Обзор пищевой аллергии и информационных систем для анализа меню как инструмента контроля пищевых аллергенов

Полный текст

Введение

На сегодняшний день возросла роль информационных систем (ИС) в области разработки меню, функционал которых направлен на выполнение множества процессов, начиная от внесения продуктов с пищевой ценностью до детального анализа готового меню, в том числе на безопасность для детей с пищевой аллергией. Совокупность сфер пищевой аллергии с информационными технологиями представляет интерес для исследования публикационной активности по полученным за последние годы научным результатам и выявленным противоречиям с предложениями по их преодолению.

Пищевая аллергия и профильные ИС

Проблемам пищевой аллергии и технологиям для анализа меню посвящено множество публикаций. Сформированы 10 запросов для поиска в базе данных (БД) научной электронной библиотеки «eLIBRARY», поступивших за все время. На рисунке 1 представлен метод поиска статей с параметрами «искать с учетом морфологии» и «искать похожий текст».

 

Рис. 1. Проведение расширенного поиска в БД «eLIBRARY» с заданными параметрами

Fig. 1. Conducting an advanced search in the «eLIBRARY» database with the specified parameters

 

Было 6 запросов на русском языке и 4 на английском (табл. 1). Полученные данные варьируют от 125 660 до 252 212 шт.

 

Таблица 1. Количество статей по запросам в «eLIBRARY» на 12.04.2024

Table 1. Number of articles according to requests in «eLIBRARY» as of April 12, 2024

№	Наименование запроса	Кол-во статей, шт.	Доля, в % от общего кол-ва
1.	Информационные системы в сфере организации питания	125 660	0,23
2.	Информационные системы для анализа меню на пищевые аллергены	148 285	0,27
3.	Анализ меню на пищевые аллергены	155 562	0,28
4.	Система анализа пищевого меню	142 902	0,26
5.	Компьютерная идентификация пищевых аллергенов	143 082	0,26
6.	Определение пищевых аллергенов в меню на основе зависимости «доза-эффект»	168 206	0,3
7.	Information systems for analyzing menus for food allergens	215 893	0,39
8.	Analysis of menus for food allergens	226 341	0,41
9.	Identifying food allergens in menus	219 196	0,39
10.	Analysis of menus for food allergens with the Dose-effect relationship	252 212	0,45

 

На 12.04.2024 общее количество публикаций в виде статьей в научных журналах в данной БД составляет 55 631 787 шт. Т. к. дополнительно выбран параметр «искать с учетом морфологии», поиск выдал много результатов, напрямую не соответствующих тематике, так как поисковая система искала запрос в статьях не только в строго заданном виде, но и в его морфологических формах.

Максимальное количество статей наблюдается в запросе на английском языке «Analysis of menus for food allergens with the Dose-effect relationship» – 252 212 (0,45 % от общего количества статей). Минимальное количество в запросе «Информационные системы в сфере организации питания» – 125 660 (0,23 %).

Наиболее релевантным запросом можно считать «Информационные системы для анализа меню на пищевые аллергены» с количеством публикаций 148 285 шт. (0,27 % от всех статей). Просматривается положительная динамика количества публикаций за последние 5 лет (2019–2023), представленная в таблице 2.

 

Таблица 2. Количество статей в БД по запросу «Информационные системы для анализа меню на пищевые аллергены» c 2019 по 2023 г.

Table 2. Number of articles in the database for the query “Information systems for menu analysis for food allergens”, 2019–2023

Год	Кол-во статей, шт.
2019	11 941
2020	12 989
2021	12 815
2022	13 012
2023	13 374
ИТОГО	64 131

 

По данному запросу за 2023 год поступило 13 374 публикаций. Из них в тематической группе «Информатика» – 3 117. За исследуемый пятилетний период наблюдается минимальный единичный спад в 2021 г. по сравнению с 2020-м – 174 статьи. По сравнению с начальным годом (2019) прирост количества публикаций по данному направлению в 2023 г., в том числе напрямую не соответствующих тематике, составляет 1 433 шт. (10,71 %).

В ряде исследуемых работ [1–3] пищевая аллергия и ее распространение представляются одной из наиболее значимых проблем современной медицины. Авторы отмечают, что за последние 20 лет количество людей с аллергией возросло более чем в три раза, а от различных видов аллергических реакций страдает от 30 до 40 % всего населения планеты. Особенно учитывается, что для людей с данной особенностью требуется индивидуальное и безопасное меню.

В работах [4–5] отмечается, что следует проводить идентификацию для обнаружения пищевых аллергенов. В настоящее время в пищевой отрасли активизировались разработки, связанные с технологиями персонализации для различных потребителей с учетом особенностей организма и другими критериями. Решение проблем персонализации связано с необходимостью обработки большого массива данных и формирования выводов на их основе.

В научных трудах авторы приводят к тому, что требуется использовать современные информационные технологии для анализа меню. Их заключения можно дополнить рекомендацией использовать технологии для проведения последовательного и детального анализа меню на пищевые аллергены с учетом количества их доз (грамм) в необходимом готовом блюде. Это влечет необходимость в обработке массивов данных по продуктам, блюдам и аллергенам.

В работе [6] рассматривают пищевую промышленность как актуальную тему, которая находится в периоде бурного развития. Требуются новые подходы к решению важной проблемы анализа пищевого меню. Проведенный обзор и анализ литературы [4–6] показали, что сегодня решение данной проблемы через применение профильных ИС является современным методом.

Анализируя публикации, можно заметить, что авторы пишут об отсутствии типовой конфигурации для детального анализа пищевой продукции [7–9], в современных системах нет профессионального профильного блока, обеспечивающего полной и достоверной информацией о пищевом продукте. Соответственно, данный вывод можно отнести и к конфигурации проведения анализа меню на пищевые аллергены.

За последние несколько лет одним из новых открытий по применению технологий в анализе пищевых аллергенов является специальный тест, который представили в статье исследователи из университета Валенсии (Испания) и Мадридского университета имени Карла III, опубликованной 23.12.2022 г., в том числе на зарубежной платформе научных новостей «EurekAlert!» [10], основанной в 1996 году Американской ассоциацией содействия развитию науки (AAAS). Статья посвящена определению пищевого аллергена через современное специальное устройство (тест). Авторы предлагают использовать тест, который содержит множество внутренних контролей и калибраторов. Принцип анализа состоит в измельчении образца пищи, добавлении в него 5 мл специального раствора и последующем вложении в смесь тест-полоски. Примерно через 5 минут тест передаст в приложение смартфона пользователя информацию о содержании или отсутствии в образце некоторых видов орехов. Можно выделить преимущества данного метода:

• анализ пищи непосредственно перед ее употреблением;
• быстрый результат (в течение 5 минут);
• современный способ получения информации через приложение в смартфоне.

Есть и недостатки:

• на момент публикации статьи стоимость 1 теста составляла 1 евро, что является значимым фактором при анализе множества проб;
• новая технология производит только анализ пробы на миндаль и арахис. В будущем ученые хотят улучшить разработанный тест для одновременного определения 14 аллергенов, что может привести к дополнительному удорожанию для потребителей;
• передача данных с теста на смартфон требует проведения дополнительных опытов по точности;
• отсутствие ИС для сбора и детального анализа полученных данных;
• не раскрывается состав специального раствора, его возможный вред для человека.

При любой аллергии, в том числе пищевой, эффект (аллергическая реакция) будет развиваться всегда независимо от дозы [11]. Наиболее распространенными пищевыми аллергенами являются коровье молоко, яйцо, пшеница, рыба и морепродукты, шоколад, орехи, цитрусовые, мед, соя [11–14].

В ряде вышеизложенных трудов рассматривается способ определения специальной диагностикой пищевого аллергена для лечения путем его ввода под присмотром врачей с постепенным увеличением дозы до максимально возможной. Это несет в себе определенные риски. Не учитывается компьютерный анализ меню питающегося, у которого впервые возникла пищевая аллергия, с детальным поиском аллергенов с их дозами (граммами) и возможностью предварительно основываться на следствии, что чем выше доза, тем больше вероятность наличия аллергии именно на данный продукт.

В этом случае предлагается рассматривать зависимость «доза-эффект» в виде предварительного следствия, что максимальная доза может привести к максимальному эффекту, т.е. чем она выше, тем значительнее вероятность наличия аллергии у человека именно на данный продукт. Под дозой понимается количество пищевого аллергена, а под эффектом – ответная реакция организма на употребление блюда с пищевым аллергеном.

Для дальнейшего обзора научных трудов и формирования выводов рассмотрены материалы журналов за 2022–2024 гг., входящих в БД «PubMed» с применением «Bibliometrix» и R, одной из возможностей которой является отображение структурированной информации в графическом виде. Построена тематические карта с использованием двух показателей: индекса центральности (по горизонтали) и плотности (по вертикали) Каллона, которые определяют актуальность и уровень развития направлений исследования. Показатели рассчитываются с применением модели «мешок слов» и теории графов [15]. Карта научных исследований в области пищевой аллергии, построенная по 447 публикациям, изображена на рисунке 2.

Тематическая карта поделена на 4 зоны. Верхний левый угол – специальные научные исследования (Niche Theme). Направления с низким значением центральности и высокой плотностью узко специализированы, интересны ограниченному кругу, решают редкие проблемы или их стороны, например, dietary supplements (пищевые добавки). Верхний правый угол карты – основные научные исследования (Motor Theme). Отражают наиболее проработанные направления, в данном случае это program analysis (программный анализ), intestines (кишечник), biosensing techniques (биосенсорные методы). Нижняя левая сторона – новые научные исследования (Emerging or Declining Theme). Характеризуются новые направления, появившиеся недавно, могут модифицироваться в другие, среди них neural networks (нейронные сети). Нижняя правая сторона – вспомогательные научные исследования (Basic Theme). Являются сквозными, связывающими для остальных направлений исследований, например, cross reactions (перекрестные реакции).

 

Рис. 2. Тематическая карта по пищевой аллергии, разработанная по сформированному набору публикаций из БД «PubMED» с применением «Bibliometrix» и языка программирования R

Fig. 2. Thematic map on food allergy developed according to the generated set of publications from PubMED database using Bibliometrix and R programming language

 

Внешнее взаимодействие в направлении технологий в анализе пищевых аллергенов можно рассмотреть на карте мира сотрудничества стран в виде соединительных линий (рис. 3).

 

Рис. 3. Карта сотрудничества стран в вопросе технологий анализа пищевых аллергенов

Fig. 3. Map of country cooperation on food allergen analysis technologies

 

Серыми зонами на карте представлены страны с минимальными научными исследованиями в данном вопросе, голубые – со средней вовлеченностью, синие – с наибольшей активностью, взаимодействиями, результатами и достижениями. Максимальная вовлеченность среди стран наблюдается у США и Китая. Ученые США проводят исследования в коллаборации со специалистами из Китая, Канады, Италии, Великобритании и Австралии.

Построена диаграмма наиболее часто встречающихся слов (словосочетаний) в журналах, показанная на рисунке 4. Первые 3 строчки занимают allergens (аллергены), humans (люди) и food hypersensitivity (повышенная чувствительность к пищевым продуктам). В первой десятке находятся information technologies (информационные технологии).

 

Рис. 4. Диаграмма наиболее часто встречающихся слов (словосочетаний) в научных статьях

Fig. 4. Diagram of the most frequently occurring words (word combinations) in the research articles

 

Заключение

По исследуемой теме проанализированы работы и новые достижения ученых. Получены результаты по количеству публикаций за последние годы из различных источников, составлена карта сотрудничества стран в вопросе технологий анализа пищевых аллергенов и приведены наиболее часто встречающиеся слова в трудах по данному направлению. Приведен вариант использования технологий для детального анализа меню на пищевые аллергены с учетом их доз в готовом блюде. Подтвердилась гипотеза об актуальности взаимодействия информационных технологий в организации питания на примере пищевой аллергии. Проведенный обзор предлагается использовать как дальнейшую отправную точку в вопросе улучшения анализа пищевых аллергенов в меню для решения более сложных задач и получения новых итогов.

Финансирование. Исследование проведено без спонсорской поддержки.

Funding. The study was performed without external funding.

Об авторах

Сергей Витальевич Коршиков

Новосибирский государственный университет экономики и управления; ФБУН «Новосибирский НИИ гигиены» Роспотребнадзора

Автор, ответственный за переписку.
Email: korshikov_sv@niig.su
ORCID iD: 0009-0007-0984-0363

аспирант, инженер информационно-аналитического отдела

Россия, 630099, г. Новосибирск, ул. Каменская, 52/1; 630108, г. Новосибирск, ул. Пархоменко, 7

Список литературы

Дополнительные файлы