선형계획법을 이용한 한국 성인의 최적 식품섭취패턴 설계 (II) : 단계적 나트륨 목표섭취량 설정에 따른 최적 식품섭취패턴 조정 Designing optimized food intake patterns for Korean adults using linear programming (II): adjustment of the optimized food intake pattern by establishing stepwise intake goals of sodium원문보기
본 연구는 선형계획법을 이용하여 나트륨의 제약조건 변화에 따른 최적 식품섭취패턴 변화를 살펴보고 보다 실현성이 높은 나트륨의 목표섭취량을 구하고, 이를 나트륨의 제약조건으로 최적 식품섭취패턴을 설계하는 것을 목적으로 수행되었다. 주요 결과는 다음과 같다. 나트륨의 제약조건 (2,000 mg)을 100 mg 단위로 증가시키면서 선형 계획법을 이용하여 조미료의 최적섭취량을 성 및 연령별 여덟 집단에 대해 산출하였다. 조미료의 최적섭취량이 조미료의 실제섭취량의 $25^{th}$백분위수에 가장 가까운 경우의 나트륨 양은 남성 19 ~ 29세, 30 ~ 49세, 50 ~ 64세, 65세 이상에서 각각 3,600 mg, 4,500 mg, 4,200 mg, 3,400 mg, 여성 19 ~ 29세, 30 ~ 49세, 50 ~ 64세, 65세 이상에서 각각 2,800 mg, 3,100 mg, 3,100 mg, 2,500 mg으로 산출되었다. 이를 나트륨의 제약조건으로 하였을 때 성 및 연령별 여덟 집단의 최적 식품섭취패턴이 선형계획법을 이용하여 수학적으로 설계되었다. 결론적으로 나트륨의 제약조건을 2,000 mg으로부터 500 ~ 2,500 mg 정도 성 및 연령별로 상향 조정하였을 때 실현성이 높은 최적 식품섭취패턴이 설계되었다. 이 최적 식품섭취패턴에서는 여덟 집단 모두 공통적으로 채소류, 여성에서 우유 유제품류, 50 ~ 64세를 제외한 여성에서 과일류의 섭취량을 현재보다 더 늘릴 필요가 있는 것으로 나타났다.
본 연구는 선형계획법을 이용하여 나트륨의 제약조건 변화에 따른 최적 식품섭취패턴 변화를 살펴보고 보다 실현성이 높은 나트륨의 목표섭취량을 구하고, 이를 나트륨의 제약조건으로 최적 식품섭취패턴을 설계하는 것을 목적으로 수행되었다. 주요 결과는 다음과 같다. 나트륨의 제약조건 (2,000 mg)을 100 mg 단위로 증가시키면서 선형 계획법을 이용하여 조미료의 최적섭취량을 성 및 연령별 여덟 집단에 대해 산출하였다. 조미료의 최적섭취량이 조미료의 실제섭취량의 $25^{th}$ 백분위수에 가장 가까운 경우의 나트륨 양은 남성 19 ~ 29세, 30 ~ 49세, 50 ~ 64세, 65세 이상에서 각각 3,600 mg, 4,500 mg, 4,200 mg, 3,400 mg, 여성 19 ~ 29세, 30 ~ 49세, 50 ~ 64세, 65세 이상에서 각각 2,800 mg, 3,100 mg, 3,100 mg, 2,500 mg으로 산출되었다. 이를 나트륨의 제약조건으로 하였을 때 성 및 연령별 여덟 집단의 최적 식품섭취패턴이 선형계획법을 이용하여 수학적으로 설계되었다. 결론적으로 나트륨의 제약조건을 2,000 mg으로부터 500 ~ 2,500 mg 정도 성 및 연령별로 상향 조정하였을 때 실현성이 높은 최적 식품섭취패턴이 설계되었다. 이 최적 식품섭취패턴에서는 여덟 집단 모두 공통적으로 채소류, 여성에서 우유 유제품류, 50 ~ 64세를 제외한 여성에서 과일류의 섭취량을 현재보다 더 늘릴 필요가 있는 것으로 나타났다.
Purpose: The Dietary Reference Intakes for Koreans (KDRIs) suggest that the goal for the intake of sodium should be less than 2,000 mg, which is thought to be infeasible to achieve when eating the typical Korean diet. This study aimed to obtain the new intake goals for sodium with improved feasibili...
