67.4%[7]。因此，中国人食用代餐粉的目的，主要不是为了获取能量，而是希望通过食用代餐粉以达到减肥瘦身目的。然而，代餐食品的营养结构单一，长期食用可能会导致营养不良[8]。减肥瘦身不能以健康作为代价，因此，有必要评估市售代餐产品的营养价值与中国居民的膳食需求的一致性。

TOPSIS法是一种适用于根据多项指标、对多个方案进行比较选择的分析方法，被广泛应用于药材和食品质量[9-12]、环境质量[13-15]等方面的综合分析与评价。通过分析研究市售的多款代餐产品的营养成分，以2022年颁布的新版《中国居民膳食指南》（简称《指南》）中的相关要求作为比较中国居民膳食需求的标准，用TOPSIS算法分析评价市售代餐粉的营养价值与指南要求的逼近程度，为代餐粉的选购和使用提供借鉴。

1 资料与方法

在某网络购物平台以“代餐粉”为关键词，将搜索所得的排名前50位的产品进行筛选，剔除重复产品、无食品生产许可证或食品生产许可证（简称SC）标注错误的产品，以及非粉剂类产品，最终得到20种具有SC的代餐产品。其中，产品12和13为国外品牌，其余均为国内品牌。

将20个样本的数据标签输入Excel 2019中，依照产品标识的各代餐产品的推荐食用剂量，经简单的函数计算得出的各产品每日提供的总能量、蛋白质、脂肪、碳水化合物、主要维生素、主要矿物质、膳食纤维的量，对于营养成分数据缺失的产品，则在采购样品后，采用食品理化检验方法测量[16]，补全缺失成分数据，建立数据库。通过Matlab R2022a进行数据的正向化和标准化处理，计算出综合评分。

2 数据库评价与分析

2.1 总样本

依照产品包装上标识的执行标准查询，其中70%的产品为固体饮料。15号为全营养配方食品，17号为运动营养食品。20种代餐粉的原料来源如表1所示，多以谷物、蛋白粉、奶粉及代糖为主，其中的蛋白质多为植物蛋白如大豆蛋白、小麦蛋白，动物来源蛋白较少且含量较低，故整体蛋白质营养价值较低。此外，代餐粉中普遍缺乏必需脂肪酸但富含膳食纤维，膳食纤维多数来自于谷物粉，如燕麦粉、圆苞车前子壳粉，同时也含有一定数量的低聚糖类，如低聚半乳糖、低聚果糖等。

2.2 产能营养素

参照《指南》中18～49周岁轻身体活动水平的成年人的营养需求和《中国居民膳食营养素参考摄入量表（DRIs2013）》中的推荐摄入量（RNI）标准，成年男性每日所需能量2 250 kcal和成年女性每日所需能量1 800 kcal。如图1所示，按照代餐粉产品的推荐剂量，20种代餐产品所提供的能量均无法满足需求，其中90%的产品甚至低于《中国营养学会代餐食品团体标准》[17]（简称《团体标准》）所规定的低于800 kcal的极低能量膳食标准。此外，20种代餐产品所提供的蛋白质总量也无法满足《指南》推荐蛋白质摄入量，如图2所示。其中，35%的产品的蛋白质含量低于《团体标准》所规定的每日不低于24 g的要求。

图1 20种代餐产品每日提供总能量与RNI比较表

图2 20种代餐产品每日提供蛋白质的量与RNI比较表

《指南》建议中国居民膳食能量来源为碳水化合物占50%～65%，脂肪占20%～30%，蛋白质占10%～20%。以产品推荐剂量并且三餐均食用代餐产品计算，20种代餐产品的产能营养素供能比均不合理，总体表现为脂肪供能比偏高，碳水化合物供能比偏低。如图3所示，85%的产品，脂肪供能比超过30%。此外，《团体标准》建议亚油酸供能比例不低于3.0%，通过对代餐粉的成分表分析，其中亚油酸来源较少，无法满足亚油酸等必需脂肪酸的需求，需搭配其他膳食食用。碳水化合物的供能比，仅有一款代餐产品处于50%～65%范围内。膳食纤维在代餐粉中占较大比例，可以满足饱腹感和润肠通便的效果。但由于膳食纤维不供能量，造成碳水化合物的供能比进一步降低。

