基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的食品營養(yǎng)標(biāo)簽優(yōu)化

黃澤穎 李海軍

(1. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食物與營養(yǎng)發(fā)展研究所，北京 100081；2. 三亞學(xué)院信息與智能工程學(xué)院，海南 三亞 572022)

中國是預(yù)包裝食品消費(fèi)大國。隨著食品工業(yè)快速發(fā)展和居民收入水平提高，預(yù)包裝食品的消費(fèi)量不斷增加，已成為居民日常飲食的一部分[1]。然而，膨化食品、焙烤食品、休閑食品的能量和脂肪含量偏高，飲料中蛋白質(zhì)含量較低[2]，長期不合理地?cái)z入這些食品容易引發(fā)營養(yǎng)相關(guān)疾病[3]?！吨袊用駹I養(yǎng)與慢性病狀況報(bào)告(2020年)》[4]指出，中國居民膳食結(jié)構(gòu)不合理，攝入較多高油高糖能量密度高、營養(yǎng)素密度低的食物，超重肥胖問題不斷凸顯，慢性病患病/發(fā)病呈上升趨勢。對此，指導(dǎo)公眾合理攝入預(yù)包裝食品，對推進(jìn)健康中國的合理膳食行動(dòng)有重要作用。

食品營養(yǎng)標(biāo)簽是向消費(fèi)者提供食品營養(yǎng)信息和特性的說明[5]。作為營養(yǎng)標(biāo)簽，營養(yǎng)成分表是食品營養(yǎng)信息的重要來源。中國第一個(gè)食品營養(yǎng)標(biāo)簽國家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)包裝食品營養(yǎng)標(biāo)簽通則》(GB 28050—2011)于2013年正式施行，規(guī)定在食品包裝上強(qiáng)制標(biāo)示營養(yǎng)成分表，披露能量值與碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、鈉的含量信息，幫助消費(fèi)者了解食品的營養(yǎng)狀況并做出知情選擇。然而，現(xiàn)行營養(yǎng)成分表晦澀難懂的專業(yè)術(shù)語(如營養(yǎng)素參考值百分比NRV%)與單一的信息表達(dá)方式(僅文字與數(shù)字)，在一定程度上降低了居民使用率，表現(xiàn)為購買食品時(shí)較少關(guān)注標(biāo)簽信息[6]、不能完全理解標(biāo)簽信息[7]以及缺乏參考標(biāo)簽信息選擇食品[8]。所以，有必要對營養(yǎng)成分表的信息內(nèi)容與表達(dá)方式進(jìn)行優(yōu)化，促進(jìn)標(biāo)簽信息有效傳遞并轉(zhuǎn)化為居民科學(xué)膳食行動(dòng)，培養(yǎng)在選購食品時(shí)自發(fā)閱讀營養(yǎng)標(biāo)簽的良好習(xí)慣。

當(dāng)前，如何進(jìn)行營養(yǎng)標(biāo)簽優(yōu)化是全球多數(shù)國家面臨的共同問題，總體上，學(xué)者們提出了4種解決思路：① 擴(kuò)大宣教范圍，增加宣教頻次，創(chuàng)新宣教方式提高消費(fèi)者對營養(yǎng)標(biāo)簽的認(rèn)知與理解[6,9]。例如，《中國居民膳食指南(2022)》將“會(huì)烹會(huì)選，會(huì)看標(biāo)簽”列為平衡膳食八準(zhǔn)則之一，加強(qiáng)營養(yǎng)標(biāo)簽宣傳教育。② 修改營養(yǎng)成分表的計(jì)量單位，例如，以食用份量替代100 g或100 mL[10]，增加食物能量單位“食物交換份”的表述[11]。③ 推行食品包裝正面(Front of Package，F(xiàn)OP)標(biāo)簽。作為一種補(bǔ)充營養(yǎng)信息的形式，F(xiàn)OP標(biāo)簽是預(yù)包裝食品包裝正面簡化的營養(yǎng)信息，它可以包括符號/圖形，文字或其組合，提供關(guān)于食物的整體營養(yǎng)價(jià)值和/或FOP標(biāo)簽中包含的營養(yǎng)成分信息[12]。趙佳等[13]倡導(dǎo)中國適時(shí)實(shí)施FOP標(biāo)簽，彌補(bǔ)營養(yǎng)成分表的不足。④ 利用信息技術(shù)提供健康飲食指導(dǎo)。隨著越來越多的居民使用智能手機(jī)，個(gè)別學(xué)者建議設(shè)計(jì)營養(yǎng)標(biāo)簽手機(jī)應(yīng)用程序，通過掃描食品包裝袋的條形碼，獲取營養(yǎng)標(biāo)簽的術(shù)語解釋[14]以及食品營養(yǎng)信息解讀[15]。由此可見，當(dāng)前營養(yǎng)標(biāo)簽優(yōu)化研究主要集中在營養(yǎng)標(biāo)簽信息內(nèi)容與表達(dá)方式改進(jìn)，但借助信息技術(shù)提供輔助支持的研究較少，尤其是區(qū)塊鏈、人工智能、云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)等最新信息技術(shù)的應(yīng)用比較少見。所以，研究擬結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)的相關(guān)試驗(yàn)與應(yīng)用，探索AR對營養(yǎng)標(biāo)簽的優(yōu)化方案，旨在為營養(yǎng)標(biāo)簽價(jià)值提升提供新的見解與方案。

