CC BY
173
Гигиена питания
©КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УДК 613.2-07
С.А. Максимов1, О.А. Иванова2, С.Ф. Зинчук3
ПРИМЕНЕНИЕ ФАКТОРНОГО АНАЛИЗА ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ СТЕРЕОТИПОВ
пищевого поведения населения
1НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний СО РАМН, 650002, Кемерово; 2МУЗ ГКБ г. Кемерово № 3 им. М.А. Подгорбунского, 650000, Кемерово; 3Кемеровская государственная медицинская академия, 650029, Кемерово
В статье рассмотрены возможности применения одного из методов многомерной статистик - факторного анализа при изучении частоты потребления категорий продуктов питания населением. Сопоставление полученных результатов с результатами использования других методов статистики (кластерный и дисперсионный анализ) показало адекватность использования факторного анализа в исследуемых целях.
Ключевые слова: питание населения; факторный анализ; методы исследования
S. A. Maksimov1, O. A. Ivanova2, S. F Zinchuk3 - THE USE OF FACTOR ANALYSIS IN DETERMINING THE DIETARY PATTERNS IN THE POPULATION
1Federal State Budgetary Institution "Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases" of the Siberian Branch of the Russian Academy of Medical Sciences, 650000, Kemerovo, Russian Federation ; Municipal Budgetary Institution of Health care "City Clinical Hospital № 3" named after M.A. Podgorbunsky, 650000, Kemerovo, Russian Federation ; 3Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "Kemerovo State Medical Academy", 650029, Kemerovo, Russian Federation
The possibilities of using one of the methods of multivariate statistics, factor analysis, in the study of the frequency of consumption offood categories for the population are considered. Comparison of the results with the results of other statistical methods (cluster and variance analysis ) showed the adequacy of factor analysis in the study purposes.
Key words: nutrition; factor analysis; methods of investigation
Введение
В ходе научно-исследовательских работ по вопросам питания нередко возникает необходимость определения частоты потребления пищевых продуктов конкретными группами населения. В частности, анализ предпочтений различных групп населения при выборе потребляемых продуктов питания является одной из основных задач оценки рациональности фактического питания и пищевого статуса. Однако часто, получив подобные эмпирические данные, исследователь сталкивается с проблемой представления полученной информации в компактной, «удобоваримой» форме, особенно при группировке исследуемого населения по совокупности предпочитаемых пищевых продуктов. Субъективное, «примерное» решение данных вопросов как трудоемко, так и недостаточно адекватно при условии наличия в современном математико-статистическом аппарате методов и средств группировки массивов данных.
Многообразие потенциальных продуктов потребления, а также возможные многоуровневые взаимосвязи между частотой потребления отдельных видов продуктов питания конкретным индивидом создают сложности в систематизации и классификации имеющихся стереотипов пищевого поведения (СПП). В то же время значительное число характеристик изучаемого признака предполагает использование много-
Максимов Сергей Алексеевич (Maksimov Sergey Alexeevich), e-mail: m1979sa@yandex.ru
мерных методов статистического анализа, одним из которых является факторный анализ. Факторный анализ представляет собой совокупность методов, которые на основе объективно существующих корреляционных взаимосвязей признаков позволяют выявлять латентные (скрытые) обобщающие характеристики структуры изучаемых объектов и их свойств.
Целью данного исследования явилась оценка возможности использования факторного анализа при определении предпочтений в выборе (частоты потребления) продуктов питания населения.
Материалы и методы
У 285 преподавателей общеобразовательных школ при помощи анкет определяли частоту потребления основных групп продуктов питания. Частота потребления имела 3 градации и соответствующий условный балл: «часто» - 3 балла, «периодически» - 2 балла, «редко» - 1 балл.
