CC BY
106
Функциональные продукты питания
УДК 637.14
Разработка биотехнологии биопродукта
для специализированного питания
Н. Б. Гаврилова, д-р техн. наук, профессор, Е. А. Молибога, канд. техн. наук, доцент, И. Е. Трофимов, аспирант
Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина
Одной из важнейших категорий специализированного питания населения страны являются продукты для лиц, систематически занимающихся физической культурой, фитнесом, любительским и профессиональным спортом. Следует отметить, что специализированные продукты питания для спортсменов представлены на рынке очень широко, однако среди них всего 5 % - продукты отечественного производства. В соответствии с рекомендациями Научного комитета по питанию Европейской комиссии от 2001 г. все продукты для питания спортсменов условно разделены на четыре категории: А, В, С и й. Преимущественное большинство -биологически активные добавки, в состав которых входят те или иные компоненты молока [1-4].
Аналогичные данные представлены Д.В. Позняковским, который провёл анализ рынка продуктов спортивного питания на примере г. Кемерово, где реализуется продукция, произведённая в основном в зарубежных странах [5].
Современный спорт связан со значительными физическими и психо-
логическими нагрузками, зачастую превышающими адаптационные возможности организма. Устойчивость организма спортсмена к стрессовым ситуациям существенно повышается при рациональном питании, обеспечивающем адекватное поступление энергии и биологически активных веществ. В настоящее время все большую популярность приобретает точка зрения, согласно которой пищевой статус и структура питания спортсменов зачастую определяют уровень спортивных достижений. Адекватное питание - одна из составляющих достижения высоких спортивных результатов, тогда как неадекватное поступление нутриентов в организм спортсмена в условиях интенсивных физических и нервно-психических нагрузок чревато весьма неблагоприятными последствиями не только для его спортивной формы, но и здоровья. Проведенное исследование позволяет констатировать, что в настоящее время в подготовке спортсменов вопросам разработки рационов питания уделяется недостаточное внимание, а информированность самих спортсменов в этой области
недостаточна. Полученные результаты должны стать основой для пересмотра существующих подходов к разработке спортивных рационов и оптимизации питания спортсменов [6].
Учёные и специалисты ФГБУ «НИИ питания» РАН особо отмечают значимость использования натуральных компонентов животного и растительного происхождения в составе БАД и специализированных продуктов для спортивного питания. Так, представлено медико-биологическое обоснование рецептуры регидрационного напитка с использованием молочной сыворотки для спортсменов [7], разработаны специализированные продукты с пантогематогеном «Эргопан» [8].
Для решения проблемы оптимального сбалансированного питания спортсменов необходимы разработка и внедрение в производство отечественных специализированных продуктов с заданным составом (высокобелковые, высокоуглеводные, углеводно-минеральные и др.), которые должны способствовать повышению работоспособности, выносливости, быстрейшему восстановлению организма спортсмена после физической нагрузки и в итоге - улучшению спортивных достижений [9, 10].
Законодательной основой развития физической культуры и спорта является Федеральный закон от 4 декабря 2007 г. № 329-Ф3 «О физической культуре и спорте в Российской Федерации», новым этапом совершенствования нормативной базы стало принятие Указа Президента Российской Федерации от 24 марта 2014 г. № 172 «О Всероссийском физкультурно-спортивном комплексе «Готов к труду и обороне» (ГТО).
Статистические данные за 2014 г. позволяют считать, что в Омской области, как и в целом по стране, активно развивается физкультурно-спортивное движение. Одним из основных показателей, определяю-
щих уровень развития физической культуры и спорта в регионе, является количество жителей, регулярно занимающихся в спортивных секциях и физкультурно-оздоровительных группах. По данным на 31 декабря 2014 г., этот показатель составляет 602 761 человек (30,5 % общей численности жителей Омской обл.).
Число женщин, регулярно занимающихся физической культурой и спортом, составило 224 797 человек -37,3 % общего числа занимающихся (2013 г. - 34,2 %, 2012 г. - 30,7 %, 2011 г. - 34 %). Количество занимающихся в секциях по видам спорта, включенным во Всероссийский реестр видов спорта, составило 276 752 человека.
Одним из особо энергозатратных направлений физической культуры являются силовые виды спорта. Ими систематически или профессионально на территории Омской обл., по итогам статистических данных за 2014 г., занимаются: тяжелой атлетикой - 2814, бодибилдингом -8648, пауэрлифтингом - 1939, гиревым спортом - 1269, армспортом -1531 чел. соответственно [11]. Все они нуждаются в специализированных продуктах питания, что позволяет считать разработку технологии биопродукта для специализированного (спортивного) питания актуальной.
Цель работы - научное обоснование компонентного состава и технологических параметров нового биопродукта, предназначенного для повышения физических возможностей и компенсации энергозатрат молодых людей, активно занимающихся спортом.
Объектами исследований являлось:
молоко (ГОСТ Р 52054-2003 «Молоко натуральное - сырье»);
изолят сывороточных белков по действующей нормативной документации;
пробиотические культуры в составе закваски LAT CWLT (термофильная йогуртовая культура, включающая Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii подвид bulgaricus);
мёд пчелиный, по действующей нормативной документации.
Разрабатываемый продукт относится к продуктам спортивного питания категории А (углеводно-белковые продуты - гейнеры).
В качестве основы данного продукта использовали натуральное молоко с массовой долей жира (2,5±0,1) %. Корректирующие нутриентный состав компоненты подбирали экспериментально.
Известно, что белки молочной сыворотки имеют наивысшую скорость расщепления среди цельных белков - их аминокислотный состав наиболее близок к аминокислотному составу мышечной ткани человека, а по содержанию незаменимых аминокислот и аминокислот с разветвлённой цепью (ВСАА) - валина, лейцина, изолейцин - они превосходят в качестве источника протеина все остальные белки животного и растительного происхождения. Вследствие этого в качестве источника протеина в рецептуру продукта включён изолят сывороточных белков (ИСБ), количество которых определено на основании экспериментального исследования биотехнологических параметров фер-ментирования молока с различным количеством ИСБ [12].
Другой компонент или биологически активная добавка, оказывающая психостимулирующее действие, улучшающая кислородный обмен, способствующая сохранению запасов гликогена (резервного энергетического субстрата) у спортсменов, -«Пантогематоген Северный», представляющий собой коричневую ароматную жидкость со сладким вкусом [8, 13].
Химический состав пантогема-тогена представлен следующими основными компонентами (приведены усредненные данные из шести определений однородных групп продукции):
• аминокислоты, г/100 г: лизин -0,9, гистидин - 0,35, аргинин - 1,13, оксипролин - 0,95, триптофан - 1,26, треонин - 0,57, серин - 0,68, глута-миновая кислота - 1,6, пролин - 1,27, глицин - 2,2, аланин - 1,38, цистин -0,04, валин - 0,64, метионин - 0,1, изолейцин - 0,24, лейцин - 1,15, тирозин - 0,24, саркозин - 1,16, таурин -0,03;
• липиды, г/100 г: свободные жирные кислоты - 0,56, фосфолипиды -2,42, триглицериды - 0,51, сфинго-миелин - 0,179; изолецитин - 0,143, лецитин - 0,233, коламинкефалин -0,358, цереброзид - 0,483, кар-диолипин - 0,555 мг/100 г соответственно;
• макро- и микронутриенты, мг/100 г: кальций - 0,15, магний - 74, алюминий -27, железо - 360, кремний -28, фосфор - 120, натрий - 900, калий - 120, медь - 0,1, йод - 0,08, марганец - 34, олово - 3, барий -6,4, кобальт - 0,05, ванадий - 0,04;
• основания нуклеиновых кислот, мг/100 г: гуанин - 39,9, гипоксантин -44,2, урацил -39,1.
Представленные данные свидетельствуют о том, что пантогематоген является источником целого ряда веществ, которые можно рассматривать в качестве важнейших питательных субстратов, большая часть из них представлена высокоактивными регу-ляторными молекулами (так называемыми сигнальными веществами) [14].
На основании комплексной оценки влияния биологически активной до-
Иходнон контроль сырьн н материалов
Молоко-сырье ГОСТ I1 52054-2003
Изолят сывороточных белков Утвержденная документация
Вигам н НЕ0-Н инеральн ый комплекс Утвержде!мая документация
11 а нто гематоген Утвержденная документация
Мбд пчелиный натуральный Утвержден ная документация
Мальтодекстрин Утвержде!шая документация
Бактериальный концентрат LAT CWLT Утвержден мая документация
11олготовка компонентов рецептуры: ¡ICK: пантогематоген, мёл пчелиный натуральный, витаминно-минеральный комплекс
Переработка пирни
Подогрев молока L=(45±5)°С
Нормализация ио жиру 1 = (45±5)°С
Составление смеси компонентов t = (45±5 )°С
1 о.моте низания L = (55±5)°С
Пастеризация 1 = (80±2)°С
Охлаждение, внесение закваски 1 = (37±1)°С
Ферментация 1 = (37±}) °С т = (5,0±0,5)ч
Охлаязден и е, перем вшивание t= 10...12 "С
Фасование, маркировка 1 = 10..лг-с
Доохлажление продукта 1 = (442)°С
Хранение продукта
Не более 5 су г в холодильном камере при температуре не выше (4 ± 2) 3С
Ptit.llHitHHH ¡Ijlll.IVhrÙ
]
Блок-схема производства биопродукта для специализированного (спортивного) питания
Функциональные продукты питания
Аминокислотный скор белков биопродукта
Аминокислота Справочная шкала ФАО/ВОЗ Биопродукт для спортивного питания
А С А С
Изолейцин 40,0 100 66,72 166,8
Лейцин 70,0 100 84,49 120,7
Лизин 55,0 100 82,28 149,6
Метионин + цистин 35,0 100 42,03 120,1
Фенилаланин + тирозин 60,0 100 91,20 152,0
Треонин 40,0 100 46,24 115,6
Валин 50,0 100 67,60 135,20
Триптофан 10,0 100 12,04 120,4
Примечание: А - содержание аминокислоты, мг/1 г белка, С - химический скор, % относительно шкалы ФАО/ВОЗ.
бавки на химический состав, микробиологические и органолептические показатели биопродукта определено оптимальное ее количество - 7 % массы смеси компонентов.
В качестве углеводного ингредиента биопродукта использовался один из самых известных натуральных продуктов - пчелиный мёд, который является природным концентратом углеводов, ферментов, витаминов и минеральных веществ и имеет преимущества перед другими сахарами, потребляемыми человеком. В мёде также содержатся факторы роста, способствующие нормальному развитию организма. Употребление мёда усиливает иммунную систему организма человека, выводит из него токсины. Немаловажным фактором является и то, что мёд содержит в оптимальных соотношениях ферменты, витамины, минеральные вещества, кислоты и аминокислоты, гормоны, бактерицидные и ароматические вещества. Перечисленными достоинствами
обладают и сопутствующие продукты пчеловодства: перга, маточное молочко, прополис, являющиеся мощными противовоспалительными и лечебно-профилактическими средствами [15].
В целом углеводная составляющая биопродукта представлена лактозой (молочным сахаром), глюкозой, входящей в состав пантогематогена, и природным концентратом углеводов пчелиного мёда. Блок-схема производства биопродукта представлена на рисунке.
Процесс ферментации смеси компонентов осуществляли с использованием пробиотических культур Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii, подвид bulgaricus).
Пищевая и биологическая ценность биопродукта для специализированного (спортивного) питания изучена в научно-образовательном центре ФГБОУ ВПО «КемТИПП», г. Кемерово с использованием стандартных ме-
тодов исследовании, современных приборов и средств измерении: центрифуги СМ-50; анализатора азота автоматического Rapid N cube; аминокислотного анализатора ARACUS; комплекса аналитического вольтам-перометрического СТА; спектрофотометра UV 1800 (Shimadzu); жидкостного хроматографа LC-20 и др.
Биопродукт обогащён комплексом витаминов С, D, А, Е, группы В (В,, В2, В5, В6) и минеральных веществ, в том числе железом за счёт внесения биодобавки «Пантогематоген Северный».
Исследование общего белка, а также качественного и количественного состава аминокислот продукта для спортивного питания свидетельствует о его биологической полноценности. Аминокислотныи скор белков биопродукта в сравнении со шкалой ФАО/ВОЗ представлен в таблице.
Для производства биопродукта разработана нормативная документация, утверждённая в установленном порядке. Новизна технического решения рецептурной композиции отражена в патенте 2538151 РФ [16].
ЛИТЕРАТУРА
1. Новокшанова, А.Л. Продукты спортивного питания / А.Л. Новокшанова, Е.В. Ожиганова // Молочная промышленность. - 2012. - № 6. - С. 92-83.
2. Азизбекян, Г.А. Теоретические предпосылки к разработке индивидуального питания спортсменов / Г.А. Азизбекян [и др.] // Вопросы питания. - 2009. - Т. 78. - № 2. - С. 73-76.
3. Воробьева, В.М. Классификация и характеристика специализированных продуктов для питания спортсменов /
B. М. Воробьева [и др.] // Вопросы питания. - 2010. - Т. 79. - № 6. -
C. 64-68.
4. Пшендин, А.И. Рациональное питание спортсменов. Для любителей и профессионалов / А.И. Пшендин. - СПб.: Олимп-СПб., 2003. - 160 с.
5. Позняковский Д.В. Разработка продуктов спортивного питания на основе молочной сыворотки: дис. ... канд. техн. наук / Д.В. Позняковский. - Кемерово, 2012. - 21 с.
6. Величко, Д.С. Анализ состояния питания спортсменов в периодтренировок/ Д.С. Величко, Г.Г. Дубцов // Пищевая промышленность. - 2014. - № 2. -С. 36-38.
7. Новокшанова, А.Л. Медико-биологическое обоснование рецептуры регидрационного напитка с использованием молочной сыворотки для спортсменов / А.Л. Новокшанова, Е.В. Ожи-ганова // Вопросы питания. - 2013. -Т. 82. - № 6. - С. 71-74.
8. Суслов, Н.И. Специализированные продукты с пантогематогеном: доказательства эффективности в спорте / Н.И. Суслов [и др.] // Ползу-новский вестник. - 2013. - № 4. -С. 121-126.
9. Воробьева, В.М. Роль факторов питания при интенсивных физических нагрузках спортсменов / В.М. Воробьева [и др.] // Вопросы питания. - 2011. -Т. 80. - № 1. - С. 70-77.
10. Петрова, Е.И. Исследование ферментативного гидролиза белков молочной сыворотки и разработка биоактивного компонента для спортивного питания / Е.И. Петрова, Н.Б. Гаврилова //
Аграрный вестник Урала. - 2013. - № 8 (114). - С. 33-35.
11. Федеральное статистическое наблюдение по форме № 1-ФК «Сведения о физической культуре и спорте» за 2014 год на территории Омской области. Разделы 2 и 5.
12. Гаврилова, Н.Б. Биотехнология молочного продукта для специализированного питания / Н.Б. Гаврилова, И.Е. Трофимов, И.А. Кочеткова // Вестник алтайской науки. - 2015. - № 1. -С. 355-358.
13. Патент 2008008 РФ, МПК А61К35/14; заявл. 29.09.1992; опубл. 28.02.1994.
14. Гурьянов, Ю.Г. Разработка, оценка качества и эффективности специализированных продуктов на основе пан-тогематогена: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Ю.Г. Гурьянов. - Кемерово, 2008. - 19 с.
15. Хантургаев, А.Г. Разработка технологии получения функциональных продуктов на основе мёда / А.Г. Хантургаев, Т.И. Котова, Г.И. Хараев // Пищевая промышленность. - 2014. - № 5. -С. 64-66.
16. Патент 2538151 РФ, МПК А23С 9/13 (2006.01); заявл. 14.03.2013; опубл. 10.01.2015.
Разработка биотехнологии биопродукта для специализированного питания
Ключевые слова
биопродукт; изолят сывороточных белков; пантогематоген; пробиотические культуры; специализированное (спортивное) питание; ферментация
Реферат
Статья посвящена актуальной теме - исследованию и разработке технологии биопродукта, предназначенного для специализированного (спортивного) питания. Авторами проанализирована проблема состояния производства и реализации продуктов спортивного питания для лиц, активно занимающихся физической культурой, фитнесом, любительским и профессиональным спортом. В связи с тем, что современный спорт связан со значительными физическими и психологическими нагрузками, зачастую превышающими адаптационные возможности организма, устойчивость организма спортсмена к стрессовым ситуациям существенно повышается при рациональном питании, обеспечивающем адекватное поступление энергии и биологически активных веществ. Авторами представлены статистические данные по активному участию в физкультурном и спортивном движении населения Омской обл. для фактического обоснования актуальности и целесообразности производства специализированных продуктов для спортивного питания. Статистические данные за 2014 г. позволяют считать, что в Омской обл., как и в целом по стране, активно развивается физкультурно-спортивное движение. Одним из основных показателей, определяющих уровень развития физической культуры и спорта в регионе, является количество жителей, регулярно занимающихся в спортивных секциях и физкультурно-оздоровительных группах. На 31 декабря 2014 г. этот показатель составлял 602761 человек (30,5 % общей численности жителей Омской обл.). В статье представлены аналитические и экспериментальные данные, характеризующие функциональные свойства и назначение каждого натурального компонента рецептуры животного и растительного происхождения: молоко коровье, пантогематоген, изолят сывороточных белков, мёд пчелиный. Процесс ферментации смеси компонентов осуществли с использованием пробиотических культур Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii, подвид bulgaricus). Новый биопродукт обогащён функциональными ингредиентами, витаминами, минеральными веществами, незаменимыми аминокислотами, что позволяет считать его биологически полноценным и рекомендовать для спортивного питания. Для производства биопродукта разработана нормативная документация, утверждённая в установленном порядке. Новизна технического решения рецептурной композиции отражена в патенте 2538151 РФ.
Авторы
Гаврилова Наталья Борисовна, д-р техн. наук, профессор,
Молибога Елена Александровна, канд. техн. наук, доцент,
Трофимов Иван Евгеньевич, аспирант
Омский государственный аграрный университет
им. П.А. Столыпина, 644008, г. Омск, Институтская пл., д. 2,
Development of Bioproduct Technology for Specialized Nutrition
Key words
specialized (sports) nutrition; whey proteins; pantogematogen; probiotic cultures; fermentation; organic products
Abstracts
The article is devoted to the vital topic of the research and development of technology bioproduct intended for specialized, in sports nutrition. The authors give an analysis of the problem - the status of production and sales of sports nutrition products for persons actively engaged in physical culture, fitness, Amateur and professional sports. The article outlines that modern sport is associated with considerable physical and psychological stress that often exceed the adaptive capacity of the organism. The stability of the athlete's body to stressful situations significantly increases with a balanced diet that provides an adequate intake of energy and biologically active substances. The authors present statistical data for active participation in sports and the sports movement of the population of the Omsk region for the actual justification of the relevance and feasibility of the production of specialized products for sports nutrition. Statistical data for 2014 suggest that in the Omsk region, and, in General, the country is actively developing the sports movement. One of the key indicators that determine the level of development of physical culture and sport in the region is the number of residents who are regularly engaged in sports sections, and sports and recreation groups. As at 31 December 2014, the average is 602761 people (30,5 % of the total population of the Omsk region). The paper presents analytical and experimental data characterizing the functional properties and the purpose of each natural component of the formulation of animal and vegetable origin: cow's milk, pantohematogen; whey protein honey bee. The fermentation of the mixture of components was carried out with the use of probiotic cultures Streptococcus thermophilus and Lactobacillus delbrueckii subspecies bulgaricus). New organic products enriched with functional ingredients, vitamins, minerals, essential amino acids, which makes it biologically valuable and recommend for sports nutrition. For the production of bioproduct developed normative documentation approved in the established order. The novelty of technical solutions prescription of the composition is reflected in the patent 2538151 of the Russian Federation.
Authors
Gavrilova Natalya Borisovna, Doctor of Technical Science, Professor, Moliboga Elena Alexandrovna, Candidate of Technical Science, Docent, Trofimov Ivan Evgenyevich, Graduate Student Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypina, 2, Institutskaya Ploschad, Omsk, 644008, [email protected]
