авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина»

На правах рукописи

ПЕТРОВА ЕЛЕНА ИВАНОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ

БИОПРОДУКТА ДЛЯ СПОРТИВНОГО ПИТАНИЯ

Специальность 05.18.04 – технология мясных,

молочных и рыбных продуктов и холодильных производств ДИССЕРТАЦИЯ на соискание степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, заслуженный работник ВШ РФ Н.Б. Гаврилова ОМСК 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………….. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ ……………………………………………………......... Глава 1 Обзор литературных данных по проблеме «Состояние и перспективы развития технологии специализированных продуктов питания» ……………………………………………..… 1.1 Состояние производства специализированных продуктов питания в России ………………………………………………………………..... 1.2 Компоненты, используемые при корректировке состава продуктов для специализированного питания спортсменов …..…….. 1.3 Функциональные ингредиенты, формирующие пробиотические свойства в специальных продуктах питания ………………………..... 1.4 Технологии продуктов для спортивного питания и перспективы их развития …………………………………………………………….... 1.5 Заключение по главе 1. Цель и задачи исследований ……………....... Глава 2 Методология и методы исследований …………………......…....... 2.1 Постановка экспериментальных исследований.................................... 2.2 Объекты и методы исследований …………………………………….... 2.2.1 Физико-химические методы и органолептические показатели ……………………………………………...................... 2.2.2 Микробиологические методы ……………………………….......... 2.2.3 Реологические методы …….………....................................….......... 2.2.4 Биохимические методы ………………………………….....…......... 2.2.5 Методы математического анализа ………………………................ Глава 3 Результаты исследований и их анализ ………………………...….. 3.1 Обоснование проектных требований к новому продукту с позиций его направленного действия на категорию лиц, регулярно занимающихся фитнесом и спортом ………………………………...... 3.2 Исследование процесса восстановления сухой молочной сыворотки ………………………………………………………….......... 3.3 Изучение гидролиза белков восстановленной молочной сыворотки ……………………………………………………………...... 3.4 Математическое моделирование комплекса показателей для оптимизации параметров гидролиза белков молочной сыворотки..... 3.5 Исследование биологической ценности гидролизата белков ВМС с массовой долей сухих веществ 50 % и разработка технологической схемы производства биоактивного компонента ……………….





........... 3.6 Планирование рациональной рецептуры продукта, с учтом выполнения обоснованных проектных требований …………….......... 3.7 Исследование процесса ферментации поликомпонентной смеси пробиотическими культурами иммобилизованными в гель биополимеров …………………………………………………..…......... 3.8 Определение витаминно-минерального комплекса для восполнения энергетических и физических затрат молодых спортсменов …........... 3.9 Определение срока годности, пищевой, биологической и энергетической ценности биопродукта для спортивного питания.... Глава 4 Практическая реализация результатов исследований …............. 4.1 Разработка технологии и нормативной документации производства биоактивной добавки – гидролизата сыворотки молочной сухой …. 4.2 Разработка технологии и нормативной документации производства биопродукта для спортивного питания …………………………….... 4.3 Применение принципов ХАССП при разработке технологии производства биопродукта для питания спортсменов …………….... 4.4 Расчт основных (прямых) затрат на производство биопродукта для спортивного питания …………………………………………........ 4.5 Промышленная апробация результатов экспериментальных исследований разработки технологии нового продукта …………..... ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………….......……........................................................... СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………….....…………….………....….…........ ПРИЛОЖЕНИЯ ……………………………………………………............... Приложение А. Заявка на получение патента…………...………….…. Приложение Б. Протокол испытаний биопродукта…………………… Приложение В. Протокол испытаний аминокислотного состава гидролизата сыворотки молочной сухой и биопродукта……………… Приложение Г. Титульный лист стандарта организации «Гидролизат сыворотки молочной сухой»…………………………………………… Приложение Д. Титульный лист стандарта организации «Биопродукт для питания спортсменов»………………………………………………. Приложение Е. Акт промышленной выработки……………………….. Приложение Ж. Протокол дегустации биопродукта………………….. ВВЕДЕНИЕ В настоящее время, как в Российской Федерации, так и во всем мире наблюдается интенсивное развитие профессионального и любительского спорта.

Проводятся научные исследования, направленные на разработку технологии про дуктов для питания спортсменов, изучение влияния отдельных продуктов и ве ществ на физическую подготовленность и получение высоких результатов спортсменами.

Продукты для спортивного питания относятся к специальным или функци ональным продуктам, индустрия производства которых активно и динамично раз вивается в мире.

Они представляют собой вещества с научно обоснованным и точно выве ренным составом, произведенные при соблюдении всех современных производ ственных технологий и норм, на новейшем оборудовании. Основой большинства продуктов для спортивного питания является белок, преимущественно белки мо лока в различной форме белковой фракции, как наиболее сбалансированные по аминокислотному профилю и степени биологической ценности. Особо ценными биологическими свойствами обладают сывороточные белки. Они содержат опти мальный набор жизненно необходимых аминокислот и с точки зрения физиоло гии питания приближаются к аминокислотной шкале «идеального» белка. Для ускорения обмена веществ в организме необходимо, чтобы белки поступали в ви де пептидов и аминокислот. Одним из способов получения короткоцепочных пеп тидов и свободных аминокислот является ферментативный гидролиз: частичный или полный. В процессе гидролиза большие белковые молекулы делятся на от дельные мелкие фрагменты, что позволяет им быстрее и легче усваивается в пи щеварительном тракте.





Степень разработанности темы. Теоретические и практические положения создания функциональных продуктов, предназначенных для специального (здо рового) питания разработаны в научных трудах фундаментального и прикладного характера отечественных и зарубежных учных: Н.Н. Липатова (мл), И.А. Рогова, В.Д. Харитонова, А.Г. Храмцова, И.А. Евдокимова, А.А. Покровского, Л.А. Ост роумова, Н.И. Дунченко, В.И. Ганиной, Н.А. Тихомировой, А.Ю. Просекова, И.А.

Смирновой, Л.М. Захаровой, И.С. Хамагаевой, А.А. Майорова, В.И. Круглик, М.Г.

Курбановой, М.Б. Данилова, Г.Б. Гаврилова, Н.Б. Гавриловой, С.А. Ивановой и других.

В рамках проведнных исследований в стране разрабатываются технологии продуктов функционального питания, необходимые для обеспечения потребности организма спортсменов в энергии, основных питательных веществах и специаль ных направлений его деятельности, в частности, достижения высоких спортивных результатов.

В связи с этим, исследования направленные на разработку технологии спе циальных продуктов для питания спортсменов, являются актуальными.

Работа выполнена в рамках зарегистрированной научно-практической темы «Разработать теоретические основы, создать новые технологии и технику для производства безопасных продуктов питания с функциональными свойствами»

№ 01200609463.

Цель работы и задачи исследований. Цель диссертационной работы – ис следование и разработка научно-обоснованной технологии биопродукта для спор тивного питания. Для достижения поставленной цели определены следующие научные задачи:

- на основании изучения научно-технической литературы обосновать проект ные требования к компонентному составу биопродукта для спортивного пи тания;

- исследовать процесс гидролиза белков сыворотки молочной сухой протео литическими ферментами;

- изучить закономерности биотрансформации сывороточных белков. Прове сти математическое моделирование комплекса экспериментальных показа телей;

- определить биологическую ценность белкового гидролизата и разработать технологические схемы получения биоактивного компонента;

- подобрать специальные и функциональные компоненты корригирующие состав биопродукта;

- исследовать процесс ферментации поликомпонентной смеси пробиотиче скими культурами, иммобилизованными в гель биополимеров;

- определить срок годности, пищевую, биологическую, энергетическую цен ность нового биопродукта;

- разработать технологию и нормативную документацию (СТО) для произ водства гидролизата и биопродукта, провести их промышленную апроба цию.

Научная новизна работы. Обоснованы проектные требования к составу биопродукта для спортивного питания и компоненты его корригирующие. Иссле дован процесс неполного ферментативного гидролиза белков в концентратах сы воротки молочной. Определены основные закономерности биотрансформации сывороточных белков в процессе ферментативного гидролиза. Разработаны мате матические модели, построены поверхности отклика зависимости степени гидро лиза сывороточных белков от концентрации фермента и продолжительности гид ролиза, на основании которых оптимизированы параметры процесса гидролиза.

Определена биологическая ценность гидролизата сывороточных белков, разрабо тана технология производства биоактивного компонента. Оптимизирована ре цептура биопродукта для спортивного питания. Исследован процесс ферментации поликомпонентной смеси, композицией культур Bifidobacterium longum, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium infantis, Streptococcus thermophilus, Lacto bacillus acidophilus иммобилизованных в гель биополимеров. Определен срок год ности, пищевая, биологическая и энергетическая ценность биопродукта.