图3 20种代餐产品蛋白质、碳水化合物、脂类提供能量占比表

2.3 非产能营养素

非产能营养素在不同产品间的差异更大。代餐粉能够为人体提供所需一定量的维生素和矿物质，但是无法提供人体所必需的所有维生素和矿物质。以维生素A为例，如完全依赖代餐粉，则20种产品所能提供的维生素A均不满足RNI。产品19通过添加复合维生素等营养强化剂来满足RNI，但多数产品不添加营养强化剂，仅有的维生素多来源于代餐粉的各种原料。从矿物质角度看，同样也严重不足，20%的产品标注铁元素含量为0，剩余未标注的产品通过理化检验发现实际铁元素含量也接近0，这是因为代餐食品的原料多为植物性食物原料和乳粉，铁的含量普遍少且利用率低。

3 TOPSIS算法评价与分析

非产能营养素种类繁多，逐一比较分析存在困难。研究显示，中国居民膳食存在摄入不足风险的主要非产能营养素为钙、锌、铁，以及维生素A、维生素C、维生素B2[18]，因此，选取上述中国居民易缺乏营养素作为评价对象，采用TOPSIS法进行综合评价分析，衡量其与《指南》的吻合程度，明确以代餐产品作为日常饮食所提供的非产能营养素与中国居民RNI之间是否存在较大差异。

所分析营养数据属于中间型指标，即越接近《指南》推荐数值为最优的指标类型。需进行指标的统一，将中间值指标转化为极大值：将20种代餐产品按三餐剂量计算得到的容易缺乏或过量的维生素和矿物质，即维生素A、维生素B2、维生素C、钙、锌、铁为一组中间型指标序列，定义为{xi}，最佳的数据即《指南》推荐摄入量和可接受范围的平均值定义为xbest。

3.1 数据正向化处理

为一组中间型指标序列，需要进行数据的正向化处理，如式（1）所示。

正向化公式为：

经Excel计算处理的营养数据指标代入式（1），可以得到一个由n个评价对象、m个评价指标构成的正向化矩阵，如（2）所示。

3.2 正向化矩阵标准化处理

为消除量纲的影响，将各指标统一到同一数量级上，便于比较，则需要对已经正向化的矩阵（2）进行标准化处理。

对其进行标准化的矩阵为Z，Z中的每一个元素通过式（3）计算。

3.3 计算得分归一化

定义最大值：

定义最小值：

将已经标准化处理的矩阵分别代入式（4）（5），可以计算得到每种产品各10项指标的最大值和最小值Z+和Z-。

定义i=1，2，…，20个评价对象与最大值的距离：

定义i=1，2，…，20个评价对象与最小值的距离：

将计算20种产品各十项指标的Zj+和Zj-代入式（6）（7），可以得到20种产品与最大值和最小值的距离Di+和Di-。

将Di+和Di-计算可以得出第i（i=1，2，…，20）个评价对象未归一化的得分0≤Si≤1，且Si越大Di+越小，越接近最大值。

由Matlab R2022a进一步处理得到归一化得分S，结果如表2所示。

表2 20种代餐产品综合评价得分表

从整体上来看，归一化得分的平均值为0.471 1，90%的产品得分低于0.6，代餐产品中所含非产能营养素与《指南》相关要求的接近程度偏低，因此代餐作为日常饮食无法满足正常成年人非产能营养素的营养需求。

4 讨论与结论

在调查的20种产品中，只有3个产品的包装上提示消费者产品有部分代餐功能，建议消费者将其作为日常饮食之补充，其余产品则没有相应提示。

从代餐粉的实际营养价值以及其与《指南》的吻合程度可知，按照产品推荐食用剂量日常饮食食用，代餐粉提供的能量远低于RNI，产能营养素供能比不合理，其提供的蛋白质多为植物性蛋白，整体蛋白质营养价值较低。就脂肪组成而言，代餐产品中缺乏亚油酸等必需脂肪酸。此外，根据TOPSIS法计算可以得到结果，90%的产品的综合得分低于0.6，即非产能营养素与《指南》建议摄入量吻合程度偏低。因此，将代餐产品作为日常饮食无法满足中国居民的膳食需求，需搭配其他膳食食品食用。

目前市售多数产品存在夸大宣传的情况，强调产品的减肥功效，淡化其营养不够全面的特点。即使是声称仅能作为日常饮食补充的代餐粉，也没有给出准确的与日常饮食配伍的建议。因此许多国家的指南不参考代餐产品或建议不要使用代餐长期管理超重和肥胖[19]。就代餐粉市场目前存在的显著问题而言，代餐粉生产企业应加大产品研发力度，加强生产加工流程管理，改善代餐粉原料配方，依据客观事实宣传[20]；消费者应根据自身健康状况和营养需求谨慎食用代餐，搭配其他种类膳食，保证营养摄入全面[21]，让代餐成为减肥瘦身的辅助品，而不是健康的绊脚石。