健康、可持续且负担得起的多元澳大利亚家庭食品篮子

《Sustainable Production and Consumption》：Healthy, sustainable and affordable food baskets for diverse Australian households

　　

可持续饮食必须在满足营养需求的同时保持 affordability（可负担性），并最大限度减少环境影响。在像澳大利亚这样的文化多元国家，实现这一平衡尤其具有挑战性，因为单一优化食品篮子无法反映多样化的食品购买模式。尽管以往研究已对健康和环境结果进行建模，但很少有研究同时纳入文化可接受性与 affordability（可负担性），基于消费者可获得的全系列产品构建优化食品篮子的研究则更为罕见。本研究通过开发营养充足、可持续、文化适宜且 affordable（可负担）的食品篮子，同时弥补了上述两项空白。研究人员应用混合整数线性规划（Mixed-Integer Linear Programming, MILP）对超市中可获得的新鲜及包装食品进行膳食优化，使用了来自2576户澳大利亚家庭的代表性面板购买数据及超过16,800种独特食品项目。通过针对每个文化群体定制优化篮子并保留熟悉的食物选择，研究人员在现有营养和预算约束内实现了年均减少497 kg CO₂-eq、4712 m²土地占用及741千升水资源消耗。研究结果表明，健康且可持续的食品篮子是可负担的，并且可以针对不同文化群体进行定制。优化后的食品篮子可为膳食建议和教育活动提供信息，以更好地适应澳大利亚家庭的文化多样性。

在全球环境危机与膳食相关健康负担日益严峻的背景下，食物系统已成为推动环境变化的主要因素，占全球淡水利用的70%、全球土地面积的38%以及全球温室气体排放（GHGe）的三分之一。澳大利亚作为文化高度多元的国家，不同族裔群体的饮食模式和偏好差异显著，传统的一刀切式膳食建议难以满足多元文化需求。然而，现有可持续饮食优化研究大多基于高度聚合的农产品商品类别或有限数量的食品，未能反映消费者在超市中实际面对的新鲜与包装食品组合，也较少在单一建模框架内同时整合营养充足性、环境可持续性、 affordability（可负担性）与文化可接受性四个维度。以往研究要么仅关注营养与成本，要么仅针对环境指标，忽视了食物在文化认同和社会规范中的深层嵌入作用。此外，消费者往往抗拒大幅改变饮食习惯，特别是减少肉类消费或转向不熟悉的植物基替代品。因此，如何在尊重文化多样性和现有购买模式的前提下，设计出营养充足、环境可持续且经济可负担的食品篮子，成为可持续食物系统转型中的关键科学问题。

针对上述研究空白，来自迪肯大学（Deakin University）的研究人员Pankti Shah、Navoda Liyana Pathirana、Carla L. Archibald、Maria Shahid、Daisy Coyle和Michalis Hadjikakou开展了一项基于真实家庭购买数据的膳食优化研究。该研究发表于《Sustainable Production and Consumption》期刊。研究人员利用澳大利亚NielsenIQ Homescan Panel 2019年数据集，该数据集包含约7500户家庭，其中2576户由成年男性和女性组成的家庭被纳入分析，样本反映了全国人口和地理分布特征。通过将家庭购买数据与FoodSwitch 2019数据库中的16,814种独特食品产品进行匹配，并借鉴Shah等人（2024）的环境影响评估方法，研究人员构建了包含温室气体排放（GHGe）、土地占用和水资源消耗三项环境指标的综合数据库。营养组成数据来自FoodSwitch数据库及澳大利亚食品营养数据库（AUSNUT），微量营养素含量通过技术转换因子（TCFs）计算获得。

