CC BY
4405.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства (технические науки) DOI: 10.25712^Ш2072-8921.2020.02.008 УДК 615.322:796
БЕЗАЛКОГОЛЬНЫЙ НАПИТОК ДЛЯ СПОРТИВНОГО ПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНЫХ ФИТОКОМПЛЕКСОВ ЭРГОГЕННОЙ
НАПРАВЛЕННОСТИ
О.А. Толмачев, В.М. Позняковский
Разработан новый безалкогольный напиток для спортивного питания на основе женьшеня и полипренолов. Количественный и качественный состав рецептуры обусловлен биохимической характеристикой и функциональными свойствами ее ингредиентов. Наряду с основными компонентами в рецептуру напитка входят экстракты плодов рябины, череды трехраздельной, шишек хмеля, листьев крапивы и корня имбиря, биологически активные вещества (БАВ) которых обладают синергическим действием в отношении эргогенной направленности женьшеня и полипренолов. На основании данных эксперимента и органо-лептической оценки напитка определены соотношения ингредиентов в концентрированной основе «Аромат женьшеня с травами», мас.%: женьшень (корень) - 32,0; череда трехраз-дельная (трава) - 28,0; хмель (шишки) - 13,0; рябина красная (плоды) - 19,0; крапива (лист) -4,0; имбирь (корень) - 4,0. Разработана технология производства, включающая подготовку воды, приготовление сахарного и купажного сиропов, миксирование. Предложена технология получения растительных экстрактов, инновационность которой заключается в использовании высокого давления (100-200 МПА) в непродолжительный период времени. Обеспечивается максимальный выход БАВ и микробиологическая безопасность экстракта. Рецептура и технология спортивного напитка апробированы в лабораторных и промышленных условиях, разработан проект технической документации.
Ключевые слова: спортивный напиток, фитокомплексы, рецептура, технология производства, качество, безопасность, функциональная направленность, эргогенные свойства.
Разработка безалкогольных напитков приобретает все большую значимость в спортивной нутрициологии. Это связано не только с возможностью целенаправленно влиять на метаболический статус спортсмена с учетом базового рациона и персонализации питания, но и обеспечить питьевой режим на различных этапах соревновательной деятельности [1, 4].
Научно обоснована рецептура безалкогольного напитка на основе растительного сырья, биологически активные компоненты которого обладают синергическими свойствами, направленными на повышение работоспособности и сохранение здоровья спортсменов. С этой целью дана биохимическая и фармакологическая характеристика сырьевых ингредиентов и их действующих начал [2, 3, 6, 11].
Женьшень (корень) - Panaxginseng C.A. Mey. Является источником сапонинов, относящихся к группе тритерпеноидов стероидного происхождения.
Идентифицированы 7 доминирующих сапонинов, обозначаемых латинскими буквами A, B, С, й, E, F и G.
В нашей стране сапонины получили название панаксозидов, в Японии - гинзено-зидов. Все они обладают индивидуальными
функциональными свойствами и, вместе с тем, проявляют синергическую направленность в отношении фармакологического действия женьшеня: адаптогенного, иммуномо-дулирующего, общетонизирующего и стимулирующего ЦНС.
Общехимический состав корней женьшеня представлен белками, пектиновыми веществами и крахмалом, содержание которых достигает соответственно 18, 23, 20 %. В незначительных количествах встречаются ди- и моносахара, липиды, фитостерины, аскорбиновая кислота, тиамин и рибофлавин. Из минеральных веществ преобладает марганец, обнаружены кремний, калий, алюминий, кальций, железо и магний. Эфирное масло, обуславливающее специфический запах корней, находится на уровне 0,050,25 %.
Качество и подлинность дикорастущего женьшеня должно соответствовать ГОСТ 10064-62, культивируемого - ГОСТ 23938-79. Количество экстрактивных веществ, извлекаемых 70 % спиртом, должно быть не менее 20 % при влажности не более 13 % (ГФ СССР, XI изд., ФС 66).
Качество и идентификация биомассы культуры ткани женьшеня проводятся согласно требованиям ВФС 42-1891-89. Содержа-
ние суммы гликозидов должно составлять не менее 1,5 % при влажности и общей зольности не более 8 и 13,5 % соответственно.
