Η τεχνητή νοημοσύνη αποκαλύπτει πόση ζάχαρη κρύβεται σε συσκευασμένα τρόφιμα παγκοσμίως

Η τεχνητή νοημοσύνη αποκαλύπτει πόση ζάχαρη κρύβεται σε συσκευασμένα τρόφιμα παγκοσμίως

Ένας πρωτοποριακός αλγόριθμος αποκαλύπτει πόση κρυμμένη ζάχαρη κρύβεται στα φαγητά σας - και δείχνει ποιες χώρες και προϊόντα χτυπούν το σημάδι για υγιεινούς υδατάνθρακες.

Οι υδατάνθρακες συμβάλλουν περίπου στο 70% της ημερήσιας ενεργειακής πρόσληψης στη μέση ανθρώπινη διατροφή παγκοσμίως. Ωστόσο, η σημασία της ποιότητας των υδατανθράκων συχνά επισκιάζεται από την ποσότητα τους. Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικόΌρια στη διατροφήΜια ευρωπαϊκή ερευνητική ομάδα ανέπτυξε έναν αλγόριθμο για την πρόβλεψη της περιεκτικότητας σε ελεύθερη ζάχαρη σε συσκευασμένα τρόφιμα, παρέχοντας πληροφορίες για την ποιότητα των υδατανθράκων σε παγκόσμια κλίμακα.

Υδατάνθρακες στη διατροφή

Οι υδατάνθρακες είναι μια σημαντική πηγή ενέργειας και παίζουν καθοριστικό ρόλο στην παγκόσμια διατροφή. Ενώ οι συζητήσεις για τη διατροφή συχνά επικεντρώνονται στην ποσότητα των υδατανθράκων, η ποιότητα των υδατανθράκων είναι εξίσου σημαντική για τη διατήρηση της καλής υγείας. Επιστημονικά στοιχεία δείχνουν ότι η ποιότητα των υδατανθράκων επηρεάζει τη μεταβολική λειτουργία και τον κίνδυνο χρόνιων ασθενειών.

Ένα εργαλείο για την αξιολόγηση της ποιότητας των υδατανθράκων είναι ο λόγος ποιότητας υδατανθράκων (CQR), ο οποίος αξιολογεί την ισορροπία των συνολικών υδατανθράκων, φυτικών ινών και ελεύθερων σακχάρων στα τρόφιμα. Αυτή η αναλογία δίνει τουλάχιστον 1 γραμμάριο διαιτητικών ινών ανά 10 γραμμάρια συνολικών υδατανθράκων και όχι περισσότερα από 2 γραμμάρια ελεύθερων σακχάρων ανά 1 γραμμάριο φυτικών ινών. Αυτή η αναλογία βοηθά στη διάκριση των διατροφικών τροφίμων από εκείνα που μπορεί να συμβάλλουν σε κακά αποτελέσματα για την υγεία.

Ωστόσο, ο ακριβής προσδιορισμός της περιεκτικότητας σε ελεύθερη ζάχαρη στα συσκευασμένα τρόφιμα παραμένει μια πρόκληση. Μόνο λίγες χώρες απαιτούν ρητή επισήμανση πρόσθετων σακχάρων, περιορίζοντας τη διαφάνεια για τους καταναλωτές και τους ερευνητές. Τα ελεύθερα σάκχαρα που ορίζονται από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (ΠΟΥ) περιλαμβάνουν πρόσθετα σάκχαρα καθώς και φυσικά σάκχαρα στο μέλι, τα σιρόπια και τους χυμούς φρούτων, ενώ ο FDA ορίζει τα προστιθέμενα σάκχαρα ως μόνο εκείνα που εισάγονται κατά την επεξεργασία. Αυτή η έλλειψη πληροφοριών εμποδίζει τις προσπάθειες για την αποτελεσματική αξιολόγηση της ποιότητας των υδατανθράκων, καθιστώντας δύσκολη τη λήψη τεκμηριωμένων διατροφικών αποφάσεων και τη μελέτη των επιπτώσεων της κατανάλωσης υδατανθράκων στην υγεία.

Σχετικά με τη μελέτη

Ο αλγόριθμος έδωσε προτεραιότητα στα συστατικά που αναφέρονται πρώτα στις ετικέτες, επειδή οι κατασκευαστές τροφίμων συχνά παραγγέλνουν συστατικά κατά βάρος, παρέχοντας ενδείξεις για την κυριαρχία της ζάχαρης στη σύνθεση ενός προϊόντος.