Purpose: The Dietary Reference Intakes for Koreans (KDRIs) suggest that the goal for the intake of sodium should be less than 2,000 mg, which is thought to be infeasible to achieve when eating the typical Korean diet. This study aimed to obtain the new intake goals for sodium with improved feasibility to achieve, and also to design optimized food intake patterns for Korean adults by performing linear programming. Methods: The data from a one day 24-hour dietary recall of the 2010 ~ 2014 Korea National Health and Nutrition Survey were used to quantify food items that Korean adults usually consumed. These food items were categorized into seven groups and 24 subgroups. The mean intakes and intake distributions of the food groups and the food subgroups were calculated for eight age (19 ~ 29, 30 ~ 49, 50 ~ 64, and over 65 years old) and gender (male and female) groups. A linear programming model was constructed to minimize the difference between the optimized intakes and the mean intakes of the food subgroups while meeting KDRIs for energy and 13 nutrients, and not exceeding the typical quantities of each of the food subgroups consumed by the respective age and gender groups. As an initial solution of the linear programming, the optimized intake of seasonings, including salt, was calculated as 0 g for all the age and gender groups when the sodium constraint was inserted not to exceed 2,000 mg. Therefore, the sodium constraint was progressively increased by 100 mg until the optimized intake of seasoning was obtained as the values closest to the $25^{th}$ percentile of the intake distribution of seasonings for the respective age and gender groups. Results: The optimized food intake patterns were mathematically obtained by performing linear programming when the sodium constraint values were 3,600 mg, 4,500 mg, 4,200 mg, 3,400 mg, 2,800 mg, 3,100 mg, 3,100 mg, and 2,500 mg for the eight age and gender groups. Conclusion: The optimized food intake patterns for Korean adults were designed by performing linear programming after increasing the sodium constraint values from 2,000 mg to 2500 ~ 4,500 mg according to the age and gender groups. The resulting patterns suggest that current diets should be modified to increase the intake of vegetables for all the groups, milk/dairy products for the female groups, and fruits for the female groups except for the females aged 50 ~ 64 years.
Purpose: The Dietary Reference Intakes for Koreans (KDRIs) suggest that the goal for the intake of sodium should be less than 2,000 mg, which is thought to be infeasible to achieve when eating the typical Korean diet. This study aimed to obtain the new intake goals for sodium with improved feasibility to achieve, and also to design optimized food intake patterns for Korean adults by performing linear programming. Methods: The data from a one day 24-hour dietary recall of the 2010 ~ 2014 Korea National Health and Nutrition Survey were used to quantify food items that Korean adults usually consumed. These food items were categorized into seven groups and 24 subgroups. The mean intakes and intake distributions of the food groups and the food subgroups were calculated for eight age (19 ~ 29, 30 ~ 49, 50 ~ 64, and over 65 years old) and gender (male and female) groups. A linear programming model was constructed to minimize the difference between the optimized intakes and the mean intakes of the food subgroups while meeting KDRIs for energy and 13 nutrients, and not exceeding the typical quantities of each of the food subgroups consumed by the respective age and gender groups. As an initial solution of the linear programming, the optimized intake of seasonings, including salt, was calculated as 0 g for all the age and gender groups when the sodium constraint was inserted not to exceed 2,000 mg. Therefore, the sodium constraint was progressively increased by 100 mg until the optimized intake of seasoning was obtained as the values closest to the $25^{th}$ percentile of the intake distribution of seasonings for the respective age and gender groups. Results: The optimized food intake patterns were mathematically obtained by performing linear programming when the sodium constraint values were 3,600 mg, 4,500 mg, 4,200 mg, 3,400 mg, 2,800 mg, 3,100 mg, 3,100 mg, and 2,500 mg for the eight age and gender groups. Conclusion: The optimized food intake patterns for Korean adults were designed by performing linear programming after increasing the sodium constraint values from 2,000 mg to 2500 ~ 4,500 mg according to the age and gender groups. The resulting patterns suggest that current diets should be modified to increase the intake of vegetables for all the groups, milk/dairy products for the female groups, and fruits for the female groups except for the females aged 50 ~ 64 years.
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문제 정의
이는 제약조건으로 설정한 나트륨의 목표섭취량이현실적으로 실현하기 어려운 기준인 것을 시사한다. 따라서 본 연구에서는 미국의 2010년 식생활지침에서 제시된나트륨 섭취기준의 타당성을 검토하기 위해 나트륨의 제약조건을 100 mg/일 단위로 변화시키면서 이에 따른 최적식품섭취패턴의 변화를 관찰한 선행연구 [19]의 방법을현실적인 나트륨의 제약조건 설정에 이용하였다. 즉, 나트륨의 제약조건을 2,000 mg으로부터 100 mg 단위로 증가시키면서 이에 따른 최적 식품섭취패턴의 변화를 살펴보았다.
본 연구는 선형계획법을 이용하여 나트륨의 제약조건변화에 따른 최적 식품섭취패턴 변화를 살펴보고 보다 실현성이 높은 나트륨의 목표섭취량을 구하고, 이를 나트륨의 제약조건으로 최적 식품섭취패턴을 설계하는 것을 목적으로 수행되었다. 주요 결과는 다음과 같다.
본 연구에서는 2015 한국인 영양소 섭취기준 [4]의 식사구성안에서 이용된 여섯 개 식품군 (곡류군, 고기· 생선·달걀· 콩류군, 채소류군, 과일류군, 우유· 유제품류군, 유지· 당류군)과 22개 식품품목 (곡류, 면류, 떡류, 빵류, 씨리얼류, 감자류, 기타, 과자류, 육류, 어패류, 난류, 콩류, 견과류, 채소류, 해조류, 버섯류, 과일류, 주스류, 우유, 유제품, 유지류, 당류)을 기초로 연구의 목적에 맞는 새로운 식품군· 식품품목 분류체계를 설정하였다.