Теоретическая и практическая значимость работы. На основании аналити ческих и экспериментальных результатов исследований разработаны технологии гидролизата сыворотки молочной сухой (СТО 23818594-006-2013) и биопродукта для спортивного питания (СТО 23818594-007-2013). Проведена промышленная апробация технологии на молочном предприятии ООО «Сибиряк» (Омская об ласть). Новизна технологии биопродукта отражена в заявке на получение патента РФ № 2012143255 «Молочно-белковый продукт» (приоритет от 11.10.2012 г. Ре шение о выдаче патента от 01.10.2013 г.) (Приложение А).

Методические и практические стороны научной работы внедрены в образо вательный процесс обучения бакалавров и магистров по направлению подготовки 260200 «Продукты питания животного происхождения».

Методология и методы исследования. При выполнении научной работы ис пользован комплекс общепринятых и стандартных методов исследований: физи ко-химических, микробиологических, биохимических, структурно-механических, органолептических. Результаты исследований обработаны методами статистиче ского анализа и математического моделирования.

Основные положения выносимые на защиту:

- основные закономерности биотранформации белков сыворотки молочной во время гидролиза и разработка технологической схемы производства био активного компонента;

- результаты процесса ферментации поликомпонентной смеси пробиотиче скими культурами, иммобилизованными в гель биополимеров;

- технология биопродукта для спортивного питания.

Достоверность результатов подтверждается пятикратной повторностью экс периментальных исследований и хорошей воспроизводимостью данных, полу ченных с использованием стандартных и общепринятых методов исследований и научных приборов.

Качество и безопасность биопродукта для спортивного питания в соответ ствии с требованиями ФЗ № 88 «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» определены в научно-образовательном центре ФГБОУ ВПО «Кеме ровский технологический институт пищевой промышленности».

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Область ис следований диссертации соответствует п.п. 1, 2, 6 и 7 паспорта научной специаль ности 15.18.04 – Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холо дильных производств.

Апробация результатов. Основные положения и результаты исследований были предметом докладов и обсуждений на международных конференциях и фо румах различного уровня, в том числе: втором международном научно-техни ческом форуме «Реализация Государственной программы развития сельского хо зяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и про довольствия: инновации, проблемы, перспективы» (Омск, 2013);

VIII специализи рованном конгрессе «Молочная промышленность Сибири» (Барнаул, 2012);

Все российской научно-практической конференции «Современное состояние и пер спективы развития индустрии питания и гостеприимства» (Омск, 2012);

Между народной научно-практической конференции «Пищевая и перерабатывающая промышленность Казахстана: современное состояние и перспективы развития»

(РК, Семей, 2013).

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПО ПРОБЛЕМЕ «СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ»

1.1 Состояние производства специализированных продуктов питания в России В современной нутрициологии различают следующие виды питания: тради ционное;

профилактическое;

лечебно-профилактическое;

лечебное;

специализи рованное;

функциональное;

нетрадиционное.

Каждый из них не является исчерпывающим, имеет свои достоинства и не достатки. При использовании любого из указанных видов питания должен сохра няться индивидуальный подход с учетом состояния здоровья, среды обитания, образа жизни, социальной обеспеченности, характера, привычек и многих других факторов, т.е. должна проводиться оптимизация и индивидуализация рациона для каждого человека.

Одним из важнейших направлений нутрициологии, в том числе диетотера пии, позволяющим решить проблему оптимизации рациона питания, становится использование обогащенных продуктов и биологически активных добавок к пище (БАД). Они занимают полноправное место в системе традиционного, диетическо го (лечебного и профилактического) и специализированного питания [185].

Следует отметить, что специализированное питание предназначено для определнных групп населения: дети, беременные женщины, пожилые люди, спортсмены и др.

Учными НИИ питания РАМН, опубликованы результаты анализа специа лизированных пищевых продуктов, предназначенных для питания спортсменов за период с 2007 по 2010 годы [67].

Не вызывает сомнения тот факт, что полноценное питание создает условия для оптимального физического и умственного развития, поддерживает высокую работоспособность, повышает способность организма противостоять воздействию неблагоприятных факторов внешней среды. Одним из важнейших в перечне ме роприятий по совершенствованию организации и повышению эффективности тренировочного процесса у спортсменов является сбалансированное и адекватное питание, обеспечивающее оптимальную физическую работоспособность для до стижения необходимых результатов в спортивных соревнованиях. Один из путей оптимизации питания спортсменов – коррекция рационов с использованием спе циализированных продуктов и (или) биологически активных добавок к пище (БАД).

Специализированные пищевые продукты для питания спортсменов (СППС) представляют собой отдельную группу пищевых продуктов с заданной пищевой и энергетической ценностью, которые в идеале должны учитывать вид спорта (включая фазы спортивной деятельности) и индивидуальные особенности спортсмена, либо быть представлены в таком ассортименте, который позволяет рассчитать оптимальное сочетание пищевых веществ, удовлетворяющее двум первым требованиям [2, 3, 164].

В обзоре отмечено, что среди продуктов преобладают белковые, углеводные и белково-углеводные. Белки, преимущественно, молочные.

Во время тренировочного процесса организм спортсмена претерпевает зна чительные изменения, приводящие к оптимизации его работы, а это требует больших энергетических затрат. Для обеспечения организма достаточным коли чеством питательных компонентов спортсменам необходимо употреблять в пищу биологически активные добавки (БАД), так как с традиционным питанием невоз можно получить адекватный уровень нутриентов.

На сегодняшний день рынок спортивных БАД имеет колоссальные обороты и постоянно растет. Ассортимент предоставляемых добавок достаточно широк.

Российский спортивный рынок считается одним из самых перспективных и дина мично развивающихся. По оценкам Всемирной Федерации индустрии спортивных товаров (WFSGI), в ближайшие 10 лет объм российского рынка спортивной ин дустрии может достичь 12 млрд. долл. США, или около 5 % мирового рынка. Со гласно прогнозам экспертов, по темпам роста, который составляет 20-35 % в год, российский спортивный рынок в ближайшие годы займет первое место в мире [124].

Д.В. Позняковский приводит данные анализа рынка продуктов спортивного питания на примере г. Кемерово [133]. Российский рынок спортивного питания считается одним из самых перспективных и динамично развивающихся, так как он тесно связан с возрастанием популярности активного образа жизни и доли населения, регулярно занимающихся физкультурой и спортом.

В г. Кемерово (2010 г.) насчитывается 4 розничных магазина спортивного питания, которые реализуют относительно широкий ассортимент продукции – порядка 595 разновидностей 33 торговых марок различных производителей.

Из данных, приведнных на рисунке 1.1, следует, что на рынке спортивного питания реализуется продукция, произведенная преимущественно в зарубежных странах (77 %), в основном США (60,2 %) – 21 торговая марка: «Optimum», «Ultimate», «Universal» и др., соответственно 14,6;

7,7;

6,1 %).

В специализированных магазинах реализуются, как правило, протеины (21,1 %), на втором месте – гейнеры (11,4 %), далее аминокислоты (10,9 %), креа тин (8,4 %), витамины и минеральные вещества (6,7 %), ВСАА (5,0 %), анаболи ческие препараты и батончики (по 4,7 %), сжигатели жира (4,5 %), L-карнитин (3,4 %), для суставов (3,2 %), напитки (3,1 %), глютамин (2,5 %), окись азота (2,4 %), ZMA и препараты, повышающие уровень тестостерона (по 1,3 %).

Рисунок 1.1 – Структура ассортимента продукции спортивного питания, реализуемая на рынке г. Кемерово по странам-производителям, % Результаты проведенных исследований свидетельствуют о необходимости расширения ассортимента продукции отечественного производства в связи с их незначительным количеством на рынке и востребованностью у потребителя.

Специалистами НИИ питания РАМН опубликованы классификация и ха рактеристика специализированных продуктов для питания спортсменов [18]. Спе циализированные пищевые продукты, используемые для питания спортсменов, – это продукты заданной пищевой и энергетической ценности и направленной эффективности, состоящие из набора нутриентов или представленные их отдель ными видами, которые оказывают специфическое влияние на повышение адап тивных возможностей человека к физическим и нервно-эмоциональным нагруз кам, способствуя достижению высоких результатов. Специализированные пище вые продукты предназначены для питания спортсменов, представляющих различ ные виды спорта (циклические, скоростно-силовые, игровые, сложнокоординаци онные, сложнотехнические, спортивные единоборства). Эти продукты использу ются как пищевые модули в зависимости от характера физической нагрузки и ви да спорта с учетом фактического потребления пищевых веществ и суточных энер готрат. Они применяются для питания спортсменов во время многоразовых тре нировок, в процессе соревнований, восстановительном периоде, для регуляции массы тела и водно-солевого обмена, увеличения кратности питания во время со ревнований и усиленных продолжительных тренировок, снижения объема суточ ных рационов в дни соревнований [39, 71].

Несомненными достоинствами специализированных продуктов питания для спортсменов являются высокая пищевая плотность, гомогенность, разнообразие удобных форм для хранения и транспортирования, высокие органолептические и гигиенические качества. Это позволяет с успехом использовать их в практике пи тания спортсменов и лиц, активно занимающихся физическими упражнениями в оздоровительных целях. При этом количество энергии, получаемой за счет при менения продуктов спортивного питания, не должно превышать 5-10 % общей ка лорийности рациона, а применение в больших количествах не должно быть дли тельным [39, 143].

