Отраслевая сеть инноваций в АПК

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ​
Отраслевая сеть
инноваций в АПК

Разработка высокоэффективных технологий переработки сельскохозяйственной продукции в экологически чистые функциональные продукты детского и спортивного питания

Титульный лист и исполнители

РЕФЕРАТ

Отчёт 362 с., 1 кн., 38 рис., 230 источн., 18 прил.

ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ПРОДУКЦИЯ; МОЛОКО КОРОВЬЕ, КОЗЬЕ; ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОДУКТЫ; ПРОБИОТИКИ; СПЕЦИАЛЬНЫЕ ИНГРЕДИЕНТЫ; ПРОДУКТЫ СПОРТИВНОГО ПИТАНИЯ

Объектом исследования являются технологии переработки сельскохозяйственной продукции в экологически чистые функциональные продукты спортивного питания.

Цель работы — обоснование, разработка и апробация инновационного методологического подхода к созданию специализированных функциональных продуктов питания спортсменов с общеоздоравливающим характером.

Аналитические и экспериментальные исследования проводились в современных лабораториях с использованием стандартных методов и приборов.

В результате исследований впервые разработаны технологии подготовки новых видов функциональных ингредиентов, с использованием которых разработаны высокоэффективные технологии переработки сельскохозяйственной продукции в экологически чистые функциональные продукты спортивного питания: творожного продукта; плавленого сырного продукта; мягкого козьего обогащённого сыра.

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем отчёте о НИР использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 33980-2016 Продукция органического производства. Правила производства, переработки, маркировки и реализации
ГОСТ Р 52054-2003 Молоко натуральное коровье – сырьё. Технические условия (Изменения от 09.07.2014)
ГОСТ 32263-2013 Сыры мягкие. Технические условия
ГОСТ 34352-2017 Сыворотка молочная – сырье. Технические условия
ГОСТ 32940-2014 Молоко козье сырое. Технические условия
ГОСТ 31453-2013 Творог. Технические условия
ГОСТ 34006-2016 Продукция пищевая специализированная. Продукция пищевая для питания спортсменов. Термины и определения
ГОСТ Р 52349-2005 Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения (с Изм. № 1 и 2)
ГОСТ 7169-2017 Отруби пшеничные. Технические условия
ГОСТ 34372-2017 Закваски бактериальные для производства молочной продукции. Общие технические условия
ГОСТ 9353-2016 Пшеница. Технические условия
ГОСТ 27668-88 Мука и отруби. Приёмка и методы отбора проб (с Изм. № 1 и 2)
ГОСТ 27558-87 Мука и отруби. Методы определения цвета, запаха, вкуса и хруста (с Изм. № 1)
ГОСТ 9404-88 Мука и отруби. Метод определения влажности (с Изм. № 1)
ГОСТ 20239-74 Мука, крупа и отруби. Метод определения металломагнитной примеси (с Изм. № 1)
ГОСТ 27559-87 Мука и отруби. Метод определения заражённости и загрязнённости вредителями хлебных запасов (с Изм. № 1)
ГОСТ 26927-86 Сырье и продукты пищевые. Метод определения ртути (с Изм. № 1)
ГОСТ 26930-86 Сырье и продукты пищевые. Метод определения мышьяка (с Изм. № 1)
ГОСТ 26934-86 Сырье и продукты пищевые. Метод определения цинка (с Изм. № 1)
ГОСТ 13496.4-93 Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания азота и сырого протеина
ГОСТ 31675-2012 Корма. Методы определения содержания сырой клетчатки с применением промежуточной фильтрации
ГОСТ 26176-2019 Корма, комбикорма. Методы определения растворимых и легкогидролизуемых углеводов (с Поправкой ИУС № 8-2020)
ГОСТ Р 53973-2010 Ферментные препараты для пищевой промышленности. Методы определения Бета-глюканазной активности (с Изм. № 1)
ОФС.1.2.3.0022.15 Определение аминного азота методами формольного и йодометрического титрования
ГОСТ 26809.1-2014 Молоко и молочная продукция. Правила приемки, методы отбора и подготовка проб к анализу. Часть 1. Молоко, молочные, молочные составные и молокосодержащие продукты (с Поправкой)
ГОСТ 26809.2-2014 Молоко и молочная продукция. Правила приемки, методы отбора и подготовка проб к анализу. Часть 2. Масло из коровьего молока, спреды, сыры и сырные продукты, плавленые сыры и плавленые сырные продукты (с Поправками)
ГОСТ 3624-92 Молоко и молочные продукты. Титриметрические методы определения кислотности
ГОСТ 32892-2014 Молоко и молочная продукция. Метод измерения активной кислотности (с Поправками)
ГОСТ Р ИСО 2446-2011 Молоко. Метод определения содержания жира
ГОСТ 23327-98 Молоко и молочные продукты. Метод измерения массовой доли общего азота по Кьельдалю и определение массовой доли белка
ГОСТ 30178-96 Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов
ГОСТ 26930-86 Сырье и продукты пищевые. Метод определения мышьяка (с Изм. № 1)
ГОСТ 30178-96 Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов
МР 4-18/1890-91 Методические рекомендации по обнаружению, идентификации и определению остаточных количеств левомицетина в продуктах животного происхождения
МУК 4.2.026-95 Экспресс-метод определения антибиотиков в пищевых продуктах
ГОСТ 31747-2012 Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий)
ГОСТ 31746-2012 Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества коагулазоположительных стафилококков и Staphylococcus aureus (с Поправкой)
ГОСТ 32031-2012 Продукты пищевые. Методы выявления бактерий Listeria monocytogenes (с Поправкой)
ГОСТ ISO 2962-2016 Сыры и сыры плавленые. Определение содержания общего фосфора. Спектрометрический метод молекулярной абсорбции
ГОСТ 30418-96 Масла растительные. Метод определения жирнокислотного состава
ГОСТ Р 53761-2009 Молоко. Идентификация белкового состава электрофоретическим методом в полиакриламидном геле (Переиздание)
ГОСТ Р 55569-2013 Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Определение протеиногенных аминокислот методом капиллярного электрофореза
ГОСТ 5867-90 Молоко и молочные продукты. Методы определения жира
ГОСТ 10444.11-2013

(ISO 15214:1998)

 Микробиология пищевых продуктов и кормов для животных. Методы выявления и подсчёта количества мезофильных молочнокислых микроорганизмов
ГОСТ 27930-88 Молоко и молочные продукты. Биокалориметрический метод определения общего количества бактерий
ГОСТ 7047-55 Витамины А, С, D, В(1), В(2) и РР. Отбор проб, методы определения витаминов и испытания качества витаминных препаратов
ТУ 9229-026-04610209-94 Среда сухая КМАФАНМ
ГОСТ 31449-2013 Молоко коровье сырое. Технические условия
ГОСТ 28887-2019 Пыльцевая обножка. Технические условия
ГОСТ 34454-2018 Продукция молочная. Определение массовой доли белка методом Кьельдаля
ГОСТ 33428-2015

(ISO 17180:2013)

 Корма, премиксы. Определение содержания лизина, метионина и треонина (Переиздание)
ГОСТ 34151- 2017 Продукты пищевые. Определение витамина С с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (Переиздание)
ГОСТ 32043- 2012 Премиксы. Методы определения витаминов А, D, Е (Переиздание)
ГОСТ EN 12822-2014 Продукты пищевые. Определение содержания витамина Е (альфа-, бета-, гамма- и дельта-токоферолов) методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (Переиздание)
ГОСТ 32916- 2014 Молоко и молочная продукция. Определения массовой доли витамина D методом высокоэффективной жидкостной хроматографии
ГОСТ EN 15505-2013 Продукты пищевые. Определение следовых элементов. Определение натрия и магния с помощью пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии с предварительной минерализацией пробы в микроволновой печи (Переиздание)
ISO 8070:2007 Молоко и молочные продукты. Определение содержания кальция, натрия, калия и магния. Метод атомно-абсорбционной спектрометрии
ГОСТ 30178-96 Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов
ГОСТ 31451-2013 Сливки питьевые. Технические условия (Переиздание)
ГОСТ 32064-2013 Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества бактерий семейства Enterobacteriaceae
ГОСТ 31747-2012 Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий)
ГОСТ 10444.12-2013 Микробиология пищевых продуктов и кормов для животных. Методы выявления и подсчета количества дрожжей и плесневых грибов (с Поправкой)
ГОСТ 30347-2016 Молоко и молочная продукция. Методы определения Staphylococcus aureus (с Поправкой)
ГОСТ 31659-2012

(ISO 6579:2002)

 Продукты пищевые. Метод выявления бактерий рода Salmonella
ГОСТ 32923-2014 Продукты кисломолочные, обогащенные пробиотическими микроорганизмами. Технические условия
ТУ 21.20.10.117-014-79899185-2007 с изм. №1-4 «Селексен»
ГОСТ Р 54635–2011 Продукты пищевые функциональные. Метод определения витамина А (Переиздание)
ГОСТ 30648.1-99 Продукты молочные для детского питания. Методы определения жира
ГОСТ 30648.2-99 Продукты молочные для детского питания. Методы определения общего белка
ГОСТ 30648.3-99 Продукты молочные для детского питания. Методы определения влаги и сухих веществ
МУК 4.2.999–00 Определение количества бифидобактерий в кисломолочных продуктах
ГОСТ 104444.15-94 Продукты пищевые. Методы определения количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов
ГОСТ 32901-2014 Молоко и молочная продукция. Методы микробиологического анализа (с Поправками)
ГОСТ 33824-2016 Продукты пищевые и продовольственное сырье. Инверсионно-вольтамперометрический метод определения содержания токсичных элементов (кадмия, свинца, меди и цинка) (с Поправкой)
ГОСТ 31628-2012 Продукты пищевые и продовольственное сырье. Инверсионно-вольтамперометрический метод определения массовой концентрации мышьяка (с Поправкой)
ГОСТ 23452-2015 Молоко и молочные продукты. Методы определения остаточных количеств хлорорганических пестицидов (с Поправкой)
ГОСТ 30711–2001 Продукты пищевые. Методы выявления и определения содержания афлатоксинов В(1) и М(1)
МУ 08–47/086 Молоко и молочные продукты. Дифференциальный вольтамперометрический метод определения массовой доли левомицетина
ГОСТ 3626-73 Молоко и молочные продукты. Методы определения влаги и сухого вещества (с Изменениями № 1, 2, 3)
ГОСТ 28283-2015 Молоко коровье. Метод органолептической оценки вкуса и запаха (с Поправкой)
ГОСТ 34353-2017 Препараты ферментные молокосвертывающие животного происхождения сухие. Технические условия
ГОСТ Р 51074-2003 Продукты пищевые. Информация для потребителя. Общие требования (с Изменением № 1)
ГОСТ 14192-96 Маркировка грузов (с Изменениями № 1, 2, 3)
ГОСТ Р 51705.1-2001 Системы качества. Управление качеством пищевых продуктов на основе принципов ХАССП. Общие требования
ГОСТ Р 54762-2011/ISO/TS 22002-1:2009 (ИСО/ТУ 22002-1) Программы предварительных требований по безопасности пищевой продукции. Часть 1. Производство пищевой продукции
ГОСТ Р 51232-98 Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества
СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения
ГОСТ 34146-2017 Добавки пищевые. Методы идентификации и определения массовой доли основного красящего вещества пищевого красителя куркумин Е100

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Гейнеры – специализированные продукты спортивного питания, пред-назначенные для спортсменов, расходующих большое количество энергии во время тренировок и соревнований, и для спортсменов, стремящихся нарастить мышечную массу (тяжелоатлеты, метатели, бодибилдеры, пауэрлифтеры).

Лигнаны – это фенольные соединения, обладающие антиоксидантной, анти-канцерогенной, кардиопротекторной, гипохолистеринемической активно-стью.

Лигнины – группа веществ безуглеводных клеточных оболочек. Лигнины состоят из полимеров ароматических спиртов. Лигнины сообщают структурную жесткость оболочке растительной клетки, они обволакивают целлюлозу и гемицеллюлозу, способны ингибировать переваривание оболочки кишечными микроорганизмами, поэтому наиболее насыщенные лигнином продукты (например, отруби) плохо перевариваются в кишечнике.

Оптимизаторы метаболизма – это фармнутриенты, улучшающие пищеварение и повышающие эффективность усвоения базовых нутриентов.

Пищевая продукция для питания спортсменов – это специализированная пищевая продукция заданного химического состава, повышенной пищевой ценности и (или) направленной эффективности, состоящая из комплекса продуктов или представленная их отдельными видами, которая оказывает специфическое влияние на повышение адаптивных возможностей человека к физическим и нервно-эмоциональным нагрузкам.

Продукция органического производства (органическая продукция) – продукция растительного, животного, микробного происхождения, а также аквакультуры в натуральном, обработанном или переработанном виде, употребляемая человеком в пищу, используемая в качестве корма для животных, посадочного и посевного материала, полученная в результате производства, сертифицированного на соответствие требованиям настоящего стандарта.

Протопектины – это пектиновые вещества, группа высокомолекулярных соединений, входящих в состав клеточных стенок и межуточного вещества высших растений.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

BCAA аминокислоты – аминокислоты с разветвлёнными боковыми цепями

ESSNA – Альянса Европейского специализированного питания

FISP – единая универсальная классификация

IBS – IFOAM Basic Standards

IFOAM – Международная федерация движения за органическое сельское хозяйство

SNE – Европейского специализированного питания

АДФ – аденозиндифосфат

АПК – агропрмышленный комплекс

АТФ – аденозинтрифосфат

БАВ – биологически активное вещество

БАД – биологически активная добавка

БРК – биоактивные растительные композиции

ГИ — гликемический индекс

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота

ЖКТ – желудочно-кишечный тракт

ИМО – изомальтоолигосахариды

КемГУ – Кемеровский государственный университет

п.п. – процентных пунктов

ПНЖК – полиненасыщенные жирные кислоты

РАМН – Российская академия медицинских наук

РНК – рибонуклеиновая кислота

САН – самочувствие, активность, настроение

СНГ – Содружество Независимых Государств

ФАО/ВОЗ – Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН /Всемирная организация здравоохранения

ВВЕДЕНИЕ

Повышение качества и продолжительности жизни населения страны – одна из первоочередных задач, поставленных перед правительством в рамках выполнения Указа Президента РФ «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» [1].

В настоящее время здоровый образ жизни становится общемировым трендом, который обусловлен комплексом социальных, экологических и других факторов, имеющих определённые особенности в каждой стране. При этом 70 % населения в мире и 67 % в России активно следят за своим рационом питания. Особенно популярными и востребуемыми являются продукты здорового питания, к которым относятся специализированные пищевые продукты – это продукты с заданными потребительскими свойствами, предна­значенные для различных категорий населения, в том числе для спортивного питания [2, 3, 4].

В настоящее время в России существует тенденция роста числа лиц, занимающихся спортом, что подтверждают данные Росстата. В федеральном проекте «Спорт – норма жизни», который стартовал 1 января 2019 года отмечено, что физической культурой и спортом занимаются 50,1 млн. человек, что составляет 36,8 % населения Российской Федерации. При этом, благодаря государственной поддержке и созданию условий для всех категорий населения, а так же лиц, занимающихся профессиональным и любительским спортом, увеличить количество населения России к 2030 году, регулярно занимающегося спортом до 70 % [4]. В связи, с чем следует ожидать резкого повышения спроса населения всех возрастных групп на спортивное питание.

Разработка ассортимента и технологии продуктов для питания спортсменов производится в соответствии с Концепцией спортивного питания в Российской Федерации [5] и межгосударственным стандартом ГОСТ 34006-2016 «Продукция пищевая для питания спортсменов» [6].

Необходимо особо отметить, что в настоящее время в России, так же как и в странах Европейского союза, Канады, Австралии, Королевства Норвегии и многих других зарубежных стран наблюдается перспективное направление – поддержание здорового образа жизни. Необходимо отметить, что это понятие комплексное, в которое входят регулярные занятия физическими упражнениями, или любительским, профессиональным спортом, а также здоровое питание. В связи с чем, как в России, так и в странах Западной Европы активно развивается процесс научного обоснования и практического создания принципиально нового поколения продуктов здорового питания на молочной основе, обогащённых функциональными ингредиентами. Их основными характеристиками являются: сбалансированный состав, пониженное содержание жира, легкоусвояемых углеводов, высокое содержание белка, а также пробиотические свойства. При этом благодаря современным биотехнологическим приемам в комплексе с традиционными методами пищевой технологии можно создавать уникальные по своему составу и свойствам ферментированные молочные и молокосодержащие продукты с контролируемым химическим составом, заданными физиолого-биохимическими свойствами, предназначенные для специализированного питания [7, 8].

Важной составляющей композиционного состава специализированных пищевых продуктов является научно-основанный выбор биологически активных компонентов, оказывающих регулирующее воздействие на восстановление после субэкстремальных нагрузок спортсменов, а так же ускоряющие адаптацию его организма к нагрузкам. Данный процесс основывается на Европейском законодательстве, которое можно разделить на три основные составляющие:

— законодательство в отношении безопасности пищевой продукции, которое распространяется на такие области, как гигиена пищевой продукции, применение пищевых добавок, материалов, контактирующих с пищевой продукцией, новых видов пищевой продукции, а также на системы контроля. Большинство этих законов имеет горизонтальный характер, это означает, что требования устанавливаются для широкой номенклатуры продукции и процессов производства;

— законы, относящиеся к информации для потребителей, которая, в основном, представляется на этикетке;

— законы, устанавливающие требования к качеству пищевой продукции, включающие в себя «вертикальные» директивы, то есть директивы в отношении отдельных видов пищевой продукции, например молочной, масложировой, для специального питания [9, 10].

Для спортсменов, так же как и для детского, диетического, диабетического питания необходимо использовать регламент ЕС № 953/2009 «О веществах, которые могут добавляться для специальных целей в пищевые продукты специального диетического назначения» дополняет директиву 2009/39/ЕС. Согласно данному регламенту и Директиве 2001/15/ЕС к веществам, разрешённым для использования при производстве данной группы пищевых продуктов, относятся: витамины, минеральные вещества, аминокислоты, карнитин, таурин, нуклеотиды, холин и инозит [11, 12].

Основные направления в производстве продуктов спортивного питания, которые изучаются зарубежными и российскими учёными, это:

— регулирование состава;

— разработка новых групп пищевых продуктов для индивидуализации спортивного питания в различные периоды тренировочного макроцикла;

— создание функциональных продуктов на молочной основе для питания спортсменов разных квалификаций;

— разработка мелкофасованной продукции в виде порций разового потребления и др. [13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].

Таким образом, учитывая вышеизложенное, есть все основания для того, чтобы рассматривать молоко и молочные продукты с точки зрения спортивного питания. В настоящее время рынок молочных продуктов специального назначения для питания спортсменов не насыщен. Необходимы разработка и внедрение в практику отечественных специализированных продуктов различной ориентации: высокобелковых, высоко-углеводных, углеводно-минеральных и др. Эти продукты должны отвечать не только вкусу спортсменов, но и современным медико-биологическим требованиям: регулировать массу тела спортсменов, повышать работоспособность во время соревнований, при усиленных тренировках и пр. [20].

Проблема увеличения объёмов производства высококачественных и биологически полноценных белковых продуктов питания, в числе которых творог и творожные продукты, сыры и сырные продукты, в настоящее время особенно актуальна, в том числе для специализированного (спортивного) питания, в связи с развитием в России ключевого сегмента рынка FооdNet (Фуднет) – индивидуального персонализированного питания.

1 Анализ априорной научно-технической и патентной информации по вопросу «Организация производства продуктов питания спортсменов»

1.1 Современные приоритеты и перспективные организационные и технологические тренды для питания спортсменов. Отечественный и зарубежный опыт

Спортивное питание относительно молодая сфера. Важнейшим условием достижения спортивного успеха и сохранения здоровья является правильное и рациональное питание. Оно должно полностью удовлетворять потребности человека в энергии, пластическом материале, биологически активных компонентах и вызывать у него положительные эмоции. Прежние представления, например, о биохимической неоднородности процессов восстановления после однократной физической нагрузки требуют на сегодня серьёзной корректировки. Суточные ритмы обмена веществ, характерные для состояния покоя, также могут изменяться под воздействием такого фактора, как систематическая мышечная деятельность. Постоянно меняющийся характер физической нагрузки переключает обмен веществ с одного вида (обмен белка при силовой и скоростно-силовой работе) на другой (обмен углеводов и липидов при работе на выносливость). Существующие рекомендации по питанию спортсменов в разных видах спорта учитывают объем и интенсивность нагрузки осреднённым, интегрально-валовым образом. Это приводит к тому, что совершенно разные по содержанию тренировочного процесса виды спорта, такие например, как футбол и плавание, объединены в одну группу по энерготратам соответственно по рекомендуемому количеству белков, жиров и углеводов в рационе. Всегда неясным остаётся вопрос об уровне энерготрат у спортсменов в определённых видах спорта. Ориентировочные величины для одного вида спорта, например волейбола, для равных по силе национальных команд из разных стран колеблются в широких пределах: Япония — от
13200 до 16100 кДж, Болгария — от 17600 до 19200 кДж, Россия — от 18800 до 23000 кДж (мужчины, 70 кг). Вероятные причины указанных различий могут заключаться в содержании тренировочного процесса, характере питания и, возможно, особенностях обмена веществ. Полное покрытие расходов энергии у спортсменов есть необходимое требование [21].