나트륨의 제약조건 변화에 따른 최적 식품섭취패턴 변화에 대해 살펴보았을 때, 김치의 최적섭취량은 나트륨의제약조건을 증가시킴에 따라 처음에는 점차 높아졌다가평균섭취량과 동일하게 되면 더 이상 높아지지 않았고, 조미료의 최적섭취량은 김치의 최적섭취량이 평균섭취량에도달하였을 때부터 증가하였다. 본 연구에서는 조미료의최적섭취량에 착안하여 최종적인 나트륨의 제약조건을 결정했는데, 김치와 같이 나트륨 함량이 높은 식품품목에 대해서도 제약조건의 범위를 더 짧게 하거나 하나의 값으로설정하는 등 여러 방법에 대해 고려할 필요가 있겠다.
본 연구에서 초기에 설정한 선형계획 모형은 선행 논문[14]에 제시된 바와 같다. 영양섭취기준을 충족하면서 평균섭취량과의 차이가 최소화되는 식품품목별 최적섭취량(Xiopt)을 의사결정변수로, 대상 집단에서 식품품목별 최적섭취량 (Xiopt)과 산출한 평균섭취량 (Xiobs) 간의 편차의 최소화를 목적함수 (Y)로 하였다. 목적함수 Y는 다음과 같은 수식으로 표현되고, 수식 중의 i는 24개 식품품목에 해당된다.
목표량을 설정함에 있어 WHO에서 권장하는 하루 2,000 mg (식염상당량 5 g) 미만으로 목표량을 설정하는 것은 일본인의 실제섭취량의 분포를 감안하였을 때 현실적이지 않다고 판단한 것이다. 이에 WHO에서 제시된 기준과 실제섭취량 (중앙치)의 중간치를 산출하고 이에 가까운 값을 목표량으로 제시하였다.[15].
이와 같이 여러 나라에서 나트륨의 섭취기준 설정 시 WHO에서 제시한 권장량을 그대로 적용하는 것이 아니라실제 섭취량이나 식품섭취패턴에 대하여 검토하고 보다 현실적인 기준을 제시하고 있다. 이에 본 연구에서는 선형계획법을 이용하여 제약조건 중 나트륨의 제약조건 변화에 따른 한국 성인의 최적 식품섭취패턴 변화를 살펴보고보다 실현성이 높은 나트륨의 목표섭취량을 산출한 후, 이를 나트륨의 제약조건으로 설정하여 최적 식품섭취패턴을설계하는 것을 목적으로 하였다.
제안 방법
24개 식품품목별로 대표식품을 선정하고, 식품품목을구성하는 대표식품들의 1인 1일 평균섭취량의 합에 대하여 대표식품의 1인 1일 평균섭취량이 차지하는 비율을 산출하고 이를 대표식품별 가중치로 하였다. 또한 선정된 대표식품별로 100 g 당 에너지 및 영양소 (탄수화물, 단백질,지방, 비타민 A, 티아민, 리보플라빈, 나이아신, 비타민 C,칼슘, 인, 나트륨, 칼륨, 철) 함량을 산출하여 이에 대표식품별 가중치를 곱한 값의 합을 식품품목별 영양성분 프로파일로 하고 여덟 집단 각각에 대하여 산출하였다.
견과류는 다른 식재료와 혼합해서 부식으로 활용될 경우가 많고, 간식으로 먹는 경우도 있기 때문에, 본 연구에서는 견과류를 식사구성안의 ‘고기· 생선· 달걀· 콩류군’에서 제외하고 ‘기타군’에 포함시켰다.
나트륨의 제약조건 변화에 따라 산출되는 24개 식품품목 중 조미료의 최적섭취량이 조미료의 실제섭취량의 25th백분위수에 가장 가까운 경우의 나트륨 양을 나트륨의 새로운 제약조건으로 설정하였다. 선형계획법을 이용하여 산출된 조미료의 최적섭취량은 실생활에서 실현 불가능한0 g이 아니라 실제섭취량을 고려한 값이어야 한다.
주요 결과는 다음과 같다. 나트륨의제약조건 (2,000 mg)을 100 mg 단위로 증가시키면서 선형계획법을 이용하여 조미료의 최적섭취량을 성 및 연령별여덟 집단에 대해 산출하였다. 조미료의 최적섭취량이 조미료의 실제섭취량의 25th 백분위수에 가장 가까운 경우의나트륨 양은 남성 19 ~ 29세, 30 ~ 49세, 50 ~ 64세, 65세이상에서 각각 3,600 mg, 4,500 mg, 4,200 mg, 3,400 mg,여성 19 ~ 29세, 30 ~ 49세, 50 ~ 64세, 65세 이상에서 각각2,800 mg, 3,100 mg, 3,100 mg, 2,500 mg으로 산출되었다.
4 g)에 가까운 값을 조미료의 최적섭취량으로 할 경우, 나트륨의 제약조건 (5,500 mg)은 현재 나트륨 섭취량과 비슷한수준으로 높아 이를 나트륨의 보다 실현성이 높은 목표섭취량으로 설정하기에는 무리가 있다. 따라서 사분위수 범위에서 최소치로 볼 수 있는 1사분위 (25th 백분위수)에 해당되는 값과 가까운 조미료의 실제섭취량을 조미료의 최적섭취량으로 하였다. 성 및 연령별 여덟 집단의 조미료의평균섭취량 및 섭취량 범위는 Table 1에 제시하였다.
때문에 우유· 유제품류의 제약조건을 하나의 값 (19세 이상 성인에서는 200 g, 19세 미만의 어린이 및 청소년에서는 100 g)으로 설정하고 칼슘의 권장섭취량의 70%를 충족할 수 있는식품섭취패턴을 산출하였다.
국민건강영양조사는 질병관리본부 연구윤리심의위원회의 승인을 받아 수행되었다(승인번호: 2010-02CON-21-C, 2011-02CON-06-C, 2012-01EXP-01-2C, 2013-07CON-03-4C, 2013-12EXP-03-5C). 또한 분석 대상자를 한국인 영양소 섭취기준의 연령 구분과 동일하게 성 (남, 여) 및 연령 (만 19 ~ 29세, 30 ~ 49세,50 ~ 64세, 65세 이상)별 여덟 집단으로 분류하였다. 이에 대한 자세한 정보는 선행 논문 [14]에 제시된 바와 같다.
24개 식품품목별로 대표식품을 선정하고, 식품품목을구성하는 대표식품들의 1인 1일 평균섭취량의 합에 대하여 대표식품의 1인 1일 평균섭취량이 차지하는 비율을 산출하고 이를 대표식품별 가중치로 하였다. 또한 선정된 대표식품별로 100 g 당 에너지 및 영양소 (탄수화물, 단백질,지방, 비타민 A, 티아민, 리보플라빈, 나이아신, 비타민 C,칼슘, 인, 나트륨, 칼륨, 철) 함량을 산출하여 이에 대표식품별 가중치를 곱한 값의 합을 식품품목별 영양성분 프로파일로 하고 여덟 집단 각각에 대하여 산출하였다. 식품품목별 영양성분 프로파일 산출에 관한 상세한 내용은 선행논문 [14]에 제시하였다.
백분위수 이하여야 함, 2)에너지 섭취량이 에너지필요추정량과 같아야 함, 3) 13개영양소 (탄수화물, 단백질, 지방, 비타민 A, 티아민, 리보플라빈, 나이아신, 비타민 C, 칼슘, 인, 나트륨, 칼륨, 철)중 권장섭취량이나 충분섭취량이 설정된 영양소에 대해서는 해당 영양소의 섭취량이 그 기준량 이상이어야 하고,목표섭취량이나 상한섭취량이 설정된 영양소에 대해서는해당 영양소의 섭취량이 그 기준량 이하여야 함, 4) 탄수화물, 단백질, 지방의 섭취량이 에너지적정비율의 범위에있어야 함을 설정하였다. 또한 편차변수가 0 이상이 되도록 비음수 조건과 구조적 제약조건을 설정하였다.
일본의 경우, 나트륨 섭취기준으로 만 18세 이상에서는 추정평균필요량 (estimated average requirement, EAR)과목표량 (tentative dietary goal for preventing life-stylerelated diseases, DG)을 설정하고 있다. 만 18세 이상 모두하루 600 mg으로 추정평균필요량을 설정하였고, 목표량에 대해서는 만 18세 이상 남녀 각각 8 g 미만 (나트륨으로 환산 시 약 3,150 mg), 7 g 미만 (나트륨으로 환산 시 약 2,756 mg)으로 설정하였다. 목표량을 설정함에 있어 WHO에서 권장하는 하루 2,000 mg (식염상당량 5 g) 미만으로 목표량을 설정하는 것은 일본인의 실제섭취량의 분포를 감안하였을 때 현실적이지 않다고 판단한 것이다.
본 연구에서는 식사패턴과의 연계를 고려하여 주로 주식으로 섭취하는 ‘곡류군’을 밥류 (식사구성안의 ‘곡류’에해당), 면류, 빵류, 떡류로 분류하였다 [22,23].
설정한 초기 선형계획 모형의 제약조건 중 나트륨의 제약조건을 100 mg 단위로 증가시킴에 따라 산출되는 해(solution), 즉 24개 식품품목에 대한 최적섭취량을 성 및연령 집단별로 산출하였다. 이러한 해의 산출에는 MicrosoftEXCEL SOLVER 프로그램 (Frontline System Inc.
