《Future Foods》：Translating environmentally optimized agri-food systems into diets: a case study
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允许评估食物系统重新设计以惠及可持续性目标的食物系统优化模型，通常缺乏从作物和畜牧生产到可组合成饮食的食品产品的转化。不进行从商品到食品产品的转化，可能会限制对重新设计的农业食品系统是否能满足文化适应性饮食的评估，以及对其准确健康评估的能力。为探索在弥合食物系
允许评估食物系统重新设计以惠及可持续性目标的食物系统优化模型，通常缺乏从作物和畜牧生产到可组合成饮食的食品产品的转化。不进行从商品到食品产品的转化，可能会限制对重新设计的农业食品系统是否能满足文化适应性饮食的评估，以及对其准确健康评估的能力。为探索在弥合食物系统优化与健康饮食之间差距时应考虑的方法论方面，研究人员在一项案例研究中使用了循环食物系统（CiFoS）模型的结果。CiFoS结果包括重新设计的欧洲农业食品系统中生产的商品（n=154），这些商品被映射到当前欧洲饮食中包括的食品产品（n=602）。研究人员探索了两种不同的饮食场景，将CiFoS商品转化为饮食：（1）匹配当前消费量，（2）可被认为更健康且最大化利用可用商品。结果表明，应用匹配当前饮食的目标时，可用商品只能部分转化为产品级饮食，超过一半的可用商品未被使用。然而，最大化利用商品产生的饮食被认为比当前饮食更健康，但也与之有显著偏差。本研究突出了相关方法论方面，并强调了在优化农业食品系统以实现可持续健康饮食时，需要超越商品级饮食，因为转化为食品产品可以更好地评估这些饮食。
**研究背景与问题**
当前欧洲饮食模式在2021年导致超过60万人死亡（占全部风险的25%）和超过1100万伤残调整生命年（占全部风险的22%），同时欧洲食物系统在消耗自然资源和造成环境污染方面不可持续。转向更健康且环境影响更低的饮食是实现气候变化目标和整体更健康星球与人口的重要步骤。然而，大部分相关研究来自消费导向方法，将人类饮食与食物生产分离，而食物消费本质上与生产系统相关联，破坏性饮食变化（如从动物性丰富转向植物性丰富）需与农业食品系统变革同步。相反，旨在重新设计农业食品系统的方法可提供资源优化分配以满足食物需求的见解，但这类生产导向方法往往低估消费细节，导致从商品（commodity）到食品产品（food product）的转化缺失。这一转化缺失限制了评估重新设计系统能否适应文化饮食及准确健康评估。因此，开展本研究的目的是探索如何将现有食物系统优化模型（如循环食物系统（CiFoS）模型）的输出（商品级）转化为食品产品级饮食，以弥补可持续生产与消费之间的鸿沟。论文发表在《Future Foods》。
**研究内容与结论**
研究人员利用CiFoS模型的两种场景输出（CirAgri和CirHealth），分别对应维持当前生产水平并应用循环原则（CirAgri），或向更营养健康饮食过渡且结合循环原则（CirHealth），将其商品组合（154种）映射到欧洲22国当前饮食中消费的602种食品产品。通过设计两个饮食场景（CirAgriDiet和CirHealthDiet），分别以最小化与当前饮食的差距（CirAgriDiet）或最大化利用可用商品并优先选择低加工食品（CirHealthDiet）为目标，分析了转化后的饮食与当前饮食的偏差及非传染性疾病（NCDs）风险。结论表明：当匹配当前饮食时（CirAgriDiet），可用商品只能部分转化为产品级饮食（覆盖当前消费量的43%），超过一半商品未被使用；当最大化利用商品且优先健康时（CirHealthDiet），覆盖率达80%，但饮食结构与当前饮食显著偏离。两种场景均未达到全球疾病负担（GBD）理论最小风险暴露水平（TMRELs），尤其钙、牛奶和omega-3脂肪酸供应不足。研究强调，从商品到食品产品的转化是评估可持续健康饮食可行性、可接受性和健康影响的关键，忽视这一转化可能导致环境效益高估和食物浪费。
