CC BY
3В.М. Позняковский, д-р биол. наук, проф., e-mail: pvm1947@bk.ru Кемеровский государственный медицинский университет, г. Кемерово О. А. Толмачёв, аспирант, e-mail: pvm1947@bk.ru Уральский государственный экономический университет, г. Екатеринбург
УДК 613.2:796
РАЗРАБОТКА СПОРТИВНОГО НАПИТКА С ЭЛЕУТЕРОКОККОМ И ПАНТОГЕМАТОГЕНОМ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И СОХРАНЕНИЯ ЗДОРОВЬЯ
Разработана научно обоснованная рецептура спортивного напитка с учетом характеристики и синергических свойств его ингредиентов. В состав рецептуры входят корень элеутерококка колючего, трава крапивы, плоды боярышника и шиповника, в качестве источника биологически активных веществ (БАВ) животного происхождения использован препарат пантогематогена. Новизна рецептурной формулы напитка подтверждена патентом. С учетом имеющегося нормативного документа (ГОСТ 28188-14) разработана технологическая инструкция на производство. Разработана новая технология получения экстрактов из растительного сырья, эффективность которой обусловлена использованием высокого давления 100-200 МПА, обеспечивающего максимальный выход БАВ и микробиологическую чистоту экстракта. Проведены органолептические и физико-химические исследования напитка с определением регламентируемых показателей качества и безопасности. Проведена апробация к внедрению разработанного продукта в производство на предприятиях ООО «НВК» Ниагара» (г. Челябинск).
Ключевые слова: спортивный напиток, рецептура, технология, биологически активные добавки, физическая работоспособность, здоровье.
V.M. Poznyakovskiy, Dr. Sc. Biology, Prof.
O.A. Tolmachyov, graduate student
DEVELOPMENT OF A SPORTS DRINK WITH ELEUTEROCOCCUS AND PANTOGEMATOGEN TO INCREASE PHYSICAL OPERATION
AND PRESERVE HEALTH
A scientifically based recipe for a sports drink has been developed taking into account the characteristics and synergistic properties of its ingredients. The composition of the recipe includes prickly eleutherococ-cus root, nettle grass, hawthorn and rosehip fruits, and a pantohematogen preparation was used as a source of biologically active substances (BAS) of animal origin. The novelty of the recipe of the drink is confirmed by the patent. Taking into account the existing regulatory document (GOST 28188-14), a technological instruction for production has been developed. A new technology has been developed for producing extracts from plant materials, the effectiveness of which is due to the use of high pressure of100-200 MPA, which provides the maximum yield of biologically active substances and the microbiological purity of the extract. Organolep-tic and physico-chemical studies of the drink were carried out with the definition of regulated indicators of quality and safety. Testing was carried out to introduce the developed product into production at the enterprises of NVK Niagara LLC (Chelyabinsk).
Key words: sports drink, recipe, technology, dietary supplements, physical performance, health.
Накоплен значительный материал о роли биологически активных веществ (БАВ) растительного и животного происхождения в адаптации к физическим нагрузкам в различные периоды тренировочного процесса: базисная и специальная физическая подготовка, восстановительные мероприятия. Под адаптацией понимают увеличение скорости восстановления после длительных, истощающих физических нагрузок, с последующим повышением работоспособности.
Природные БАВ принято относить к адаптогенам, обеспечивающим такие важные характеристики, как выносливость, скорость, сила, эмоционально-психологическая устойчивость, физическая работоспособность при утомлении, жизненная емкость легких, транспорт кислорода к мышцам, образование эритроцитов, препятствие гипоксии и воздействию радиации. Из группы растительных адаптогенов наиболее изучены женьшень, препараты элеутерококка (элеутерококк колючий), лимонник китайский, родиола розовая (золотой корень), левзея сафлоровидная (маралий корень), аралия маньчжурская, стеркулия платанолистная, заманиха (эхинопанакс высокий) и др. Из животных адаптогенов - биологически активные добавки на основе различных тканей сельскохозяйственных животных и птицы, неокостенелых рогов (пантов) марала, изюбра или пятнистого оленя, мускусной железы кабарги, рога носорога, костей тигров и медведей, а также продуктов пчеловодства, пивных дрожжей и др. [1, 4, 8].
Таким образом, современная нутрициология в области спортивного питания позволяет эффективно и избирательно использовать адаптогенные и другие свойства пищевого фактора в виде растительных и животных субстанций, направленных на повышение результатов и сохранение здоровья.
Разработана рецептура безалкогольного напитка на основе элеутерококка с травами и пантогематогеном. Для обоснования количественного и качественного состава рецептурной формулы и функциональной направленности напитка дана характеристика ингредиентного состава концентрированной основы «Элеутерококк с травами» [3, 5] и пантогематогена [4].
Элеутерококк колючий (корень и корневище) - Rhizoma et radix Eleutherococc. БАВ, содержащиеся в корневище и корнях элеутерококка (Eleutherococcus senticocus), относятся к группе фенилпропаноидных соединений. Их типичным представителем является глюкозид си-напового спирта - элеутерозид В. Другой по значимости БАВ, определяющий фармакологическую направленность элеутерококка, - лиганан элеутерозид (дигликозид сирингарезинола).
При идентификации и стандартизации элеутерококка и продуктов на его основе регистрируются сопутствующие соединения, относящиеся к кумаринам: 7-О-глюкозид изофрак-сидина (элеутерозид В1) и его агликоновая форма - изофраксидин. Из других элеутерозидов идентифицированы даукостерин (элеутерозид А) и этилгалактозид (элеутерозид С), относящиеся к углеводам.
Из сопуствующих веществ зарегистрированы полисахариды, хлорогеновая кислота, ли-пиды, этиловый эфир кофейной кислоты, смолы, конифериновый альдегид, эфирное масло, протокатеховая кислота и ее глюкозид, камеди дубильные, пектиновые, антоциановые и лиг-нановые соединения.
Фармакологическая характеристика БАВ элеутерококка (сырья и субстанций) определяет его основные функциональные свойства - адаптогенные, иммуномодулирующие, общеукрепляющие, стимулирующие ЦНС.
Специализированные продукты и биологически активные добавки (БАД) на основе элеутерококка направлены на реализацию следующих биохимических и физиологических эффектов:
- повышение умственной и физической работоспособности. При этом стимулирующее действие (как и в случае с женьшенем) сочетается с тонизирующим;
- общеукрепляющее действие. Реализуется через улучшение показателей жизнедеятельности - содержание гемоглобина в крови, жизненная емкость легких, физическая сила и др., что имеет практическое приложение после перенесенных заболеваний и травм;
- повышение сопротивляемости организма к неблагоприятным факторам внешней и внутренней среды.
Стандартизация сырья осуществляется по ФС 42-2725-90.
Содержание элеутерозидов (суммы) должно составлять, в пересчете на элеутерозид В, не менее 0,30% при влажности не более 14%.
Крапива (трава). Крапива двудомная - Urtica dioca L. Поливитаминное сырье, содержащее до 0,6% филлохинона (Ki), 0,2% аскорбиновой кислоты (С), каротиноиды - виолаксантин, ксантофиллы, бета-каротины и др., в незначительных количествах пантотеновую кислоту (В5), тиамин (Bi), пиридоксин (Вб) и рибофлавин (В2).
К сопутствующим веществам листьев крапивы относят полисахариды (до 19,5%), хлорофилл (5-8%), минералы, уртицин (гликозид), 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, повышают уровень гемоглобина и тонус гладкой мускулатуры, проявляют общетонизирующее и иммуностимулирующее действие (соответственно за счет хлорофилла и полисахаридов).
Боярышник (плоды) - Fructus Crataegi. Основными фармакопейными видами являются боярышник кроваво-красный (Crataegus sanguínea Pall.) и боярышник колючий (C. oxyacantha Pojark.).
Фармакологические свойства обусловлены содержанием флавоноидов и тритерпеновых сапонинов.
Флавоноиды представлены группой флавоновых гликозидов: 211-О -рамнозид витексина; кверцетин-3-рамнозид (кверцетин); С-гликозид апигенина (витексин); 8-гликозид гербацетина (пиннатифидин). К фенольным соединениям плодов относятся дубильные вещества - проци-анидин (L-эпикатехин) и димеры катехина, хлорогеновая и кофейная кислоты.
Из тритерпеновых соединений обнаружены кратегеновая, урсоловая и олеановая кислоты. В незначительных количествах содержатся триметиламин, ацетилхолин и холин, каро-тиноиды, жирное масло, сорбит, ß-ситостерин, сахара, пектины. Обнаружен и продолжает идентифицироваться целый ряд других минорных биологически активных соединений.
Доминирующим компонентом, определяющим кардиотонические свойства плодов боярышника, является гиперозид. Эти свойства применяются при функциональных расстройствах сердечно-сосудистой системы и подтверждаются многолетним опытом народной медицины. Доказана эффективность препаратов боярышника при пароксизмальной тахикардии, ан-гионеврозах, мерцательной аритмии. В тибетской медицине используется для стимуляции обменных процессов. Имеется положительная практика отечественной природной медицины при гинекологических, желудочно-кишечных заболеваниях, бессоннице, одышке и головокружении.
Рассмотренная характеристика определяет научно обоснованное использование плодов боярышника в разработке рецептур специализированных продуктов с направленным функциональным действием.
Шиповник (плоды). Наиболее распространенным является шиповник майский (коричневый) - Rosa majalus Herm. (R cinnamomea L.) и шиповник собачий - Rosa canina L.
Плоды шиповника майского (Fructus Rosae) являются источником водорастворимых витаминов, где приоритетная роль отводится аскорбиновой кислоте и витамину Р, обладающим противосклеротическим действием и способностью снижать проницаемость кровеносных сосудов. Содержание витамина С у различных видов шиповника находится на уровне 1-5,5%.
Синергическими в отношении капилляроукрепляющей активности аскорбиновой кислоты выступают флавоноиды - тилирозид, астрагалин и изокверцитин.
Из семян плодов шиповника выделено жирное масло, состоящее из группы биологически активных соединений: ß-каротина (до 10 мг/100 г), других каротиноидов, ликопина, витаминов Е и К. Их наличие обусловливает регенерирующие свойства препаратов из плодов шиповника (как и облепихового масла).
К действующим веществам плодов следует отнести яблочную и лимонную органические кислоты, по уровню содержания которых регламентируют качество производимой из плодов продукции - сиропа, каротолина и холосаса.
В плодах шиповника обнаружены дубильные вещества, а также сахара и пектиновые соединения (соответственно до 18 и 10%).
Фармакологическая характеристика определяет функциональные свойства плодов шиповника и продуктов на их основе - общеукрепляющее, в том числе регенерирующее, желчегонное и противовоспалительное.
Имеется опыт народной и официальной медицины по применению плодов шиповника в виде экстрактов, напитков, сиропов и масел при дерматитах, ожогах и облучении, лечении трофических язв, экзем, печени, других заболеваний [2].
Определены соотношения ингредиентов при приготовлении концентрированной основы, мас.%: элеутерококк колючий корень - 65,0; шиповник майский (плоды) - 18,0; боярышник кроваво-красный (плоды) - 15,0; крапива двудомная, узколистная (трава) - 5,0.
Пантогематоген. Представляет собой комплекс биологически активных веществ, зарегистрированный в форме БАД. Сырьем для его получения является кровь и панты марала, которые после сушки, измельчения и дегидратации превращаются в аморфный порошкообразный препарат. Химический состав включает 5 основных групп биологически активных веществ: нуклеиновые кислоты, минеральные соединения, вещества липидной фракции, пептиды и свободные аминокислоты. Минеральные вещества представлены ионными и хелат-ными комплексами, обладающими высокой биологический активностью. Липидные соединения включают более 25 веществ, которые объединяют в 4 группы: жирные кислоты - насыщенные и ненасыщенные, необходимые для биосинтеза простагландинов; фосфолипиды - ли-зофосфатиды, лецитин, кефалин и др., способные связывать токсины и положительно влиять на эффективность многих многочисленных обменных процессов; нейтральные жиры в виде триглицеридов жирных кислот непредельного и предельного рядов с противосклеротическим действием и положительным влиянием на репаративные процессы; стерины - женские и мужские половые гормоны, «хороший» холестерин, участвующий в обеспечении половой функции с оказанием омолаживающего влияния на организм. Рассмотренные ингредиенты выполняют роль регуляторных молекул в ключевых обменных процессах, направленных на мобилизацию жизненно важных функций организма при физических нагрузках [9]. Инновационным подходом в технологии получения пантогематогена является применение глубокого вакуума (-1 атм) и щадящих температурных режимов (36-40°С), обеспечивающих сохранение нативной активности и микробиологическую чистоту.
Рецептура спортивного напитка представлена в таблице 1.