성 및 연령별 여덟 집단 각각에 대해 조미료의 최적섭취량이 실제섭취량의 25th 백분위수에 가까워질 때까지 나트륨의 제약조건을 2,000 mg으로부터 100 mg 단위로 증가시키면서 나트륨의 제약조건 변화에 따른 최적 식품섭취패턴 변화를 알아보았다. 여덟 집단 중 조미료의 최적섭취량이 실제섭취량의 25th 백분위수에 가까울 때의 나트륨의제약조건이 가장 높게 설정된 30 ~ 49세 남성과 가장 낮게설정된 65세 이상 여성의 결과를 각각 Fig.
성 및 연령별 여덟 집단에 대해 각 식품군· 식품품목에대한 1인 1일 평균섭취량과 섭취량 범위를 산출하였다.
식사구성안에서 ‘과일류군’에 포함된 주스류는 ‘기타군’의 기호음료로 분류하였다.
이 수식에서 절댓값으로 표현된 Y를 1차 함수로 전환하기 위하여 새로운 의사결정변수로 식품품목별 최적섭취량과 실제섭취량 간의 차이를 나타내는 정의 편차 (Pi)와 부의 편차 (Ni)를 생성하였다. 새로운 의사결정변수 (Pi, Ni)는 다음과 같이 정의된다.
조미료의 최적섭취량이 조미료의 실제섭취량의 25th 백분위수에 가장 가까운 경우의나트륨 양은 남성 19 ~ 29세, 30 ~ 49세, 50 ~ 64세, 65세이상에서 각각 3,600 mg, 4,500 mg, 4,200 mg, 3,400 mg,여성 19 ~ 29세, 30 ~ 49세, 50 ~ 64세, 65세 이상에서 각각2,800 mg, 3,100 mg, 3,100 mg, 2,500 mg으로 산출되었다.이를 나트륨의 제약조건으로 하였을 때 성 및 연령별 여덟집단의 최적 식품섭취패턴이 선형계획법을 이용하여 수학적으로 설계되었다. 결론적으로 나트륨의 제약조건을 2,000mg으로부터 500 ~ 2,500 mg 정도 성 및 연령별로 상향 조정하였을 때 실현성이 높은 최적 식품섭취패턴이 설계되었다.
본 연구에 앞서 수행한 선행 논문 [14]에서는 나트륨의목표섭취량이 현재 한국인의 식품섭취패턴을 고려하지 않고 제시되었기 때문에 선형계획법을 이용하여 설계한 최적 식품섭취패턴에서 조미료의 최적섭취량이 0 g으로 산출되었다. 이에 본 연구에서 나트륨의 제약조건을 2,000mg으로부터 100 mg 단위로 증가시키면서 산출되는 최적식품섭취패턴에서 조미료의 최적섭취량이 실제섭취량의25th 백분위수에 가장 가까운 경우의 나트륨 양 (19 ~ 29세남성, 30 ~ 49세 남성, 50 ~ 64세 남성, 65세 이상 남성, 19~ 29세 여성, 30 ~ 49세 여성, 50 ~ 64세 여성, 65세 이상여성 각각 3,600 mg, 4,500 mg, 4,200 mg, 3,400 mg, 2,800mg, 3,100 mg, 3,100 mg, 2,500 mg)을 보다 실현성이 높은나트륨의 목표섭취량으로 제시하였다. 2015 한국인 영양소 섭취기준 [4]에서는 나트륨을 하루에 약 2,000 ~ 2,400mg으로 섭취하면 위암 및 심혈관계 질환의 위험률과 사망률을 낮출 수 있다는 과학적인 근거 [28-30]를 기반으로현실적인 섭취량은 높더라도 노력해서 섭취를 줄이기 위한 기준치로 목표섭취량을 설정하고 있다.
선형계획법을 이용하여 산출된 조미료의 최적섭취량은 실생활에서 실현 불가능한0 g이 아니라 실제섭취량을 고려한 값이어야 한다. 이에조미료의 실제섭취량에서 양쪽 극단적 값을 뺀 사분위수범위 (25th 백분위수~ 75th 백분위수)를 살펴보았다. 30 ~49세 남성을 예로 들면, 50th 백분위수, 즉 중앙값 (36.
그 결과, 나트륨의 경우 19 ~ 30세에서 남성 1,900 ~2,200 mg, 여성 1,700 ~ 2,000 mg으로 나타나 2006 영양섭취기준에서 제시한 나트륨의 SDT (하루 1,600 mg)를넘는 값으로 산출되었다 [17]. 이와 같이 선형계획법을 이용하여 실제 식품섭취패턴을 고려한 결과와 체계적인 문헌 검토를 통해 2017년에 나트륨의 SDT를 2,000 mg으로상향 조정하였다.
따라서 본 연구에서는 미국의 2010년 식생활지침에서 제시된나트륨 섭취기준의 타당성을 검토하기 위해 나트륨의 제약조건을 100 mg/일 단위로 변화시키면서 이에 따른 최적식품섭취패턴의 변화를 관찰한 선행연구 [19]의 방법을현실적인 나트륨의 제약조건 설정에 이용하였다. 즉, 나트륨의 제약조건을 2,000 mg으로부터 100 mg 단위로 증가시키면서 이에 따른 최적 식품섭취패턴의 변화를 살펴보았다.
