报名序号：004083
论文题目：B题
大学生平衡膳食食谱的优化设计及评价研究
摘要
本文针对大学生平衡膳食食谱的优化设计及评价问题展开分析。基于熵权法
TOPSIS、多元线性回归、多目标优化等方法；借助SPSSPRO、lingo等软件客观分析了
附件1、2两份食谱的膳食营养，通过对其较少的调整改进后，进行了全面的膳食营养
评价；其次依据附件3数据，通过求解优化模型，设计了男女生的日食谱，同时对不同
目标下的日食谱进行了评价和比较；然后进一步延申设计了男女生的周平衡膳食食谱。
最后基于上述研究内容向大学生们提供了一份健康饮食、平衡膳食的倡议书，旨在通
过科学的方法提升大学生的饮食质量和营养均衡。
针对问题1，基于膳食食谱的营养分析评价及调整。首先，对搜集的样本数据进行
特征探索和缺失值处理，随后进行描述性统计分析以掌握数据趋势变化规律。在此基
础上，对数据结构采用归一化处理，以便于后续分析。其次，通过构建熵权法TOPSIS
模型对附件1和附件2中的食谱进行营养分析，得到熵权法的权重计算结果如表12所
示。最后，基于附件3的数据，对两份食谱进行调整改进，结果如表14-15所示；并对
调整后的食谱进行再次营养分析，结果如表16所示，其中调整改进后食谱的餐次比与
参考值误差在2%以下，本研究认为调整改进的食谱对大学生健康具有一定参考价值。
针对问题2，基于日平衡膳食食谱的优化设计。首先基于附件3数据构建多元线性
回归模型，通过描述优化目标：蛋白质氨基酸评分最大、用餐费用最经济、兼顾蛋白
质氨基酸评分及经济性。得到各指标之间的相关系数见表17。然后构建多目标优化模
型设计男生和女生的日食谱，通过Lingo计算求解得到日营养平衡食谱如表19、表20
所示。最后对设计的日食谱进行营养评价，确保其满足营养需求。
针对问题3，基于周平衡膳食食谱的优化设计。首先在问题2的基础上，将优化模
型扩展至一周七天的食谱设计。其次根据周食谱的特点，调整优化模型，通过Lingo计
算求解得到大学生周营养平衡食谱见表22所示。然后对设计周食谱进行评价，具体结
果如表23所示，其中三餐能量分配占总能量的百分比（即餐次比）符合标准要求，认
为周膳食食谱营养均衡。
针对问题4，基于大学生饮食结构及习惯，本文提倡4条准则：1、食物多样，合
理搭配。2、多吃蔬果、奶类、全谷、大豆。3、适量吃鱼、禽、蛋、瘦肉。4、规律进
餐，足量饮水。另外，本文的最终目标是为大学生提供一套科学、实用的平衡膳食食
谱，同时提供健康饮食、平衡膳食的倡议书，并以促进大学生建立科学的饮食习惯，
提高整体健康水平。
关键词：膳食食谱优化；膳食营养评价；熵权法TOPSIS；多元线性回归；多目标优化
1
1问题重述
1.1研究背景
大学生是我国的重要人力资源，他们的身体健康和学习效率直接关系到国家的可
持续发展。然而，由于学业压力和生活节奏的快速增加，大学生的饮食结构和习惯存
在一定的问题，如营养不均衡、饮食不规律和快餐依赖等。这些问题会导致大学生面
临营养缺乏和身体健康问题。因此，设计健康平衡的膳食食谱，优化饮食结构和习惯，
成为了一个重要的问题。
在设计膳食食谱时，需要考虑多个方面的因素，如营养组成、热量摄入、膳食多
样性和经济性等。已有研究表明，大学生的膳食摄入存在一定的差距，如蛋白质摄入
量低、脂肪摄入量过多、维生素和矿物质摄入不足等。因此，需要进一步优化膳食食
谱，以满足大学生的健康需求。
1.2文献综述
[1]
文献首先提出使用依靠模糊逻辑范式来模拟专家，为用户提供体重、热量摄入、
运动建议等健康评估功能，其实验结果与专家的评分拥有高度相关性，证明系统达到
了可用级别。
[2]
文献采用加权随机抽样进行食物的初步选择，再用多元线性回归算法进行调平，
最后用反馈机制对配餐结果进行修正。该方法可以满足更多营养素目标的优化需求，
但是需要人工介入进行多次运算优化。
本研究基于大学生平衡膳食食谱的优化设计及评价问题，首先通过建立一套评价
指标体系，考虑热量摄入、蛋白质、碳水化合物、维生素和矿物质等因素，对大学生
的日常膳食进行营养分析评价及调整；其次以蛋白质氨基酸评分最大及用餐费用最经
济为目标建立优化