Для выделения латентных факторов (стереотипов пищевого потребления), обусловливающих частоту потребления конкретных категорий продуктов питания, использовали один из распространенных методов факторного анализа - метод главных компонент. Первоначально получена корреляционная матрица частоты потребления пищевых продуктов. На основании данной матрицы по критерию Кайзера выделены 3 фактора, у которых собственное значение превышает 1. Построена первоначальная матрица факторных нагрузок (корреляций) частоты потребления пищевых продуктов на выделенные факторы. Далее про-
45
[гиена и санитария 2/2013
ведена процедура вращения полученной факторной структуры методом варимаксного нормализованного вращения с построением окончательной матрицы факторных нагрузок.
В качестве подтверждающих статистических методов использовали кластерный анализ (древовидная кластеризация, Евклидово расстояние, объединение в кластеры методом Уорда) и дисперсионный анализ Фишера.
Результаты и обсуждение
Окончательные факторные нагрузки представлены в табл. 1. Корреляция показателей частоты потребления пищевых продуктов и выделенных факторов обусловливает формирование следующих латентных (ненаблюдаемых) факторов. Фактор 1 образован показателями частоты потребления сахара и кондитерских изделий (а = 0,77) и частоты потребления хлеба и мучных изделий (а = 0,73). Кроме того, достаточно высоко коррелирует с фактором 1 потребление макаронных изделий (а = 0,58), что позволяет также отнести данные продукты питания к фактору 1. Как правило, в факторном анализе рассматриваются связи исходных переменных и выделенных факторов, превышающих 0,7, однако, учитывая тот факт, что макаронные изделия ни с каким из факторов так высоко не коррелируют, мы пренебрегли данным правилом, тем более что трактовка результатов факторного анализа в значительной степени зависит от цели анализа и ожидаемых конечных результатов. Для данного фактора (СПП) характерно преимущественное потребление высококалорийных продуктов питания на фоне снижения потребления биологически ценных, поэтому данный фактор сочли возможным обозначить как «высококалорийный». Доля объясняемой дисперсии «высококалорийного» фактора составляет 21,5% , т. е. является максимальной среди выявленных факторов; следовательно, данный СПП должен теоретически
Таблица 1
Факторные нагрузки показателей частоты потребления пищевых продуктов на выделенные факторы
Показатель Выделенные факторы
фактор 1 фактор 2 фактор 3
Мясо и мясопродукты 0,09 0,47** -0,28
Рыба и морепродукты -0,17 0,50** 0,15
Молоко и молочные продукты 0,07 0,72* 0,22
Овощи, фрукты, соки 0,11 0,72* -0,15
Сахар и кондитерские изделия 0,77* 0,14 -0,27
Хлеб и мучные изделия 0,73* -0,03 0,16
Крупы 0,07 0,06 0,85*
Макаронные изделия 0,58** -0,02 0,44**
Доля объясняемой дис- 21,5 17,6 13,7
персии, %
Примечание. * - факторные нагрузки частоты потребления пищевых продуктов с высоким значением (> 0,70); ** - факторные нагрузки частоты потребления пищевых продуктов со средними значениями (> 0,40, но < 0,70).
иметь наибольший удельный вес в структуре пищевых предпочтений исследуемой группы.
Фактор 2 высоко коррелирует с частотой потребления молока и молочных продуктов (а = 0,72) и овощей, фруктов, соков (а = 0,72). Кроме того, достаточно высоко коррелируют с данным фактором частота потребления мяса и мясопродуктов (а = 0,47) и рыбы и морепродуктов (а = 0,50), что позволило также включить их в данный фактор. Объединение этих пищевых продуктов в один фактор также обусловлено смысловой нагрузкой их пищевой ценности - все они являются чрезвычайно ценными источниками важнейших нутриентов (животных белков, полиненасыщенных жирных кислот, витаминов, микроэлементов). Фактор 2 (СПП) обозначили как «ценностный», его вклад в общую дисперсию составляет 17,6 %.