한국인의 식사패턴 기본형태 [22,25]를 고려하여 식품군에 ‘김치류군’을 추가하여 식사구성안에서 ‘채소류군’에 포함된 김치를분리하였다.
대상 데이터
본 연구는 국민건강영양조사 제 5기 (2010 ~ 2012)와 제 6기 1,2차년도 (2013, 2014)로부터 총 24,141명의 1일 24시간 회상법 원시자료를 분석하였다. 국민건강영양조사는 질병관리본부 연구윤리심의위원회의 승인을 받아 수행되었다(승인번호: 2010-02CON-21-C, 2011-02CON-06-C, 2012-01EXP-01-2C, 2013-07CON-03-4C, 2013-12EXP-03-5C).
백분위수에 가까워질 때까지 나트륨의 제약조건을 2,000 mg으로부터 100 mg 단위로 증가시키면서 나트륨의 제약조건 변화에 따른 최적 식품섭취패턴 변화를 알아보았다. 여덟 집단 중 조미료의 최적섭취량이 실제섭취량의 25th 백분위수에 가까울 때의 나트륨의제약조건이 가장 높게 설정된 30 ~ 49세 남성과 가장 낮게설정된 65세 이상 여성의 결과를 각각 Fig. 1과 Fig. 2에제시하였다.
데이터처리
식품군· 식품품목별 섭취량 산출 시 복합표본분석을 실시하였고 자료 분석에는 EXCEL 2010 (Microsoft Corporation,Redmond, WA, USA)과 SPSS 21.0 (IBM SPSS Inc.,Armonk, NY, USA)을 이용하였다.
설정한 초기 선형계획 모형의 제약조건 중 나트륨의 제약조건을 100 mg 단위로 증가시킴에 따라 산출되는 해(solution), 즉 24개 식품품목에 대한 최적섭취량을 성 및연령 집단별로 산출하였다. 이러한 해의 산출에는 MicrosoftEXCEL SOLVER 프로그램 (Frontline System Inc., NV,USA)을 이용하였다.
성능/효과
30 ~ 49세, 50 ~ 64세 남성에서 나트륨의 제약조건 변화에 따라 산출된 최적 식품섭취패턴에서 우유· 유제품류의최적섭취량 변화를 살펴보았을 때, 30 ~ 49세의 경우 우유· 유제품류의 최적섭취량이 감소함에 따라 어패류의 최적섭취량이 증가하는 것을 확인할 수 있다 (Fig. 1).
82 g으로 나타나 다른 연령대에 비해 낮게 산출되었다. 30 ~ 49세, 50 ~ 64세, 65세 이상에서 곡류,30 ~ 49세에서 육류의 최적섭취량이 평균섭취량보다 낮게산출되었다.
여성의 경우, 모든 연령대에서 채소류 이외에 우유 · 유제품류의 최적섭취량이 평균섭취량보다 높게 산출되었다. 30 ~ 49세에서 곡류, 19 ~ 29세와 65세 이상에서 육류, 50~ 64세와 65세 이상에서 어패류의 최적섭취량이 평균섭취량보다 높게 산출되었다. 과일류는 50 ~ 64세를 제외한집단에서 최적섭취량이 평균섭취량보다 높게 산출되었다.
백분위수 이하여야 함, 2)에너지 섭취량이 에너지필요추정량과 같아야 함, 3) 13개영양소 (탄수화물, 단백질, 지방, 비타민 A, 티아민, 리보플라빈, 나이아신, 비타민 C, 칼슘, 인, 나트륨, 칼륨, 철)중 권장섭취량이나 충분섭취량이 설정된 영양소에 대해서는 해당 영양소의 섭취량이 그 기준량 이상이어야 하고,목표섭취량이나 상한섭취량이 설정된 영양소에 대해서는해당 영양소의 섭취량이 그 기준량 이하여야 함, 4) 탄수화물, 단백질, 지방의 섭취량이 에너지적정비율의 범위에있어야 함을 설정하였다. 또한 편차변수가 0 이상이 되도록 비음수 조건과 구조적 제약조건을 설정하였다.
이를 나트륨의 제약조건으로 하였을 때 성 및 연령별 여덟집단의 최적 식품섭취패턴이 선형계획법을 이용하여 수학적으로 설계되었다. 결론적으로 나트륨의 제약조건을 2,000mg으로부터 500 ~ 2,500 mg 정도 성 및 연령별로 상향 조정하였을 때 실현성이 높은 최적 식품섭취패턴이 설계되었다. 이 최적 식품섭취패턴에서는 여덟 집단 모두 공통적으로 채소류, 여성에서 우유· 유제품류, 50 ~ 64세를 제외한 여성에서 과일류의 섭취량을 현재보다 더 늘릴 필요가있는 것으로 나타났다.
과일류와 우유· 유제품류의 최적섭취량은 나트륨 제약조건의 상한값을 증가시키면서 서서히 감소하는경향을 보였다.
그 결과, 새로설정한 식품군· 식품품목 분류체계는 일곱 개 식품군과24개 식품품목으로 구성되었다.