В период экстремального функционирования организма во время тренировок и выступлений возникают объективные потребности в специальном питании, повышенном энергетическом обеспечении, средствах, способствующих повышению уровня метаболизма без ущерба для здоровья человека. В случае, когда обеспечение организма спортсмена необходимыми ресурсами осуществляется с помощью традиционных видов и технологий питания, в организм поступает большое количество веществ, балластных для спортсмена в данный момент времени [22].

Отечественный рынок спортивного питания, равно как и смежный рынок товаров для спорта, обладает значительным потенциалом для развития и может увеличиться в ближайшие годы в несколько раз. Согласно «Федеральной целевой программе развития спорта» к 2020 году в занятия спортом в России планируется вовлечь до 40 млн. человек. Многое зависит не только от популяризации спорта, но и от доступности мест для занятия спортом и физкультурой. Количество спортивных залов в России также постоянно увеличивается. В то же время, российский рынок спортивного питания может увеличиться благодаря новым потребителям и увеличению доступности товаров, являющегося следствием роста количества точек продаж.

По оценкам маркетингового агентства «Discovery Research Group», выполненным в 2014 году, рынок спортивного питания в России преимущественно составляют товары, ввезённые в страну [23].

Эта ситуация сохраняется, несмотря на введение эмбарго на ввоз продукции из США, ЕС, Австралии, Канады, Украины и ряда других стран, вступившего в силу в середине 2014 года. Прогноз, выполненный Busines Stat до 2023 года, свидетельствует, что в структуре предложения спортивного питания, по-прежнему, будут преобладать импортные продукты. По данным этих же агентств установлено, что расширение «потребления спортивного питания непосредственно зависит от укоренения здорового образа жизни и усиления значимости спорта для населения» [24].

Главными тенденциями развития рынка спортивного питания в России можно считать разработку новых продуктов, оказывающих более эффективное специфическое воздействие, а также активное завоевание новых потребителей. Этому явлению способствует увеличение количества фитнес-клубов и различных спортивных сообществ [25].

Организация рационального питания юных спортсменов связана с обеспечением их потребностей в пищевых веществах и энергии не только для удовлетворения эффективного тренировочного процесса и достижения максимальных спортивных результатов, но и с целью поддержания непрерывного роста и развития ребёнка [26].

Правильное питание является важнейшим пунктом в основе любого тренировочного процесса. Правильное сбалансированное питание обеспечить довольно сложно, так как это обусловлено различного рода факторами: временными, профессиональными, финансовыми. Спортивное питание, применяемое в спорте и фитнесе, соответствует определённым задачам. Если это наращивание мышечной массы, то должно преобладать достаточное количество белка, углеводов и небольшое количество жира. Для поддержания спортивной формы достаточно добавки с содержанием минеральных веществ и витаминов [27].

Ежегодно на мировом рынке появляются новые продукты спортивного питания, которые оперативно попадают на российский рынок. Растёт ассортимент спортивного питания на полках и в интернет/каталогах магазинов, расширяется классификация этой продукции, повышается осведомлённость потребителей. По результатам опроса, на сегодняшний день самый популярный вид спортивного питания – это протеины – белки, которые чаще остальных видов употребляют 59 % респондентов. На втором месте – витамины и минералы, которые указали 50 % потребителей. Аминокислоты и креатин чаще остальных видов спортивного питания употребляют соответственно 46 и 38 % опрошенных. Такую продукцию, как энергетики и гейнеры, предпочитают по 18 % москвичей. По результатам исследования, 76 % потребителей спортивного питания предпочитают продукты зарубежных производителей и только 13 % отдают предпочтение отечественным маркам. Зарубежные фирмы позиционируются на российском рынке как производители высококачественных препаратов, которые выпускаются по самым передовым производственным технологиям. Однако авторитет спортивного питания импортного производства подрывается наличием подделок и невысоким качеством продукции, предлагаемой малоизвестными производителями [28].

В развитых странах обогащение пищевых продуктов незаменимыми микронутриентами является общепринятой практикой, а в некоторых, как обязательное, оно закреплено законодательными актами [29].

Задача научного развития АПК – создание инноваций, обеспечивающих производство биологически ценных продуктов питания с минимальными издержками производства и максимальной безопасностью для человека и окружающей среды. В связи с этим научное обеспечение АПК должно представлять единую систему практических и методических подходов к выработке приоритетных исследований, стратегических, тактических путей и методов ведения хозяйства, повышения творческого начала в производстве, сохранению и развитию научно-технического потенциала страны.

Продукты питания иностранных компаний для спортсменов чрезвычайно популярны как в нашей стране, так и в СНГ в целом, потому что производятся по современным технологиям. Использование последних разработок при освоении новых видов продукции крайне актуально, так как основной формой конкуренции в инновационной сфере является научно-техническое превосходство новой продукции, которое определяется превосходством научных достижений инженерно-технических работников (интеллектуальной собственности) [30].

Возникшая в конце 80-х годов новая концепция в нутрициологии – функциональные продукты питания – способствовала, к сожалению, преимущественно за рубежом, к замене БАДов на продукты специального назначения. Их систематическое применение позволяет спортсменам более легко выходить из стрессов, более экономически оправдано, кроме того, нет осложнений от передозировок нутриентов [31].

Несомненными достоинствами специализированных продуктов питания для спортсменов являются высокая пищевая плотность, мелкодисперстность, позволяющая усваиваться организмом гораздо быстрее и полнее, высокие органолептические и гигиенические характеристики, разнообразие форм. Это рекомендует к использованию их в практике питания спортсменов, активно занимающихся спортом, но при этом количество энергии, получаемой за счёт применения продуктов спортивного питания не должно превышать 5-10 % общей калорийности рациона [32].

История появления современных спортивных заменителей питания далека от спорта. В качестве их непосредственных предшественников можно рассматривать лечебные продукты, которые применяются в медицине для питания пациентов, у которых возникли серьёзные проблемы с функционированием пищеварительной системы. Чем объясняется высокая степень популярности заменителей питания среди спортсменов? Это прежде всего быстрая биологическая доступность и низкие энергетические затраты на усвоение этих продуктов, что снижает нагрузку на желудочно-кишечный тракт. Данные факторы становятся особо актуальными для атлетов во время интенсивных тренировок и соревнований. В этот период биоэнергия, расходуемая на переваривание продуктов традиционной пищи, рассматривается как ненужная дополнительная трата сил и ограниченных ресурсов организма. Помимо основных макрокомпонентов пищи – белков, жиров, углеводов и пищевых волокон – заменители питания также содержат многие другие необходимые для нормальной жизнедеятельности человека вещества, включая витамины и минералы. В то же время из их состава исключаются все вредные для здоровья человека соединения, например, транс-жиры или холестерин [33].

Заменители пищи функционального (лечебного) назначения по своему составу занимают пограничное положение с подобными объектами медицинского профиля. Они содержат компоненты, которые позволяют быстрее преодолевать последствия возможных перенесённых травм, болезней, воспалений или отравлений и помогают спортсменам быстрее восстановиться. К ним относятся отдельные виды витаминов, адаптогены различного происхождения, минеральные вещества, антиоксиданты, сорбенты ксенобиотиков и токсинов и т.п. Они создаются с высокой вкусоароматической привлекательностью [34].

Современные научные исследования показывают, что содержание витаминов в продуктах питания сегодня сократилось на 30-45 %. Поэтому многие люди живут в условиях многолетней нехватки важных катализаторов метаболизма. Таким образом, витаминно-минеральная коррекция рациона питания спортсменов в различные (пред- и посттренировочные) периоды является актуальной [35, 36, 37]. В современных качественных добавках используются специальные технологии (постепенное высвобождение, микрогранулирование, послойное растворение), которые позволяют устранить негативные взаимодействия за счёт раздельного поступления микронутриентов, тогда как витамины и минералы синергисты наоборот высвобождаются одновременно [38].

Для обеспечения гарантированной безопасности и качества продуктов спортивного питания необходимо проведение полноценной всесторонней лабораторно подтверждённой экспертной оценки специализированных пищевых продуктов, а также дальнейшей разработки системы безопасности их применения в рационе спортсменов. Специализированные пищевые продукты для питания спортсменов допускаются к производству, хранению, перевозке и реализации после их государственной регистрации на основании результатов гигиенической оценки [39].

Приказом Минспорттуризма РФ от 24.12.2010 г. № 1414 была утверждена «Концепция спортивного питания в Российской Федерации». Стратегической целью Концепции явилась организация оптимального питания российских спортсменов, способствующая увеличению их спортивных достижений [5].

В области разработки и применения специализированных продуктов для питания спортсменов, людей, занимающихся тяжёлым физическим трудом, работающих в экстремальных климатических условиях, наметилось стремительное развитие. Однако их промышленное производство в нашей стране весьма ограниченно. До настоящего времени основным направлением в области разработки и производства подобных продуктов являлось создание специализированных продуктов, обладающих узконаправленным действием, которые, как правило, обеспечивают поддержание пищевого статуса и способствуют улучшению адаптивных показателей, но не снижают отрицательные последствия интенсивных физических нагрузок на организм [40].

В импортных продуктах прослеживаются постоянное расширение ингредиентного состава белковой и углеводной основы и появление большого количества новых соединений, в том числе промежуточных продуктов обмена энергетических циклов. Продукты отечественного производства составили около 17 % от всех заявленных; их состав не отличается оригинальностью. При этом практически все компоненты, входящие в состав отечественных продуктов, импортного производства [41].

Для решения проблемы оптимального сбалансированного питания спортсменов необходимо разработать и внедрить в производство отечественные специализированные пищевые продукты заданного состава (высокобелковые, высокоуглеводные, углеводно-минеральные и др.), которые должны способствовать повышению работоспособности, выносливости, быстрейшему восстановлению организма спортсмена после физической нагрузки и, в конечном итоге, улучшению спортивных достижений [42].