Высоко коррелирована с фактором 3 частота потребления круп (а = 0,85), кроме того, достаточно тесно связано с ним потребление макаронных изделий (а = 0,44). Данный фактор (СПП) обозначили как «экономный», так как крупы и макаронные изделия - одни из наиболее дешевых пищевых продуктов из обсуждаемых в исследовании. Вклад данного фактора в общую дисперсию составляет 13,7%.
Таким образом, по результатам применения факторного анализа возможно выделение трех факторов, объясняющих 52,8% взаимосвязей частоты потребления основных пищевых продуктов в исследуемой группе (рис. 1). Полученные СПП («высококалорийный», «ценностный» и «экономный») обоснованы статистически и, кроме того, на наш взгляд, более соответствуют реальной действительности, чем, например, такие стереотипы пищевого потребления как «мясной», «рыбный» и т. д. Следует заметить, что выделенные при этом СПП характерны именно для данной исследуемой выборки. Иными словами, с помощью факторного анализа в процессе изучения частоты потребления пищевых продуктов первоначально проанализированы эмпирические данные, на основании которых в дальнейшем выделены СПП, характерные для исследуемой выборки. Это принципиально отличается от ситуации, когда по рекомендуемым готовым СПП (например, «мясной», «рыбный», «молочный» и т. д.) распределяются эмпирические данные, что в итоге дает исследователю несколько «стандартизованные» СПП, которые могут значительно отличаться от реальных в исследуемой выборке.
Несомненным плюсом выделения СПП подобным путем является возможность при необходимости определения отношения каждого конкретного респондента к каждому из факторов (СПП) с последующим математически наглядным выделением предпочтительного. Положительное значение фактора соответствует позитивному отношению респондента, а отрицательное - негативному. При анализе СПП, характерного для каждого конкретного индивида, мы придерживались следующих правил.
• Конкретный фактор (СПП) признавали приоритетным для индивида в случае значительного преобладания (выше в 2 раза и более) его значения над значениями других факторов. Например, индивид имеет следующие значения факторов: фактор 1 = 0,518, фак-
46
к
е
со
О.
©
О
X
CL
ф
Б
СО
231 22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -1514 -13 -*■
3 ж
Рис. 2. Кластеры подобия категорий продуктов питания по показателям частоты их потребления.
Рис. 1. Взаимоотношение показателей частоты потребления пищевых продуктов и выделенных факторов (СПП).
По оси x - значения фактора 1; по оси у - фактора 2; по оси z - фактора 3. Здесь и на рис. 2: частота потребления: А — мяса и мясопродуктов; Б — рыбы и морепродуктов; В - молока и молочных продуктов; Г - овощей, фруктов, соков; Д - сахара и кондитерских изделий; Е - хлеба и мучных изделий; Ж - круп; З - макаронных изделий.
тор 2 = -2,446, фактор 3 = 0,038. Приоритетный фактор (СПП) - 1, т. е. «высококалорийный».
• В случае примерно равных (различающихся не более чем в 2 раза) значений двух факторов при отрицательном или низком значении 3-го фактора приоритетным признавали сочетание двух СПП. Например, индивид имеет следующие значения факторов: фактор
1 = 0,771, фактор 2 = -2,043, фактор 3 = 0,697. Приоритетным признано сочетание факторов 1 и 3 (СПП).
• Смешанный (неопределяемый) фактор признавали у индивида с примерно равными значениями (различающимися не более чем в 2 раза) всех трех факторов либо в случае отрицательных значений всех трех факторов. Например, индивид имеет следующие значения факторов: фактор 1 = 0,756, фактор
2 = 0,574, фактор 3 = 0,889 или фактор 1 = -1,098, фактор 2 = -2,466, фактор 3 = -1,214.