2015 한국인 영양소 섭취기준 [4]에서는 나트륨을 하루에 약 2,000 ~ 2,400mg으로 섭취하면 위암 및 심혈관계 질환의 위험률과 사망률을 낮출 수 있다는 과학적인 근거 [28-30]를 기반으로현실적인 섭취량은 높더라도 노력해서 섭취를 줄이기 위한 기준치로 목표섭취량을 설정하고 있다. 나트륨의 경우,한국인의 식습관 특성상 실제섭취량과 목표섭취량 간의차이가 매우 커 본 연구에서 현재 식품섭취패턴을 고려하여 산출한 값은 목표섭취량보다 높게 설정되었다. 그러나이렇게 산출한 보다 실현성이 높은 나트륨의 목표섭취량은 나트륨의 섭취량을 단계적으로 줄이기 위한 지표로 활용할 수 있을 것이다.
나트륨의 제약조건 변화에 따른 최적 식품섭취패턴 변화에 대해 살펴보았을 때, 김치의 최적섭취량은 나트륨의제약조건을 증가시킴에 따라 처음에는 점차 높아졌다가평균섭취량과 동일하게 되면 더 이상 높아지지 않았고, 조미료의 최적섭취량은 김치의 최적섭취량이 평균섭취량에도달하였을 때부터 증가하였다. 본 연구에서는 조미료의최적섭취량에 착안하여 최종적인 나트륨의 제약조건을 결정했는데, 김치와 같이 나트륨 함량이 높은 식품품목에 대해서도 제약조건의 범위를 더 짧게 하거나 하나의 값으로설정하는 등 여러 방법에 대해 고려할 필요가 있겠다.
나트륨의 제약조건의 상한값을 증가시킴에 따라 우유· 유제품류의 최적섭취량은 감소하는 반면에 어패류의 최적섭취량은 증가하는 경향을보였다.
또한 50~ 64세, 65세 이상 여성에서는 산출된 최적섭취량과 평균섭취량을 비교하였을 때 다른 연령대와 달리 우유 · 유제품류의 최적섭취량뿐 아니라 어패류의 최적섭취량도 평균섭취량보다 높게 나타났다.
본 연구에서 나트륨의 제약조건을 2,000 mg으로부터100 mg 단위로 증가시키면서 산출된 조미료의 최적섭취량이 실제섭취량의 25th 백분위수에 가장 가까운 경우의나트륨 양으로 선형계획법을 이용하여 최적 식품섭취패턴을 산출한 결과, 30 ~ 49세, 50 ~ 64세 남성에서 우유· 유제품류의 최적섭취량이 각각 평균섭취량과 동일한 값으로산출되었고, 그 값은 다른 연령대에 비해 낮았다.
식품품목의 최적섭취량이 평균섭취량보다 높거나 낮게산출된 결과는, 한국인 성인이 최적섭취량에 따라서 식생활을 영위하기 위해서는 해당 식품품목의 섭취를 늘리거나 줄어야 한다는 것을 의미한다. 성 및 연령별 여덟 집단모두에서 채소류에 있어서는 평균섭취량보다 최적섭취량이 높게 산출되었다. 남성의 경우, 채소류 이외에 19 ~ 29세에서 곡류, 30 ~ 49세와 50 ~ 64세에서 어패류, 19 ~ 29세와 65세 이상에서 우유 · 유제품류의 최적섭취량이 평균섭취량보다 높게 산출되었다.
결론적으로 나트륨의 제약조건을 2,000mg으로부터 500 ~ 2,500 mg 정도 성 및 연령별로 상향 조정하였을 때 실현성이 높은 최적 식품섭취패턴이 설계되었다. 이 최적 식품섭취패턴에서는 여덟 집단 모두 공통적으로 채소류, 여성에서 우유· 유제품류, 50 ~ 64세를 제외한 여성에서 과일류의 섭취량을 현재보다 더 늘릴 필요가있는 것으로 나타났다.
나트륨의제약조건 (2,000 mg)을 100 mg 단위로 증가시키면서 선형계획법을 이용하여 조미료의 최적섭취량을 성 및 연령별여덟 집단에 대해 산출하였다. 조미료의 최적섭취량이 조미료의 실제섭취량의 25th 백분위수에 가장 가까운 경우의나트륨 양은 남성 19 ~ 29세, 30 ~ 49세, 50 ~ 64세, 65세이상에서 각각 3,600 mg, 4,500 mg, 4,200 mg, 3,400 mg,여성 19 ~ 29세, 30 ~ 49세, 50 ~ 64세, 65세 이상에서 각각2,800 mg, 3,100 mg, 3,100 mg, 2,500 mg으로 산출되었다.이를 나트륨의 제약조건으로 하였을 때 성 및 연령별 여덟집단의 최적 식품섭취패턴이 선형계획법을 이용하여 수학적으로 설계되었다.