Στην παρούσα μελέτη, οι ερευνητές ανέπτυξαν έναν αλγόριθμο για την πρόβλεψη των ελεύθερων σακχάρων σε συσκευασμένα τρόφιμα παγκοσμίως, αντιμετωπίζοντας ένα κρίσιμο κενό γνώσης στην ποιότητα των υδατανθράκων. Χρησιμοποίησαν δεδομένα από τη Mintel Global New Products Database (GNPD), η οποία περιέχει εκτενείς πληροφορίες για συσκευασμένα τρόφιμα από 86 χώρες, συμπεριλαμβανομένων των διατροφικών συνθέσεων και των καταλόγων συστατικών.

Πριν από την ανάλυση, η ομάδα καθάρισε και τυποποίησε σχολαστικά τα δεδομένα για να εξασφαλίσει συνέπεια. Ένα κρίσιμο βήμα περιελάμβανε τη χειροκίνητη επιμέλεια και την επισήμανση συστατικών με κανονικές εκφράσεις για να ταξινομηθούν ως προστιθέμενα ή φυσικά σάκχαρα - μια διάκριση που ήταν απαραίτητη για την ακριβή εκτίμηση της περιεκτικότητας σε ελεύθερη ζάχαρη.

Για να δημιουργήσουν προγνωστικά μοντέλα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τεχνικές μηχανικής μάθησης. Εκπαίδευσαν τα μοντέλα τους χρησιμοποιώντας δεδομένα από τις Ηνωμένες Πολιτείες (ΗΠΑ) και δοκίμασαν επίσημα τις επιδόσεις τους σε 14 επιλεγμένες χώρες, ενώ εφάρμοσαν τα μοντέλα σε προϊόντα από 81 επιπλέον χώρες. Τα μοντέλα ανέλυσαν τις ετικέτες των προϊόντων λαμβάνοντας υπόψη τα πρώτα έξι συστατικά που ταξινομούνται ως πρόσθετα σάκχαρα, φρούτα ή γαλακτοκομικά, καθώς και λεπτομερείς διατροφικές πληροφορίες όπως ενεργειακό περιεχόμενο, λίπη, υδατάνθρακες, φυτικές ίνες, πρωτεΐνες, ζάχαρη και νάτριο.

Ο αγωγός περιλάμβανε τρεις δυαδικούς ταξινομητές για την ανίχνευση της παρουσίας πρόσθετων σακχάρων και μοντέλα σωρευμένης παλινδρόμησης βάσει δέντρων για την εκτίμηση της ποσότητάς τους. Επιπλέον, τα προβλεπόμενα επίπεδα προστιθέμενης ζάχαρης χρησιμοποιήθηκαν ως εκτιμήσεις για τα ελεύθερα σάκχαρα, με εξαίρεση ορισμένες κατηγορίες τροφίμων όπως οι χυμοί και τα ζαχαρωτά, όπου τα συνολικά σάκχαρα χρησιμοποιήθηκαν απευθείας λόγω των μοναδικών προφίλ σακχάρων τους.

Τέλος, τα μοντέλα εφαρμόστηκαν σε προϊόντα χωρίς ρητές πρόσθετες επεξηγήσεις ζάχαρης για την πρόβλεψη της σύνθεσης των υδατανθράκων. Η ποιότητα των υδατανθράκων αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας μια προκαθορισμένη αναλογία 10:1 έως 1:2 υδατανθράκων, φυτικών ινών και ελεύθερων σακχάρων.

Βασικά ευρήματα

Οι εναλλακτικές λύσεις γάλακτος φυτικής προέλευσης (π.χ. ροφήματα βρώμης ή αμυγδάλου) επέδειξαν εκπληκτικά υψηλή συμμόρφωση με τα πρότυπα ποιότητας υδατανθράκων, υπερτερώντας σε πολλά γαλακτοκομικά προϊόντα παγκοσμίως.

Η μελέτη διαπίστωσε ότι τα μοντέλα μηχανικής μάθησης έδειξαν υψηλό επίπεδο ακρίβειας στην πρόβλεψη της περιεκτικότητας σε ελεύθερη ζάχαρη σε συσκευασμένα τρόφιμα. Το μέσο απόλυτο σφάλμα για το σύνολο δοκιμής υπολογίστηκε ότι είναι 0,96 g/100 g, υποδεικνύοντας μια σχετικά μικρή μέση διαφορά μεταξύ των προβλεπόμενων και των δηλωμένων τιμών.

Επιπλέον, το μοντέλο πέτυχε υψηλό R² 0,98 μεταξύ προβλεπόμενων και δηλωμένων τιμών, ξεπερνώντας τα προηγούμενα μοντέλα όπως το K-Nearest Neighbors, που είχαν πολύ υψηλότερο ποσοστό σφάλματος, επιβεβαιώνοντας την αξιοπιστία των προβλέψεων. Σημειωτέον, οι προγνωστικές δυνατότητες του μοντέλου δεν περιορίζονταν στις Ηνωμένες Πολιτείες. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το μοντέλο απέδωσε με ακρίβεια όταν δοκιμάστηκε επίσημα σε 14 χώρες και εφαρμόστηκε σε επιπλέον 81 χώρες, υπογραμμίζοντας την παγκόσμια εφαρμογή του.