В научной литературе и на сайтах компаний-изготовителей приводятся раз личные классификации специализированных продуктов для питания спортсменов.

Чаще всего их группируют по химическому составу или целевому назначению.

По составу продукты делят на белковые, белково-углеводные, углеводно минеральные, витаминно-минеральные и биологически активные добавки. По назначению выделяют продукты для корректировки массы тела, развития мышеч ной массы, ускорения процессов восстановления организма, предохранения су ставов и связок, регуляции водно-солевого обмена и т.д. [134].

В соответствии с рекомендациями Научного комитета по питанию Европей ской комиссии от 2001 г. (Scientific Committee on Food of European Commission), все продукты для питания спортсменов условно разделены на 4 категории:

- категория А – богатые углеводами энергетические пищевые продукты;

- категория В – углеводно-электролитные растворы;

- категория С – белки и белковые компоненты;

- категория D – биологически активные добавки к пище (эссенциальные нут риенты, прочие компоненты пищи).

Э.С. Токаев и И.А. Бастриков особо отмечают роль специализированных белково-углеводных продуктов питания для спортсменов [160]. Такие пищевые продукты обладают рядом особенностей. Их производят из комплекса углеводов с разной длиной цепи, белкового сырья, они могут содержать среднецепочечные триглицериды, богаты различными микронутриентами (витаминными, минераль ными веществами), которые стимулируют энергетический обмен и синтез белка в организме. Ассортимент белково-углеводных продуктов, используемых в питании спортсменов, с каждым годом расширяется [8, 16, 17].

В настоящее время наилучшими источниками высококачественного белка для спортсменов считаются молочные белки, состоящие из казеина (85 %) и сы вороточных белков (15 %). Они перевариваются и усваиваются равномерно: сна чала – низкомолекулярные белки сыворотки, затем – высокомолекулярный казе ин. Такое свойство молочного белка особенно важно при его использовании в ди етических целях и для восстановления мышц после физической нагрузки различ ной интенсивности [16, 37].

Белки молочной сыворотки (лактальбумин, лактоглобулин и иммуно глобулин) имеют наивысшие среди цельных белков скорость расщепления и сте пень усвояемости. Особую ценность представляют биологически активные низ комолекулярные микрофракции сывороточных беков – гликомакропептиды, со ставляющие 20 % сывороточных белков. Они снижают риск возникновения ви русных инфекций, улучшают пищеварение, усвоение белка и кальция, способ ствуют развитию нормальной микрофлоры кишечника [8, 37].

В.А. Тутельян с соавторами считают, что необходима организация индиви дуализации питания в спорте высших достижений. Например, анализ пищевого статуса гимнастов сборной России выявил близкие, хотя и менее выраженные, нарушения. Так, калорийность рациона этой группы спортсменов составляет в среднем 2688,7 ккал (от 1984 до 3535) при рекомендациях 2800-3500 ккал. Доля жира в рационе по калорийности равнялась в среднем 41,2 % (от 30,6 до 48,3 % индивидуально) при рекомендации менее 30 %, углеводов – 43,7 % (от 36,8 до 57,2 %) при рекомендации 53-55 %. Доля белка в среднем была в пределах 15 % (12-19 % индивидуально), хотя по рекомендации она должна быть не менее 16- %.

В ноябре 2010 г. с использованием методов комплексной антропометрии и биоимпедансометрии был проанализирован состав тела членов сборной России по санному спорту (10 спортсменов в возрасте 18-36 лет), находящихся на двухне дельном тренировочном сборе на спортивной базе Парамоново. У 30 % высоко квалифицированных спортсменов было выявлено снижение массы скелетной му скулатуры, у 40 % – наличие избыточной массы тела, у 20 % – умеренно выра женное ожирение [20, 159, 161].

Полученные данные позволили сформулировать требования по рационам питания для отдельных категорий спортсменов.

В обзоре о роли факторов питания при интенсивных физических нагрузках спортсменов, учные отметили, что в настоящее время пищевые продукты и напитки, предназначенные для спортсменов разных специализаций, широко пред ставлены на российском рынке. К сожалению, в основном они импортного произ водства;

доля отечественных специализированных пищевых продуктов и напит ков невелика – лишь 5 %. Для решения проблемы оптимального сбалансирован ного питания спортсменов необходимы разработка и внедрение в производство отечественных специализированных продуктов заданного состава (высокобелко вые, высокоуглеводные, углеводно-минеральные и др.), которые должны способ ствовать повышению работоспособности, выносливости, быстрейшему восстанов лению организма спортсмена после физической нагрузки и, в конечном итоге, – улучшению спортивных достижений [19].

1.2 Компоненты, используемые при корректировке состава продуктов для специализированного питания спортсменов В основе создания специализированных продуктов питания для спортсме нов положены медико-биологические аспекты, направленные на защиту здоровья, восстановления его организма после физических нагрузок при тренировках или соревнованиях, а также на укрепление отдельных сторон организма спортсмена для получения высоких результатов.

За исключением наследственности и адаптации к физическим нагрузкам при тренировках или соревнованиях, ни один фактор не оказывает столь сильного влияния на спортивный результат, как питание. Эффективность развития силовых и скоростно-силовых качеств спортсменов связана с активизацией синтеза ткане вых белков в работающих мышцах и восполнения уровня гликогена в мышцах и печени. Содержание гликогена в мышцах при интенсивных упражнениях можно снизить менее чем за 1 ч, но восстановить его до прежнего уровня за счет повсе дневной пищи удается лишь за несколько дней [8, 143]. Помимо этого, традици онное повседневное питание не обеспечивает поступление в организм достаточ ного количества легкоусвояемых белков, особенно незаменимых аминокислот, а также не гарантирует необходимое их соотношение. Поэтому восстановление уровня гликогена и усиление работы мышц поддерживается дополнительным по ступлением в организм спортсмена углеводов и белков, что чаще достигается включением в рацион питания специализированных белково-углеводных пище вых смесей, характеризующихся повышенной биологической ценностью [134, 190].

Такие пищевые продукты обладают рядом особенностей. Они содержат комплекс углеводов, белков с разной длиной цепи, среднецепочечные триглице риды, различные микронутриенты (витамины, минеральные вещества), которые стимулируют энергетический обмен и синтез белка в организме. Ассортимент белково-углеводных продуктов, используемых в питании спортсменов, с каждым годом расширяется [8, 11, 16, 17].

Для лучшего обеспечения организма аминокислотами до, во время и после тренировок в состав специализированных белково-углеводных продуктов, пред назначенных для питания спортсменов, рекомендуется включать концентраты, изоляты и гидролизаты сывороточного белка. Во многих указанных продуктах (в частности «Complete Gainer Power» от ISS и «Pro Complex Gainer» от Optimum Nutrition) белок, входящий в их состав, частично разложен на соединения длинно и короткоцепочечных аминокислот.

Углеводный комплекс в специализированных белково-углеводных пищевых смесях, используемых для питания спортсменов (в частности «Anator P70» от Muscletech, «Muscle Supergainer» от Multipower Sportsfood и др.), представлен не сколькими видами углеводов – мальтодекстрином, полимерами глюкозы, фрукто зы. Разная скорость усвоения углеводов способствует обеспечению организма спортсмена энергией в течение длительного времени, улучшает процесс воспол нения гликогена и поддерживает стабильный уровень сахара в крови.

Кроме белков и углеводов особое значение имеет витаминно-минеральный комплекс, который регулирует обмен веществ в организме спортсмена [108].

Минерально-витаминные комплексы составляются из различного набора ингредиентов, в зависимости от направленного действия продукта, БАД, напитка и т.д. преимущественное значение имеют Ca, Mg, Zn, Cu, Mn, Se, Cr и Mo, кото рые рекомендуется употреблять в составе углеводно-электролитных напитков [113].

Обогащение пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами осуществляется строго на научной основе [156].

При корректировке питания юных спортсменов специалисты и учные ре комендуют учитывать следующие принципы:

- соответствие энергетической ценности рациона среднесуточным энерготра там, зависящим от возраста, пола, характера и интенсивности физических нагрузок;

- сбалансированность рациона по основным пищевым веществам (белки, жи ры, углеводы), а также по витаминам и минеральным веществам;

- выбор адекватных форм питания (продуктов, пищевых веществ и их комби наций), обеспечивающих различную направленность рационов (белковая, углеводная, белково-углеводная) в зависимости от конкретных задач, дли тельности, объемов и интенсивности физической нагрузки;

- распределение рациона в течение дня, четко согласованное с режимом и ха рактером тренировок и соревнований [176].

Для корректировки углеводов необходимо сочетать глюкозу, фруктозу, са харозу, мальтодекстрин, мд, фрукты, пищевые волокна и др. Для оптимизации питания спортсменов разработана система «Нутритест-спорт» для диагностики состояния организма и уточнения его потребностей в корректирующих элементах питания [164].