В ТР ТС 027/2012 «О безопасности отдельных видов специализированной пищевой продукции, в том числе диетического лечебного и диетического профилактического питания» дано определение. Пищевая продукция для питания спортсменов – это специализированная пищевая продукция заданного химического состава, повышенной пищевой ценности и (или) направленной эффективности, состоящая из комплекса продуктов или представленная их отдельными видами, которая оказывает специфическое влияние на повышение адаптивных возможностей человека к физическим и нервно-эмоциональным нагрузкам [43].

Как показал накопленный опыт, существенную помощь при этом могут оказать продукты современного спортивного питания. В настоящее время их с полным основанием можно отнести к объектам «hi-tech», т.е. к области высоких технологий. Сегодня их производство превратилось в одну из опережающих областей развития пищевой промышленности. Несомненно, это во многом объясняется большими материальными и интеллектуальными затратами, которые постоянно вкладываются в их создание и разработку технологий. Необходимо обратить внимание на то, что использование продуктов спортивного питания не предполагает полностью заменить ими обычное питание, базирующееся на использовании традиционных типов пищевых продуктов. Основная цель использования спортивного питания – оказание дополнительного положительного или корректирующего воздействия на организм человека [3].

В соответствии с вышеизложенным учёными и специалистами нашей страны разрабатываются инновационные технологии молочных и молокосодержащих продуктов, содержащих функциональные ингредиенты, для питания спортсменов, ориентируясь при этом на решение вопросов программы импортозамещения. Преимущественное большинство – это БАДы, в составе которых используют те или иные компоненты молока. Прежде всего, это различные формы молочного белка: во-первых, это концентрат основного молочного белка – казеина, во-вторых, концентрат сывороточных белков, в-третьих, изолят альбумина и глобулина и, наконец, гидролизаты этих белков [31].

В случае создания функционального продукта для питания спортсменов важно основываться на том, что количественный и качественный состав пищи во многом определяет энергетические ресурсы организма, создаёт оптимальный метаболический фон и может существенно влиять на физическую работоспособность, длительность и полноту восстановления организма после физической нагрузки. Питание спортсменов должно не только возмещать расходуемое количество энергии и пищевых веществ, но и способствовать повышению их спортивной работоспособности [44].

Разработка специализированных пищевых продуктов, восполняющих потребности организма спортсмена в необходимых веществах, затраченных при физических нагрузках, обеспечивающих восстановительные процессы, поддерживающие и, укрепляющие иммунную систему, и предупреждающие стрессовые состояния позволит в определённой степени решить эти задачи [45].

При конструировании специализированных продуктов питания для спортсменов очень важно выдержать соотношение содержания белков, жиров и углеводов как 1,0:0,9:4,0. Но для представителей скоростно-силовых видов спорта целесообразно увеличить долю белка за счёт содержания жирового компонента. Известно, что организм спортсменов должен получить весь набор аминокислот в необходимых количествах и оптимальных соотношениях. При этом пища должна быть разнообразной и содержать белки, как животного, так и растительного происхождения [46].

Все продукты для питания спортсменов в соответствии с рекомендациями Научного комитета по питанию Европейской комиссии от 2001 года условно разделены на 4 категории: A – богатые углеводами энергетические пищевые продукты, B – углеводно-электролитные растворы, C – белки и белковые компоненты и D – эссенциальные нутриенты и прочие компоненты пищи [47].

Анализ состава этих продуктов показывает, что преимущественное большинство из них – это биологически активные добавки, в составе которых используются различные компоненты молока, выделяемые, в т.ч., из молочной сыворотки. Наиболее часто при производстве пищевых добавок для спортивного питания используют сухую молочную сыворотку, концентраты и изоляты белков молочной сыворотки. Количество энергии, получаемой за счёт применения пищевых добавок для спортивного питания, не должно превышать 5-10 % общей калорийности рациона спортсменов, а применение в больших количествах не должно быть длительным, поэтому, можно не сомневаться, что такие продукты не решают проблемы сбалансированного и рационального питания спортсменов, а всего лишь частично дополняют их рацион. Таким образом, остальные 90-95 % калорийности необходимо получать за счёт употребления обычных полноценных по составу пищевых продуктов, в том числе и молочных, что ещё раз подтверждает актуальность создания функциональных продуктов с использованием компонентов молока, готовых к непосредственному употреблению и не имеющих ограничений в объёме для употребления [48, 49, 50].

Продукты для специализированного, прежде всего, спортивного питания, как правило, дополнительно содержат вещества, стимулирующие белковый, углеводный, энергетический обмен, а также являются адаптогенами, способствующими восстановлению организма спортсменов после усиленных нагрузок во время тренировок и соревнований Потребляемые ежедневно продукты природного происхождения оказывают регуляторное воздействие на организм человека и позволяют использовать скрытые резервы организма при физической активности повышенной интенсивности.Поэтому разработка и создание новых продуктов функционального питания актуальны для спортсменов [51].

В общей популяции особой группой риска по фактору питания являются спортсмены, особенно в видах спорта, сопряжённых с высокими силовыми нагрузками. Силовые нагрузки приводят к росту удельного веса простудных заболеваний, увеличению частоты возникновения аллергических реакций, напряжению функций многих органов и систем, и в целом, к снижению общей резистентности организма к неблагоприятным воздействиям окружающей среды. Всё это актуализирует разработку продуктов питания, способных обеспечить коррекцию метаболических нарушений, связанных с влиянием физических нагрузок, поддержание и наращивание физической работоспособности, повышение адаптационных реакций и иммунологической реактивности организма в ответ на воздействие интенсивных и длительных физических нагрузок и психологического напряжения. Для достижения вышеперечисленных целей в последние годы все большее распространение получают технологии использования нетрадиционных растительных компонентов [52].

В последние годы обоснованно и перспективно производство новых пищевых продуктов заданного состава с использованием криогенной технологии переработки пищевых растений (овощи, фрукты, ягоды), содержащих комплекс природных соединений, обладающих антиоксидантными свойствами. Это позволяет сохранять биологически активные вещества (БАВ) при использовании всей массы сырья, защищать их от окисления, увеличивать содержание БАВ (на единицу массы продукта): каротиноидов – в 18,4 раза, тиамина – в 11,0-16,0 раз, витамина Е – в 10,0 раз, рибофлавина – в 12,0 раз по сравнению с исходным сырьём; аскорбиновой кислоты – до 6,1 раза, каротиноидов – до 10,7 раз по сравнению с подсушенным, а также достигать более лёгкого усвоения (энтальпия гидролиза выше на 13,8-19,5 %), увеличивать сорбционные свойства связывания токсичных элементов (свинца до 52,0- 94,0 %, кадмия – до 42,0-94,0 %) [53, 54, 55, 56].

Спортсмены, которые принимают пищевые добавки, быстрее восстанавливаются после тренировок, хорошо себя чувствуют. Результатом приёмов БАД также является повышение устойчивости организма к стрессовым ситуациям, а это весьма важный фактор, ведь для спортсмена любое соревнование – это немалый стресс, который нужно преодолевать. Спортсмены, принимающие биологически активные пищевые добавки, так же достигают улучшения спортивных показателей [57].

При конструировании рецептур спортивных напитков выбирают такие компоненты купажа, которые способны повышать уровень адаптации организма к экстремальным физическим нагрузкам, компенсировать затраты энергии, поддерживать водно-солевой баланс организма спортсмена. Необходимость потребления спортивных напитков в больших количествах, высокая стоимость, особенно импортной продукции, небольшой срок хранения, ограничивают их потребление. Решение данной проблемы, возможно за счёт применения разработанных композиций напитков отечественного производства в виде сухих порошков [58].

Суточная потребность спортсменов в жирах в период проведения соревнований и усиленных тренировок составляет 1,5-2,4 г на 1 кг массы тела [59, 60]. Несмотря на то, что энергетическая ценность всех видов жиров одинаковая, усвояемость их существенно различается [61].

Сегодня большая часть растительных белков используется в качестве корма для животных, для производства функциональных животных белков из молока, яиц и мяса. Если такое же количество растительных белков используется непосредственно для потребления человеком, то для выращивания продовольственных культур потребуется менее 10 % площадей для возделывания [62]. Для производства животных белков требуется примерно в 100 раз больше воды, чем для производства равного количества растительных белков [63].

В условиях быстрого роста населения мира продовольственная безопасность является глобальной проблемой в агропродовольственном секторе. Наибольшего эффекта использование растительных белков достигнет тогда, когда производство животных белков достигнет максимальных мощностей для обеспечения спроса растущего населения во всем мире. Переход к более устойчивому производству продуктов питания потребует меньшей зависимости от продуктов животного происхождения и предоставит потенциал для агропродовольственной промышленности в области изучения альтернативных источников белков [64, 65].

Существуют задачи, решение которых определяет целесообразность и эффективность применения биологически активных препаратов и (или) специализированных пищевых добавок и пищевых субстратов для достижения конечной цели оптимизации функционального состояния спортсменов:

— повышение общей и специальной работоспособности спортсменов;

— ускорение восстановления и профилактика перенапряжения организма после нагрузок;

— ускорение климато-поясной адаптации и нормализация биологических ритмов при перемещениях на большие расстояния (в том числе со сдвигом часового времени);

— стабилизация иммунитета спортсменов и профилактика возникновения вторичных (спортивных) иммунодефицитов;

— регуляция массы тела (как в плане увеличения, так и снижения);

— поддержание оптимального режима гидратации и обмена основных минералов.

Общая тенденция последнего десятилетия в развитии спортивного питания – отказ от сильнодействующих лекарственных веществ и переход к комплексной рациональной системе питания с включением естественных пищевых добавок и субстратных продуктов, обогащающих суточный рацион питания спортсменов. Поэтому произошли и соответствующие изменения в терминологии: в настоящее время принято говорить не о спортивной фармакологии, а о специализированном спортивном питании. Вместо терминов «лекарственное средство» или «фармакологический препарат» соответственно используются «биологически активная добавка» или «БАД» [66].

Опираясь на указанные выше данные, строятся выводы о необходимости разработки натуральных регуляторов рациона на основе принципов здоровьесберегающего питания с использованием мальтозы. Метод здоровьесберегающего питания приводит способ сохранения здоровья посредством достижения баланса между необходимостью и достаточности поступления пищевых и энергетических веществ в организм человека. Термин основан на идее гомеостаза (динамическом равновесии работы всех систем органов человека), нарушение которого приводит к ряду заболеваний. Такой подход к организации питания предполагает выстраивание стратегии, учитывающей индивидуальные особенности организма человека, а не диету. К фундаментальным принципам здоровьесберегающего питания относятся следующие:

1. Сохранение естественного равновесия в необходимости и достаточности поступления пищевых веществ;

2. Ежедневное включение в рацион здоровьесберегающих продуктов;

3. Применение современного кухонного инвентаря и оборудования, которые помогут сохранить все питательные свойства продуктов и сократить использование жиров и выделение канцерогенных веществ при приготовлении;

4. Сохранение качества готовой продукции за счёт выбора правильной, технически современной упаковки преимущественно с антисептическими свойствами;

5. Соблюдение гедонистической доминанты при разработке блюд, т.е. возможности получения наслаждения не только от вкуса, но первоначально и от внешнего вида блюда [67].

Следует заметить, что потребители зачастую отдают предпочтение аэрируемым продуктам, так как их объем и консистенция являются более привлекательными. Помимо этого, они сразу готовы к употреблению, то есть не требуют предварительной обработки, а также отлично усваиваются организмом. Основные вещества, используемые в качестве пенообразователей, имеют ряд недостатков, которые уменьшают функциональную значимость готового продукта. В природе есть несколько эффективных пенообразователей, в числе которых находятся мыльный корень и агар-агар. Но пены, имеющие наилучшие характеристики, получаются из белковых пенообразователей, либо состоящих почти на 100 % из белка, либо содержащих его в больших количествах. Одним из наиболее перспективных видов сырья, используемого для пенообразования, является плазма крови убойных животных, поскольку она богата высокомолекулярными белковыми соединениями и её потенциал пенообразования также велик. Белки плазмы свиной крови незаменимы по аминокислотному составу. Функциональная значимость продуктов может существенно улучшиться благодаря применению этих белков. Также зачастую готовый продукт имеет своеобразный железистый привкус, которого можно избежать, используя не цельную кровь, а именно плазму [68].

Кисломолочные напитки из коровьего кобыльего, верблюжьего и др. молока могут использоваться как эффективные продукты для быстрого восстановления организма при напряжённой умственной и физической нагрузке. В этой связи национальные кисломолочные напитки казахов – кумыс, айран, шубат и другие, являясь, ценными, природно-обогащёнными питательными веществами – по нашему мнению, могут эффективно дополнять пищевой рацион спортсменов и конкурировать с другими БАД, спортивного назначения [69].

При разработке современных технологий молочной продукции в последние десятилетия все большее внимание уделяется кисломолочным продуктам, поскольку они имеют ряд преимуществ по сравнению с так называемыми «пресными» видами аналогичного состава. Кисломолочные продукты усваиваются в организме человека значительно быстрее (примерно в 3 раза), содержат продуценты, накапливающиеся в результате жизнедеятельности заквасочной микрофлоры и оказывающие позитивное влияние на организм. Повышенная усвояемость и другие диетические свойства кисломолочных продуктов свидетельствуют о целесообразности их применения для спортивного питания. Поэтому считается перспективным использование в качестве базового компонента белкового кисломолочного продукта – нежирного творога, который представляет собой концентрат молочного белка практически в чистом виде. Это позволит получить высокое содержание белков в продукте, не оказывая существенного влияния на его калорийность. Поскольку молочный белок не является полноценным в сравнении с составом «идеального белка» ФАО/ВОЗ, считали необходимым провести коррекцию аминокислотного состава для достижения необходимых параметров (сбалансированный аминокислотный состав и степень усвояемости после употребления продукта) [70].

Для достижения требований качества и безопасности, установленных законодательными актами, и обеспечения стабильного качества и безопасности пищевых продуктов необходимо оценить все опасные факторы, возникающие на каждом этапе получения продукта. При анализе технологии выработки продукта, например, на основе сыворотки потенциальная опасность может исходить из сырья, поскольку молочная сыворотка является хорошей средой для развития различных микроорганизмов. В процессе сбора и хранения её состав и свойства могут изменяться, а качественные показатели ухудшаться.

Известно, что в молочной сыворотке быстро развиваются различные группы микроорганизмов, происхождение которых тесно связано как с остаточной термостойкой и термофильной микрофлорой пастеризованного молока, так и с микрофлорой заквасок, используемых при производстве белковых продуктов [71].

В список запрещённых Всемирным антидопинговым агентством соединений входят, в частности, эфедрин и псевдоэфедрин, сибутрамин, метилгексанамин, прогормоны, классические анаболические стероиды, кленбутерол и др. Однако все они в том или ином объёме ещё производятся на фармацевтических предприятиях. На «чёрном рынке» обращаются БАД, содержащие т.н. «дизайнерские» стероиды (простанозол, метастерон, андостатриендион и др.) и прочие т.н. «новые» молекулы (например, избирательный модулятор андрогенных рецепторов и δ-рецептор, активируемый пролифераторомпероксисом), обладающие анаболическим эффектом. Методы выявления и количественного определения запрещённых субстанций постоянно совершенствуются. В основном они базируются на сочетании хроматографии и масс-спектрометрии и позволяют с высокой достоверностью выявить молекулярные фрагменты запрещённых препаратов даже в сверхнизких концентрациях. Для предотвращения случайного потребления допинга в составе БАД спортсменам, тренерам и спортивным врачам должна быть предоставлена полная информация о составе БАД и специализированных продуктах спортивного питания. Минимизировать риск помогут списки (базы данных) безопасных продуктов, доступные, например, в ФРГ и Нидерландах [72].

1.1.1 Классификация продуктов спортивного питания в России и за рубежом

В настоящее время на рынке спортивного питания представлено большое число различных продуктов, которые имеют различное назначение, рекомендуемые периоды применения, формы выпуска, ценовые параметры, фирм-производителей и многие другие характеристики. При этом, как правило, продукты, аналогичные по назначению и практически сходные по своему составу, выпускаются под различными торговыми марками. Это существенно затрудняет возможность их идентификации и осознанного выбора потенциальными покупателями.

В связи с этим проблема объективной классификации продуктов спортивного питания приобретает особое значение и требует её правильной классификации, которая в значительной степени разработана в России, чем за рубежом [73, 74].

Одной из её главных целей является сведение возможно многочисленной номенклатуры продуктов к сравнительно небольшому числу классов, групп, видов, разновидностей, что облегчает впоследствии решение целого комплекса практических задач [75, 76].

Эффективное спортивное питание должно быть ориентировано на следующие 4 принципиальные группы компонентов:

— базовые компоненты питания, учитывающие возросшую потребность в энергетических и пластических субстратах (аминокислоты, сахара, быстро окисляемые жиры, минеральные вещества, корректоры усвоения питательных веществ). В своих практических применениях базовое питание, наряду с поставкой пищевых компонентов в необходимых количествах и в наиболее эффективных соотношениях, должно также обладать высокими органолептическими свойствами (вкусовыми и эстетическими), вызывать положительные эмоции, что способствует лучшему усвоению пищи;

  • эргогенные компоненты питания, обеспечивающие повышение энергообеспечения мышечной деятельности сверх обычного уровня (энергодающие субстраты и макроэрги, их предшественники и активаторы), где факторы питания используются для направленного воздействия на ключевые реакции обмена веществ, лимитирующие физическую работоспособность;
  • регуляторные компоненты питания, обеспечивающие запуск, ускорение и оптимизацию тренировочного и восстановительного процессов (гормоны и индукторы их высвобождения, ростковые факторы, адаптогены, анаболики, витамины, микроэлементы);
  • корректоры функционального состояния и патологических процессов (антиоксиданты, антигипоксанты, нейротоники, нейропротекторы, кардиопротекторы, гепатопротекторы, хондропротекторы).

Пищевая промышленность разных стран предлагает для спортсменов широкий ассортимент специальных пищевых добавок и аминокислотных смесей. Их регулярное употребление в процессе тренировок и соревнований обеспечивает организм спортсменов всеми необходимыми пищевыми компонентами потенцирует тренировочный эффект нагрузок.

Гейнеры – специализированные продукты спортивного питания, предназначенные для спортсменов, расходующих большое количество энергии во время тренировок и соревнований, и для спортсменов, стремящихся нарастить мышечную массу (тяжелоатлеты, метатели, бодибилдеры, пауэрлифтеры). Основными составляющими этих продуктов являются различные углеводы и протеины, к которым могут быть добавлены всевозможные недопинговые вещества анаболического либо энергетического действия (орнитина кетоглутарат, креатин). К началу тренировки они создают оптимальный энергетический фон и повышают внутримышечный запас свободных аминокислот, которые при высоких нагрузках активно вступают в метаболические превращения.сложный состав углеводов обеспечивает действие на протяжении длительного времени, что позволяет быстро и эффективно восстановить энергетические запасы клеток и создать условия для полномасштабного восстановления и наращивания мышечной массы. Кроме собственно базовых компонентов спортивного питания, вместе с ними часто используются оптимизаторы метаболизма. Оптимизаторы метаболизма – это фармнутриенты, улучшающие пищеварение и повышающие эффективность усвоения базовых нутриентов. К таким компонентам средств спортивного питания относятся ферменты и активаторы их секреции, желчегонные компоненты, про–иэубиотики, растворимые и нерастворимые пищевые волокна, регуляторы всасывания отдельных компонентов пищи (например, лецитин).

Функциональные пищевые продукты повышенной биологической ценности используются в практике спорта для решения следующих конкретных задач:

  • питание на дистанции и между тренировками;
  • ускорение процессов восстановления организма после тренировок и соревнований;
  • регуляция водно-солевого обмена и терморегуляция;
  • корректировка массы тела;
  • направленное развитие мышечной массы спортсмена;
  • снижение объёма суточных рационов в период соревнований;
  • изменение качественной ориентации суточного рациона в зависимости от направленности тренировочных нагрузок или при подготовке к соревнованиям;
  • индивидуализация питания, особенно в условиях больших нервно-эмоциональных напряжений;
  • срочная коррекция несбалансированных суточных рационов;
  • увеличение кратности питания в условиях многоразовых тренировок.

Пищевые продукты и отдельные нутриенты, используемые для повышения спортивной работоспособности, обеспечивают направленное воздействие на ключевые звенья обмена веществ, лимитирующие работоспособность человека, и способствуют повышению спортивных результатов. Эти продукты и вещества могут применяться однократно в необходимых количествах и формах в те моменты, когда возникает необходимость в резком повышении работоспособности или в виде специально регламентированных рационов питания в течение определённого времени с тем, чтобы достичь необходимого тренировочного эффекта.

