Разработка рецептур протеиновых коктейлей для спортивного питания Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК: 547.96:613:54-185(045)

DOI: 10.24411/0235-2486-2019-10126

Да1а пиаупления в редакцию 22.00.2019 Дата принятия в печать 26.08.19

* bacumenko@rambler.ru © Петрова К.Д., Бакуменки О.Е., 2019

Реферат

За последние 10 лет популярность спортивного образа жизни возросла в несколько сотен раз. Для многих спорт стал не просто хобби, а образом жизни. Для достижения максимального результата необходимо придерживаться нескольких правил, в число которых входит здоровое, сбалансированное питание. Людям, активно занимающимся спортом, необходимо потреблять в пищу большое количество белка для поддержания высокой скорости обмена веществ, набора мышечной массы или жиросжигания. В ходе исследования на базе Московского государственного университета пищевых производств был проведен обзор рынка спортивного питания, используемого как в Российской Федерации, так и за рубежом. Разработана анкета, которая позволила выявить вкусовые предпочтения потенциальных потребителей спортивного питания. Проведен опрос среди мужчин и женщин в возрасте от 20 лет и старше, занимающихся в сети спортивных клубов «№еОут» в Москве. Проанализированы и математически обработаны анкетные данные, которые позволили выявить тип питания, выделить основной вид спорта, которым занимаются потенциальные потребители спортивного питания. Учитывая, что основной вид спорта потребителей - силовые занятия и протеин, как продукт спортивного питания, употребляют чаще, были изучены виды белков, используемых для производства спортивного питания. С учетом потребностей потребителя и того, какой результат они желают получить, была выбрана наиболее оптимальная основа для сухого коктейля. Изучен спектр добавок, который используется для производства спортивного питания, что позволило подобрать такие обогащающие добавки, как аминокислотный премикс, с целью оптимизации аминокислотного состава коктейля; минеральный и витаминный премиксы как дополнительные источники биологически активных веществ, способствующие увеличению показателей выносливости и росту мышечной массы. Изучены и подобраны технологические добавки, которые позволят улучшить качество готового коктейля и обеспечат длительный срок годности продукта.

Ключевые слова

аминокислоты, витамины, минералы, пищевые добавки, спортсмены, протеин Для цитирования

Петрова К.Д., Бакуменко О.Е. (2019) Разработка рецептур протеиновых коктейлей для спортивного питания // Пищевая промышленность. 2019. № 8. С. 36-39.

The development of formulations for protein shakes sports nutrition

Over the past 10 years, the popularity of sports lifestyle has increased several hundred times. For many, sport has become not just a hobby, but a way of life. To achieve maximum results, you must adhere to several rules, which include a healthy, balanced diet. For people who are actively involved in sports, it is necessary to consume a large amount of protein to maintain a high rate of metabolism, muscle gain or fat burning. In the course of the study, on the basis of the Moscow state University of Food Production, on the basis of literary data, a review of the market of sports nutrition used both in the Russian Federation and abroad was conducted. Developed a questionnaire, which allowed to establish the tastes of potential consumers of sports nutrition. A survey was conducted among men and women aged 20 and older engaged in a network of sports clubs WeGym in Moscow. Analyzed and mathematically processed personal data, which allowed to identify the type of food, highlight the main sport, which are engaged in potential consumers of sports nutrition. Taking into account that the main sport of consumers is strength training and as a product of sports nutrition - protein is used more often, on the basis of literary data, the types of proteins used for the production of sports nutrition were studied. Taking into account the needs of the consumer and the result that they want to get, the most optimal basis for a dry cocktail was chosen. According to the literature, limiting essential amino acids were determined. The range of additives used for the production of sports nutrition was studied, which allowed to choose such enriching additives as: amino acid premix, in order to optimize the amino acid composition of the cocktail, mineral and vitamin premixes as additional sources of biologically active substances and to increase endurance indicators and promote muscle mass growth. Studied and selected technological additives that will improve the quality of the finished cocktail and ensure a long shelf life of the product.

Key words

protein, food additives, amino acids, athletes, vitamins, minerals For citation

Petrova K.D, Bakumenko O.E. (2019) The development of formulations for protein shakes sports nutrition // Food processing industry = Pischevaya promyshlennost. 2019. № 8. P. 36-39.

K.D. Petrova; O.E. Bakumenko*, Doctor of Technical Sciences Moscow State University of Food Production

Received: March 22, 2019 Accepted: August 26, 2019

* bacumenko@rambler.ru © Petrova K.D, Bakumenko O.E., 2019

Abstract

36 8/2019 пищевая промышленность issn 0235-2486

Введение. Одним из путей улучшения состояния здоровья населения является формирование здорового образа жизни. Занятия спортом связаны со значительными затратами энергии. С уверенностью можно сказать, что белки/протеины -основа питания каждого спортсмена [1]. они являются строительным материалом для мышц и органов тела, укрепляют иммунитет, способствуют лучшему усвоению витаминов и минералов. Кроме того, протеиновая пища является богатым источником энергии, без которой не может обойтись ни один человек, ведущий активный образ жизни [2].

сложная проблема в питании спортсменов стоит и в отношении употребления аминокислот с разветвленной цепью, витаминов-антиоксидантов и минеральных веществ. При резкой интенсификации обмена веществ потребность организма в этих нутриентах возрастает. При недостатке витаминов развивается состояние гиповитаминоза, которое характеризуется ухудшением самочувствия, быстрой утомляемостью, снижением работоспособности и защитных реакций организма. Наиболее простой выход заключается в употреблении специализированных пищевых продуктов, которые содержат все необходимые пищевые вещества в нужных для спортсмена количествах [1].

Цель исследования. Зачастую начинающие спортсмены и обыватели путают спортивное питание с фармакологическими препаратами и допингом, которыми пользуются профессиональные спортсмены. В действительности это принципиально разные средства спортивной подготовки. Спортивные добавки являются «функциональной пищей», которая состоит из тех же компонентов, что и обычная. Но следует понимать, что спортивное питание должно добавляться к основному рациону, а употреблять только спортивное питание будет не самым правильным решением [3].

Исходя из вышесказанного целью исследования явились научное обоснование и разработка рецептур протеиновых коктейлей для спортивного питания, восполняющих дефицит в белке, аминокислотах, витаминах и минеральных веществах.

Ход исследования. Разработана анкета, позволившая выявить вкусовые предпочтения потенциальных потребителей спортивного питания. Изучены виды белков, используемых для производства спортивного питания, как в россии, так и за рубежом. Выбран продукт - сухой протеиновый коктейль и основа для его производства - смесь сывороточного бел-

□нмчего не

уптргЬиид

Предпочтения в спортивном питании

ка и казеина. Рассчитан аминокислотный скор белка, и определены лимитирующие аминокислоты в выбранной смеси казеинового и сывороточного белка. Рассмотрены витамины, минеральные вещества и аминокислоты, необходимые в питании спортсменов, и механизм их позитивного действия на организм. Подобраны обогащающие, вкусо-ароматические и технологические добавки для будущего продукта. Разработана рецептура сухого протеинового коктейля.

Результаты и их обсуждение. С целью выбора продукта была разработана анкета и проведен опрос среди людей, активно занимающихся спортом (табл. 1). В опросе участвовали 42 человека, занимающихся в сети спортивных клубов «WeGym» в Москве. Из них 29 женщин в возрасте от 20 до 40 лет и 13 мужчин в возрасте от 25 до 35 лет.

Установлено, что 46 % респондентов придерживаются правильного питания. Из них 35 % регулярно употребляют продукты спортивного питания и биологически активные добавки и 60 % от этого количества получают в своих спортивных достижениях желаемый результат.

Кроме того, 50 % опрошенных занимаются силовыми видами спорта, что свидетельствует о том, что в их рационе в

большом количестве должен присутствовать протеин, способствующий восстановлению мышц после тренировок.

В ходе опроса было выявлено, что 45 % опрошенных мужчин и женщин уже используют протеин в качестве спортивной добавки (см. рисунок).

Таким образом, протеин имеет наибольшую популярность среди разнообразных видов спортивного питания, исходя из этого нами был выбран в качестве продукта протеиновый коктейль.

На следующем этапе были рассмотрены достоинства, недостатки, биологическая ценность и скорость всасывания основных видов белков, используемых в производстве продуктов спортивного питания (табл. 2).

Данные таблицы позволили выбрать основу для протеинового коктейля. Учитывая, что продукт будет разработан для людей, занимающихся силовыми видами спорта, для которых основной целью его употребления являются восполнение необходимого количества белка в организме и увеличение мышечной массы, в качестве основы выбрана смесь концентрата сывороточного белка WPC80 ООО «Биотэкс» и казеина ООО «КОМПАНИЯ ЮНИМИЛК 2000» в соотношении 50:50. Эта комбинация представляет собой аналог материнского молока. Анаболизм,

Опросный лист - анкета

Таблица 1

Вопрос

Придерживаетесь ли вы правильного питания?

Каким видом спорта вы занимаетесь? Используете ли в своем рационе биодобавки/спортивное питание? Получаете ли вы от употребления добавок желаемый результат?

Какие биодобавки/спортивное питание вы употребляете?_

Варианты ответов

Да/нет/иногда Свободный вариант ответа Да/раньше использовал(а)/ нет

Да/нет/не всегда

Свободная форма ответа

Таблица 2

Виды белков, используемых для производства продуктов спортивного питания [4]

Белок

Достоинства

Недостатки

Скорость всасывания (г/час)

Биологическая ценность, %

Сывороточный белок

Казеин

Соевый белок

Молочный белок

Яичный белок

- недорогой;

- хорошо смешивается

с компонентами рецептуры;

- имеет сбалансированный аминокислотный состав;

- быстро усваивается

- медленно всасывается, что позволяет поддержать высокую концентрацию аминокислот в крови в течение дня;

- сбалансированный аминокислотный состав

- длительно абсорбируется;

- способствует снижению уровня холестерина в крови

- дешевый;

- имеет сбалансированный аминокислотный состав

- наиболее высокие показатели аминокислотного состава и эффективности, ближе других к идеальному белку;

- имеет среднюю скорость абсорбции_

- плохо растворяется и имеет неприятный привкус

- обладает эстро-генной активностью;

- имеет низкий показатель эффективности

и биологической ценности

- содержит лактат, который ухудшает работу кишечника

- высокая стоимость

10-12

4-6

100

80

4,5

74

90

100

4

9

вызванный быстродействующими сывороточными белками, отлично сочетается с эффектом казеина, в течение длительного периода препятствующего развитию катаболизма. Сочетание казеинового и сывороточного протеина в таких пропорциях замедляет усвоение сыворотки, тем самым происходит защита аминокислот последнего и максимальное их использование мышцами для синтеза белка.

Важными понятиями, характеризующими качество поступающего белка, являются биологическая ценность, наличие в белке незаменимых аминокислот (НА) и способность их усваиваться организмом. Чем больше пищевой белок по аминокислотному составу приближен к составу белка организма человека, тем выше его биологическая ценность.

Поэтому на следующем этапе был рассчитан аминокислотный скор (АС) смеси казеина и сывороточного белка (табл. 3). Этот показатель представляет собой отношение содержания аминокислот в исследуемом белке к его количеству в эталонном белке. Эталоном служило содержание незаменимых аминокислот в белке женского молока [5].

Установлено, что белок исследуемой смеси является полноценным и содержит все незаменимые аминокислоты. Для полного усвоения белка пищи содержание в нем аминокислот должно отвечать определенным соотношениям, то есть быть сбалансированным, так как недостаточное количество даже одной аминокислоты снижает уровень включения других в синтез белков организма. Белки высокой биологической ценности отличаются сбалансированностью аминокислот, легкой перевариваемостью и хорошей усвояемостью.

Для оптимизации аминокислотного состава был выбран аминокислотный премикс 11854, в состав которого входят аминокислоты с разветвленной цепью: L-глутаминовая кислота, L-тирозин, L-лейцин, L-лизин (гидрохлорид), про-лин, аспарагиновая кислота, L-валин, L-изолейцин, L-серин, L-треонин, L-аргинин, L-метионин, L-гистидин, L-аланин, L-цистин, L-триптофан, глицин. Они необходимы для предотвращения катаболизма в период восстановления после упражнений. Фирма-производитель «Glanbia Nutritionals Deutschland GmbH» (Германия) используется в пищевой промышленности при производстве пищевых продуктов, в том числе специализированных пищевых продуктов лечебного и профилактического питания.

в качестве источников минеральных веществ в составе продукта будет использоваться минеральный премикс «GS-1019» производства ООО «Электронная медицина». он применяется в пищевой промышленности, в том числе при производстве специализированных пищевых продуктов для питания лиц с повышенной физической нагрузкой.

В табл. 4 представлены состав минерального премикса и механизм позитивного действия его компонентов на организм спортсменов.

Для обогащения протеинового коктейля витаминами в составе продукта будет использован витаминный премикс «GS-

Таблица 3

Аминокислотный скор смеси казеинового и сывороточного белка

Название НАК Содержание НА в 1 г исследуемого белка, мг Содержание НА в 1 г эталонного белка, мг АС, %

Изолейцин 56,0 40 140

Лейцин 109,5 70 156

Лизин 94,0 50 188

Метионин+цистеин 23,0 35 66

Валин 41,0 50 82

Фенилаланин+тирозин 43,5 60 72

Треонин 21,5 40 54

Триптофан 52,5 10 525

Состав минерального премикса «GS-1019»

Таблица 4

Минеральное вещество

Позитивное действие на организм спортсменов

Кальций Магний

Цинк

Железо Йод

марганец Фосфор

Медь

Участвует в функционировании мышечной ткани, миокарда, нервной системы и костной ткани.

Участвует в превращении глюкозы в энергию, способствует эффективному функционированию нервной системы и мышц, помогает преодолеть стрессы и депрессии.

Необходим для синтеза белков, контролирует сократительную функцию мышц, воздействует на активность гормонов гипофиза, надпочечников и поджелудочной железы, обладает липотропными свойствами, нормализуя жировой обмен.

Входит в состав окислительно-восстановительных ферментов, участвует в насыщении мышечной ткани кислородом.

Является основой тиреоидных гормонов - гормонов щитовидной железы. Участвует в процессах синтеза и метаболизма инсулина, обладает липотроп-ными свойствами - препятствует ожирению печени и способствует общей утилизации жиров.

Макроэргические соединения фосфора - АТФ и креатинфосфат - аккумулируют энергию, высвобождаемую в процессе гликолиза и окислительного фосфорилирования, которая может быть использована для механической (сокращение мышц), электрической (проведение нервного импульса) и химической (биосинтез различных соединений) работы. Участвует в регуляции процессов биологического окисления и генерации АТФ, в синтезе гемоглобина и важнейших белков соединительной ткани -коллагена и эластина, в обмене железа, в защите клетки от токсического воздействия активированного кислорода._

Состав витаминного премикса «GS-2020»

Таблица 5

Витамин

Позитивное действие на организм спортсменов

А Участвует в образовании новых мышечных клеток. Наличие его определяет скорость и общее количество гликогена в организме.

Является стимулятором накопления кальция в костях. Дефицит его достаточно D3 распространен среди атлетов, что напрямую связано с мышечной слабостью и риском мышечной атрофии 2-го типа.

Регулирует мышечную деятельность, предотвращая утомление, регулирует белЕ ковый обмен в мышцах и влияет на нормальное функционирование половых желез.

Повышает выносливость, участвует в регенерации тканей и синтезе белка С коллагена, который снижает риск мышечных травм и ускоряет процесс восстановления поврежденных тканей.

Участвует во всех окислительно-восстановительных процессах в организме, РР регулирует жировой обмен, способствует росту и восстановлению тканей, выводит из организма «плохой» холестерин и участвует в энергетическом обмене. Играет важнейшую роль в обмене углеводов, жиров и белков, участвует в вы-□ работке АТФ (источника энергии для внутриклеточных процессов), помогает 1 превращению углеводных соединений в глюкозу, участвует в расщеплении жиров и углеводов.

Участвует в превращении углеводов и жиров в энергию, помогает повысить вы-В2 носливость и снизить усталость, улучшает память, влияет на рост и обновление клеток.

Входит в состав ферментов, участвует в построении и поддержке различных В5 клеток организма (например, нервных), выводит из организма лишнюю жидкость, участвует во всех метаболических процессах организма. Участвует в преобразовании линолевой кислоты в арахидоновую, в разложении В6 гликогена, производстве энергии и синтезе красных кровяных телец. Повышает выносливость.

Стабилизирует, балансирует и нормализирует работу центральной нервной В системы, стимулирует работоспособность мышц, основанную на активных нерв-12 ных трофических процессах, увеличивает силу сокращений мышечных импуль-_сов и координацию движений, участвует в метаболизме углеводов._

38 8/2019 пищевая промышленность issn 0235-2486

Таблица 6

Технологические и вкусо-ароматические добавки

Наименование добавки | Цель применения

Соевый лецитин (Е322) Антиоксидант, эмульгатор, стабилизатор, улучшитель структуры, влагоудерживающий агент.

Гуаровая камедь (Е412) Пищевой загуститель, стабилизатор, улучшитель текстуры.

Диоксид кремния (Е551) Препятствует комкованию. Официально подтверждено, что вещество диоксида кремния проходит через желудочно-кишечный тракт неизменным, после чего полностью выводится из организма.

Сукралоза (Е955) Сахарозаменитель, в 600 раз слаще сахара.

Порошковые пищевые ароматизаторы «Клюква», «Лесные ягоды» Придание аромата и вкуса.

Таблица 7

Рецептура протеинового коктейля для спортивного питания (на 100 г сухого продукта)

Компонент | Содержание, г/100 г

Концентрат сывороточного белка и казеинового белка 88,34

Диоксид кремния 3,0

Аминокислотный премикс 11854 2,3

Минеральный премикс «в5-1019» 1,5

Соевый лецитин 1,7

Сукралоза 0,5-1,5

Витаминный премикс «вБ-2020» 0, 0,25-0,3715

Ароматизатор

Гуаровая камедь 0,1

2020» производства ООО «Электронная медицина». Эта обогащающая добавка применяется в качестве сырья при производстве функциональных и специализированных продуктов для людей с повышенными физическими нагрузками. При их разработке максимально был достигнут эффект синергизма и сведены до минимума возможные негативные явления и последствия взаимодействия витаминов и минералов.

В табл. 5 представлены состав витаминного премикса и позитивное действие его компонентов на организм спортсменов.

С целью получения высококачественного продукта с хорошими потребительскими свойствами и длительным сроком годности нами подобраны технологические и вкусо-ароматические добавки (табл. 6). Все добавки регламентированы согласно ТР ТС 029/2012 и разрешены для применения на территории Российской Федерации [6].

Следующим шагом явилась разработка рецептуры сухого протеинового коктейля с добавлением обогащающих, технологических и вкусо-ароматических добавок.

В табл. 7 приведена рецептура протеинового коктейля для спортивного питания.

Основным рецептурным ингредиентом явился концентрат сывороточного белка и казеина в соотношении 1:1. Количественный состав обогащающих добавок -премиксов рекомендован фирмой-производителем. Количество диоксида кремния Е551 на основании энциклопедии пищевых добавок Сарафановой л.А не должно превышать 30 г на 1 кг готового изделия. Гуаровая камедь Е412 на основании энциклопедии пищевых добавок Сарафа-новой Л.А разрешена индивидуально или в сочетании с другими стабилизаторами в количестве до 1 г/кг. Содержание соевого лецитина Е322 в соответствии с ГОСТ Р 53861-2010 «Продукты диетического (лечебного и профилактического питания). Смеси белковые композитные сухие» должно быть не меньше 1,7 г/100 г продукта [7]. По данным литературы содержание сукралозы должно варьировать от 50 до 150 мг/кг продукта. Поэтому на следующем этапе работы нами будет изучено влияние подсластителя, а также ароматизаторов на потребительские свойства продукта.

Выводы. В процессе исследования был проведен обзор рынка спортивного питания, используемого как в России, так и за рубежом. Разработана анкета, которая позволила установить вкусовые предпочтения потенциальных потребителей спортивного питания. Проведен опрос среди мужчин и женщин, занимающихся в сети спортивных клубов «WeGym» в Москве. Проанализированы и математически обработаны анкетные данные, которые позволили выявить тип питания, вид спорта, которым занимаются потенциальные потребители спортивного питания. Была выбрана наиболее оптимальная основа для сухого коктейля, состоящая из смеси концентрата сывороточного и казеинового белка. Рассчитан АС комбинации сыворо-

точного и казеинового протеина, позволивший доказать, что эти белки отличаются высокой биологической ценностью.

Изучен спектр добавок, используемых для производства спортивного питания. Подобран аминокислотный, минеральный и витаминный премиксы, как дополнительные источники биологически активных веществ, способствующие улучшению показателей выносливости и росту мышечной массы спортсменов.

Изучены и подобраны технологические и вкусо-ароматические добавки, которые позволят улучшить качество готового коктейля и обеспечат длительный срок годности продукта. В дальнейшей работе будут получены лабораторные образцы и проведена оценка качества готового продукта.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кулиненков, О.С. Медицина спорта высших достижений: фармакология, психология, диета, физиотерапия, биохимия, восстановление / О.С. Кулиненков. - М.: Спорт, 2016. - 318 с.

2. Латков, Н.Ю. Макро- и микронутриенты в питании спортсменов (монография) / Н.Ю. Латков, В.М. Позняковский // Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2011. - 171 с.

3. Артемьева, Н.К. Общая нутрициология: курс лекций // Кубанский государственный университет физической культуры, спорта и туризма. - Краснодар: КГУКФСТ, 2017. - 98 с.

4. Виды протеина: сходства, различия и особенности применения https://good1ooker. ru/vidy-proteina.html (дата обращения 06.02.2019).

5. Бакуменко, О.Е. Лабораторный практикум по дисциплине «Технология продуктов питания из растительного сырья». - М.: МГУПП. - 2016. - 76 с.

6. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 029/2012.

7. ГОСТ Р 53861-2010 «Продукты диетического (лечебного и профилактического питания). Смеси белковые композитные сухие».

REFERENCES

1. Kulinenkov OS. Medicina sporta vysshih dostizhenij: farmakologiya, psihologiya, dieta, fizioterapiya, biohimiya, vosstanovlenie [Medicine high performance sport: pharmacology, psychology, diet, physiotherapy, biochemistry, recovery]. Moscow: Sport. 2016. 318 p.

2. Latkov NYu, Poznyakovskij VM. Makro-i mikronutrienty v pitanii sportsmenov (monografiya) [Macro- and micronutrients in the nutrition of athletes monograph]. M-in education and science of the Russian Federation, Kemerovo technological Institute of food industry. Kemerovo: [b. I.]. 2011. 171 p.

3. Artemieva NK. Obshchaya nutriciologiya: kurs lekcij [General nutritiology: course of lectures]. Ministry of sports of the Russian Federation, Federal state budgetary educational institution of higher education Kuban state University of physical culture, sport and tourism. Krasnodar: KHUST. 2017. 98 p.

4. Vidy proteina: skhodstva, razlichiya i osobennosti primeneniya [Types of protein: similarities, differences and application features] https://good1ooker.ru/vidy-proteina. html (accessed 06.02.2019)

5. Bakumenko OE. Tekhnologiya produktov pitaniya iz rastitel'nogo syr'ya. Laboratornyj praktikum [Technology of food from vegetable raw materials. Laboratory workshop]. Moscow: MGUPP. 2016. 76 р.

6. Tekhnicheskij reglament Tamozhennogo soyuza TR TS 029/2012 [Technical regulations of the Customs Union TR CU 029/2012].

7. GOST R 53861-2010 Produkty dieticheskogo (lechebnogo i profilakticheskogo pitaniya). Smesi belkovye kompozitnye suhie [GOST R 53861-2010 dietary Products (therapeutic and preventive nutrition) mixtures of protein composite dry].

Авторы Authors

Петрова Ксения Дмитриевна, Kseniya D. Petrova,

Бакуменко Олеся Евгеньевна, д-р техн. наук Oiesya E. Bakumenko, Doctor of Technical Sciences

Московский государственный университет пищевых производств, Moscow State University of Food Production, 11, Volokolamskoe highway,

125080, Россия, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, Moscow, Russia, 125080, bacumenko@ramb1er.ru, ksi1995@yandex.ru bacumenko@ramb1er.ru, ksi1995@yandex.ru