Таблица 1
Рецептура напитка, кг/166,67 дм3 сиропа или 1000 дм3 готового напитка
Наименование сырья Содержание сырья в напитке Массовая доля, % Содержание сухих веществ в сырье
Для приготовления сиропа
Сахар 4,20 99,85 4,19
Сироп глюкозно-фруктозный MFx42,1 57,00 70,00 39,90
Сукралоза, к.сл 600 0,047 99,90 0,047
Стевиозид Reb-A 40 % к.сл 300 0,04 90,97 0,04
Регулятор кислотности - лимонная кислота (Е 330) 1,40-а* 45,00 1,27
Натуральный краситель Карамель IV 4,80 60,00 2,16
Основа концентрированная «Элеутерококк с травами» - сухой 0,40 60,00 0,24
Сироп черники 0,22 - 0,14
Ароматизатор Черника АХ23212 Фрутаром 0,80 - -
Биологически активная добавка к пище «Пантогематоген» 0,10 - -
Велькорин 0,25 - -
Продолжение таблицы 1
Вода питьевая до 166,67 дм3
Для приготовления напитка
Двуокись углерода от 4,15
Вода до 1000,00 дм3
Итого сухих веществ в напитке 47,99
Прирост сухих веществ за счет 100 % ин- 0,22
версии сахароза
Всего сухих веществ в полностью инвер- 48,21
тированном напитке
Новизна рецептурной формулы спортивного напитка подтверждена выдачей патентов
[6, 7].
Технологический процесс производства осуществляется согласно ГОСТ 28188-14, на основании ТИ 9185-37881001-01-17, разработанных ООО «НВК» Ниагара», и состоит из следующих этапов:
- подготовка воды. По своим качественным характеристикам она должна соответствовать требованиям нормативных и технических документов;
- приготовление сахарного сиропа, который стерилизуют при 87,5±2,5°С в течение 30 мин во избежании 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. Сироп используют в течение одних суток, с консервантами - не более чем через 40 ч 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. 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 [11].
Проведены исследования показателей качества и безопасности разработанной продукции после 12 мес. хранения при температуре от 0 до 25°С и относительной влажности воздуха не более 85%. В таблице 2 даны органолептические характеристики сиропа и напитка.
Таблица 2
Органолептические показатели качества сиропа и напитка
Внешний вид: сиропа напитка Непрозрачная вязкая жидкость, без посторонних включений. Допускаются опалесценция и незначительный осадок, обусловленные особенностями используемого сырья. Непрозрачная жидкость, без посторонних включений. Допускаются опалесценция 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. Посторонние привкус и запах не допускаются.
Установлены регламентируемые физико-химические показатели купажного сиропа: массовая доля сухих веществ, % в свежеприготовленном сиропе - 26,6±1, после 100%-ной инверсии сахарозы - 27,1±1; кислотность, см3 раствора гидроокиси натрия концентрацией 1,0 моль/дм3 на 100 см3 - 13,2±1. Физико-химические показатели готового напитка: массовая доля сухих веществ, %: в свежеприготовленном напитке - 4,9±0,2, после 100% инверсии сахарозы - 5,2±0,2; кислотность, см3 раствора гидроокиси натрия концентрацией 1,0 моль / дм3 на 100 см3 - 2,2±0,3; массовая доля двуокиси углерода, %: в сильногазированный, более - 0,40, среднегазированный, более - 0,30, негазированный - отсутствует; пищевая ценность (углеводы), г/100 см3 - 4,5; энергетическая ценность (калорийность), ккал (кДж)/100 см3 - 18,5 (75).
Показатели безопасности напитка соответствовали требованиям ТР ТС 021/2011 (приложение 1, раздел 8). Определены сроки реализации - 9 мес., при вышеуказанных условиях с «запасом прочности» 3 мес.
В одном стакане готового напитка (250 см3) содержится 25 мг пантогематогена, функциональные свойства которого усиливаются синергическим взаимодействием с биологически активными веществами элеутерококка, шиповника, боярышника и крапивы. Рекомендуется прием 1-2 стаканов в день. Напиток позиционируется в качестве адаптогена - средства повышения физической работоспособности и сохранения здоровья не только профессиональным спортсменам, но и лицам, ведущим здоровый образ жизни, с повышенным уровнем физической активности (фитнесс, клубы любителей бега и т.д.), что нашло подтверждение в результатах клинических исследований [9, 10].
Рецептура и технология спортивного напитка апробированы в лабораторных и промышленных условиях на ООО «НВК» Ниагара», г. Челябинск. Разработан и утвержден проект технической документации.
Библиография
1. Дмитриев А.В., Гунина Л.Н. Основы спортивной нутрициологии. - СПб.: Русский Ювелир, 2018. - 560 с.
2. Куреннов И.П. Золотая энциклопедия народной медицины. - 6-е изд., испр. и доп. - М.: Мартин, 2019. - 400 с.
3. Куркин В.А. Фармакогнозия: учебник для студентов фармацевтических вузов (факультетов). - 2-е изд., перераб. и доп. - Самара: ООО «Офорт»; ГОУ ВПО «СамГМУ Росздрава», 2007. - 1239 с.