Пищевые продукты являются основными поставщиками в организм целого ряда биологически активных веществ, прежде всего витаминов, минеральных ве ществ, флавоноидов. Недостаточное их поступление в организм человека в насто ящее время объясняется как использованием некоторых современных методов пе реработки и хранения пищевых продуктов, так и увлечением многочисленными «модными» диетами, что еще больше усугубляет указанный выше дефицит. На помощь приходят биологически активные добавки к пище (БАД), использование которых позволяет восполнить недостаток биологически активных веществ в ор ганизме. БАД – это композиции натуральных или идентичных натуральным био логически активных веществ, предназначенных для непосредственного приема с пищей или введения в состав пищевых продуктов с целью обогащения рациона отдельными биологически активными веществами и их комплексами. В их состав входят: биофлавоноиды, дубильные вещества (танины, танниды), целлюлоза, кол лаген, пектиновые вещества и др. [13, 81, 162].

Изучены биологически активные вещества растительного происхождения, определены пищевые источники, биодоступность флаванонов и указаны виды растений, цитрусовых фруктов, пряностей, приправ, а также мд и прополис, ко торые содержат флаваноны и могут использоваться для корректировки состава продуктов питания [163].

Сегодня уже не вызывает сомнений, что витамины играют исключительно важную роль в питании спортсменов. Недостаточное их поступление, сопровож дающееся полигиповитаминозами, приводит к общему снижению работоспособ ности, что для спортсменов имеет принципиальное значение.

Адекватная обеспеченность организма отдельными витаминами имеет спе цифическое значение для некоторых видов спорта. Так, витамины-антиокси данты, крайне необходимые для поддержания антиоксидантного статуса организ ма, важны в первую очередь для спортсменов, занимающихся скоростно силовыми видами спорта, а также видами спорта, требующими выносливости: бег на длинные дистанции (лыжники, марафонцы), плавание, академическая гребля, поскольку физическая нагрузка вызывает усиление окислительного метаболизма.

В свою очередь, витамин А, от обеспеченности которым зависит, в частности, со стояние зрительного аппарата, важен для стрелков, биатлонистов, авто- и мото гонщиков. Достаточное поступление витаминов группы В, участвующих в белко вом обмене и процессах кроветворения, важно для представителей всех видов спорта. При дефиците витамина В6 нарушаются функции вестибулярного аппара та и пространственной ориентации, что может иметь отрицательные последствия в таких сложно-координационных видах спорта, как спортивная и художествен ная гимнастика, прыжки в воду, на батуте, акробатика, фигурное катание [76, 122].

Особое значение имеет потребление витаминов С, D, группы В, Е и др. при употреблении витаминов необходимо определить потребность в них организма спортсмена. Так же необходимо учитывать их биодоступность в составе продук тов питания.

Важным компонентом, регулирующим аминокислотный состав белково пептидных продуктов, является суммарный белок коровьего молока (БКМ) [68].

Как видно из таблицы 1.1, содержание незаменимых аминокислот в белках коровьего молока даже превышает их содержание в идеальном белке.

Таблица 1.1 – Содержание незаменимых аминокислот в белках молока (г/100 г белка) Незаменимые Содержание аминокислот (г/100 г) и аминокислотный скор аминокислоты белок молока казеин изолят белка (суммарный) молочной сыворотки А С А С А С Изолейцин 4,7 167,9 5,4 192,8 6,4 228, Лейцин 9,5 143,9 9,5 143,9 10,6 160, Лизин 7,8 134,5 8,5 146,5 9,6 165, Метионин + 3,3 132,0 3,5 140,0 4,4 176, + цистин Фенилаланин + 10,2 161,9 11,1 176,2 5,6 88, + тирозин Треонин 4,4 129,4 4,2 123,5 6,7 197, Триптофан 1,4 127,3 1,4 127,3 1,4 127, Валин 6,4 182,9 6,3 180,0 5,9 168, Исключение составляет содержание суммы ароматических аминокислот в сывороточном белке молока, аминокислотный скор фенилаланин + тирозин для данного белка, равен 88,9 %.

Г.В. Борисова разработала технологию белкового концентрата на основе гидролизата белков молока для специализированных продуктов питания [15].

Учные ВНИИ маслоделия и сыроделия (г. Углич) разработали технологию гидролизата термокоагулированных сывороточных белков для специализирован ных пищевых продуктов. Белки подсырной сыворотки обладают высокой пище вой и биологической ценностью и широко применяются в качестве белкового ин гредиента специализированных пищевых продуктов различного назначения, включая детское и спортивное питание. В то же время некоторые из них, особен но -лактоглобулин, относятся к высокоаллергенным белкам и могут вызывать аллергию у детей. Ферментативный гидролиз сывороточных белков является наи более распространнным способом получения белкового продукта с пониженной аллергенностью и повышенной усвояемостью. Ферментативные гидролизаты концентратов и изолятов сывороточных белков молока широко используются в продуктах детского и спортивного питания, а в последнее время вводятся в раци оны геродиетического питания.

Для гидролиза сывороточных белков используются протеазы двух типов:

эндопротеиназы – для расщепления белковых структур на пептидные фрагменты, и экзопептидазы (включая аминопептидазы и карбоксипептидазы) – для освобож дения концевых аминокислот пептидов. Подбор протеаз по специфичности и ак тивности позволяют вести процесс гидролиза направленно – с преимущественным накоплением требуемых продуктов гидролиза и формированием определнного пептидного профиля. Пептидный и аминокислотный состав получаемого гидро лизата определяют уровень остаточной аллергенности и органолептическую ха рактеристику (прежде всего наличие горечи) продукта [1].

М.Г. Курбанова предложила научную концепцию, которая предусматривает систематизацию теоретических и экспериментальных исследований для ком плексного подхода к разработке технологии полифункциональных добавок на ос нове гидролизатов казеина на базе оптимальных условий проведения гидролиза кислотным, щелочным и ферментативным способами с последующей их очисткой и деминерализацией, используя закономерности сублимационной сушки, физико химического изменения состава и состояния воды при получении сухих гидроли затов казеина и гидролизатов казеина с промежуточной влажностью.

Изучена биотехнологическая и физико-химическая сущность получения гидролизатов казеина химическим способом, в т.ч. в присутствии катализатора – селена. Подобраны энзиматические системы для проведения ферментативного гидролиза казеина, позволяющие получить максимальное расщепление белковых молекул, т.е. высокую степень гидролиза. Получены зависимости, описывающие динамику накопления свободных аминокислот, молекулярномассовое распреде ление белков и пептидов в результате химического и ферментативного гидролиза [91, 92, 93, 136, 137, 141].

В.И. Круглик дано теоретическое обоснование и практическая реализация технологий гидролизатов молочных белков и специализированных продуктов с их использованием. Данные специализированные продукты используются в детском питании [83, 85, 86].

Для получения гидролизатов с соотношением К/С=80/20 используют только обезжиренное молоко, а для гидролизатов сывороточных белков (К/С=1/99) толь ко сыворотку. Операция нормализации для этих двух видов гидролизатов отсут ствует.

Далее осуществляют концентрирование смеси до массовой доли сухих ве ществ в концентрате 22-27 % с последующей диафильтрацией промывной водой с рН 4,7-7,0. Промывку УФ-концентрата осуществляют до содержания сухих ве ществ в уходящем фильтрате 0,2-0,3 %. Получают безлактозный диафильтраци онный концентрат с требуемым соотношением К/С. Концентрат пастеризуют при 70-74 °С с выдержкой 17-19 с, и охлаждают до 40-50 °С. Затем проводят разбав ление полученного концентрата пастеризованной и охлажденной до 40-50 °С пи тьевой водой (ГОСТ 2874-82) до массовой доли сухих веществ 8,0-10,0 %, вносят лимоннокислую соль калия или натрия в количестве 1,0-5,0 % к сухим веществам концентрата. При необходимости интенсификации процесса гидролиза темпера турную обработку проводят после процессов разбавления и внесения солей, при этом используют следующие тепловые режимы: температура 100-140 °С с вы держкой от 2 до 60 мин с последующим охлаждением до 40-50 °С.

Гидролиз – реакция ионного обмена между различными веществами и во дой. Гидролиз белков направлен на расщепление пептидной связи при участии молекулы воды. Реакция гидролиза протекает постепенно и ступенчато: белок – полипептид – олигопептид – дипептиды – аминокислоты. Ее можно остановить на любой стадии, изменив одно из условий [7, 14, 107, 153].

Неполный гидролиз способен улучшить характеристики растворимости в некоторой степени денатурированных, высушенных распылением сывороточных белков. Более глубокий гидролиз сывороточных белков дополнительно улучшает их растворимость, но также приводит к некоторому усилению горьковатого вкуса и увеличению содержания свободных аминокислот. Обычно цель более глубокого гидролиза сывороточных белков состоит в достижении пониженной аллергенно сти и улучшенного поглощения в кишечнике. Особенно важным с коммерческой точки зрения является аспект, связанный с аллергенностью [82, 84].