1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在食物與營養(yǎng)領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)展

從2021年開始，全球進(jìn)入元宇宙時(shí)代。作為元宇宙的核心技術(shù)之一，AR融合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)，將計(jì)算機(jī)生成的三維圖形虛擬信息疊加到現(xiàn)實(shí)場景，以豐富的信息內(nèi)容與表達(dá)方式增強(qiáng)使用體驗(yàn)[16]。AR產(chǎn)品研究最早始于2012年谷歌公司推出的AR眼鏡(Google Project Glass)，2014年中國也加入行列，視辰信息科技公司推出視+AR瀏覽器。目前，AR在導(dǎo)航、醫(yī)療、游戲、建筑、教育、旅游、社交等場景已有廣泛應(yīng)用[17]，例如淘寶AR試穿、華為AR地圖。中國高度重視AR產(chǎn)業(yè)發(fā)展，《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》明確將云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)列為數(shù)字經(jīng)濟(jì)七大重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)。近年來，AR已開始向食物、膳食、營養(yǎng)領(lǐng)域進(jìn)軍，應(yīng)用前景與價(jià)值有了初步證據(jù)。

美食宣傳方面，Rau[18]嘗試將AR與地理位置、貨幣、社交網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，為旅行者提供一站式的美食服務(wù)。Weking等[19]開發(fā)一款移動(dòng)AR手機(jī)應(yīng)用程序，致力于介紹、傳播印度尼西亞的傳統(tǒng)美食文化。

教學(xué)培訓(xùn)方面，學(xué)者們嘗試?yán)肁R傳授食物與營養(yǎng)知識以及提供技能培訓(xùn)。例如，Arza等[20]開發(fā)了一款雙人AR游戲，以有趣的共同用餐為虛擬場景，通過模擬食物咀嚼來宣傳科學(xué)飲食方法。Camacho等[21]使用AR創(chuàng)建交互式學(xué)習(xí)系統(tǒng)，設(shè)立高度現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)場景，為學(xué)生的臨床營養(yǎng)知識學(xué)習(xí)提供支撐。Chanlin等[22]嘗試開發(fā)移動(dòng)AR系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生掃描食物圖像學(xué)習(xí)膳食知識。Escárcega-Centeno等[23]介紹一款A(yù)R手機(jī)程序教育消費(fèi)者了解含糖飲料的肥胖風(fēng)險(xiǎn)。Beck等[24]提出采用AR培訓(xùn)提高企業(yè)員工的食品安全處理技能與食源性疾病認(rèn)知水平。

飲食決策支持方面，為預(yù)防肥胖與營養(yǎng)相關(guān)疾病，Stütz等[25]提出了能幫助消費(fèi)者自動(dòng)計(jì)算與評估食物營養(yǎng)成分的移動(dòng)AR應(yīng)用方案。Rollo等[26]評估AR食品服務(wù)輔助系統(tǒng)ServAR的可用性發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)能幫助消費(fèi)者準(zhǔn)確計(jì)算食物攝入的總份量。Ahn等[27]將AR應(yīng)用在食品標(biāo)簽，開發(fā)了移動(dòng)AR輔助購物程序，向顧客推薦健康的食品和飲食方式。李澤琳等[28]利用AR設(shè)計(jì)膳食營養(yǎng)搭配移動(dòng)應(yīng)用程序，方便居民的膳食營養(yǎng)搭配。一些學(xué)者還通過AR應(yīng)用程序設(shè)計(jì)食品環(huán)境標(biāo)識與營養(yǎng)標(biāo)簽[29]以及解讀碳水化合物等營養(yǎng)信息[30]。

當(dāng)前，AR在食物、膳食與營養(yǎng)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，比條形碼、二維碼等信息標(biāo)識技術(shù)更具豐富的信息表達(dá)方式與智能交互等顯著優(yōu)勢[31]。而且，少數(shù)學(xué)者已關(guān)注到AR對營養(yǎng)標(biāo)簽的賦能潛力，但僅停留在信息表達(dá)與解釋，未能充分發(fā)揮AR的個(gè)性化服務(wù)功能。

2 基于AR的營養(yǎng)標(biāo)簽優(yōu)化

2.1 AR營養(yǎng)標(biāo)簽屬性特征

基于AR與中國營養(yǎng)標(biāo)簽特征，研究的AR優(yōu)化營養(yǎng)標(biāo)簽是以預(yù)包裝食品營養(yǎng)成分原有信息為載體，在此基礎(chǔ)上疊加AR特征的信息內(nèi)容與表達(dá)方式。實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的營養(yǎng)標(biāo)簽稱為AR營養(yǎng)標(biāo)簽，與營養(yǎng)成分表的特征對比如表1所示，AR營養(yǎng)標(biāo)簽跨越印刷產(chǎn)品范疇，將紙質(zhì)媒體與電子媒體相結(jié)合，展示的營養(yǎng)信息是虛景與實(shí)景相結(jié)合，信息載量不受食品包裝袋面積限制，可通過三維圖形等多媒體表達(dá)信息，信息內(nèi)容不局限于能量與營養(yǎng)成分含量，且發(fā)揮科普、個(gè)性化飲食建議等使用價(jià)值。

2.2 營養(yǎng)標(biāo)簽AR化開發(fā)流程框架

通過AR可優(yōu)化營養(yǎng)成分表的信息內(nèi)容與表達(dá)方式。具體而言，營養(yǎng)標(biāo)簽AR化開發(fā)的步驟是指導(dǎo)功能設(shè)計(jì)→數(shù)據(jù)庫構(gòu)建→三維建?！鶤R營養(yǎng)標(biāo)簽手機(jī)應(yīng)用程序制作與測評(見圖1)。在數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方面，擬利用信息容量大的云服務(wù)器建立數(shù)據(jù)庫，采集市面上預(yù)包裝食品營養(yǎng)成分表信息、《預(yù)包裝食品營養(yǎng)標(biāo)簽通則》(GB 28050-2011)的專業(yè)術(shù)語及營養(yǎng)標(biāo)簽使用說明、全民營養(yǎng)健康大數(shù)據(jù)。在三維建模方面，隨著體驗(yàn)式消費(fèi)時(shí)代的到來，三維圖形的制作效果直接影響用戶體驗(yàn)，擬設(shè)置吸引眼球的信息呈現(xiàn)方式，表達(dá)多媒體信息，提供立體視覺體驗(yàn)。在手機(jī)應(yīng)用程序制作與測評方面，為了讓用戶在屏幕設(shè)備上進(jìn)行點(diǎn)擊和手勢交互，可將智能手機(jī)作為AR顯示設(shè)備，通過Vuforia SDK軟件制作AR營養(yǎng)標(biāo)簽手機(jī)應(yīng)用程序，圍繞操作界面是否具有親和力、功能是否完善、內(nèi)容及表達(dá)是否合理等方面開展質(zhì)量測評。AR化開發(fā)流程的難點(diǎn)在于指導(dǎo)功能設(shè)計(jì)?；贏R特征與業(yè)內(nèi)專家咨詢，營養(yǎng)標(biāo)簽信息內(nèi)容優(yōu)化可疊加知識科普、營養(yǎng)成分輔助計(jì)算、健康飲食指導(dǎo)等虛擬信息。① 營養(yǎng)標(biāo)簽知識科普功能方面，擬以通俗易懂方式解釋食品營養(yǎng)成分表的營養(yǎng)成分、營養(yǎng)素參考值等專業(yè)術(shù)語以及介紹營養(yǎng)成分表的正確使用方法，旨在提高居民的營養(yǎng)標(biāo)簽信息理解能力。② 營養(yǎng)成分輔助計(jì)算功能方面，擬根據(jù)營養(yǎng)成分表標(biāo)示的每100 g或100 mL食品營養(yǎng)成分含量，結(jié)合整個(gè)食品凈含量，折算并介紹標(biāo)簽標(biāo)示的營養(yǎng)成分含量及其每日營養(yǎng)成分參考攝入量百分比，為消費(fèi)者提供直接可用的食品營養(yǎng)成分?jǐn)?shù)據(jù)。鑒于一些食品高能量、高脂、高鈉但有益營養(yǎng)成分不足的營養(yǎng)狀況，營養(yǎng)成分輔助計(jì)算功能還會(huì)提示健康風(fēng)險(xiǎn)。③ 精準(zhǔn)營養(yǎng)指導(dǎo)功能。為克服營養(yǎng)成分表專業(yè)難懂的營養(yǎng)素參考值百分比，提高居民選購食品時(shí)對營養(yǎng)成分表的參考程度，擬針對個(gè)人基本特征、身體活動(dòng)水平、人體每日所需能量及對應(yīng)的膳食模式，結(jié)合食品營養(yǎng)成分提供個(gè)性化的飲食建議。