На основании данного анализа проведена структуризация исследуемой выборки по приоритетным СПП. Наиболее распространен «высококалорийный» СПП - 23,2%, что подтверждает данные о вкладе фактора 1 в общую дисперсию. Совокупный удельный вес преподавателей, придерживающихся определенного СПП, достигает 60,1%, достаточно высока доля преподавателей со смешанным типом питания - 17,5 %, сочетание двух СПП суммарно отмечено у 22,4%.
В соответствии с полученными данными можно сделать заключение, что удельный вес преподавателей, достаточно часто потребляющих биологически ценные продукты питания (мясные и молочные, рыбу, овощи, фрукты), составляет 32,2%. Это значение включает преподавателей с преимущественным «ценностным» СПП, т. е. фактором 2, а также лиц, для которых определено сочетание СПП (факторов), одним из которых является «ценностный» (фактор 2) СПП.
Для подтверждения обоснованности полученных данных результаты факторного анализа сопоставляли с результатами применения других методов статистического анализа - кластерным и дисперсионным.
Кластерный анализ, как и факторный, являющийся методом группировки данных, позволяет выделить наиболее схожие по совокупности свойств объекты, при этом схожесть характеризуется кластерным расстоянием между объектами. Наиболее схожие между собой объекты на минимальном кластерном расстоянии объединяются в кластер, менее схожие объекты формируют следующий кластер, и т. д. В итоге формируется система кластеров, графически представляющая «дерево кластеризации».
Объектами кластеризации явились категории продуктов питания, группируемых по совокупности частоты их потребления преподавателями (рис. 2). В результате кластеризации выделены 4 первичных кластера, объединяемых на расстоянии от 14,2 до 15,3. Первый и четвертый кластеры соответствуют фактору 2, второй кластер - фактору 1 (за исключением макаронных изделий), третий кластер - фактору 3. Выделение двух кластеров из категорий продуктов питания, формирующих фактор 2, обусловлено некоторым самостоятельным
Таблица 2
Соответствие суммарных баллов частоты потребления продуктов питания индивидуальным СПП
Индивидуальный СПП Число обсле- Сумма баллов по категориям продуктов питания, входящих в выделенные 3 фактора
(фактор) у обследованных лиц дован- ных фактор 1 фактор 2 фактор 3
лиц М* ±SD** М ±SD М ±SD
Смешанные СПП 50 6,1 2,0 9,1 1,7 3,5 1,6
СПП 1 66 7 7*** 0,8 8,4 1,3 3,7 0,8
СПП 2 50 5,2 1,3 10,8*** 0,8 3,1 0,8
СПП 3 55 5,8 1,3 7,9 1,5 4,6*** 0,8
СПП 1+2 22 7 9*** 0,6 11 1*** 0,8 3,8 0,6
СПП 2+3 22 5,7 1,0 10,6*** 0,7 4,4*** 0,6
СПП 1+3 20 7,6*** 0,7 7,7 1,3 4,9*** 0,6
Примечание. * - среднее; ** - ± стандартное отклонение; *** - выделены средние значения баллов среди лиц с СПП, соответствующими данному
фактору, p < 0,000001.
47
[гиена и санитария 2/2013
значением мясных и рыбных продуктов питания. При анализе факторных нагрузок отмечено, что при строгом соблюдении условий включения переменных в фактор (необходима корреляция исходных переменных и выделенных факторов на уровне более 0,7) фактор 2 СПП (СПП 2) будет образован только частотой потребления молочных продуктов и овощей, фруктов, соков. В то же время, если не придерживаться при формировании выделенных факторов критерия Кайзера, по которому рассматриваются только факторы, имеющие величину собственного значения фактора более 1, то фактором 4 может быть СПП, высоко коррелирующий с частотой потребления мясных и рыбных продуктов. Собственное значение данного фактора 4 в этом случае равно 0,99. На математико-статистическом аппарате кластерного анализа данные особенности обусловили выделение мясных и рыбных продуктов в отдельный кластер. Четыре первичных кластера образуют два вторичных (кластерное расстояние 17,7 и 19,6), которые в итоге объединяются на кластерном расстоянии 22,1.