在技术方法层面，研究人员采用混合整数线性规划（MILP）模型，该模型能够高效处理包装产品的离散选择与生鲜散装产品的连续数量。优化目标为在满足营养充足性约束（基于澳大利亚膳食指南推荐的摄入值）、每周163澳元预算约束以及基于销售数据计算的食物类别购买量上下限约束（第5和第95百分位数）的前提下，最小化归一化的环境指标。研究设置了七个优化情景：一个通用篮子与六个分别针对亚洲、澳大利亚、太平洋岛民、北欧、南欧及其他欧洲文化群体的定制篮子。敏感性分析检验了不同环境权重结构下优化结果的稳健性。模型求解在R 4.3.3环境中通过OMPR包的GLPK求解器（版本5.0）完成。

研究结果分为三个主要部分。第一部分关于环境和影响的减少，结果表明所有文化群体在采用文化定制篮子后均实现了三项环境指标的显著下降。各群体平均每年每户减少GHGe 497.3 kg CO₂-eq、土地占用4711.5 m²*yr、水资源消耗741.3千升。GHGe最大降幅出现在澳大利亚家庭（?50.7%），其次为太平洋岛民（?46.5%）和北欧家庭（?42%）；土地利用降幅以澳大利亚家庭最高（?63.28%）；水资源消耗方面，澳大利亚和太平洋岛民家庭减少了70%。若所有群体统一采用通用篮子，GHGe平均减少49.7%（38–58%）、土地占用62.1%（50–72%）、水资源52.2%（51–56%），但该方案要求更大程度地偏离现有购买模式。第二部分关于能量和蛋白质来源的变化，优化后谷物成为所有文化群体的主要能量来源，肉类和肉制品的能量贡献显著下降，其中澳大利亚和亚洲家庭肉类能量降幅超过80%。蛋白质来源从肉类向谷物、乳制品、豆类、坚果和籽类及海鲜转移。文化定制篮子相比通用篮子更贴近各群体原有的饮食结构，例如太平洋岛民家庭的肉类能量占比从15.4%降至1.7%（文化篮子）而非通用篮子中的0.5%。第三部分关于食物类别对环境与营养的贡献，优化后肉类和肉制品对GHGe和土地占用的贡献从基线水平的50%以上和80%以上分别降至多数群体的25%以下，肉类替代贡献了GHGe节省的75–85%和土地占用节省的85–90%。水资源消耗的节省则更为分散地分布在乳制品、海鲜、水果蔬菜、豆类和谷物等多个类别中。营养充足性方面，谷物贡献了总能量的55–75%，乳制品成为钙的主要来源（贡献超过50%），水果和蔬菜在维生素和矿物质充足性方面发挥关键作用。

讨论部分指出，该研究提供了有力证据表明文化可接受的食品篮子可以同时实现环境可持续性、营养充足性和 affordability（可负担性），挑战了可持续饮食过于昂贵或需要重大改变的传统认知。与以往依赖理论膳食模型的研究相比，基于真实家庭购买数据并以现有消费类别为约束的方法，为可持续膳食优化提供了更具现实可行性和可扩展性的路径。研究还强调了文化定制篮子在保持饮食熟悉度方面的优势——尽管所有群体面临相同的营养和预算约束，优化后的食品篮子在产品选择上显示出显著的群体间差异，说明优化模型能够适应不同的文化饮食模式。与通用篮子相比，文化定制篮子避免了对社会、文化和感官维度的忽视，更有可能被消费者长期采纳。

研究结论部分翻译如下：本研究表明，环境可持续、营养充足、可负担且文化适宜的食品篮子可以在维持消费者现有购买习惯的同时实现。通过优化澳大利亚六个主要文化群体的真实家庭食品购买，该模型实现了显著的环境影响降低，GHGe、土地占用和水资源消耗分别减少高达51%、63%和70%，且未超出当前支出水平或偏离现有购买行为。虽然通用优化篮子带来了最大的环境效益，但文化定制篮子提供了更平衡的解决方案，更好地反映了现有食品购买模式。与以往基于理论或人群平均水平膳食的优化食品篮子不同，本研究方法植根于实际购买模式，可实现现实且可扩展的干预措施。这些发现为消费者、政策制定者及食物系统中的其他行动者提供了实践见解，表明在不损害营养、 affordability（可负担性）或文化认同的前提下，实现有意义的环境效益是可能的。