表1 營養(yǎng)成分表與AR營養(yǎng)標(biāo)簽的屬性特征[32]

圖1 營養(yǎng)標(biāo)簽AR化開發(fā)流程框架Figure 1 The process framework for AR development of nutrition labeling

3 結(jié)語

中國一直在對營養(yǎng)標(biāo)簽進(jìn)行優(yōu)化，在營養(yǎng)成分表修訂與宣傳教育方面不僅做了大量努力，而且還將包裝正面標(biāo)簽實(shí)施列入了《健康中國行動(dòng)(2019—2030年)》。該研究基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，從信息內(nèi)容與表達(dá)方式兩方面優(yōu)化營養(yǎng)標(biāo)簽，與現(xiàn)行優(yōu)化措施不僅不沖突，反而能起到補(bǔ)充與支撐作用。為促進(jìn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)營養(yǎng)標(biāo)簽落地實(shí)施，后續(xù)還需開展以下工作：

(1) 積極構(gòu)建全民營養(yǎng)健康數(shù)據(jù)庫。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)營養(yǎng)標(biāo)簽的精準(zhǔn)營養(yǎng)指導(dǎo)功能設(shè)計(jì)旨在滿足個(gè)性化營養(yǎng)指導(dǎo)需求，但離不開全民營養(yǎng)健康大數(shù)據(jù)支撐。所以，要積極構(gòu)建大型數(shù)據(jù)庫采集中國居民個(gè)人基本信息(性別、年齡等)、健康狀況、運(yùn)動(dòng)狀況、飲食攝入等數(shù)據(jù)。

(2) 對增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)營養(yǎng)標(biāo)簽技術(shù)方案開展效果預(yù)估。消費(fèi)者對增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)營養(yǎng)標(biāo)簽的使用意向、企業(yè)投資增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)營養(yǎng)標(biāo)簽的成本收益以及政府推行的社會(huì)效益都關(guān)乎新標(biāo)簽方案的科技成果轉(zhuǎn)化，有必要開展消費(fèi)者調(diào)查以及代表性企業(yè)與相關(guān)政府部門走訪，對增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)標(biāo)簽方案產(chǎn)生的效果進(jìn)行綜合研判。

(3) 設(shè)計(jì)適合中國的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)營養(yǎng)標(biāo)簽系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制及保障措施。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)營養(yǎng)標(biāo)簽落地實(shí)施需要一套周密詳盡的運(yùn)行管理系統(tǒng)。不同于傳統(tǒng)營養(yǎng)標(biāo)簽，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)營養(yǎng)標(biāo)簽融入了新技術(shù)與新功能，涉及更多的監(jiān)管與執(zhí)行部門，以及需要更為完善的公共服務(wù)支撐與保障措施，建議從主導(dǎo)層、監(jiān)管層、執(zhí)行層以及公共服務(wù)支撐4個(gè)層面設(shè)計(jì)整個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)營養(yǎng)標(biāo)簽系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制，并從立法、資金、科技、宣傳、人才等方面做好保障。