В ходе дисперсионного анализа оценивали соответствие принадлежности выделенных СПП индивидуумов реальной частоте потребления продуктов питания, входящих в данный СПП, например, реально ли выше частота потребления круп и макаронных изделий среди преподавателей с «экономным» СПП (фактор 3). С этой целью для каждого индивида рассчитывали сумму баллов частоты потребления продуктов питания, входящих в каждый фактор:
- в фактор 1 - частоту потребления сахара и кондитерских изделий, хлеба и мучных изделий, макаронных изделий;
- в фактор 2 - частоту потребления мяса и мясопродуктов, рыбы и морепродуктов, молока и молочных продуктов, овощей, фруктов, соков;
- в фактор 3 - частоту потребления круп, макаронных изделий.
Результаты дисперсионного анализа свидетельствуют о соответствии частоты потребления продуктов питания среди лиц, придерживающихся конкретного СПП (табл. 2). Так, преподаватели, придерживающиеся преимущественно СПП 1, а также СПП, сочетающих СПП 1 с другим фактором (СПП 1 + 2 и СПП 1 + 3), достоверно чаще (р < 0,05) употребляют продукты питания, входящие в данный СПП. Аналогичная ситуация наблюдается в отношении частоты потребления продуктов питания среди лиц, придерживающихся СПП 2 (а также СПП 1 + 2 и СПП 2 + 3) и СПП 3 (а также СПП 2 + 3 и СПП 1 + 3).
В ы в о д ы. 1. Применение факторного анализа при изучении предпочтений в выборе продуктов питания различными группами населения позволяет выделить преимущественные СПП, характеризующие фактические особенности питания исследуемых групп. При этом выделенные с помощью факторного анализа СПП статистически обоснованы и позволяют, кроме всего прочего, определить отношение каждого индивида к конкретному СПП, т. е. фактически определить СПП индивида.
2. Кластерный анализ показал сходные результаты группировки данных, что свидетельствует об обоснованности применения факторного анализа при исследовании эмпирических данных о частоте потребления продуктов питания.
3. Результаты дисперсионного анализа свидетельствует о соответствии выделенных СПП реальной частоте потребления конкретных продуктов питания в исследуемой выборке. Это указывает на научную и практическую значимость использования факторного анализа в вопросах предпочтений в выборе продуктов питания группами населения.
Поступила 26.10.11
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УДК 613.2:374]-057.875-054.64
Д.И. Кича, Л.В. Максименко, Н.А. Дрожжина, Н.Н. Федотова
ОЦЕНКА ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ О РАЦИОНАЛЬНОМ ПИТАНИИ СТУДЕНТОВ
Российский университет дружбы народов, 117198, Москва
При организации санитарного просвещения студентов-иностранцев по вопросам рационального питания следует ориентироваться на позитивно воспринимаемые источники информации и формы просвещения. По нашим данным, ведущими являются университетские студенческие издания и санитарное просвещение, проводимое врачами поликлиники, предоставляющей медицинские услуги студентам вуза.
Ключевые слова: студенты; санитарное просвещение по вопросам рационального питания; источники информации
D. I. Kicha, L. V. Maksimenko, N. A. Drozhzhina, N. N. Fedotova - ORIENTATION OF UNIVERSITY STUDENTS TO SOURCES OF INFORMATION ON RATIONAL NUTRITION
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "Peoples' Friendship University of Russia", 117198, Moscow, Russian Federation,
In organization of sanitary education of students on issues of balanced diet it is necessary to be guided on positively perceived sources of information and forms of education. According to our data, the university student editions and health education carried out by doctors of policlinics, providing medical services to the students of the University are of most importance
Key words: students; health education on issues of rational nutrition; information sources
Кича Дмитрий Иванович (Kicha Dmitriy Ivanovich), e-mail: dkicha@med.rudn.ru
48