При распаде белков образуются полипептиды, часто горькие на вкус, а го речь является отклонением по вкусу;

придавать горький вкус могут и аминокис лоты. Более интенсивным вкусом, чем аминокислоты, обладают продукты их рас пада. Для получения оптимальных результатов гидролиза необходимо соблюдать следующие условия: гидролизуемое сырье должно иметь хорошее санитарно гигиеническое состояние, что позволит обрабатывать его и в свежем, и в пастери зованном виде;

значение pH во время процесса должно быть постоянным, зави сящим от свойств используемого фермента;

с целью более полного гидролиза необходимо регулировать гидродинамические параметры процесса [167].

Недостатки ферментативного гидролиза проявляются в следующем: фер ментные препараты очень дорогостоящие;

для расщепления молочного белка не обходим целый ряд ферментных препаратов, так как они обладают определенной специфичностью и отсоединяют ту или иную аминокислоту;

достаточно длитель ный процесс 5-50 ч, в результате чего возникает большая вероятность накопления патогенных микроорганизмов [63, 64, 119, 186]. Техническим результатом гидро лиза является получение пищевого белкового продукта, содержащего набор неза менимых аминокислот для человека и животных, при относительно быстром и дешевом процессе изготовления.

Преимуществом ферментативного гидролиза является то, что этот процесс идет с высокой скоростью при атмосферном давлении и температуре не выше 70 °С (как правило, 37-50 °С), поэтому он практически не сопровождается повре ждением аминокислот и снижением биологической ценности. Особенностью дей ствия протеолитических ферментов является их специфичность по отношению к типу пептидной связи, определяемому природой радикалов. Поэтому даже в усло виях применения при гидролизе промышленных ферментных препаратов, пред ставляющих собой сложные комплексы ферментов с различной специфичностью, процесс, никогда не идет до образования смеси свободных аминокислот. Основ ными продуктами ферментативного гидролиза практически всегда являются пеп тиды, а фракция свободных аминокислот, как правило, относительно невелика.

Наиболее ценные с физиологической точки зрения гидролизаты получают ферментативным способом. В ферментативном гидролизате сохраняются все аминокислоты, содержащиеся в сырье, в том числе и такие дефицитные амино кислоты, как триптофан и лизин, которые разрушаются при кислотном гидролизе.

Разработка новых полифункциональных добавок, изыскание путей их эф фективного и целенаправленного применения, совершенствование существующих технологий и расширение ассортимента пищевых продуктов, в том числе специ ального и лечебно-профилактического назначения, решат многие проблемы со временных отраслей пищевой промышленности. Одним из путей решения этой проблемы является обогащение продуктов питания гидролизатами молочных бел ков. Исследования в указанной области являются важным звеном в решении фун даментальной проблемы обеспечения живого организма полноценным белковым питанием [21, 103, 177]. Продукты, в состав которых будут входить гидролизаты молочных белков, позволят существенно повысить их пищевую и биологическую ценность.

А.Г. Храмцов обобщил литературные данные и результаты собственных ис следований по гидролизу сывороточных белков и использованию гидролизатов в специальных продуктах питания [94, 174].

Гидролиз сывороточных белков актуален по нескольким причинам. Во первых, смеси пептидов различной длины всасываются в пищеварительном трак те быстрее и полнее, чем эквивалентные по составу смеси аминокислот. Во вторых, в составе белковых гидролизатов могут присутствовать различные фи зиологически активные пептиды, необходимые для регуляции ряда важных функ ций организма. В-третьих, возможно положительное влияние пептидов, на усвое ние некоторых эссенциальных микронутриентов, а именно ионов металлов. В со ставе ферментативных гидролизатов казеина и белка молочной сыворотки при сутствуют пептиды, способные образовывать прочные координационные (хелат ные) соединения с ионами кальция и значительно усиливать эффективность их всасывания. В-четвертых, ферментативные гидролизаты белка в составе специа лизированных гипоаллергенных продуктов имеют определенные технологические (функциональные) преимущества над смесями аминокислот.

Гидролиз сывороточных белков может быть осуществлен химическим (под действием минеральных кислот и щелочей при повышенных температурах) и ферментативным (с использованием препаратов протеолитических ферментов) способами. В ходе кислотного гидролиза расщепляются все типы пептидных свя зей между различными аминокислотными остатками, и поэтому возможно прак тически полное расщепление белка. Однако кислотный гидролиз как технологи ческий процесс имеет ряд недостатков (частичное или полное разложение ряда аминокислот, образование меланоидинов, необходимость нейтрализации кисло ты).

При щелочном гидролизе белка происходит рацемизация аминокислот, в результате чего получающийся гидролизат утрачивает биологическую ценность.

В пищевых производствах щелочной гидролиз белка не применяется. Существу ющие методики получения щелочных гидролизатов белков направлены в основ ном на получение препаратов технического (не пищевого) назначения.

Среди веществ, способствующих ферментативной модификации пищевых белков, существенное место занимают протеолитические ферментные препараты различного происхождения, под влиянием которых в белковой молекуле проис ходит специфическое расщепление пептидных связей, в результате изменяется молекулярная масса белка, растет его гидрофобность и усваиваемость организ мом.

Особо отмечена эффективность процесса гидролиза с применением протео литических ферментов. По эффективности гидролиза белков молочной сыворотки протеолитические ферменты можно расположить в следующий ряд (% гидроли за):

Панкреатин (медицинский) 67, Проторизин 63, Куриный пепсин 54, Протомезентерин 52, Протоальбин 46, Биологически полноценные гидролизаты молочного белка получают путем применения комбинаций протеаз животного происхождения и препаратов мик робного синтеза, в частности панкреатина и протосубтилина. В зависимости от применяемых ферментных препаратов или различных их комбинаций с помощью регулирования их температурных режимов гидролиза и его продолжительности можно получить ферментативные препараты сывороточных белков различного функционального назначения.

Следует обратить внимание, что проблема направленного и управляемого протеолиза белков молока, в целом, и сывороточных белков, в частности, только поставлена и проведение исследований в этом направлении актуально.

1.3 Функциональные ингредиенты, формирующие пробиотические свойства в специальных продуктах питания Функциональные свойства в специальных продуктах питания формируются благодаря использованию определенных ингредиентов. В их число входят:

- пищевые волокна (растворимые и нерасторимые);

- витамины (А, группы В, D и т. д.);

- минеральные вещества (кальций, железо);

- полиненасыщенные жиры (растительные масла, рыбий жир, -3- и -6 жирные кислоты);

- антиоксиданты:

-каротин, витамин С и витамин Е;

- пробиотики (препараты живых микроорганизмов);

- пребиотики (олигосахариды как субстрат для полезных бактерий).

Эффективность действия любого пищевого продукта, БАД, лекарственных препаратов на организм человека связан с их усвоением и нормальной работой желудочно-кишечного тракта. В связи с данным положением, ведущим функцио нальным ингредиентом в ферментированных или сквашенных продуктах (молоч ных, молокосодержащих или на молочной основе) являются пробиотики.

Впервые термин «пробиотик» был предложен Лилли и Стильбер в 1965 го ду как антоним антибиотика для обозначения микробных метаболитов, обладаю щих способностью стимулировать рост микроорганизмов. Последующие дости жения в области изучения микробной экологии человека позволили внести уточ нения в первоначальное определение пробиотиков. По мнению многих современ ных исследователей, пробиотики – это препараты из живых микроорганизмов или стимуляторов роста микробного, животного, растительного происхождения, ока зывающие благотворное влияние на индигенную микрофлору.

Самые известные и широко, употребляемые у нас в стране препараты для людей – это бифидумбактерин, колибактерин, бификол, лактобактерин. В послед ние годы разработан целый спектр новых препаратов, обладающих пробиотиче скими свойствами – это бифилонг, бифидин, бифиформ, бифилиз, аципол, ацилакт, бифацид, бифилакт и др. [33].

Наиболее часто для изготовления пробиотиков на основе живых микроор ганизмов используют следующие виды микроорганизмов: Bacillus subtilis, Bifidobacterium adolescentis, В. bifidum, В. breve, В. infantis, В. longum, Enterococ cus faecalis, E. faecium, Escherichia coli, Lactobacillus acidophilus. L casei, L del brueckii subsp. bulgaricus, L. helveticus, L fermentum, L lactis, L rhamnosus, L salivar ius, L plantarum, Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Propionibacterium acnes.

Saccharomyces boulardii, Streptococcus cremoris, S. lactis, S. salivarius subsp. ther mophilus, Clostridium butiricum [56, 178].

Наибольший интерес со стороны учных и технологов вызвали, как пробио тики – бифидобактерии. Исследования были направлены на поиск путей повыше ния активности бифидобактерий в молоке и молочных средах.

Проблема повышения биохимической активности бифидобактерий нашла свое решение в научных и практических трудах И.С. Хамагаевой, которой был изучен биосинтез олигосахаридов в коровьем молоке путем реакции трансглико зилирования, осуществляемого -галактозидазой. Было доказано, что олигосаха риды молока повышают (-галактозидазную активность бифидобактерий, кото рые приобретают способность активно ферментировать молоко. На основе разра ботанного способа активизации бифидобактерий созданы закваски и бакпрепара ты чистых культур микроорганизмов, активно ферментирующие молоко [169].

Продолжил е исследования М.Б. Данилов, он использовал комбинации за квасок (эубиотиков) и фермент -галактозидазы для разработки технологий про биотических продуктов [52].

Н.Б. Гаврилова разработала теоретические и практические основы биотех нологии комбинированных кисломолочных продуктов. В качестве активаторов роста бифидобактерий-пребиотиков предложены пищевые волокна, содержащие ся в овощах (морковь, свкла) и поликомпонентные закваски на основе совмест ного использования лакто- и бифидобактерий [26].

В последние десятилетия активно развивается технология продуктов синбиотиков. Так учными МГУПБ (г. Москва) разработаны критерии выбора пробиотических культур по основным физиологически важным и технологиче ским свойствам, а также предложены новые синбиотики на основе мясных про дуктов [145].

Интерес к функциональным продуктам, которые оказывают регулирующее действие на организм в целом или на отдельные органы и способны заменить многие лекарственные препараты, стремительно растет во всем мире [115].

Пребиотики, стимулирующие развитие бифидофлоры, называют также би фидогенными факторами (бифидус-факторами). Наиболее изученным бифи догенным фактором является лактулоза. В соответствие с этим представляет научный и практический интерес изучение профилактических свойств пребиотика лактулозы [23].

Научные основы производства продуктов питания разработаны и внедрены в образовательный процесс КемТИИПа (г. Кемерово) А.Ю. Просековым [139, 140]. Иванова С.А. обосновала важность использования молочно-белковых кон центратов для интенсификации технологии молочных продуктов [69].

Теоретические и практические принципы технологии продуктов лечебно профилактического и функционального питания разработаны Н.И. Дунченко, Н.А. Тихомировой и другими учными МГУПБ [58, 59, 157, 158].

Технология следующего вида специализированных продуктов на основе молока, растительных ингредиентов, обогащенных функциональными ингредиен тами (пробиотики и пребиотики), предназначенных для лиц пожилого и преклон ного возраста, получивших название «продукты для геродиетического питания»

разработаны учными и специалистами НИИ и ВУЗов России [53, 125].

Динамично развиваются биотехнологии молочных и молокосодержащих функциональных продуктов для школьного, спортивного и массового питания населения Сибирского региона [30].

Результатом обобщения многолетних исследований стало научное и прак тическое обоснование технологии ферментированных молочных и молокосодер жащих продуктов на основе биотехнологических систем. Предложен целый ряд растительных ингредиентов в качестве пребиотиков, разработаны новые техноло гии биопродуктов [28, 114, 116, 117].

Следует выделить новое направление в биотехнологии молочных и молоко содержащих продуктов – использование иммобилизации клеток пробиотических микроорганизмов в гели биополимеров, что позволило создать новые технологии продуктов-синбиотиков [27, 35, 74].

В Северокавказском государственном техническом университете (г. Став рополь) известными отечественными учными А.Г. Храмцовым, С.А. Рябцевой, И.А. Евдокимовым, В.В. Крючковой и др. активно развиваются научные и прак тические исследования в области переработки молочной сыворотки [24, 88, 89, 171, 172].

Таким образом, можно заключить, что ведущие учные научных школ Рос сии (г.г. Москва, Санкт-Петербург, Ставрополь, Кемерово, Барнаул, Улан-Удэ, Ярославль, Омск и др.) [22, 25, 32, 77, 78, 79, 98, 99, 100, 110, 126, 127, 142, 146, 147, 149, 150, 170] динамично развивают исследования по разработке технологий специализированных продуктов, что в настоящее время необходимо производству страны для поддержания здоровья нации.

1.4 Технологии продуктов для спортивного питания и перспективы их развития Спортивное питание представляет собой ассортимент продуктов питания, разработанных специально для людей, активно занимающихся спортом, на основе научных достижений в области физиологии и диетологии. Продукты спортивного питания подразделяются на так называемые специализированные категории това ров для достижения индивидуальных целей: похудение – сжигание жира;

увели чение силовых показателей и выносливости;

набор мышечной массы – увеличе ние веса;

восстановление после интенсивных нагрузок различного характера;

нормализация обмена веществ и функций организма;

поддержание достигнутых результатов.

А.А. Покровский сформулировал принципы построения питания спортсме нов:

1. Снабжение спортсменов необходимым количеством энергии, соответ ствующим ее расходованию в процессе физических нагрузок.

2. Соблюдение принципов сбалансированного питания применительно к определенным видам спорта и интенсивности нагрузок, включая распределение калорийности по видам основных пищевых веществ.

3. Выбор адекватных форм питания (продуктов, пищевых веществ и их комбинаций) на периоды интенсивных нагрузок, подготовки к соревнованиям, соревнований и в восстановительный период.

4. Использование индуцирующего влияния пищевых веществ для активации процессов аэробного окисления и сопряженного фосфорилирования, трансглико зидазных процессов, биосинтеза коэнзимных форм, АТФазных реакций, накопле ния моноглобина и других метаболических процессов, которые особо важны для обеспечения выполнения физических нагрузок.

5. Использование влияния пищевых веществ в целях создания метаболиче ского фона, выгодного для биосинтеза гуморальных регуляторов и реализации их действия (катехоламинов, простагландинов, кортикостероидов и др.).

6. Использование алиментарных факторов для обеспечения повышенной скорости наращивания мышечной массы и увеличения силы 7. Выбор адекватных приемов пищи в зависимости от режима тренировок и соревнований.

8. Использование алиментарных факторов для быстрого «сгона» веса при подведении спортсмена к заданной весовой категории.

9. Разработка принципов индивидуализации питания в зависимости от ан тропоморфотипометрических, физиологических и метаболических характеристик спортсмена, состояния его пищеварительного аппарата, равно как и его вкусов и привычек [131].

В случае создания гейнеров – это выделение набора компонентов, которые содержатся и в обычной, традиционной пище, но присутствуют в данном продук те в наиболее очищенной и концентрированной форме, при этом в соотношениях, которые наиболее эффективны для решения поставленных тренировочных и со ревновательных задач. Гейнеры предназначены, прежде всего, для людей, кото рые ставят перед собой цель добиться прироста мышечной массы, предотвратить затем ее потери и ускорить процесс восстановления мышечных тканей после ин тенсивных физических нагрузок. Обязательным условием при этом остается со блюдение общих принципов сбалансированного или рационального режима пита ния.

Гейнеры состоят, в основном, из высококачественных белков (протеинов) и углеводов. Белки служат незаменимым строительным материалом для набора мышечной массы и формирования мускулатуры, а углеводы выступают в качестве эффективного источника биоэнергии, необходимой при интенсивных физических нагрузках. Гейнеры могут включать также другие необходимые спортсменам компоненты, такие как витамины, микроэлементы и антиоксиданты, необходимые для регулирования различных биохимических процессов в организме и обеспече ния его нормального функционирования на фоне значительных физических на грузок [109, 181, 182].

Создан специализированный белковый продукт для питания спортсменов.

Изобретение относится к специализированным белковым продуктам, которые мо гут быть использованы в качестве дополнительного питания спортсменов, а также людей, ведущих активный образ жизни. Специализированный белковый продукт содержит концентрат сывороточного белка, аминокислоты L-аргинин и L-глу тамин, растительные пищевые волокна – фруктоолигосахариды и гуммиарабик, витаминный и минеральный премиксы, вкусовые и ароматические добавки при определенном соотношении. Полученный продукт имеет повышенную биологи ческую ценность и позволяет значительно активизировать набор мышечной мас сы и процесс восстановления после физической нагрузки, сократить сроки адап тации (как к физической нагрузке, так и к изменяющимся условиям среды), под держать иммунитет и уменьшить жировую прослойку, увеличить взрывную силу мышц и выносливость, повысить психическую устойчивость и работоспособность спортсменов.

Изобретение относится к области пищевой промышленности и касается специализированного белкового продукта, предназначенного для непосредствен ного употребления в пищу, в качестве дополнительного питания спортсменов и людей, ведущих активный образ жизни [118].

М.А. Игнатьев разработал технологию кисломолочного продукта для спор тивного питания и техническую документацию для его производства РСТ (ТУ 9222-010-49527279-2008) «Технология кисломолочного продукта». Проведена промышленная апробация технологии нового продукта в производственных усло виях молочного предприятия «Манрос-М» филиала ОАО «Вимм-Билль-Данн»

(г. Омск). Исследовано влияние специальной пищевой добавки – креатина на фи зико-химические, микробиологические и органолептические показатели фермен тированной обогащенной молочной основы. Определено е рациональное количе ство (1,0±0,1) г на 100 г продукта [29, 70].

Д.А.Петров (г. Санкт-Петербург) разработал технологию углеводно-белко вого сквашенного напитка для спортивного питания. С учетом медико-биоло гических требований обоснован компонентный состав, разработаны рецептура и технология углеводно-белкового сквашенного напитка, вырабатываемого с ис пользованием обезжиренного молока, мальтодекстрина, соевого масла, витамин ного премикса, фруктово-ягодных наполнителей (или без их добавления), обога щенного пробиотическими культурами бифидобактерий и предназначенного для питания лиц, подверженных физическим нагрузкам [128, 129, 130].