Η μελέτη εξέτασε επίσης το ποσοστό των προϊόντων διατροφής που πληρούσαν την αναλογία ποιότητας των υδατανθράκων-στόχων και έδειξε σημαντική διακύμανση μεταξύ των τροφίμων και των χωρών τροφίμων. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, τα προϊόντα με την αναλογία ποιότητας των υδατανθράκων διέφεραν σημαντικά, κυμαινόμενα από ένα σχετικά υψηλό 60% για τα ζεστά δημητριακά έως 0% για τα αρωματισμένα γάλατα και τα ροφήματα βύνης. Αυτή η ευρεία γκάμα απέδειξε την ποικιλομορφία της ποιότητας των υδατανθράκων ακόμη και σε μία μόνο χώρα.

Τα προϊόντα με γεύση σοκολάτας (όπως τα δημητριακά ή οι μπάρες σνακ) ήταν από τα χειρότερα παραβατικά, με το 95% να αποτυγχάνει να επιτύχει την αναλογία-στόχο λόγω υπερβολικών ελεύθερων σακχάρων και χαμηλής περιεκτικότητας σε φυτικές ίνες.

Κατά την εξέταση όλων των κατηγοριών τροφίμων, το ποσοστό των προϊόντων που πληρούσαν την αναλογία στόχο κυμαινόταν από 67% στο Ηνωμένο Βασίλειο, που αντιπροσωπεύει σχετικά υψηλό επίπεδο συμμόρφωσης με το πρότυπο ποιότητας, έως 9,8% στη Μαλαισία, υποδηλώνοντας σημαντικά χαμηλότερο ποσοστό προϊόντων που πληρούν την επιθυμητή ποιότητα υδατανθράκων.

Συγκεκριμένα, τα ποτά φυτικής προέλευσης -σε αντίθεση με τις περισσότερες κατηγορίες ποτών- προκάλεσαν σχετικά υψηλή τήρηση των αναλογιών ποιότητας υδατανθράκων σε όλες τις χώρες λόγω της υψηλότερης περιεκτικότητάς τους σε φυτικές ίνες και της χαμηλότερης περιεκτικότητας σε ζάχαρη.

Ωστόσο, οι ερευνητές αναγνώρισαν ότι η ακρίβεια των προβλέψεων για συγκεκριμένες χώρες μπορεί να περιοριστεί σε κάποιο βαθμό από μικρά μεγέθη δειγμάτων, τα οποία θα μπορούσαν ενδεχομένως να επηρεάσουν τη γενίκευση των αποτελεσμάτων σε αυτές τις συγκεκριμένες περιοχές.

Επιπλέον, οι συγγραφείς διεξήγαγαν δοκιμές Z συγκρίνοντας προβλεπόμενα και δηλωμένα επίπεδα ελεύθερης ζάχαρης σε 18 κατηγορίες τροφίμων στις Ηνωμένες Πολιτείες και βρήκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές, επιβεβαιώνοντας την ευρωστία του μοντέλου.

Δίπλωμα

Συνοπτικά, η μελέτη ανέπτυξε και επικύρωσε με επιτυχία μια μέθοδο που βασίζεται στη μηχανική μάθηση για την πρόβλεψη της περιεκτικότητας σε ελεύθερη ζάχαρη σε συσκευασμένα τρόφιμα χρησιμοποιώντας μια παγκόσμια βάση δεδομένων μεγάλης κλίμακας. Αυτή η πλήρως αυτοματοποιημένη και επεκτάσιμη προσέγγιση έδειξε ισχυρή ακρίβεια σε όλες τις χώρες και τις κατηγορίες τροφίμων και μπορεί να επεκταθεί σε άλλες βάσεις δεδομένων και μετρήσεις θρεπτικών συστατικών που απαιτούν δωρεάν εκτιμήσεις σακχάρου.

Τα προβλεπόμενα επίπεδα ελεύθερης ζάχαρης θα μπορούσαν επίσης να βελτιώσουν τα συστήματα χαρακτηρισμού θρεπτικών συστατικών όπως το Nutri-Score, το οποίο επί του παρόντος βασίζεται στα συνολικά σάκχαρα λόγω των περιορισμένων απαιτήσεων επισήμανσης.

Αυτή η καινοτόμος μεθοδολογική προσέγγιση παρείχε ένα πολύτιμο και ισχυρό εργαλείο για την παρακολούθηση και την αξιολόγηση της ποιότητας των υδατανθράκων στην παγκόσμια προσφορά τροφίμων και παρείχε σημαντικές πληροφορίες για πρωτοβουλίες δημόσιας υγείας και διατροφικών συμβουλών.

Πηγές: