Введение Современный спорт характеризуется интенсивными физическими, психическими и эмоциональными нагрузками. Процесс подготовки к соревнованиям включает, как правило, двух- или даже трехразовые ежедневные тренировки, оставляя все меньше времени для отдыха и восстановления физической работоспособности. Значимой составляющей жизни для большинства профессиональных спортсменов является питание. Грамотное построение рациона спортсмена - важное требование при организации тренировочного процесса. Повышенные физические нагрузки являются причиной возникновения у спортсменов дополнительных потребностей в пищевых веществах, в том числе в белке и основных микронутриентах (витаминах, минеральных веществах и др.). Однако традиционное питание не может обеспечить сбалансированное поступление в организм легкоусвояемых белков и незаменимых аминокислот, не перенасыщая при этом излишками нежелательных веществ - простых углеводов, насыщенных жиров и др. Использование специализированных продуктов, обладающих высокой биологической и пищевой ценностью и легкой усвояемостью, позволяет, благодаря определенной направленности их физико-химического состава, оперативно вносить корректировки в питание спортсменов, обеспечивать организм энергией и пищевыми веществами адекватно энергозатратам, способствуя сохранению высокой работоспособности и готовности к выполнению очередной физической нагрузки в условиях многоразовых тренировок [1]. В последние годы в области разработки и применения специализированных высокобелковых продуктов для питания спортсменов наметилось стремительное развитие. В настоящее время (преимущественно за рубежом) разработан и выпускается достаточно широкий ассортимент данной группы продуктов, однако их промышленное производство в нашей стране весьма ограниченно [2]. Большую популярность приобретают специальные питательные высокобелковые смеси, дающие возможность быстро утолить голод и помочь организму не терять тонус до/после тренировки или между основными приемами пищи. Все более расширяющееся отечественное производство и использование специализированных продуктов в питании спортсменов требует объективного научного обоснования принципов их создания. В связи с вышеизложенным, целью работы является исследование процесса сухого смешивания и подбор вкусоароматической добавки для высокобелкового продукта спортивного питания, способствующего набору мышечной массы и поддержанию ее спортсменами-силовиками, предпочтительно после проведения тренировочных мероприятий. Научная новизна работы заключается в следующем: при изучении процесса сухого смешивания выявлена зависимость между концентрацией витамина С и оптической плотностью фильтратов, позволившая установить оптимальную продолжительность перемешивания смеси, при этом содержание витамина С было наиболее высоким. Установлено, что для получения сухой высокобелковой смеси с хорошими органолептическими показателями целесообразно использовать натуральный ароматизатор «Лесная ягода». Обоснован состав высокобелковой смеси, способствующей при регулярном употреблении восполнению витаминов и минеральных веществ у спортсменов в соревновательный и тренировочный периоды, и разработана ее рецептура. Объект и методы исследования В качестве основы высокобелкового продукта был выбран концентрат сывороточных белков (КСБ-УФ). Для проведения эксперимента использовали следующее сырье: аминокислоты - глютамин и аргинин; пребиотический препарат на основе гуммиарабика и олигосахаридов FLORACIA®; витаминно-минеральный премикс, сухие ароматизаторы четырех производителей - Stockmeierfood, Moguntia, СоюзОптТорг и Wild; в качестве подсластителя использовали мальтодекстрин [3]. В качестве объекта исследования была выбрана смесь, состоящая из КСБ-УФ, витаминно-минерального премикса, пребиотика и вкусоароматической добавки. При оценке состава и свойств изучаемого объекта использовались методы исследования, полностью удовлетворяющие общепринятым стандартам: метод измерения массовой доли общего азота и определение массовой доли белка (по ГОСТ 23327-98), метод определения массовой доли влаги (по ГОСТ 29246-91), метод определения физических и органолептических показателей (по ГОСТ 29245-91), метод определения активной кислотности (по ГОСТ 30648.5-99), метод измерения массовой доли витамина С (по ГОСТ 30627.2-98) [4, 5, 6, 7]. При выполнении экспериментальной части работы применялись общепринятые и стандартные методы исследования. Измерения проводили не менее чем в трех-пятикратных повторностях. Полученные данные обрабатывались методами математической статистики. Результаты и их обсуждение Учитывая, что для восстановления мышц после тренировки и последующего их роста необходимо поступление в организм белка, основу исследуемого продукта составил КСБ-УФ, выделенный из молочной сыворотки методом ультрафильтрации и дальнейшей распылительной сушки ретентата - молока, в котором сконцентрирована белковая и жировая составляющие, а углеводный и минеральный состав не изменены. Для укрепления иммунного статуса спортсмена и быстрого восстановления после тренировок в продукт внесено дополнительное количество аргинина и глютамина (1,82 и 2 г соответственно в пересчете на 100 г продукта, что соответствует 15 % от физиологической нормы потребления этих веществ лицами с V группой физической активности). При интенсивной тренировке, связанной с накоплением мышечной массы, организму требуются витамины и минеральные вещества, в связи с чем продукт обогащен витаминами В1, В2, В6, РР и С и минеральными веществами - Ca, Mg, Zn, Fe, I, Mn, P, Cu. Продолжительные физические нагрузки усугубляют проблемы со стороны желудочно-кишечного тракта, которые могут препятствовать успешному выступлению спортсмена или его тренировке. В целях устранения данной проблемы в высокобелковый продукт внесена комплексная пищевая добавка FLORACIA®, представляющая собой пищевое волокно с выраженным пребиотическим эффектом [8]. Учитывая, что пищевой рацион спортсмена не всегда изобилен и зачастую не имеет приятного аромата, для улучшения потребительских качеств продукта был подобран ароматизатор, наиболее полно удовлетворяющий вкусам и предпочтениям спортсменов. Процесс сухого смешивания проводили на барабанном смесителе периодического действия «Турбула» С-2.0 (рис. 1). Рис. 1. Смеситель типа «Турбула» С-2.0 Преимуществами барабанных смесителей по отношению к другим являются простота конструкции и надежность в эксплуатации, возможность смешивания материалов без разрушения частиц, широкий диапазон рабочих объемов, минимум негативных воздействий центробежных сил. Помимо этого, данный способ перемешивания не ведет к образованию «мертвых зон» и разогреву продукта, как в случае со смесителями, оборудованными мешалками [9, 10]. Эффективность процесса сухого смешивания оценивалась по содержанию в смеси витамина С. Данный витамин вносится в продукт в незначительном количестве, следовательно, равномерное распределение аскорбиновой кислоты по всему объему смеси определяет эффективность смешивания. Коэффициент загрузки (Кзаг) брали равным 0,5, а частота вращения барабана смесителя составляла 50 об/мин. Для определения оптимальной продолжительности перемешивания, при которой содержание в смеси витамина С было наиболее высоким, были проведены измерения оптической плотности фильтратов навесок, взятых из трех разных точек смеси через 30, 40 и 50 мин перемешивания. С помощью калибровочного графика (рис. 2) выявлены значения концентраций витамина С в фильтратах (мг/см3) [11]. Массовую долю витамина С вычисляли по формуле: Х = (Рс ∙ V) / m, (1) где Х - массовая доля витамина С в фильтрате; Рс - массовая доля витамина С в фильтрате, определенная по калибровочной кривой, мг/см3; V - общий объем разведения продукта, см3; m - масса пробы продукта, взятая для измерения, г. Рис. 2. Зависимость содержания витамина С от оптической плотности фильтратов Определив массовую долю витамина С в исследуемом фильтрате и учитывая количество использованной для эксперимента сухой смеси, перевели массовую концентрацию витамина в массу, измеренную в граммах. Результаты эксперимента представлены в табл. 1 и на рис. 3. Таблица 1 Зависимость концентрации витамина С (г) в смеси от режима перемешивания № пробы Время перемешивания, мин 30 40 50 1 0,059 0,06 0,06 2 0,057 0,06 0,06 3 0,056 0,06 0,06 Среднее значение, г 0,057333 0,06 0,06 Установлено, что перемешивать смесь необходимо в течение 40 минут, так как при этом режиме достигается равномерное распределение витамина С по всему объему сухой смеси. Рис. 3. Зависимость концентрации витамина С от времени перемешивания Для проведения органолептического анализа была создана дегустационная комиссия в составе 16 человек (спортсмены-силовики в возрасте от 18 до 35 лет). Для подбора вкусоароматических добавок использовались ароматизаторы: Stockmeierfood (1Ф), Moguntia (2Ф), СоюзОптТорг (3Ф), Wild (4Ф), разрешенные для использования в пищевой промышленности органами Росспотребнадзора [4]. Нами изучены оптимальные концентрации ароматизаторов и органолептические показатели сухих смесей. Эксперимент проводили следующим образом: 10 г основной смеси (с использованием пребиотического препарата на основе гуммиарабика и фруктоолигосахаридов) с добавлением исследуемого ароматизатора в количестве от 0,5 до 1 г разбавляли в 100 см3 воды температурой 20-22 оС. Вкус и аромат готового продукта оценивались по пятибалльной шкале (рис. 4). Рис. 4. Средние результаты оценки дегустационной комиссии (предел отклонения ±0,2) В ходе исследований выявлено, что натуральные ароматизаторы «Лесная ягода» и «Банан» (фирм Wild и СоюзОптТорг в концентрации 7 и 8 г в пересчете на 100 г продукта соответственно) наиболее полно отвечают органолептическим характеристикам высокобелкового продукта, так как имеют натуральный приятный вкус и аромат. Была проведена дегустационная оценка вкусоароматических добавок «Банан» (СоюзОптТорг, с концентрацией 2,4 г на 30 г продукта, растворенной в 300 см3 воды) и «Лесная ягода» (Wild, с концентрацией 2,1 г на 30 г продукта, растворенной в 300 см3 воды). По результатам дегустации сделан вывод, что высокобелковый продукт спортивного питания со вкусом «Лесная ягода» обладает более явным спектром приятных оттенков по вкусовым и ароматическим характеристикам, что повлияет на более высокий спрос на рынке спортивного питания. Исследуемый высокобелковый продукт для спортивного питания представляет собой сухой порошок и может использоваться спортсменами путем восстановления его водой или молоком. Состав его представлен в табл. 2. Таблица 2 Состав исследуемого высокобелкового продукта Ингредиенты Единица измерения Количество на одну порцию (30 г) КСБ г 23,6 Глютамин г 2,0 Аргинин г 1,4 Пребиотический препарат г 2,0 Витаминный премикс мг 45,5 Минеральный премикс мг 606,3 Ароматизатор мг 112,8 Подсластитель мг 165,2 Итого г 29,9 При средней калорийности рациона 4000 ккал для людей с V группой физической активности физиологическая норма потребления белка при употреблении одной порции продукта составила 28 % [12]. Суточная потребность в витаминах составила (мг/%): С - 27, В1 - 22, В2 - 21, В6 - 25, PP - 17 соответственно; в минеральных веществах (мг/%): кальции - 15, магнии - 17, цинке - 20, железе - 16, йоде - 15, марганце - 19, меди - 16 соответственно. Для приготовления разовой порции продукта необходимо смешать 30 г порошка с 250-300 см3 обезжиренного молока или воды. Количество порций должно составлять от 1 до 3 в сутки, в зависимости от массы тела спортсмена и интенсивности физической нагрузки (утром во время завтрака, после физических нагрузок и за два-три часа до сна). Выводы Таким образом, на основании проведенных исследований обоснован состав высокобелкового продукта для питания спортсменов в соревновательный и тренировочный период. Установлено, что основу продукта составит концентрат сывороточных белков. В рецептуру также входит пребиотическое волокно, витаминно-минеральный премикс и аминокислоты - аргинин и глютамин. Изучен процесс сухого смешивания компонентов. Показано, что для лучшего их распределения по массе продукта целесообразно использовать барабанный смеситель периодического действия с коэффициентом загрузки 0,5 и частотой вращения 50 об/мин. Оптимальная продолжительность перемешивания смеси составила 40 мин. При такой продолжительности компоненты равномерно распределены по массе продукта. На основании дегустационной оценки выбран ароматизатор «Лесная ягода» (Wild). Показано, что его содержание в рецептуре должно соответствовать 2,4 г при пересчете на 30 г продукта (что составляет разовую порцию для приема).