4. Латков Н.Ю., Позняковский В.М. Технологические и концептуальные основы эффективных программ системы восстановления повышения физической работоспособности в современном спорте. Питание в современном спорте: обеспечение работоспособности, восстановления и здоровья // Фундаментальные и прикладные аспекты адаптоспособности, реактивности и регуляции организма спортсменов в системе спортивной подготовки (питание, пищеварение, восстановление и энергообеспечение): монография. - Челябинск: Изд. центр ЮУрГУ, 2017. - С. 647-698.
5. Лебедев В.П. Клиническая фитотерапия. - Новосибирск, 2003. - 368 с.
6. Патент № 2372799, Россия Безалкогольный напиток / Э.Р. Селезнев, О.А. Толмачев; патентообладатель О.А. Толмачев. - Заявл. 28.03.2008; опубл. 20.11.2009. - Бюл. № 36.
7. Патент № 2376896, Россия Безалкогольный напиток / Э.Р. Селезнев, О.А. Толмачев; патентообладатель О.А. Толмачев. - Заявл. 28.03.2008.; опубл. 27.12.2009. - Бюл. № 36.
8. Первушин В.В., Бакушенко О.Е. Биологически активные вещества, повышающие адаптацию к физической нагрузке // Пищевая промышленность. - 2011. - № 10. - С. 73-74.
9. Семенов В.А., Латков Н.Ю., Кошелев Ю.А. и др. Применение пантогематогена в спортивно-медицинской практике // Техника и технология пищевых производств. - 2014. - № 2. - С. 113-117.
10. Суслов Н.И., Латков Н.Ю., Трубчанинов С.А. и др. Специализированные продукты с панто-гематогеном: доказательства эффективности в спорте // Ползуновский вестник. - 2013. - № 4-4. -С. 121 -126.
11. Толмачёв О.А., Тихонов С.Л., Тихонова Н.В. Влияние обработки высоким давлением растительного сырья на экстрагирование биологически активных веществ и сохранность экстракта // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. - 2016. - № 5 (40). - С. 53-57.
Bibliography
1. Dmitriev A.V., Gunina L.N. The basics of sports nutrition. - SPb.: Publishing House LLC «RA» «Russkiy Yuvelir», 2018. - 560 p.
2. Kurennov I.P. Golden Encyclopedia of Traditional Medicine] - 6th edition, rev. and enlarged. - M.: Martin, 2019. - 400 р.
3. Kurkin V.A. Pharmacognosy: Textbook for students of pharmaceutical universities (faculties). - 2-nd edition rev. and enlarged. - Samara: LLC «Ofort»; SamSMU of Roszdrav, 2007. - 1239 р.
4. Latkov N.Yu., Poznyakovskiy V.M. Technological and conceptual foundations of effective recovery system programs to improve physical performance in modern sports. Nutrition in modern sports: ensuring health, recovery and health // Fundamental and applied aspects of adaptability, reactivity and regulation of the body of athletes in the system of sports training (nutrition, digestion, recovery and energy supply): monograph. - Chelyabinsk: Publishing Center of SUSU, 2017. - Р. 647-698.
5. Lebedev V.P. Clinical herbal medicine. - Novosibirsk, 2003. - 368 р.
6. Patent no. 2372799, Russia Soft drink / E.R. Seleznev, O.A. Tolmachev; The Patent Owner O.A. Tol-machev. - 28.03.2008; publ. 20.11.2009. - Bul. N 36.
7. Patent no. 2376896, Russia Soft drink / E.R. Seleznev, O.A. Tolmachev; The Patent Owner O.A. Tolmachev. - 28.03.2008; publ. 27.12.2009. - Byul. N 36.
8. Pervushin V.V., Bakushenko O.E. Biologically active substances that increase adaptation to physical activity // Pishchevaya promyshlennost'. - 2011. - N 10. - Р. 73-74.
9. Semenov V.A., Latkov N.Yu., Koshelev Yu.A. et al. Application of pantogematogen in sports and medical practice // Tekhnika i tekhnologiya pishchevykh proizvodstv. - 2014. - N 2. - P. 113-117.
10. Suslov N.I., Latkov N.Yu., Trubchaninov S.A. et al. Pantohematogen specialized products: evidence of effectiveness in sports // Polzunovskiy vestnik. - 2013. - N 4-4. - P. 121-126.
11. Tolmachyov O.A., Tikhonov S.L., Tikhonova N.V. The effect of high-pressure processing of plant materials on the extraction of biologically active substances and the safety of the extract // Technology and commodity science of innovative food products. - 2016. - N 5 (40). - P. 53-57.