Для корректировки белкового питания предложена технология молочно белковых концентратов, разработанная учными КемТИИПа [138].

В качестве ценного биологического сырья для специализированных продук тов разработана пищевая композиция из подсырной сыворотки. Пищевая компо зиция из подсырной сыворотки может быть использована в технологии безалко гольных напитков, синбиотических продуктов для замены такого рецептурного ингредиента, как вода питьевая. Предложенная технологическая модификация обогащает традиционные продукты массового спроса широким спектром микро нутриентов, в том числе эссенциальных [135].

Производство функциональных молочных продуктов базируется на свой ствах некоторых пищевых компонентов достигать в неизменном виде толстого кишечника, где они выполняют функцию ростовых факторов нормофлоры, в первую очередь бифидобактерий. Из всех бифидогенных пищевых материалов в настоящее время наиболее распространена и изучена лактулоза [148, 189]. Про изводство концентратов из вторичного молочного сырья, обогащенных лактуло зой, позволяет снизить их себестоимость по сравнению с высокоочищенными фармацевтическими препаратами, повысить пищевую и биологическую ценность за счет использования всего комплекса сухих веществ сырья. Новые физико химические методы дают возможность повысить эффективность переработки мо лочного сырья на принципах ресурсо- и энергосбережения, направленно регули ровать состав и физико-химические свойства молочных продуктов. Указанным требованиям соответствуют две группы процессов [144, 187, 189]: баро- и элек тромембранные (регулирование минерального состава);

направленная химическая трансформации лактозы и белков молочного сырья.

На кафедре прикладной биотехнологии СевКавГГУ проведена работа по со зданию технологии бифидогенного (пребиотического) пищевого концентрата на основе деминерализованной подсырной сыворотки, обогащенной лактулозой, белками молочного сырья и их гидролизатами [173].

В КемТИППе разработаны состав и технология молочно-белкового концен трата обогащенного фракциями сывороточных белков [9, 11].

В Воронежской государственной технологической академии получена бел ковая основа для функциональных напитков методом ферментативного гидролиза на установке УВМТ-12-250 с использованием следующих ферментных препара тов: Савиназы «Chemical

Abstract

service», Протосубтилина Г10х, Коллагеназы, выпускаемой фирмой «Биопрогресс» (Россия), Мсгатерина Г10х, Протеазы «С», Амилоиротооризина Г10х [6].

Среди факторов, определяющих эффективность тренировочного процесса, переносимость нагрузок соревновательного периода и восстановления, определя ющее значение имеют не только построение тренировочного плана и ежедневный сбалансированный рацион, но и питательная поддержка организма спортсменов путем использования биологически активных добавок (БАД).

Формулы БАД специфичны, состоят, как правило, из растительного сырья, витаминов, микроэлементов, аминокислот, ферментов, других незаменимых нут риентов и минорных составляющих пищи – корректоров энергетического, жиро вого, белкового и водно-солевого обменов. Биологически активные вещества ре цептурных компонентов способны также стимулировать компенсаторно-приспо собительные реакции, предупреждать травмы и многочисленные заболевания профессионального спорта, профилактировать от простуд и вирусных инфекций до и во время соревнований.

Н.Ю. Лотковым и др. разработаны рецептуры новых таблетированных форм БАД «Дискавери Сила», «Комплекс йохимбе плюс», «Дискавери», «Лецитин» с использованием растительного сырья, функциональная направленность действу ющих начал которых сочетается с фармакологической характеристикой других биологически активных компонентов рецептуры и обеспечивает синергическое влияние на обменные процессы в организме спортсменов. БАД «Дискавери Сила»

содержит в формуле 1 наряду с растительным сырьем витамины А, Е, D3, С, В1, В2, В3, В5, В6, В9, хром, в формуле 2 – ликопин, цинк, магний, полисахариды, схи зандрин, танины;

«Комплекс йохимбе плюс» – цинк и витамин Е;

«Дискавери» – витамин С, селен, хром;

«Лецитин» – фосфолипиды [97].

В настоящее время зерновые батончики занимают одну из ниш в группе то варов для спортсменов и людей, ведущих здоровый образ жизни. Традиционно в их состав входили зерна различных злаковых культур. Современные зерновые ба тончики содержат дополнительные добавки, обогащающие их состав различными питательными веществами. Такое изменение состава не может не отразиться на технологии производства. Авторами предложены сырьевые компоненты, которые можно использовать в качестве основы, а также технология производства зерно вого батончика с заданным химическим составом [123].

В Московском государственном университете пищевых производств разра ботана технология сывороточного напитка для спортивного питания. В качестве основы напитка была выбрана сыворотка молочная (творожная). Сыворотка отли чается богатым химическим составом, сбалансированным комплексом витаминов и минеральных веществ, особенно богата витаминами группы В, калием, кальци ем, магнием. Одни из наиболее ценных компонентов сыворотки – белки, содер жание которых достигает 0,74 %. Сывороточные белки отличаются высокой био логической ценностью (112 % по отношению к стандарту), обусловленной опти мальным набором и сбалансированностью незаменимых аминокислот (метиони на, лизина, гистидина, триптофана и др.), что обеспечивает регенерацию белков печени, образование гемоглобина и белков плазмы крови.

В полисолодовом экстракте уникально сбалансированы именно те вещества, которые способствуют улучшению работы всех органов и систем организма: лег ко усваиваемые углеводы, белки, незаменимые аминокислоты, минеральные ве щества (кальций, магний, фосфор, калий, натрий, цинк, железо, медь), органиче ские вещества (флавоны, стерины, дубильные и др.), витамины (В1, В2, пантоте новая кислота, В6, биотин, РР, С, Е), ферменты (амилазы, протеазы, пептидазы-1, мальтаза, фитаза, каталаза, пероксидаза, оксидаза, дегидразы), растительные гор моны а и b, ауксины и гормоноактивные вещества (андрогены и эстрогены), водо растворимые гумми-вещества [3].

Во ВНИИ крахмалопродуктов разработан новый продукт для спортсменов – глюкозо-витаминная помадка. Глюкозная помадка наряду с углеводами содержит биологически активные вещества – полисахариды, флавоноиды, органические кислоты, витамины (А, С, В1, В2, Р, РР, К, Е), макро- и микроэлементы (кальций, калий, магний, натрий, фосфор, железо, цинк, молибден, селен, медь, кобальт, марганец), носителями которых являются свежие ягоды облепихи, клюквы, смо родины, черники, растительные экстракты плодов шиповника, боярышника и ле карственной травы эхинацеи. Особую ценность плодов облепихи подчркивают О.В. Кольтюгина и М.П. Щетинин [185].

Один из основных составляющих компонентов в рецептуре глюкозной по мадки – глюкоза. Наряду с глюкозой в помадке содержатся и другие более слож ные углеводы, которые перед поступлением в кровь должны расщепиться до глю козы;

это дает возможность продолжительного обеспечения организма энергети ческим средством и способствует равномерному распределению во времени гли кемической нагрузки [5].

К продуктам предназначенным для специального питания относятся:

- паштет, обогащенный селеном [120];

- таблетированный молочно-зерновый продукт [152];

- концентрированная паста из топинамбура [101].

Все они обогащены набором функциональных ингредиентов.

Одно из интересных направлений в этой области – создание продуктов ин тенсивного спортивного питания в форме гелей. В настоящее время они приобре ли заметную популярность среди профессиональных спортсменов и любителей, которые испытывают длительные и интенсивные тренировочные и соревнова тельные физические нагрузки. Спортивные гели пищевого назначения входят в группу объектов, чья основная задача заключается в немедленном восполнении больших энергетических затрат, испытываемых организмом спортсмена во время длительных и интенсивных физических нагрузок непосредственно во время тре нировок или в ходе самих соревнований. В рецептурах современных спортивных гелей в качестве одной из ведущих углеводных составляющих применяется маль тодекстрин. Он служит продуктом частичного гидролиза крахмала, преимуще ственно кукурузного [181].

Спортивные гели пищевого назначения входят в группу объектов, чья ос новная задача заключается в немедленном восполнении больших энергетических затрат, испытываемых организмом спортсмена во время длительных и интенсив ных физических нагрузок непосредственно во время тренировок или в ходе самих соревнований.

В рецептурах современных спортивных гелей в качестве одной из ведущих углеводных составляющих применяется мальтодекстрин. Он служит продуктом частичного гидролиза крахмала, преимущественно кукурузного [101].

Большие физические нагрузки приводят к частичному обезвоживанию ор ганизма спортсмена. Специализированные напитки предназначены для устране ния этой проблемы. Основу рецептур многих спортивных напитков традиционно составляли углеводно-хлоридно-натриевые композиции. Однако в настоящее время пришло отчетливое понимание того, что спортивные напитки, помимо вос становления водного баланса спортсменов, предоставляют, вместе с тем, хоро шую возможность для усиления физиологического воздействия на их организм.