Накопленный опыт китайской народной медицины на протяжении 5000 лет и результаты доказательных современных исследований свидетельствуют о способности женьшеня повышать защитные силы организма и уровень физической активности, сопротивляемость к стрессовым ситуациям и негативным воздействиям внешней и внутренней среды. Различные препараты женьшеня, в т. ч. БАД, успешно применяются при физическом и умственном переутомлении, для повышения работоспособности, после нервных и психологических нагрузок.
Череда трехраздельная (Bidenstriparti-te L.). Трава череды Bidenti). Основной
группой БАС являются каротиноиды (5070 мг/100 г). Во вторую группу по значимости входят более 10 флавоноидов, основные представители - халкон (бутеин), аурон (сульфуретин), бутин-7-глюкозид, лютеолин и его 7-глюкозид производное. К третьей группе относят слизи (полисахариды), которые служат идентификационным признаком при оценке качества травы череды. Их содержание должно быть не менее 3,5 % при влажности не более 13 % (ГФ СССР, XI изд., С. 45). Рассмотренные выше БАС определяют фармакологическое действие череды и функциональные свойства продуктов на ее основе: антисептические (противовоспалительные), диуретические, антигистаминные. Эти свойства характеризуют направления практического применения при диатезах, аллергии, мочекаменной и хронических болезнях почек, в качестве мочегонного и потогонного средства.
Хмель (шишки) - FructusHumuli. Хмель обыкновенный (HumuluslupulusL.) используется в качестве источника эфирного масла, содержащего моно- и сесквитиерины: 2-метилиронилизобутират, мирцен, 2-метил-бутилизобутират, фарнезен, р-кариофиллен, гумулен (а-кариофиллен), другие минорные соединения. В шишках содержатся а - и р-горькие кислоты (11-21 %), которые соответственно представлены гумохоном, когумоло-ном и лупулоном,колунулоном.
Обнаружена многочисленная группа фе-нольных соединений: феруловая, галловая, кофейная, протокатехиновая и хлорогеновая кислоты, кумарины, (-) - эпикатехин, (+) -катехин и их полимеры, флавоноиды - мири-цетин, кемпферол, кверцетин и их гликозиды (мирицитрин, изокверцетин, кемпферитрин, рутин, кверцетрин, астралагин), антоциани-
дины - дельфинидин и цианидин. В незначительных количествах - смолистые вещества, витамины группы В, эстрогенные гормоны, аскорбиновая кислота, токоферолы.
Участие вышерассмотренных БАВ в обмене веществ обуславливает функциональные свойства шишек хмеля, а также препаратов, специализированный продуктов и БАД, изготавливаемых на их основе: анальгетиче-ские, противовоспалительные, капилляро-укрепляющие, противоязвенные, антибиотические и седативные. Последние свойства обусловлены образованием в организме путем биотрансофрмации БАС - 2-метил-3-бутен-2-ола.
Доказано успокаивающее влияние шишек хмеля на центральную нервную систему, что является основанием для их применения на невралгии, бессоннице и неврастении. Положительные результаты получены при лечении заболеваний селезенки, радикулита и суставов, воспалениях мочевого и желчного пузыря, почек. Используются в качестве снотворного, желудочного и болеутоляющего средства.
Качество хмеля регламентируется содержанием а-кислот - не менее 2,5 % при влажности не более 13 % (ГОСТ 21946-76).
Рябина (плоды) - FructusSorbi. Рябина обыкновенная - SorbusancuparicaL. Плоды содержат различные каротиноиды, где доля р-каротина составляет 18-20 %. Количество аскорбиновой кислоты находится на достаточно высоком уровне (40-200 мг/100 г), обнаружены витамины Е, В2 и Р. Следует отметить сравнительно большое содержание сорбита (до 75 %) и L-сорбозы, идентифицированы ди- и моносахариды (ок. 8 %), сорбино-вая кислота, другие БАВ различной природы.
Сопутствующими веществами является винная, яблочная и лимонная кислоты (до 4 %), тритерпеновые кислоты - олеаноловая, урсоловая (1,8-1,9 %), а также пектины, флавоноиды - антоцианы, катехины, лейкоанто-цианы (антоцианы, кверцетин, гиперозид, рутин), отмечено незначительное количество эфирного масла.
С учетом рассмотренной характеристики БАВ плоды рябины позиционируются в качестве поливитаминного средства, обладают кровоостанавливающими, диуретическими и желчегонными свойствами.
Крапива (трава). Крапива двудомная -UrticadiocaL. Поливитаминное сырье, содержащее до 0,6 % филлохинона (К1), 0,2 % аскорбиновой кислоты (С), каротиноиды - вио-лаксантин, ксантофиллы, бета-каротины и др., в незначительных количествах панто-
теновую кислоту (В5), тиамин (В1), пиридоксин (В6) и рибофлавин (В2).
К сопутствующим веществам листьев крапивы относят полисахариды (до 19,5 %), хлорофилл (5-8 %), минералы, уртицин (гли-козид), муравьиную, феруловую, кофейную и кремниевую кислоты, дубильные вещества, скополетин (кумарин), органические кислоты, кверцетин (флавоноид), другие БАД различной химической и функциональной природы.
Листья крапивы применяют как кровоостанавливающее средство при различных кровотечениях, при гипо- и авитаминозах, лечении хронических язв. Благоприятно влияют на обмен веществ, в целом, повышают уровень гемоглобина и тонус гладкой мускулатуры, проявляют общетонизирующее и иммуностимулирующее действия (соответственно за счет хлорофилла и полисахаридов).
Имбирь (корень). Содержащийся в корне имбиря гингерол повышает мышечную активность пищеварительного тракта, содержание серотонина - нейромедиатора, способствуя, тем самым, активизации ферментов, участвующих в пищеварении с одновременным контролированием аппетита, уровня «плохого» холестерина и рН желудка.
Полипренолы. Получают в форме БАД из древесной зелени хвойных пород. Согласно решения Комиссии Таможенного союза, полипренолы входят в список жизненно-важных компонентов для организма человека (№ 622 от 07.04.2011 «О внесении изменений в Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору»). Являются природными биорегуляторами, выполняя функции через своих производных - долихолов, занимающих ключевые позиции в долихолфосфатном цикле, других обменных процессах. Полипренолы обладают антистрессовыми, антиоксидантными свойствами, стимулируют иммунную систему, активно влияют на белковый, углеводный и липидный обмен, активизируют репаративно-регенерационные процессы, повышают физиологические резервы организма и мышечную активность, что подтверждено в моделируемых экспериментах на лабораторных животных и клинических испытаниях и позволяет идентифицировать полипренолы в качестве адаптогенов эргогенной направленности [8-10].
Представленная характеристика позволила научно обосновать качественный и количественный состав рецептуры спортивного напитка (таблица 1).
Экспериментальным путем определены соотношения ингредиентов при разработке концентрированной основы «Аромат женьшень с травами», мас.%: женьшень (корень) -32,0; череда трехраздельная (трава) - 28,0; хмель (шишки) - 13,0; рябина красная (плоды) - 19,0; крапива (лист) - 4,0; имбирь (корень) - 4,0. Растительные компоненты используются в рецептуре в виде экстрактов.
Таблица 1 - Рецептура напитка, кг/166,67 дм3 сиропа или 1000 дм3 готового напитка «Со вкусом ежевики и таежных трав»
Наименование Содержание Массовая Содержание сухих веществ в сырье
сырья сырья в напитке доля, %
Для приготовления сиропа
Фруктоза 1,7 2,90 100,00 2,90
Цикламат натрия (Е952) 0,30 99,50 0,30
Ацесульфам к алия(Е950) 0,05 99,00 0,05
Сахаринат натрия(Е954) 0,14 99,00 0,14
Кислота лимонная (Е 330) 2,0 90,97 1,82
Основа Д.В.
«Аромат женьшень 0,10 60,00 0,06
с травами», сух.
Сахарный колер IV 4,5 70,00 3,15
Ароматизатор
натуральный Ежевика 0,25 - -
1100109122
Сок ежевичный 0,20 65,00 0,13
Концентрат «Витамин» 0,45 52,00 0,23
Концентрат «Тоник» 0,60 40,00 0,24
Полипренолы 0,027
Полидекстроза (Е 1200) 2,00 90,00 1,80
Вода питьевая До 166,67 дм3
Для приготовления напитка
Вода До 1000,0 дм3
Итого сухих ве- 11,04
ществ в напитке
Прирост сухих
веществ за счет 100 % инверсии -
сахароза
Всего сухих ве-
ществ в полно-
стью инвертиро-
ванном напитке
Новизна рецептурной формулы спортивного напитка подтверждена выдачей патента Российской Федерации [5].
Эффективность и функциональная направленность полипренолов и их синерги-стов подтверждены экспериментальными и клиническими исследованиями [8-10].
Технологический процесс производства осуществляется согласно ГОСТ 28188-14, на основании ТИ 9185-37881001-01-17, разработанной ООО «НВК» Ниагара» и состоит из следующих основных этапов:
- подготовка воды, которая, по своим качественным характеристикам, должна соответствовать требованиям нормативных и технических документов;
- приготовление сахарного сиропа. Сироп стерилизуют 87,5 ± 2,5 °С в течение 30 минут во избежание карамелизации сахара и появления нежелательных изменений (пожелтение, потемнение). Массовая доля сухих веществ составляет 66 ± 1 %;
- приготовление купажного сиропа на подсластителях или сахарном сиропе. Включает процесс последовательного перемешивания компонентов рецептуры. При розливе пастеризованных напитков купажный сироп пастеризуют, используют в течение суток, с консервантами - не более чем через 40 часов со дня изготовления;
- миксирование. Напиток готовят путем смешивания купажного сиропа с водой в соотношении 1:5. Напитки могут быть газированные или негазированные, с консервантами или без них. На этом этапе вносится обогащающая добавка.
Разработана новая технология получения растительных экстрактов, используемых в рецептуре напитка. Эффективность экстракции биологически активных веществ (БАВ) достигается обработкой сырья высоким давлением (100 МПА) в течение 60 с, с последующей - 200 МПА (600 с). Установлено, что увеличивается не только выход БАВ, но и микробиологическая безопасность экстракта [7].
Изучены показатели качества и безопасности разработанной продукции после 12 месяцев хранения при температуре от 0 до 25 °С и относительной влажности воздуха не более 85 %.
В таблице 2 представлены регламентируемые органолептические характеристики купажного сиропа и напитка.
Готовый напиток обладает гармоничным освежающим сладковато-пряным вкусом с мягким оттенком остроты, нежным ароматом растительного сырья, объединяющим тонкий
аромат хвои и фруктовый аромат трав с земляничными нотками.
Таблица 2 - Органолептические показатели качества купажного сиропа и напитка
Наименование показателя Описание
Внешний вид Непрозрачная вязкая жидкость, без посторонних включений. Допускается опалес-ценция и незначительный осадок, обусловленные особенностями используемого сырья
Цвет Свойственный цвету используемого сырья, согласно рецептуре, от коричневого до темно-коричневого
Вкус Кисло-сладкий, характерный для композиции
Аромат Выраженный аромат, с соответствующим ароматом входящих компонентов, согласно рецептуре. Посторонний привкус и запах не допускается
Установлены регламентируемые физико-химические показатели сиропа, приготовленного на фруктозе: кислотность, см3 раствора гидроокиси натрия концентрацией 1,0 моль/дм3 на 100 см3 - 19,8 ± 1. У готового напитка: кислотность, см3 раствора гидроокиси натрия концентрацией 1,0 моль / дм3 на 100 см3 - 3,3 ± 0,3; массовая доля двуокиси углерода, %, более, сильногазированный напиток - 0,4, среднегазированный - 0,3.
Показатели безопасности напитка - микробиологические, содержание тяжелых металлов, соответствуют требованиям ТР ТС 021/2011 (приложение 1, раздел 8). Определены сроки реализации - 9 месяцев при вышеуказанных условиях с «запасом прочности» - 3 месяца.
В одном стакане готового напитка (250 см3) содержится 6,7 мг полипренолов, функциональные свойства которых дополняются синергическим взаимодействием с биологически активными веществами корня женьшеня, травы череды, шишек хмеля, плодов красной рябины, листьев крапивы и корня имбиря.
Рекомендуется прием 1-2 стаканов в день. Напиток позиционируется в качестве средства повышения физической работоспособности и сохранения здоровья не только профессиональным спортсменам, но лицам, ведущим здоровый образ жизни с повышенным уровнем физической активности (фит-нес, клубы любителей бега и т. д.).
Рецептура и технология спортивного напитка апробированы в лабораторных и промышленных условиях на ООО «НВК» Ниагара», г. Челябинск. Разработан и утвержден проект технической документации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дмитриев, А.В. Основы спортивной нутри-циологии / А.В. Дмитриев, Л.Н. Гунина. - СПб. : Изд-во ООО «РА» «Русский Ювелир», 2018. -560 с.
2. Куреннов, И.П. Золотая энциклопедия народной медицины / И.П. Куреннов. - Изд. 6-е, испр. и доп. - М. : Мартин, 2019. - 400 с.
3. Куркин, В.А. Фармакогнозия : учебник для студентов фармацевтических ВУЗов (факультетов) / В.А. Куркин. - 2-е изд., перераб. и доп. - Самара : ООО «Офорт»; ГОУ ВПО «СамГМУРос-здрава», 2007. - 1239 с.
4. Латков, Н.Ю. Технологические и концептуальные основы эффективных программ системы восстановления повышения физической работоспособности в современном спорте. Питание в современном спорте : обеспечение работоспособности, восстановления и здоровья / Н.Ю. Латков,
B.М. Позняковский // Фундаментальные и прикладные аспекты адаптоспособности, реактивности и регуляции организма спортсменов в системе спортивной подготовки (питание, пищеварение, восстановление и энергообеспечение) : монография. -Челябинск. - Издательский центр ЮУрГУ, 2017. -
C. 647-698.
5. Патент № 2581227, Россия / О.А. Толмачёв, Э.Р. Селезнев. Безалкогольный напиток. Патентообладатель : О.А. Толмачёв ; заявл. 05.05. 2015 ; опубл. 20.04.2016 ; Бюл. № 11.
6. Первушин, В.В. Биологически активные вещества, повышающие адаптацию к физической
нагрузке / В.В. Первушин, О.Е. Бакушенко // Пищевая промышленность. - 2011. - № 10. - С. 73-74.
7. Толмачёв, О.А. Влияние обработки высоким давлением растительного сырья на экстрагирование биологически активных веществ и сохранность экстракта / О.А. Толмачёв, С.Л. Тихонов, Н.В. Тихонова // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. - 2016. - № 5 (40). - С. 53-57.
8. Пихтовые экстракты как средство повышения физиологических резервов организма / И.О. Гарнов [и др.] // Изв. Коми научного центра УроРан. - 2014. - Вып. 3 (19). - С. 44-52.
9. Адаптогенные свойства полипренолов, выделенных из древесной зелени пихт, при иммобили-зационном стрессе у крыс / В.Н. Сыров [и др.] // Химико-фармацевтический журнал. - 2012. - Т. 46. -№ 7. - С. 34-36.
10. Оценка фармакологических свойств и механизмов действия полипренолов из древесной зелени пихты по результатам многофакторного анализа / Е.М. Карпова [и др.] // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Специальный выпуск «XIII конгресс «Экология и здоровье человека». - 2008. - Т. 2. - С. 222-226.
11. Лебедев, В.П. Клиническая фитотерапия / В.П. Лебедев. - Новосибирск, 2003. - 368 с.
Толмачёв Олег Анатольевич, аспирант кафедры «Пищевая инженерия» ФГБОУ ВО Уральский государственный экономический университет, 620144, Россия, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта, 62/45, Тел.: 8951-233-10-00, E-mail: secretar@niagara74.ru.
Позняковский Валерий Михайлович, Заслуженный деятель науки РФ, доктор биологических наук, профессор, руководитель научно-образовательного центра «Переработка сельскохозяйственного сырья и пищевые технологии», заведующий базовой кафедрой «Пищевая индустрия и функциональное питание» ФГБОУ ВО «Кузбасская государственная сельскохозяйственная академия», 650021, Россия, г. Кемерово, ул. Карла Маркса, 12, тел: 8-905-960-96-40, E-mail: pvm1947@bk.ru.