Продукты специализированного спортивного функционального питания должны иметь компоненты, эффективно поддерживающие следующие направления биологических эффектов:

  • адаптогены стимулирующего действия (экстракты плодов лимонника, корней родиолы розовой, женьшеня китайского или сибирского (элеутерококка);
  • психотонизирующие компоненты (кофеин, экстракт гуараны, экстракт зелёного чая, диметиламиноэтанол);
  • источники фосфолипидов, витаминов и микроэлементов (шрот кедрового ореха или абрикосовой косточки, порошок проростков пшеницы или спирулины, лецитин, холин, витаминные премиксы, хелатные комплексы микроэлементов);
  • источники органических кислот (янтарная, лимонная, яблочная, фумаровая, альфа-кетоглутаровая, лимонная кислоты и их соли, концентраты крыжовника, смородины чёрной, актинидии);
  • источники быстро утилизируемых углеводов (глюкоза, фруктоза, мальтодекстрин) [77, 78].

Таким образом, спортивное питание можно разделить на следующие классы:

  • протеин – пищевая добавка, ценный антикатаболик, необходим для наращивания мышц.
  • гейнер – высокоуглеродный продукт, позволяющий быстро нарастить мышцы и восстановить силы после изнурительных тренировок.
  • аминокислоты – комплексные и одиночные препараты с высоким антикатаболическим эффектом. Самый распространённый аминокислотный комплекс ВСАА питает мышцы и помогает бороться с катаболизмом. Не менее ценные аминокислотные препараты Аргинин (эффективен при пампинге) и Глютамин (содержится в мышечной массе в большом количестве).
  • жиросжигатели – препараты, созданные для эффективного уничтожения жировых отложений и получения чёткого рельефа мышц.
  • анаболики – комплексные препараты, необходимые для наращивания мышц. К ним относятся прогормоны и тостстероновые бустеры – вещества, стимулирующие рост мышц.
  • креатин – азотосодержащая кислота, способствует повышению выносливости спортсмена. Препарат может представлять собой не только чистый креатин, но и креатин с транспортной системой – комплекс с веществами, ускоряющими транспортировку креатина в мышечную ткань.
  • витаминно-минеральные комплексы – помогают эффективно корректировать фигуру.
  • пищевые заменители – применяются при снижении веса.

Несмотря на высокую энергетическую ценность, спортивное питание остаётся пищевой добавкой, а значит, не должно полностью заменить обычную пищу [79].

Э. С. Токаев [80] разработал собственную систему классификации продуктов спортивного питания, которая включает в себя 4 группы в соответствии с их назначением: напитки, продукты заданного химического состава, специализированное питание, базовое питание. Для каждой группы продуктов были выделены форма выпуска и виды продуктов.

Каждый производитель придерживается собственной классификации. Именно это делает невозможным её унификацию [79].

Е. В. Бондаренко [81] доработала товароведческую классификацию для всех продуктов питания спортсменов на основании каталога продуктов спортивного питания [82] (таблица 1.1).

Таблица 1.1– Классификация пищевых продуктов для спортсменов

Характер воздействия Однонаправленное действие, комплексное действие; непосредственное влияние; опосредованное влияние
1 2 3
ФУНКЦИОНАЛЬНІЫЕ Регулярность употребления Регулярное потребление; периодическое потребление; разовое потребление (быстрое решение конкретной задачи); долгосрочное потребление; краткосрочное потребление; фазовое потребление
Время употребления В течение суток; для утреннего употребления; для дневного употребления; для вечернего употребления
Этап тренировочно-соревновательного периода Подготовительный; базовый; тренировочный; соревновательный; восстановительный общая коррекция пищевого рациона; профилактика профессиональных заболеваний (диетические, в т.ч. диабетические); обеспечение энергетических процессов; укрепление иммунной системы;
ФУНКЦИОНАЛЬНІЫЕ Характер воздействия ускорение адаптации к стрессовым нагрузкам; обеспечение пластических процессов и стимуляции процессов восстановления; стимуляция центральной нервной системы; обеспечение и поддержка работоспособности (ергогены); регуляция метаболических процессов; обеспечение восстановительных процессов; реабилитация после травм или болезней; защита печени (гепатопротекторы); стабилизация центральной нервной системы после стресса (успокаивающие); стимуляция умственной деятельности (ноотропные); предотвращение гипоксии (антигипоксические); снижение веса тела; обеспечение антиоксидантной защиты

Окончание таблицы 1.1

1 2 3
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ Технология Сухие; жидкие; пастообразные
Вид потребления Готовые к употреблению (напитки, пасты, конфеты, хлеб, жвачки, батончики, муссы, снеки и т. д); концентраты (жидкие, подобные пасты, сухие порошкообразные, сухие гранулированные, в таблетках, в капсулах, другие); те, что нуждаются в восстановлении (смеси для коктейлей)
Рецептурная основа Плодово-ягодное сырье; пряно-ароматическое растительное сырье; зерно-мучное сырье; углеводная основа, жировая основа; белковая (молочная, яичная, мясная, рыбная), растительное сырье; основа подготовленных и минеральных вод; комбинированная основа
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ Внесённые функциональные добавки Витамины и витаминоподобные вещества; минеральные вещества; органические кислоты; жирные кислоты; пищевые волокна; протеины (соевые, яичные, молочные, мясные, рыбные); свободные аминокислоты; сложные углеводы; простые углеводы (сахар, фруктоза, глюкоза, мальтодекстрины); сахарозаменители; вещества стимулирующего действия (кофеин, таурин, экстракт гуараны и тому подобное); экстракты растительного сырья; вещества другой химической природы; другие функциональные вещества
Энергетическая ценность Низкокалорийные (до 100 ккал/100 г); среднекалорийные (100-400 ккал/100 г); высококалорийные (более 400 ккал/100 г)
Способ обеспечения асептических свойств Пастеризация; стерилизация; применение консервантов; без применения консервантов; асептическая фасовка
Вид дозирования (форма отпуска) Фасованные (поштучные, порционные, серийного потребления); весовые (для самостоятельного дозирования потребителем)
Вид упаковки Баночки, фляги, коробочки, контейнеры, стики, пакеты, тубы, капсулы, ампулы и т. д
СПЕЦИАЛЬНЫЕ Вид спорта Скоростно-силовые виды спорта; игровые виды спорта; циклические виды спорта; виды спорта на выносливость
Уровеньпрофессиональнойподготовки Любители; профессионалы
Пол Мужчины; женщины
Возраст Дети до 7 лет; подростки 7-18 лет; взрослые 18-60 лет; человек преклонного возраста (старше 60-ти лет)

Данная классификацияявляетсянаиболее полной и включает в себя разделение продуктов на функциональные, технологические и специальные. Классификация является фасетной, это делает её гибкой, позволяет легко её расширять и углублять в случае появления новых продуктов, ведь сегмент спортивного питания очень быстро развивается. Однако фасетный метод классификации делает невозможным выделение общности и разницы между продуктами в различных классификационных группировках [79].

В зависимости от результата, достигаемого применением того или иного вида спортивного питания, можно выделить следующие типы добавок:

Безусловно, эффективные (класс А): добавки, которые обеспечивают спортсмена необходимым количеством калорий и/или показывают себя эффективными и безопасными в большинстве проводимых исследований.

Вероятно эффективные (класс B): добавки, базовые исследования которых подтверждают теоретическое обоснование. Однако требуется дальнейшее исследование их влияния на тренировочный процесс и/или спортивные показатели.

Недостаточно исследованные (класс C): добавки, заявленные свойства которых имеют разумное теоретическое обоснование, но не подтверждены значимыми исследованиями.

Безусловно, неэффективные (класс D): добавки, заявленные свойства которых научно не обоснованы, и/или опровергнуты в результате проведённых исследований.

Таким образом, пищевую продукцию для питания спортсменов принято классифицировать по таким признакам как – назначение, состав и форма выпуска.

При этом выбор, как правило, основывается на первых двух признаках, назначение определяет состав спортивного питания, соответственно от состава будет зависеть достижение желаемого результата.

Основные виды спортивного питания группируют либо по назначению, либо по составу.

В зависимости от назначения выделяют следующие группы спортивного питания:

  • препараты, применяемые для наращивания мышц;
  • препараты, применяемые для похудания (уменьшения жировых прослоек);
  • препараты, применяемые для увеличения интенсивности и длительности тренировок;
  • препараты, применяемые для предохранения суставов от повреждений;
  • препараты для общего укрепления организма.

По составу спортивное питание можно разделить на следующие группы:

  • белковые препараты;
  • углеводные препараты;
  • смешанные (белково-углеводные) препараты;
  • аминокислоты;
  • BCAA аминокислоты;
  • креатин;
  • витаминно-минеральные комплексы.

Что касается непосредственно типов спортивного питания, то на первом месте по популярности находится протеин (его употребляют 29 % респондентов), далее идёт креатин (17,4 %), энергетики, витамины и минералы (по 16 %) и аминокислоты (12 %).

Сделан вывод, что в случае продуктов спортивного питания наиболее целесообразной является комбинированная система классификации, подразумевающая в качестве основы использование фасетного метода в сочетании с элементами иерархического подхода.

Предложено использование нескольких классификационных признаков, одним из них, по которому может быть проведена классификация продуктов спортивного питания, является их назначение, т.е. целевая функция [79].

Классификация по химическому составу может быть, прежде всего, основана на том, что представляет собой данный продукт – индивидуальный нутриент, к примеру, сывороточный протеин, мальтодекстрин, L-карнитин, креатин и т.д. или же он является композицией различных ингредиентов, часто достаточно сложной. Во втором случае, классификацию целесообразно проводить по содержанию преобладающего компонента.

Предложена классификация продуктов спортивного питания по их агрегатному состоянию и формам выпуска – в порошкообразном виде, в виде растворимых или «шипучих» таблеток, капсул в желатиновой оболочке, растворяющихся в тонком кишечнике, жевательных таблеток и др. – и проанализированы преимущества и недостатки отдельных этих форм.

Необходимо признать, однако, что наиболее востребованной в настоящее время является классификация продуктов спортивного питания по группам, формирование которых осуществляется на основе использования комплексного критерия типа «состав-свойство». Данный принцип в современных условиях широко применяется в торговых сетях; при создании каталогов продуктов фирмами-производителями; при проведении поиска аналогов отдельных видов продуктов; сравнительной оценке качества различных категорий продуктов; разработке групповых методов их экспертизы [83, 84].

В России нет единой системы спортивного питания, позволяющей прослеживать продукцию и процессы на протяжении жизненного цикла от производства сырья до приёма пищи спортсменов. Концепции спортивного питания в РФ, утверждённой Министерством спорта, туризма и молодежной политики РФ (приказ от 24.12.2010 № 1414) [5] предлагается подразделять продукты спортивного питания на следующие группы:

  • высокоуглеводные (энергетические) напитки;
  • регидратационные напитки (изотонические растворы);
  • нежидкостное углеводное питание;
  • натуральные белки (протеины) животного и растительного происхождения (мясо животных, рыба, молочные — казеин и сывороточные белки, яичный белок, белок сои);
  • гидролизованные белки с различной степенью их деструкции (смесь пептидов различной структуры и аминокислот);
  • отдельные аминокислоты или смеси 2-3 аминокислот;
  • смеси для снижения массы тела;
  • комплексы витаминов и минеральных добавок;
  • спортивные диетические добавки – отдельные препараты белковой и небелковой природы, активизирующие биохимические процессы (карнитин, креатин, сукцинат, рибоза и др.);
  • добавки для восстановления после интенсивных нагрузок и травм.

