СУХОЙ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ БЕЛКОВО-УГЛЕВОДНЫЙ ПРОДУКТ ДЛЯ ПИТАНИЯ СПОРТСМЕНОВ
SPECIALISED DRY PROTEIN-CARBOHYDRATE PRODUCT FOR SPORTSPEOPLE ALIMENTATION

Изобретение относится к области пищевой промышленности и касается специализированного белково-углеводного продукта, предназначенного для непосредственного употребления в пищу при смешивании с водой в качестве дополнительного питания спортсменов.
Известны различные специализированные белково-углеводные продукты (патент RU 92001310 А, 27.03.1995; патент США US 6784209 B1, 31.08.2004; US 7037522 B2, 02.05.2006; US 0234626 A1, 25.11.2004).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является сухой белково-углеводный продукт «Muscle XGF», производимый фирмой AST, США, содержащий смесь концентрата, изолята и гидролизата сывороточного белка, коровье молозиво, анаболический пептидный комплекс (глютаминовые пептиды, таурин, L-лейцин), подсолнечное масло, масло канола, льняное масло СLА (конъюгированная линолевая кислота), фруктозу, мальтодекстрин, микроизмельченный креатин моногидрат, лецитин, минеральные вещества (цинк, магний, фосфор, кальций, железо, цинк, медь), витамины (ниацинамид, пиридоксин гидрохлорид, цианокобаламин, d-кальция пантотенат, рибофлавин, биотин, фолиевая кислота) и ароматические добавки [1].
Данный продукт предназначен для дополнительного питания спортсменов с целью наращивания мышечной массы, повышения энергопродукции и снижения последствий катаболических процессов, возникающих в результате физической нагрузки.
В состав данного продукта включены подсолнечное масло, масло канола, льняное масло СLА (конъюгированная линолевая кислота). Данные виды масел усваиваются несколько иначе, чем другие виды жиров, и оксидируются так же быстро, как и углеводы, обеспечивая сравнительно слабый синтез подкожного жира. К тому же входящие в продукт масла быстро конвертируются в кетоны - побочные продукты метаболизма жиров, которые используются некоторыми тканями организма, в том числе и мышечными, для получения энергии. Однако есть и оборотная сторона: применение повышенного количества жиров тормозит усвоение организмом белка и углеводов. В итоге ухудшается восстановление гликогена и синтез новых мышечных волокон.
Кроме того, повышенное содержание в продукте ароматических аминокислот и метионина также является нежелательным. Аминокислотный дисбаланс, возникающий при физической нагрузке, характеризуется повышением концентрации ароматических аминокислот (фенилаланина, тирозина, триптофана) и снижением уровня аминокислот с разветвленной боковой цепью (валина, лейцина, изолейцина). Так как все эти аминокислоты конкурируют между собой за одни и те же транспортные системы, обладающие большим сродством к ароматическим аминокислотам, высокая концентрация последних в крови ведет к их избыточному поступлению в головной мозг, что вызывает образование так называемых ложных нейротрансмиттеров и замедление скорости передачи нервных импульсов. Подобные изменения являются причиной нервно-психических нарушений и заметного снижения интеллектуальных способностей спортсмена.
В продукте содержатся в недостаточном количестве углеводы со средней длиной цепи, что заметно снижает скорость восстановления уровня гликогена в мышцах и печени.
В продукте в недостаточном количестве содержатся минеральные вещества (железо, марганец, кальций, медь). Это нежелательно, так как обмен микро- и макроэлементов в ходе физических нагрузок происходит более интенсивно и дефицит последних может привести к снижению физической работоспособности и замедлению мышечного роста.
Витаминный состав продукта разбалансирован - жирорастворимые витамины и витамин С содержатся в недопустимо большом количестве, что негативно воздействует на течение анаболических и восстановительных процессов, а также может вызвать токсическое отравление.
Высокобелковая диета и интенсивные физические нагрузки сопровождаются избыточным образованием аммиака, который оказывает губительное воздействие на микрофлору кишечника и токсическое влияние на клетки мозга. А сильное напряжение брюшных мышц часто приводит к нарушению моторно-эвакуаторной функции кишечника, что также не регулируется употреблением данного продукта.
Вышеописанные процессы в целом оказывают стрессовое воздействие на весь организм спортсмена, вызывая в итоге существенное снижение его иммунитета.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение пищевой ценности продукта, усиление антикатаболических, иммуномодулирующих, детоксикационных и жиромобилизирующих свойств продукта.
Технический результат достигается тем, что продукт включает в себя сывороточные белки, яичный белок, молозиво сухое, аминокислоту L-глутамин, мальтодекстрин, фруктозу, комплекс растительных пищевых волокон, представляющий собой смесь гуммиарабика и фруктоолигосахаридов, взятых в соотношении по массе (30-70):(70-30), креатин моногидрат, витаминный и минеральный премиксы и ароматические добавки при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%:
Сывороточные белки
15÷20
Яичный белок
10÷12
Молозиво сухое
4÷7
Аминокислота L-глутамин
1÷5
Фруктоза
6÷10
Комплекс растительных пищевых волокон,
1÷5
представляющий собой смесь гуммиарабика и
фруктоолигосахаридов, взятых в соотношении
по массе (30-70):(70-30)
Креатин моногидрат
3÷5
Витаминный премикс
0,12÷0,15
Минеральный премикс
2,02÷2,05
Ароматические добавки
0,48÷0,62
Мальтодекстрин
До 100
Продукт представляет собой порошок с содержанием влаги 3,0-7,0 мас.%.
Заявленный технический результат основан на положительном комплексном эффекте действия подобранных компонентов продукта, взятых в предложенном соотношении:
- использование концентрата сывороточных белков с массовой долей белка не менее 75% или изолята сывороточных белков с массовой долей белка не менее 85%, в заявляемых количествах, содержащих повышенное количество максимально биодоступных сывороточных пептидов (β-лактоглобулина, α-лактальбумина, гликомакропептидов и иммуноглобулинов), позволяет достичь высокую биологическую ценность продукта и обеспечить повышенные потребности спортсменов в аминокислотах с разветвленной цепочкой;
- использование яичного белка с содержанием белка не менее 80% позволяет повысить биологическую ценность компонента ввиду высокого содержания в белке незаменимых аминокислот;
- введение в продукт молозива, содержащего в своем составе в повышенных количествах IGF-1 и IGF-2 - инсулиноподобные факторы роста и иммуноглобулин IgG, способствует наращиванию мышечной массы и укреплению иммунной системы организма;
- как оказалось, совместное с сывороточными белками использование молозива существенно повышает иммуномодулирующий эффект за счет комплементарного действия иммуноглобулинов разных классов;
- введенные в состав композиции мальтодекстрин и фруктоза обеспечивают организм спортсмена энергией в течение длительного времени, улучшают процесс восполнения гликогена и поддерживают стабильный уровень сахара в крови;
- включение в состав продукта L-глутамина способствует значительным сдвигам адаптационно-приспособительных механизмов организма спортсмена, значительно усиливает функции иммунной системы и предотвращает развитие инфекционных заболеваний;
- введение в продукт комплекса растительных пищевых волокон, состоящих из гуммиарабика и фруктоолигосахаридов, в предложенных соотношениях, позволяет оказывать выраженный пребиотический эффект на позитивную аутофлору кишечника человека;
- введение в продукт витаминов группы В, А, С, Е, а также минеральных элементов кальция, магния, цинка и фосфора позволяет нормализовать состояние белкового обмена и повысить пищевую ценность продукта.
Вместе с тем, как оказалось, совместное применение сывороточного и яичного белка и комплекса растительных пищевых волокон (гуммиарабик и фруктоолигосахариды) позволяет добиться значительного синергетического жиромобилизирующего и анаболического эффекта данного продукта.
Наряду с вышесказанным комплексное воздействие продукта на организм спортсмена проявляется, как выяснилось в ходе проведенных клинических исследований, в снижении заболеваемости.
Содержание белка в продукте, представленного белками молочной сыворотки, яичным альбумином и сухим молозивом, составляет 10-30% по массе сухого продукта, что способствует формированию ощущения сытости, уменьшения калорийности потребляемой пищи, стимуляции сжигания жира и роста мышечной массы, сывороточный и яичный белок способствуют достижению и поддержанию «здорового» веса. Кроме того, белки коровьего молозива (иммуноглобулин IgG) способствуют оптимизации реакции на стресс и поддерживают здоровый уровень нейромедиаторов головного мозга, что особенно важно в период интенсивных физических нагрузок. Снижение содержания белка в продукте менее указанного диапазона приведет к тому, что спортсмены будут недостаточно обеспечены полноценным белком и аминокислотами с разветвленной цепочкой. При повышении содержания белка свыше заявляемого количества уменьшается квота других компонентов продукта, что приведет к снижению его функциональной направленности и сделает невозможным достижение заявленного технического результата.
В заявленном продукте углеводный компонент представлен мальтодекстрином и фруктозой - углеводами с высоким и низким гликемическим индексом соответственно. Применение мальтодекстрина и фруктозы в заявленном соотношении приводит к сглаженному и более продолжительному ответу со стороны глюкозы крови, увеличению уровня инсулина и, соответственно, увеличению роста мышечных волокон.
Для повышения биологической ценности и ускорения процессов энергообмена дополнительно в продукт включена аминокислота L-глутамин.
Аминокислота L-глутамин, являясь условно незаменимой аминокислотой, при интенсивном метаболизме во время физической нагрузки значительно усиливает функции иммунной системы и предотвращает развитие инфекционных заболеваний; тормозит бактериальную транслокацию и транслокацию эндогенных токсинов путем стимулирования синтеза несекретируемого белка и поддержания числа кишечных клеток; является сильным антисрессовым фактором. Повышая уровень гамма-аминомасляной кислоты, которая необходима для стимулирования работы мозга и поддержания обмена веществ, происходящего в нем, L-глутамин активизирует умственную деятельность, помогает концентрировать внимание, улучшает память и настроение, предотвращает возникновение синдрома перетренированности и перенапряжения. В заявляемом продукте L-глутамин содержится в количестве 1-5% по массе сухого вещества. Увеличение содержания в продукте L-глутамина приводит к ухудшению вкуса продукта и делает его непригодным для приема в виде напитка, а его снижение не оказывает клинически значимого эффекта.
Заявляемый продукт в отличие от прототипа обогащен растворимыми пищевыми волокнами, состоящими из гуммиарабика и фруктоолигосахаридов, в количестве 1-5% по массе сухого вещества. Включение в состав продукта растительных волокон в предложенном соотношении позволяет оказывать выраженный пребиотический эффект на позитивную аутофлору кишечника человека и улучшить функционирование желудочно-кишечного тракта и печени путем детоксикации аммиака и других азотистых шлаков, образующихся при высокобелковой диете и в результате тяжелых физических нагрузок. Кроме того, растительные пищевые волокна улучшают усвоение витаминов и минералов в желудочно-кишечном тракте, а также оказывают нормализующий эффект на уровень сахара и холестерина в крови и снижают гликемический индекс продукта.
В то время как в прототипе полностью отсутствует большинство минеральных веществ, в заявляемом продукте содержание микро- и макроэлементов является оптимальным для восстановления гликогена, синтеза белка и роста мышечной массы.
В противовес прототипу витаминный состав заявляемого продукта также сбалансирован. В заявляемый продукт внесены как водорастворимые, так и жирорастворимые витамины. При этом пропорции и количества вносимых в продукт витаминов рассчитывались исходя из изменений калорийности суточного рациона и изменения его отдельных компонентов, а именно с учетом того факта, что преимущественное влияние на белковый обмен оказывают витамины группы В, А, С, Е.
При разработке витаминного и минерального премиксов учитывалось также влияние различных витаминов и минеральных веществ на биологическую усвояемость друг друга - эффект синергизма и антагонизма. Поэтому при определении концентрации и пропорции вводимых в продукт витаминов и минеральных веществ максимально был достигнут эффект синергизма и сведены до минимума возможные негативные явления и последствия взаимодействия витаминов и минералов.
Препараты витаминов и минеральных солей внесены в количествах, обеспечивающих удовлетворение ежедневной порцией продукта от 30 до 80% суточной потребности спортсмена в микронутриентах и согласно «Рекомендуемым уровням потребления пищевых и биологически активных веществ», утвержденным Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека в 2008 году.
Заявляемая совокупность признаков позволяет получить специализированный белково-углеводный продукт с повышенной пищевой ценностью, а также позволяет придать продукту функционально-профилактическую направленность (в сравнении с прототипом) за счет оптимизации в первую очередь количественного и качественного состава белкового компонента, качественного состава витаминного и минерального премиксов и неожиданно выявленного их положительного влияния на снижение заболеваемости спортсмена при употреблении продукта заявляемого состава. Отклонение в меньшую или большую сторону от заявляемых значений приводит к ухудшению пищевой ценности заявляемого продукта, его сбалансированности и его качества, органолептических и функционально-профилактических свойств и снижает эффективность применения данного продукта спортсменами.
Специализированный белково-углеводный продукт получают сухим смешиванием компонентов в смесителях, применяемых в пищевой промышленности.
Пример 1. Для приготовления специализированного белково-углеводного продукта компоненты берутся в следующем соотношении по мас.%:
Сывороточные белки
17,6
Яичные белки
11,7
Молозиво сухое
4,996
Фруктоза
9,0
Фруктоолигосахариды и гуммиарабик
1,569
Креатин моногидрат
3,4
L-глутамин
1,5
Витамин A
0,0018
Витамин Е
0,016
Витамин D
0,000005
Витамин В<sub>1</sub>
0,0025
Витамин В<sub>2</sub>
0,002
Витамин В<sub>6</sub>
0,007
Витамин РР
0,012
Витамин В<sub>5</sub>
0,006
Витамин В<sub>12</sub>
0,000006
Витамин В<sub>9</sub>
0,0007
Витамин Н
0,00007
Витамин С
0,08
Кальций
0,69
Магний
0,515
Цинк
0,006
Железо
0,02
Йод
0,000075
Марганец
0,004
Фосфор
0,8
Медь
0,0005
Ароматические добавки
0,48
Мальтодекстрин
47,591344
100,00
Комплекс пищевых волокон содержит гуммиарабик и фруктоолигосахариды, взятые в соотношении по массе 50:50.
Пример 2. Для приготовления специализированного белково-углеводного продукта компоненты берутся в следующем соотношении по мас.%:
Сывороточные белки
15,0
Яичные белки
10,0
Молозиво сухое
7,0
Фруктоза
10,0
Фруктоолигосахариды и гуммиарабик
5,0
Креатин моногидрат
5,0
L-глутамин
5,0
Витамин А
0,002
Витамин Е
0,016
Витамин D
0,000005
Витамин В<sub>1</sub>
0,003
Витамин В<sub>2</sub>
0,0025
Витамин В<sub>6</sub>
0,007
Витамин РР
0,03
Витамин В<sub>5</sub>
0,007
Витамин В<sub>12</sub>
0,000005
Витамин В<sub>9</sub>
0,0007
Витамин Н
0,00007
Витамин С
0,08
Кальций
0,7
Магний
0,5
Цинк
0,006
Железо
0,02
Йод
0,00007
Марганец
0,0036
Фосфор
0,8
Медь
0,0005
Ароматические добавки
0,62
Мальтодекстрин
40,20155
100,00
Комплекс пищевых волокон содержит гуммиарабик и фруктоолигосахариды, взятые в соотношении по массе 70:30.
Пример 3. Для приготовления специализированного белково-углеводного продукта компоненты берутся в следующем соотношении по мас.%:
Сывороточные белки
20,0
Яичные белки
12,0
Молозиво сухое
4,0
Фруктоза
6,0
Фруктоолигосахариды и гуммиарабик
1,0
Креатин моногидрат
3,0
L-глутамин
1,0
Витамин А
0,002
Витамин Е
0,014
Витамин D
0,000004
Витамин В<sub>1</sub>
0,001
Витамин В<sub>2</sub>
0,002
Витамин В<sub>6</sub>
0,0055
Витамин РР
0,014
Витамин В<sub>5</sub>
0,005
Витамин В<sub>12</sub>
0,000004
Витамин В<sub>9</sub>
0,0005
Витамин Н
0,00007
Витамин С
0,08
Кальций
0,7
Магний
0,5
Цинк
0,006
Железо
0,02
Йод
0,00003
Марганец
0,0035
Фосфор
0,79
Медь
0,0005
Ароматические добавки
0,62
Мальтодекстрин
50,235892
100,00
Комплекс пищевых волокон содержит гуммиарабик и фруктоолигосахариды, взятые в соотношении по массе 30:70.
Продукт, полученный согласно примерам 1-3, представляет собой мелкий сухой порошок (допускается наличие легко рассыпающихся при механическом воздействии комочков), белого цвета с различными оттенками и ароматом, определяемыми видом используемых вкусоароматических добавок. Продукт хорошо растворим в воде, в восстановленном виде представляет однородную жидкость без осадка.
Усиление пищевой ценности продукта достигнуто благодаря сбалансированности по основным микро- и макронутриентам.
Оценка эффективности продукта проводилась во Всероссийском научно-исследовательском институте физической культуры и спорта [2]. Исследования проводили на контингенте испытуемых спортсменов-пауэрлифтеров из состава сборной команды Москвы по силовому троеборью. В исследованиях участвовало 2 группы спортсменов по 5 человек. Первая группа - опытная - в течение 20 дней дважды в сутки получала по одной порции (пять мерных ложек продукта, разведенного в воде/молоке) специализированного белково-углеводного продукта. Вторая - контрольная - принимала плацебо по аналогичной схеме. В соответствии с условиями проведения эксперимента все испытуемые в начале и конце исследования (1-й и 20-й день) проходили комплексное тестирование (тест оценки показателей общей и специальной работоспособности - оценивали по результатам силового теста) и медицинское обследование (параклиническое и лабораторное). По окончании эксперимента испытуемые на основании дневников заполняли анкету субъективной самооценки состояния.
Медицинский контроль включал ежедневный мониторинг ЧСС (частота сердечных сокращений) и АД (артериальное давление) с параллельной субъективной оценкой самочувствия и врачебный контроль с калиперометрическим обследованием испытуемых (определение абсолютной и относительной величин мышечной и жировой массы тела и веса).
Биохимический контроль скорости восстановления включал измерения ряда биохимических показателей крови (уровень общего белка, AST, ALT, мочевины, холестерина, глюкозы, гемоглобина, кортизола) и мочи (тестостерон, метаболиты).
Анализ данных, полученных при тестировании общей работоспособности, показал, что тренировочные нагрузки с применением специализированного белково-углеводного продукта обусловили прирост тестового показателя в среднем на 8,2%, тогда как у контрольной группы на 2,8%.
Курсовой прием спортсменами в течение 3 недель специализированного белково-углеводного продукта, в отличие от контроля, сопровождался положительной динамикой в изменениях состава тела испытуемых, которая выражалась в снижении массы жира и стабилизации мышечной массы тела с тенденцией к ее росту, также усилением иммунной системы организма.
Характеризуя степень восстановления спортсменов-испытуемых по динамике соответствующих биохимических показателей в течение курсового приема исследуемого препарата, можно заключить следующее:
- уровень показателей метаболизма печени (AST, ALT) у спортсменов опытных групп изменялся лишь в пределах нормы, тогда как у спортсменов контрольной группы зарегистрировано увеличение уровня АSТ и ALT выше нормы;
- уровень холестерина у спортсменов опытных групп после курсового приема остался в пределах нормы, тогда как в контрольной группе наблюдалось увеличение данного показатель;
- уровень аммония и мочевины в крови у спортсменов опытных групп находился в норме, в то время как в контрольной группе значительно превышал физиологические показатели;
- каких-либо изменений со стороны уровня тестостерона не установлено;
- уровень кортизола у спортсменов контрольной группы в целом значительно превышал аналогичный показатель в опытных группах после окончания курса приема продукта. Это выражается в снижении уровня адаптации к нагрузкам и стрессовом состоянии спортсменов контрольной группы, принимавших плацебо.
На заключительном предсоревновательном этапе подготовки заболеваемость спортсменов опытной группы оказалась существенно ниже по сравнению с контрольной группой (количество заболевших в контрольной группе составило 3 человека (ОРВИ), в то время как в опытной группе - 1 (нейродерматит)).
Спортсмены опытной группы отметили хорошую переносимость специализированного белково-углеводного продукта, отсутствие элементов усталости, бодрое активное состояние и желание тренироваться.
По результатам испытаний специализированный белково-углеводный продукт рекомендован к применению как дополнительный источник углеводов, белка и микронутриентов в рационе спортсменов силовых (бодибилдинг, тяжелая атлетика и др.) и скоростно-силовых видов спорта (в том числе игровых) для быстрого набора сухой мышечной массы, ускорения процесса восстановления, сокращения сроков адаптации (как к физической нагрузке, так и к изменяющимся условиям среды), поддержки иммунитета и уменьшения жировой прослойки, увеличения взрывной силы мышц и выносливости, профилактики перенапряжений, повышения психической устойчивости и работоспособности. Продукт подходит для применения как в тренировочном, так и в соревновательном периодах подготовки спортсмена.
Создание данного продукта позволяет расширить ассортимент специализированных белково-углеводных продуктов для спортсменов и людей, ведущих активный образ жизни.
Источники информации
1. Product Guide «Muscle XGF», производимый фирмой AST, США, р.12-13 (прототип), рекламный проспект фирмы, 2009 г.
2. Отчет «Апробация сухого специализированного белково-углеводного продукта для питания спортсменов «Спортеин-Гейнер в структуре подготовки силовых видов спорта». ВНИИФК, 2009 г.