**关键技术与方法**
（1）利用CiFoS模型（基于通用代数建模系统（GAMS）的线性优化模型）的预设场景输出（CirAgri和CirHealth），该模型重新分配土地、生物质和养分等资源以实现循环性，模拟51种作物生产系统、9种动物生产系统及野生捕捞渔业，生成154种非或最低加工的商品。
（2）采用EFSA综合欧洲食物消费数据库（EFSA，2024）中22个欧洲国家的慢性消费数据（FoodEx Level 3/4产品级，共602种食品产品），仅使用成人群体（≥18至<65岁）数据，未进行人口加权。
（3）通过基于常见食谱（来自谷歌、ChatGPT或荷兰超市产品标签）的映射（recipe mapping），将商品按比例组合成食品产品，并针对CirHealthDiet场景应用NOVA分类系统（Monteiro et al., 2019）对食品产品进行加工程度分级（1-4类），优先使用NOVA类别1（最低加工）产品。
（4）在GAMS中独立编码CiFoS饮食模块，设置目标函数：CirAgriDiet最小化产品产量与当前消费量的相对距离；CirHealthDiet最大化商品利用并采用优先级循环（优先生产NOVA类别1产品）。
（5）通过比较饮食场景与GBD的TMRELs（包括红肉、加工肉类、含糖饮料、水果、蔬菜、豆类、全谷物、坚果种子、牛奶、钙、omega-3脂肪酸、纤维和多不饱和脂肪酸（PUFA））评估NCDs风险。
**研究结果**
**3.1 匹配当前饮食（CirAgriDiet）**
从基于当前生产水平的循环农业食品系统可用商品转化时，仅43%的当前消费量被覆盖（即商品可生产的产品量），206种当前消费产品未产出，68%的可用商品未被利用。以水果组为例，主要产出完整水果，但温带水果商品缺失，果汁产量与消费量不匹配。尽管部分有益食品（如全谷物、蔬菜）商品存在，但因商品与产品不匹配而未被利用，导致钙、omega-3等营养素未进入饮食，无法达到TMRELs。
**3.2 匹配健康饮食（CirHealthDiet）**
在最大化利用商品并优先低加工产品的目标下，80%的当前消费量被覆盖，但117种产品偏离当前量超过25%（因产量高于当前），120种产品未产出，9%的商品因无法映射而剩余。以乳制品组为例，主要产出牛奶（量高于当前），而甜点、烘焙产品因NOVA类别优先级未被纳入。尽管有益膳食风险成分摄入增加，但钙、牛奶和omega-3脂肪酸在商品中本就不足，整体仍不满足TMRELs。
**讨论与结论**
讨论部分总结：研究揭示了生产导向模型与消费导向模型之间的差距。维持当前生产的循环系统只能部分匹配当前饮食，而转向健康导向的系统虽能更好转化为食品产品，但饮食结构偏离较大，且两种饮食均未达到GBD的最低风险水平。驱动因素包括：生产导向方法本身导致商品与产品不匹配；方法论选择（如食品组定义、健康指南选择）影响结果；食品加工程度（NOVA分类）在可持续健康饮食中的作用需进一步研究；以及循环系统中副产物（upcycled foods）虽具潜力，但若缺乏消费市场可能导致浪费和环境效益高估。强调需要整合生产与消费方法，以更准确评估可持续健康饮食。
研究结论翻译：本研究表明，通过优化农业食品生产系统来定义可持续健康饮食，若缺乏理解这些饮食可行性、可接受性和健康影响所需的食品产品细节，则存在研究空白。尽管使用CiFoS模型场景作为案例，但优化农业食品系统中的商品可能无法直接转化为当前消费产品组成的饮食这一发现，对任何食物系统优化方法都具有高度相关性。从农业食品系统优化中推导可持续健康饮食，当商品无法用于当前消费产品时可能导致意外浪费。因此，若未匹配食物需求偏好，农业食品系统优化可能高估减少环境影响的潜力。结果还表明，由于重新设计的食物系统更为激进且与当前生产系统不同，当放弃商品现状时，从商品到食品产品的转化变得更具可行性。此外，方法学上的启示是，食品组的定义或包含的商品选择需与健康考量（如非传染性疾病风险）严格对齐。本研究强调在评估可持续食物系统的食物可用性时，需超越商品层面，最终推导出可持续健康饮食。通过将商品转化为食品产品，可以更好地评估可持续饮食与当前饮食之间的差距及其健康影响。