По данным аналитических отчётов ведущих маркетинговых агентств США продукты спортивного питания подразделяют на такие категории как протеиновые порошки, протеиновые батончики, аминокислоты с разветвлённой цепью (BCAA), смеси для тренировок, усилители оксида азота и креатиновые добавки. Классификация продуктов спортивного питания в Европейском союзе приводится по следующим направлениям.

Национальный комитет по продуктам питания предлагает:

  • богатые углеводами энергетические продукты;
  • растворы углеводных электролитов;
  • белок и белковые компоненты.

Промышленность:

— растворы углеводных электролитов;

— продукты с высоким содержанием белка;

— богатые углеводами энергетические продукты;

— углеводно-белковые продукты.

Ассоциация спортсменов:

— порошкообразные продукты питания, батончики, напитки;

— углеводные напитки;

— белковые порошки;

— аминокислоты;

— креатин;

— микроэлементы: витамины и минеральные вещества; поддержка потери веса; гормональные продукты.

Рыночная классификация:

— протеин;

— небелковое спортивное питание;

— спортивные напитки.

Научный комитет по пищевым продуктам (SCF) [85] разработал классификацию пищевых продуктов, предназначенных для конкретных пищевых целей, предназначенных для удовлетворения затрат интенсивных мышечных усилий спортсменов.

Представители промышленности ЕС SNE и ESSNA [85, 86] предложили другие классификации, которые используются в общественной коммуникации. Они заключаются в следующем:

— углеводы, электролиты-растворы;

— продукты с высоким содержанием белка;

— богатые углеводами энергетические продукты;

— добавки;

— углеводно-белковые продукты.

Классификация Альянса Европейского специализированного питания (ESSNA): порошкообразные продукты, бары и напитки; углеводные напитки; протеиновые порошки; аминокислоты; креатин; микроэлементы; витамины, минералы, электролиты, гормональные продукты.

Классификация Европейского специализированного питания (SNE) аналогична классификации SCF (2001), с добавлением углеводно-белковой категории. Классификация Альянса Европейского специализированного питания (ESSNA) хотя и схожа в определенной степени, в целом изменяется более существенно с включением некоторых совершенно новых независимых категорий, таких как аминокислоты и креатин.

Единой универсальной классификации FISP для розничной торговли не существует; каждый использует свою собственную в зависимости от различных факторов, в том числе от ассортимента поставляемой продукции и целевого рынка. Выявлено, что с точки зрения потребителя классификация по функциям продукта может быть более понятной, чем классификация по ингредиентам.

По данным Австралийского института спорта, добавки подразделяются на четыре группы, основанные на их эффективности и безопасности:

В странах Европы, в соответствии с рекомендацией научного комитета по вопросам питания Европейской комиссии от 2001 г. (Scientific CommitteeonFoodofEuropeanCommission) [85] , все продукты для питания спортсменов разделяют на 4 категории:

  • категория А – богатые углеводами энергетические пищевые продукты;
  • категория B – углеводно-электролитные растворы;
  • категория C – белки и белковые компоненты;
  • категория D – биологически активные добавки к пище (эссенциальные нутриенты и другие компоненты пищи)

Категория А. Высокоуглеводное (высокоэнергетические) продукты – это углеводные концентраты, которые используются спортсменами для поддержания высокого уровня энергии во время тренировок и соревнований. Содержание углеводов в них может достигать 95 %. Как углеводные компоненты в таких продуктах используются сахар, глюкоза, фруктоза, мальтодекстрин, модифицированный крахмал, сухофрукты в порошковидной форме, зерновые крахмалы и тому подобное.

Категория В. Потребление гипо- и изотонических напитков не меняет осмотического давления крови и поддерживает постоянство ее состава, а также в меньшей степени, чем питьевая вода, активизирует механизм диуреза. Гипотонические растворы быстрее всасываются и утоляют жажду, изотонические всасываются медленнее, но обеспечивают более длительный эффект. Их можно употреблять за 1,0-1,5 ч до соревнований, во время соревнований, в перерывах между стартами и сразу после нагрузки для срочного воссталения водно-солевого равновесия.

Категория С. Специализированные белковые продукты выпускаются в порошковидной, таблетированной или капсульованой форме, они содержат более 50 % белка и предназначены преимущественно для питания спортсменов силовых и скоростно-силовых видов спорта. Специализи-рованные белковые продукты, представленные на рынке, как правило, обогащены витаминами и минеральными веществами. Последнее время с этой целью широко используют различные витаминные и минеральные премиксы. Это гомогенные тонкодисперсные смеси, в которых содержатся необходимые микронутриенты в определенных научно обоснованных пропорциях, что очень важно, поскольку многие процессы в организме катализируются сразу несколькими взаимодействующими витаминами, макро- и микронутриентами.

Категория D. Особое место среди продуктов повышенной биоло — гической ценности занимают витаминно-минеральные комплексы. Они служат для коррекции пищевого рациона, восполнения дефицита, а также обогащения организма спортсменов витаминами, макро- и микроэлементами, необходимыми для мобилизации и утилизации источников энергии, компенсации потерь солей, активации белкового метаболизма. Их выпускают как отдельные минеральные вещества, а также комплексы микро- и микроэлементов; отдельные витамины и витаминные комплексы; витаминно — минеральные комплексы; антиоксидантные комплексы, включающие в себя витамины А, С, Е, минеральные вещества Zn, Se, а также различные натуральные экстракты и биологически активные вещества, которые обладают антиоксидантным действием.

Несмотря на доступную информацию, многие спортсмены до сих пор считают, что добавки являются основой рациона спортсмена и что без них они не достигнут своего максимального спортивного уровня. Это убеждение является одной из самых больших ошибок в мире спортивного питания, где пренебрегают основной диетой, которая является истинным столпом спортивного питания [87, 88].

В сфере обращения находятся десятки тысяч наименований товаров, причём с каждым днём их номенклатура постоянно увеличивается, и именно классификация является средством для их обобщения и упорядочивания, а также стимулом дальнейшего научного поиска и создания новых продуктов.

1.2 Современное состояние производства и использования специализированных продуктов питания в рационах спортсменов, научно-практические разработки российских учёных и специалистов в области продуктов специализированного (спортивного) питания

Современное производство специализированных продуктов для спортивного питания должно полностью отвечать требованиям здорового питания, главным образом удовлетворять основным потребностям организма спортсмена (энергетические, пластические и др.), необходимых для поддержания достаточного уровня процесса обмена веществ

В настоящее время качество обычных продуктов не в полной мере отвечает требованиям здорового питания, так как для их производства используется сырье, содержащее в своём составе большое количество потенциально опасных веществ: токсичных элементов, микотоксинов, антибиотиков, ингибирующих веществ, радионуклидов, пестицидов, а также патогенных микроорганизмов. Производство продуктов питания для массового потребления, довольно часто связано с использованием дешевого животного и растительного сырья, произведенного в районах не всегда с благополучной экологической ситуацией. Многие продукты для массового потребления обладают длительными сроками хранения по причине использования в них большого разнообразия и количества консервантов, применение которых, безусловно, может отрицательно повлиять на здоровье человека. Химический состав сырья, используемый при производстве продуктов для массового питания, не всегда сбалансирован и отвечает энергетическим потребностям организма, что может привести к дисбалансу между основными пищевыми веществами и другими важными элементами питания, необходимыми для обеспечения его нормальной жизнедеятельности в целом

Производство специализированных продуктов питания в рационах спортсменов представляет собой объективную потребность, так как для их производства преимущественно используется экологически чистое натуральное сырье, которое не содержит в своем составе вредные для организма человека химические соединения, а состав нутриентов пищи ориентирован на восполнение в полной мере всех необходимых веществ в организме спортсмена [89].

Спортивное питание – вид диеты, который включает в себя прием натуральных пищевых продуктов и правильного рассчитанного количества добавок в рационе спортсмена [90].

Коллективом авторов факультета биотехнологии и промышленной экологии «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева» изучено влияние спортивного питания на организм, его роль в процессе физической подготовки спортсменов. Исследователями были сделаны выводы о том, что спортивное питание – биологический продукт, употребление которого направлено на достижение высоких результатов в спорте, при правильном его употреблении являющийся совершенно безвредной и даже полезной пищевой добавкой [91].

К аналогичным выводам пришли исследователи Оренбургского государственного медицинского университета, которые изучили влияние спортивного питания на физическую активность спортсменов. Авторы научной статьи на примере исследовании питания двух групп спортсменов с равнозначным телосложением, возрастом, полом, состоянием здоровья, занимающихся одинаковым видом спорта экспериментально установили, что независимо от того, какое употреблять питание, нужно все же придерживаться комплексному и частому питанию. Приём пищи спортсменами должен составлять не менее трёх раз в день, правильно сочетая режим труда и отдыха [92].

Современный спорт и подготовка спортсменов высшей квалификации, согласно данным В.А. Заборова [93], характеризуются высоким уровнем физических и психологических нагрузок, достигаемых за счёт превышения адаптационных возможностей организма, а также с учётом индивидуальных особенностей организма спортсмена.

В настоящее время, согласно данным М.В. Арансона и О.О. Борисова [94, 95], выделяют четыре группы продуктов для питания спортсменов в соответствии с рисунком 1.1.

ПИТАНИЕ СПОРТСМЕНОВ

ГРУППА ПРОДУКТОВ

ВИДЫ ПРОДУКТОВ

Напитки

Продукты заданного химического состава

Специализированное питание

Базовое питание

Изо-, гипо-, гипер-

тонические, энергетические

напитки

Батончики,

коктейли,

йогурты,

паштеты и др.

Протеины,

гейнеры,

аминокислоты,

витамины и др.