Этого можно достичь путем обогащения рецептуры напитков, как правило, био логически активными компонентами, конечная цель использования которых – по вышение функциональных возможностей организма человека, улучшение его спортивных показателей и сохранение здоровья при занятиях спортом высших достижений.

Первыми эту нишу стали занимать адаптогены – компоненты, содержа щиеся в экстрактах некоторых растений. В этом качестве используют эхинацею, гинкто билоба, сибирский женьшень, имбирь, зверобой и др. Адаптогены практи чески не изменяют нормальных функций организма, но значительно повышают физическую и умственную работоспособность. Они увеличивают переносимость нагрузок, устойчивость к различным неблагоприятным факторам (жара, холод, жажда, голод, психоэмоциональные стрессы и т. п.) и сокращают сроки адаптации к ним [121, 184].

Применение белково-углеводных специализированных продуктов или гей неров перед тренировкой позволяет создать оптимальный энергетический фон и повысить запас свободных аминокислот в организме спортсмена. Комплекс угле водов содержащий длинные, средние и короткие цепочки полисахаридов, обеспе чивает длительное действие на протяжении нескольких часов, что позволяет быстро и эффективно восстанавливать энергетические запасы спортсмена и со здает благоприятные условия для быстрого восстановления и наращивания мы шечной массы. Кроме того, в состав гейнеров очень часто включают витамины и минералы для стимулирования белкового, жирового, углеводного и энергетиче ского обменов, отдельные аминокислоты и различные биологически активные вещества.

Разработана и утверждена техническая документация: ТУ 9197-001 69570395-2011 «Специализированные белково-углеводные продукты сублимаци онной сушки для спортивного питания» [54].

Анализ данных вышеизложенных источников позволяет отметить, что ин дустрия разработки и производства специализированных продуктов динамично развивается. Однако, в настоящее время недостаточно отечественных продуктов на молочной основе, отличающихся высоким качеством, безопасностью и эконо мичностью.

1.5 Заключение по главе 1. Цель и задачи исследований Развитие физической культуры и спорта является одним из приоритетных направлений социальной политики государства России. Спортсмены всех воз растных групп испытывают большой объм физических и психологических нагрузок, которые в определнной степени должны компенсироваться использо ванием научно-обоснованных рационов питания, включающих помимо тра диционных продуктов, специализированные, обеспечивающие их организм раз личными витаминами, минеральными веществами, аминокислотами, а также функциональными ингредиентами: пробиотиками и пребиотиками.

Все продукты для питания спортсменов условно разделены на следующие категории, в соответствии с используемым определенным комплексом веществ, корректирующий их состав:

- высокобелковые продукты (протеины) – порошковые концентраты с высо ким содержанием белка (белков), необходимые для образования новых мы шечных волокон, восстановления травмированных и замены отмерших тка ней во всех органах, а также для коррекции пищевого рациона спортсмена;

- аминокислотные препараты содержат в своем составе свободные аминокис лоты, а в некоторых случаях и пептиды, и способствуют обеспечению и поддержанию необходимого аминокислотного баланса в организме спортс мена в процессе и после физических нагрузок. Применение подобных про дуктов особенно необходимо в период восстановления – после окончания тренировок, когда начинается активный рост мышечной массы;

- гейнеры – это белково-углеводные продукты (доля белков – 15-30 %, угле водов – 50-80 %) с высокой калорийностью, употребляемые спортсменами с большим расходом энергии во время тренировок и соревнований. Примене ние гейнеров перед тренировкой позволяет создать оптимальный энергети ческий фон и повысить запас свободных аминокислот в организме спортс мена. Комплекс углеводов, содержащий длинные, средние и короткие це почки полисахаридов, обеспечивает длительное действие на протяжении нескольких часов, что позволяет быстро и эффективно восстанавливать энергетические запасы спортсмена и создает благоприятные условия для быстрого восстановления и наращивания мышечной массы. Кроме того, в состав гейнеров очень часто включают витамины и минералы – для стиму лирования белкового, жирового, углеводного и энергетического обменов, отдельные аминокислоты и различные биологически активные вещества;

- витаминно-минеральные комплексы применяются в период интенсивных тренировок для активизации и регулирования физиологических и биохими ческих процессов и поддержание организма спортсмена. Витаминно минеральные комплексы содержат полный набор витаминов к минеральных веществ, необходимых организму спортсмена, а также могут включать набор ферментов, способствующих их наилучшему усвоению;

- энергетики (углеводно-энергетические добавки) представляют собой угле водные концентраты, применяемые спортсменами для поддержания высо кого уровня энергии во время тренировок. При интенсивной физической и умственной деятельности организм покрывает потребность е энергии в ос новном за счет углеводов;

- жиросжигающие комплексы представляют собой препараты, которые поз воляют регулировать уровень подкожного жира и мобилизовать жировой обмен в организме. Основными действующими компонентами липотропных препаратов являются хитозан, пируват, липоевая кислота и L-карнитин;

- изотонические напитки снабжают энергией работающие мышцы, поддер живают или улучшают работоспособность организма, компенсируют поте ри жидкости при физических нагрузках. Основным отличием напитков спортивного назначения от традиционных напитков общего назначения яв ляется их искусственное обогащение витаминами и витаминоподобными веществами, минеральными веществами, микроэлементами, белком, моно и дисахарами. Употребление спортивных напитков во время физической нагрузки способствует повышению спортивной работоспособности. Основ ной целью их потребления является возмещение потерь жидкости с потом и доставка субстратов для работающих мышц в форме углеводов;

- средства для суставов и связок – препараты, обеспечивающие питательную поддержку, увеличивающие подвижность, уменьшающие болевые ощуще ния и предохраняющие суставы и связки от повреждений. Основными дей ствующими компонентами данных препаратов являются гидролизат колла гена, глюкозамин, хондроитин. В настоящее время известно большое коли чество рецептур и технологий продуктов для питания спортсменов, среди которых следует выделить продукты на молочной основе. Анализ ас сортимента продуктов для питания спортсменов на молочной основе свиде тельствует о том, что среди них преобладают жидкообразные напитки и концентраты (сухие) для приготовления напитков или коктейлей, базовым сырье для которых являются вторичные молочные ресурсы. В частности, подсырная, творожная сыворотки и продукты на их основе. Компонентный состав этих напитков обогащен витаминами, минеральными веществами, функциональными компонентами, вкусовыми добавками и др.

В целом, ассортимент продуктов на молочной основе для спортивного пи тания выпускаемых в России недостаточен. На основании анализа научно технической литературы и патентной информации определена цель исследований и сформулированы научные задачи для е достижения.

Глава 2 МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1 Постановка экспериментальных исследований Аналитические и экспериментальные исследования проводились в лаборато риях кафедр «Технология и оборудование пищевых производств», «Стандартиза ция и сертификация пищевых продуктов» ФГБОУ ВПО «Омский государствен ный аграрный университет им. П.А. Столыпина»;

ООО «Испытательная лабора тория качества пищевых продуктов и продовольственного сырья «Сертификат» (г.

Омск);

научно-образовательного центра ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологи ческий институт пищевой промышленности». Промышленная апробация техноло гии нового продукта проводилась в ООО «Сибиряк» (Омская обл., р.п. Полтавка).

Схема проведения исследований представлена на рисунке 2.1.

Условные обозначения исследуемых показателей:

1 – массовая доля сухих веществ, белка, жира;

2 – титруемая кислотность;

– активная кислотность;

4 – органолептические показатели;

5 – вязкость (струк турно-механические характеристики);

6 – микробиологические показатели;

7 – степень гидролиза;

8 – массовая доля аминного азота;

9 – свободные аминокисло ты;

10 – аминокислотный скор;

11 – коэффициент стимуляции роста микроорга низмов;

12 – срок годности;

13 – количество минеральных веществ;

14 – количе ство витаминов;

15 – безопасность продукта;

16 – технология продукта для спор тивного питания;

17 – нормативная документация;

18 – система контроля качества производства нового продукта;

19 – экономические показатели;

20 – программные продукты и прикладные программы;

21 – нормативные документы – рекоменда ции по составу продуктов для спортивного питания, 22 – температура, 23 – время.

На первом этапе исследований проведен аналитический обзор научно технической литературы и патентной информации по обсуждаемой проблеме «Состояние и перспективы развития технологии специализированных продуктов питания». Определены направление исследований, цель диссертационной работы и задачи для их достижений.

На втором этапе обоснованы проектные требования к продукту для спортив ного питания, выбраны ингредиента для корректировки его химического состава.

Исследован процесс гидролиза основного компонента, регулирующего белковый состав продукта – молочной сыворотки протеолитическим ферментами. На осно вании результатов математического моделирования оптимизированы параметры процесса ферментативного гидролиза, разработаны рецептура и технологическая схема производства биоактивного компонента.

I ЭТАП Анализ научно-технической литературы и патентной информации по проблеме «Состояние и перспективы развития технологии специализированных продуктов питания»



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.