Сибирский федеральный университет

Перевод названия: МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ БИОРЕГЕНЕРАТИВНОЙ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2018

Идентификатор DOI: 10.31772/2587-6066-2018-19-4-631-636

Ключевые слова: переменные, целевая функция, ингредиенты, блюдо, нутриент, variables, objective function, ingredient, dish, nutrient

Аннотация: We have developed a linear model for compiling and optimizing food components in a bioregenerative life-support system (BLSS) intended for space purposes in the Excel environment using OpenSolver public add-in with COIN-OR- CBC solver. The independent variables in the model are the masses of ingredients used in dishes. The objective functions of modeling are to minimize the total mass of the daily diet and maximize its antioxidant potential. The daily intakes of nutrients in the menu are limited to NASA standards. The upper and lower limits are also imposed on independent variables and the masses of dishes. We have found the content of nutrients in ingredients in open databases. The menu includes the first course, the second course, snacks, desserts, drinks, bread and water. We have presented an example of a concrete calculation of the daily menu consisting of 12 dishes: fresh-soup, chicken with rice, the roast, sausages, tofu, chickpeas, candied nuts, bread, goat milk, soy milk, cocktail and water. These dishes are prepared using 24 ingre- dients: table salt, water, wheat grains, rice, quinoa, millet, sweet potato, white potato, carrots, safflower oil, soybeans, chickpeas, lentils, cowpeas, strawberries, tomatoes, onions, garlic, chili pepper, quail, pork, tilapia, goat’s milk and sugar. The ingredients being used represent edible biomass of plants and animals that are candidates for inclusion in BLSS. Caloric content of a daily diet is assumed to be equal to 2800 kcal. It is shown that food imbalances in the esti- mated daily menu are caused by a shortage of estimated daily intake of pantothenic acid, and also by an excess of iron, phosphorus and saturated fats. Excess intake of iron and phosphorus may not be critical for the health of the users of BLSS. The minimum weight of the daily menu is 2641 g, and its antioxidant potential can reach 14 mmol Ttrolox- equivalent. В среде Excel с использованием решателя COIN-OR-CBC в составе общедоступной надстройки OpenSolver разработана линейная модель для составления и оптимизации пищевого звена биорегенеративной системы жизнеобеспечения (БСЖО), предназначенной для использования в космосе. Независимыми переменными в модели являются массы источников пищи, используемые в блюдах. Целевыми функциями моделирования являлись минимизация общей массы суточного рациона и максимизация его антиок- сидантного потенциала. Суточное потребление нутриентов в составе меню было ограничено стандартами НАСА. Верхние и нижние ограничения накладывали также на независимые переменные и массу блюд. Содер- жание нутриентов в источниках пищи находили в открытых базах данных. В схему меню включены первое блюдо, второе блюдо, закуски, десерты, напитки, хлеб и вода. Представлен пример конкретного расчёта суточного меню, состоящего из 12 блюд: уха из тиляпии, цыплёнок с рисом, жаркое, колбаски, тофу, нут, козинак, хлеб, молоко козье, молоко соевое, коктейль и вода. Эти блюда были скомпонованы из 24 ингредиен- тов: поваренной соли, воды, зёрен пшеницы, риса, лебеды, проса, батата, картофеля, моркови, масла сафлоро- вого, бобов соевых, нута, чечевицы, вигны, земляники, томатов, лука, чеснока, перца чили, перепелятины, сви- нины, тиляпии, молока козье и сахара. В качестве ингредиентов использовали съедобную биомассу растений и животных, являющихся кандидатами для включения в БСЖО. Калорийность суточного рациона принята равной 2800 ккал. Показано, что пищевые дисбалансы в расчётном суточном меню обусловлены недостатком расчётного суточного потребления пантотеновой кислоты, а также избытком железа, фосфора и насыщен- ных жиров. Избыточное потребление железа и фосфора, возможно, не является критическим для здоровья обитателей БСЖО. Минимальная масса суточного меню составила 2641 г, а его антиоксидантный потенциал может достигать 14 ммоль тролокс-эквивалента.

Журнал: Сибирский журнал науки и технологий

Выпуск журнала: Т. 19, № 4

Номера страниц: 631-636

ISSN журнала: 25876066

Место издания: Красноярск

Издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева

• Kovalev V.S. (Institute of Biophysics SB RAS)
• Manukovsky N.S. (Reshetnev Siberian State University of Science and Technologies)
• Tikhomirov A.A. (Reshetnev Siberian State University of Science and Technologies)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК