营养组成多样性指数(NCDI)与美国成人膳食指南依从性及微量营养素充足性的关联研究

《Crop Protection》：A pilot study of the Nutrient Composition Diversity Index in a sample of healthy US adults shows positive associations with adherence to the Dietary Guidelines for Americans and micronutrient adequacy

本研究针对传统膳食多样性指标难以量化食物间营养差异的问题，开发了基于生态学功能多样性概念的营养组成多样性指数(NCDI)。研究人员通过对377名健康美国成年人进行两次24小时膳食回顾调查，利用USDA食物成分数据库构建包含5,628种食物的营养性状矩阵，采用层次聚类算法建立食物树状图。结果显示NCDI与健康饮食指数(HEI-2015)呈正相关(p<0.0001)，与17种维生素矿物质的平均充足概率(MPA)显著关联，证实了该指标在评估膳食质量和营养充足性方面的有效性。

　　

在营养学领域，膳食多样性长期被视为衡量膳食质量的重要维度。传统膳食指南普遍建议摄入多样化食物，以期获得全面的营养素供给。然而现有膳食多样性指标多局限于食物种类计数，难以量化不同食物间营养组成的本质差异。这就像在生态学中仅统计物种数量而忽略其功能特性——两个含有相同数量食物种类的饮食，可能因食物营养组成的相似度不同而产生截然不同的营养效果。

为解决这一方法论缺陷，美国农业部西部人类营养研究中心的科研团队引入了生态学中的功能多样性概念，创新性地开发了营养组成多样性指数(Nutrient Composition Diversity Index, NCDI)。该指标通过计算食物间营养组成的差异程度，首次实现了对膳食多样性中"相异性"维度的精准量化。

研究团队利用美国农业部食物成分数据库(FoodData Central)构建了包含5,628种食物和30种营养素的营养性状矩阵，采用非加权配对算术平均法(UPGMA)进行层次聚类分析，生成食物树状图。每个个体的NCDI得分通过计算其摄入食物在树状图中的分支长度总和占全树状图分支长度的百分比得出。

这项横断面研究分析了377名健康美国成年人的膳食数据，这些参与者按性别、年龄和体重指数(BMI)进行分层平衡。通过两次24小时膳食回顾(ASA24?)收集膳食信息，采用最佳线性无偏预测(BLUP)方法估计通常营养素摄入量和通常NCDI，以消除日内变异的影响。同时计算了健康饮食指数-2015(HEI-2015)和17种维生素矿物质的平均充足概率(MPA)。

研究结果

NCDI分布特征：样本的通常NCDI平均值为2.1%(标准差0.60)，观测范围0.81%-4.0%。70%的参与者在两次膳食回顾中处于相同或相邻的NCDI五分位组，表明指标具有一定的日间稳定性。较高BMI人群的NCDI显著较低(p<0.001)，提示肥胖与膳食多样性不足存在关联。

与膳食质量的关系：NCDI与HEI-2015总分呈显著正相关(β=0.028, p<0.001)。在调整总分后，NCDI与多个HEI组分评分独立相关，包括蔬菜总量(β=0.205)、绿叶蔬菜和豆类(β=0.173)、海鲜和植物蛋白(β=0.147)等，表明NCDI能够捕捉到传统膳食质量指标未能覆盖的多样性维度。

与营养素摄入的关联：除胆固醇外，NCDI与所有营养素摄入均呈正相关。相关性最强的是维生素K(ρ=0.50)、β-胡萝卜素(ρ=0.49)和铜(ρ=0.47)，说明营养组成多样性高的膳食更可能提供多种微量营养素。

与营养充足性的关系：NCDI每增加1个标准差，MPA相应提高约5个百分点(从76%升至85%)。即使调整能量摄入后，这种正相关仍然显著(β=0.017, p<0.001)，证实了NCDI与微量营养素充足性之间的稳健关联。

讨论与意义

本研究首次在美国成人群体中验证了NCDI的有效性，证明了这一基于营养相异性概念的指标在评估膳食质量方面的独特价值。与简单计数食物种类的传统方法相比，NCDI更精准地反映了膳食提供全面营养的潜力。

方法学上，研究通过使用包含数千种食物的综合数据库和重复膳食回忆数据，显著提高了指标的精确度和可靠性。将混合菜肴分解为原料成分的分析策略，增强了指标的国际可比性和生物学合理性。

值得注意的是，NCDI与添加糖摄入的正相关可能反映了高度加工食品的特性——这些食品虽然原料组合多样，但基础成分高度相似，恰好印证了NCDI捕捉营养相似度的敏感性。

未来研究方向包括在更具代表性的人群中验证NCDI，探索其与健康结局(如肠道菌群组成、慢性疾病风险)的关联，以及将其应用于其他膳食成分(如多酚、糖链)的多样性评估。该指标的灵活性使其能够适应不同的研究场景和食物成分数据库，为营养流行病学研究提供了新的工具。

这项研究的意义在于将生态学概念成功转化为营养学评估工具，为理解膳食多样性与健康的关系提供了新视角。随着精准营养学的发展，NCDI这类能够量化膳食多维特征的指标，有望在个性化营养建议和公共健康政策制定中发挥重要作用。