후속연구
나트륨의 경우,한국인의 식습관 특성상 실제섭취량과 목표섭취량 간의차이가 매우 커 본 연구에서 현재 식품섭취패턴을 고려하여 산출한 값은 목표섭취량보다 높게 설정되었다. 그러나이렇게 산출한 보다 실현성이 높은 나트륨의 목표섭취량은 나트륨의 섭취량을 단계적으로 줄이기 위한 지표로 활용할 수 있을 것이다. 또한 향후 한국인의 식품섭취패턴에대한 최신 자료를 반영하면서 나트륨의 단계적 목표섭취량을 서서히 낮춰가면서 최종적으로 2,000 mg을 달성할수 있도록 지속적인 모니터링이 필요하리라 사료된다.
그러나이렇게 산출한 보다 실현성이 높은 나트륨의 목표섭취량은 나트륨의 섭취량을 단계적으로 줄이기 위한 지표로 활용할 수 있을 것이다. 또한 향후 한국인의 식품섭취패턴에대한 최신 자료를 반영하면서 나트륨의 단계적 목표섭취량을 서서히 낮춰가면서 최종적으로 2,000 mg을 달성할수 있도록 지속적인 모니터링이 필요하리라 사료된다.
본 연구에서 분석에 이용한 국민건강영양조사 식품섭취조사 자료는 조사 대상자가 전날에 섭취한 하루치 식사에대해 24시간 회상법을 이용하여 조사되었기 때문에 산출한 식품섭취량은 분석 대상자의 일상섭취량을 반영하지못하였다는 한계점이 있다. 이에 정확한 식품섭취량을 산출하기 위해서는 최소 2일 이상 조사한 24시간 회상법 원시자료를 이용하는 것이 바람직하므로 분석 결과 해석 시유의해야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
선형계획법이란 무엇인가?
경영학의 계량적 분석방법으로 알려진 선형계획법은 다양한 제약조건을 충족하면서 주어진 목적함수의 값을 최대화 또는 최소화하는 의사결정변수의 값을 구하는 수리계획법의 일종으로, 목적함수와 제약조건식이 모두 1차식으로 표현되는 가장 단순한 형태의 모형이다 [13].본 연구에 앞서 수행한 선행 논문 [14]에서는 이 선형계획법을영양학 분야에 이용하여 현재 식품섭취패턴을 크게 벗어나지 않으면서 2015 한국인 영양소 섭취기준 [4]에 제시된 에너지와 13개 영양소 (탄수화물, 단백질, 지방, 비타민 A, 티아민, 리보플라빈, 나이아신, 비타민 C, 칼슘, 인, 나트륨, 칼륨, 철)의 섭취기준을 충족하는 최적 식품섭취패턴을 설계하였다.
나트륨의 1일 권장량은 얼마인가?
나트륨의 과잉섭취는 고혈압, 심혈관계 질환, 위암 등의 질병과 관련성이 높으므로 [1,2] 세계보건기구 (World Health Organization, WHO)에서는 하루에 나트륨을 2,000 mg 미만으로 섭취하는 것을 권고하고 있다 [3]. 한국에서도 나트륨의 과잉섭취에 따른 건강위험이 우려되므로 만 19세 이상 성인의 목표섭취량 (intake goal)을 하루 2,000 mg 미만으로 설정하고 있다 [4].
2006년 영양섭취기준을 2017년에 수정한 국가는 어디인가?
호주 및 뉴질랜드에서는 2017년에 나트륨 섭취기준을 개정하였다. 개정하기 전에 제시된 2006년 영양섭취기준에는 나트륨의 섭취기준으로 만 18세 이상에서 충분섭취량 (adequate intake, AI)을 하루 460 ~ 920 mg, 만성질환 예방을 위해 권장되는 섭취량 (suggested dietary target, SDT)을 하루 1,600 mg, 상한섭취량 (upper level of intake, UL)을 하루 2,300 mg으로 제시하고 있었다 [16].
Health promotion research brief 2016. The policy trends of sodium reduction and future tasks Korea Health Promotion Foundation 2016
Korea Health Statistics 2017: Korea National Health and Nutrition Examination Survey (KNHANES VII-2) Ministry of Health and Welfare, Korea Centers for Disease Control and Prevention 2018
Eat for health Australian Dietary Guidelines summary National Health and Medical Research Council (AU) 2013
About popularization of ‘healthy meal patterns’ for supporting longevity of Japanese Ministry of Health, Labour and Welfare (JP) 2015
Report of the investigative commission for ‘Dietary Reference Intakes for Japanese (2015)’ Ministry of Health, Labour and Welfare (JP) 2015
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Australian and New Zealand nutrient reference values for sodium: a report prepared for the Australian Government Department of Health and the New Zealand Ministry of Health National Health and Medical Research Council (AU) 2017
Dietary reference intakes for water, potassium, sodium, chloride, and sulfate Institute of Medicine (US) 2005
Am J Prev Med Maillot 42 2 174 2012 10.1016/j.amepre.2011.10.009
Report of the investigative commission about the way of ‘healthy meal patterns’ for supporting longevity of Japanese Ministry of Health, Labour and Welfare (JP) 2014
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