Традиционные блюда

ФОРМА ВЫПУСКА

Традиционные блюда

Капсулы /

таблетки,

порошки, сиропы

Батончики,
йогурты, готовыекоктейли

Жидкие напитки, сухие концентраты

НАЗНАЧЕНИЕ

Ежедневное
обеспечение организма основными пищевыми веществами и энергией, а также эссенциальными факторами питания (ПНЖК, ПВ и др. БАВ)

Восполнение дефицита нутриентов;
индивидуализация
питания, неправильное изменение метаболизма веществ ускорение
восстановления,
повышение
работоспособности и спортивного мастерства

Для перекуса между основными
приёмами пищи, дополнительное обогащение
нутриентами и БАВ

Утоление жажды,
восполнение энергетических запасов,
нормализация водно-солевого баланса,
стабилизация
терморегуляции
организма

Рисунок 1.1 – Основные группы продуктов питания спортсменов

Правильно поставленное спортивное питание предполагает разработку индивидуальных рационов и схем питания в зависимости от вида спорта, периода макроцикла, антрометрических и физиологических характеристик спортсмена, состояния его пищеварительного тракта, вкусов и привычек [96].

Аналогические выводы были представлены В.А. Заборовым [93], который научно обосновал, что рацион и режимы питания спортсменов должен формироваться с учётом таких факторов как: вид спорта; мощность и длительность физической нагрузки; период подготовки; режим тренировок; возраст; пол; особенности обмена веществ; антропометрические показатели и др.

Н.С. Тарасовой [97] были сформулированы основные принципы построения рационов питания спортсменов:

  • снабжение спортсменов необходимым количеством энергии, соответствующим её расходованию в процессе физических нагрузок;
  • соблюдение принципов сбалансированного питания, применительно к определённым видам спорта и интенсивности нагрузок, учитывая распределение калорийности по видам основных пищевых веществ;
  • выбор адекватных форм питания (продуктов, пищевых веществ и из комбинаций) на период интенсивных нагрузок, подготовки к соревнованиям, соревнований и восстановительный период;
  • использование индуцирующего влияния пищевых веществ для активизации метаболических процессов (аэробное окисление сопряжённого фосфорилирования, трансгликозидазных процессов и др.), которые особенно важны для выполнения физических нагрузок;
  • использование влияния пищевых веществ в целях создания метаболического фона, выгодного для биосинтеза гуморальных регуляторов и реализации их действия (катехламинов, простагландинов, кортикостероидов и др.)
  • использование элементарных факторов для обеспечения повышения скорости наращивания мышечной массы и увеличения силы;
  • выбор адекватных приёмов пищи, в зависимости от режима тренировок и соревнований;
  • использование алиментарных факторов для быстрого «сгона» веса при подведении спортсмена к заданной весовой категории;
  • разработка принципов индивидуализации питания в зависимости от антро-, морфо-, топометрических, физиологических и метаболических характеристик спортсмена, состояния его пищеварительного аппарата, равно, как и его вкуса и привычек.

Включение в структуру питания спортсмена специализированных пищевых продуктов позволяет оптимизировать рацион спортсменов и способствует увеличению их работоспособности.

Согласно выводам С.В. Лавриненко введение специализированных пищевых продуктов в рацион осуществляют с целью коррекции отклонений в состоянии здоровья спортсмена [98]:

  • коррекция нарушений белкового обмена с помощью высокобелковых смесей и/или аминокислот;
  • коррекция липидного обмена с помощью продуктов на основе полиненасыщенных жирных кислот семейства ω-3 и ω-6, а также других регуляторов липидного обмена;
  • коррекция макро- и микроэлементного статуса согласно выявленным нарушениям;
  • коррекция витаминного статуса согласно выявленным отклонениям;
  • коррекция иммунологического статуса с помощью содержащих иммуномодуляторов и адаптогенов в составе специализированной пищевой продукции;
  • коррекция функций желудочно-кишечного тракта, печени с помощью гепатопротекторов;
  • коррекция антиоксидантного статуса с помощью содержащих антиоксиданты, пищевые волокна специализированной пищевой продукции.

Современными исследователями установлено, что оптимальное соотношение белков, жиров и углеводов при интенсивных физических нагрузках в рационе спортсменов составляет 1,0:0,8:4,0, в процентном выражении это соответствует 15:24:61 (по калорийности) и несколько отличается от формулы сбалансированного питания меньшей долей жира (1:1:4 или 14:30:56) [42].

Основным направлением развития рынка спортивного питания в нашей стране является разработка инновационных технологий продуктов питания, созданных из высококачественного экологически чистого сырья, оказывающих эффективное специфическое воздействие на организм человека [89].

Конструирование продуктов предназначенных для спортивного питания осуществляется на системной основе с учётом современных достижений пищевой науки и технологии. Современная наука о питании спортсменов базируется на применение пищевых рационов на этапах подготовки спортсменов и в период соревнований [59].

С.Г. Васиным [89] в целях обеспечения необходимого баланса веществ в организме, было предложено включать в состав рациона спортсменов специализированные белково-углеводные продукты, обладающие повышенной биологической ценностью и способные восстанавливать запасы гликогена в мышцах и печени и предотвращать соответственно потерю белка мышц при интенсивных тренировках. Основным направлением производства подобных продуктов является создание высокобелковых и белковых смесей, обладающих функциональным действием.

А.Д. Мелиховой с соавторами были сконструированы рецептуры спортивных напитков быстрого приготовления, содержащих энергетический компонент, электролиты, протеин, пребиотик для повышения функциональности напитка, увеличения положительного физиологического воздействия на организм человека. С целью обогащения рецептур биологически активными веществами, повышения энергетической ценности использовались пять видов плодов и ягод, которые вводили в состав новых напитков в порошкообразной форме [59].

В.А. Косинец [99], проведено научное обоснование и получено экспериментальное подтверждение применения цитофлавина в составе рациона спортсменов. Установлено, что цитофлавин способствует повышению уровня физической подготовки спортсменов за счёт показателей тренированности организма, его энергетического обеспечения, психоэмоционального состояния спортсменов и «спортивной формы». Результаты исследования указывают на целесообразность применения цитофлавина при подготовке спортсменов в предсоревновательном периоде.

Э.Н. Трушина с соавторами [100] изучили влияние использования аминокислот с разветвлённой цепью (ВСАА) на параметры состава тела и иммунный статус спортсменов – единоборцев в тренировочный период и представили результаты эффективности использования ВСАА в спортивной нутрициологии для усиления работоспособности, повышения иммунитета спортсменов.

К аналогичным выводам пришли Ф.Б. Литвин и др. [101] определив степень влияния специализированного пищевого продукта на основе ферментированной молочной сыворотки. Они установили целесообразность использования данного продукта для повышения адаптационного потенциала спортсменов (лыжников-гонщиков).

И.Е. Трофимовым были представлены результаты экспериментальных и аналитических исследований по разработке компонентного состава специализированного кисломолочного продукта для питания спортсменов. Новый специализированный продукт был выработан из смеси низколактозного обезжиренного молока с добавлением изолята сывороточных белков, а также содержал в своём составе вещества, стимулирующие белковый, углеводный, энергетический обмен. Молочную смесь ферментировали предварительно активизированной закваской LATPBAC. В составе рецептуры специализированного пищевого продукта для питания спортсменов были использованы адаптогены, необходимые для быстрого восстановления организма спортсмена после усиленных физических нагрузок во время тренировок и соревнований. Для данного продукта в качестве такого веществ использовались «Пантогематоген Северный», а также витаминно-минеральный комплекс, обогащающий качественный и количественный состав кисломолочного продукта витаминами (прежде всего Е, С, группы В) и минеральными веществами (натрий, калий, кальций, фосфор). В результате исследований была разработана технология белково-углеводного кисломолочного продукта для специализированного питания [51].

Учёными Омского ГАУ проведено научно-экспериментальное обоснование рецептуры специализированного продукта для питания спортсменов, обогащённого пробиотическими микроорганизмами. В результате исследований была научно-практически доказана доставка ассоциации пробиотиков иммобилизованных в биополимерный гель, имитирующих процесс пищеварения в полости желудка и верхнего отдела кишечника человека. Полученный экспериментальным путём функциональный пищевой ингредиент использовали для ферментации нормализованной смеси компонентов в технологии ферментированного (кисломолочного) продукта для спортивного питания [102].

В исследованиях по изучению влияния рациона питания хоккеистов с различной массой тела и показателей их метаболического статуса Р.С. Рахмановым была проведена комплексная оценка биохимических показателей крови, которая характеризовала метаболические процессы в организме спортсменов. Было установлено, что физические нагрузки могут приводить к эндогенной интоксикации организма спортсменов. В результате чего возникает метаболический стресс, обусловленный ускорением пластического и энергетического обмена и накопление продуктов неполного метаболизма, активизируются процессы перекисного окисления липидов, происходят изменения в гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системе организма. Исследования рационов питания спортсменов-хоккеистов позволили сделать выводы о том, что полноценное и сбалансированное питание является первым и мощным средством для восстановления организма [103].

Проведены исследования по изучению антиоксидантного статуса спортсменов при включении в рацион питания концентрированных пищевых продуктов, произведённых по криогенной технологии, с повышенным содержанием БАВ. Концентрированный пищевой продукт из белково-растительного сырья содержал растительные компоненты и белок животного происхождения. Использование в дополнение к рациону спортсменов концентрированных пищевых продуктов способствовало нормализации адаптационного потенциала системы антиоксидантной защиты в соревновательный период и в период реабилитации, сохранение оксидантного гомеостаза [104].

И.В. Кобельковой выполнен анализ рациона питания членов мужской сборной команды России по водному поло в соревновательный период. В результате научных исследований было установлено, что питание спортсменов ватерполистов зависит от правильной организации, с учётом оценки его соответствия энерготратам спортсменов, особенно в условиях проведения тренировочных сборов и соревнований. Полученные данные были положены в основу формирования индивидуальных рекомендаций по питанию для каждого спортсмена с учётом его метаболических показателей и уровня физической нагрузки [105].

Н.Ш. Мухаметовым рассмотрены вопросы спортивного питания в спорте и фитнесе. При этом отмечается важность использования спортивных добавок в дополнении к основному питанию с целью восстановления после тяжёлых физических нагрузок. Обосновано применение спортивного питания в фитнесе в зависимости от определённых задач. Если требуется нарастить мышечную массу, то должно преобладать достаточное количество белка, углеводов и небольшое количество жира, а для поддержания спортивной формы достаточно употреблять добавки с содержанием минеральных веществ и витаминов. Ещё одним важным требованием в применении спортивного питании является цикличность и как минимум три раза в году организму необходим отдых от приёма добавок [106].

Учёными КемГУ разработан кисломолочный продукт для спортивного питания на основе сочетания молока, концентрата сывороточного белка, культур, содержащих штаммы микроорганизмов, предназначенный для питания спортсменов, как в период тренировок, так и в процессе соревнований, восстановительном периоде. В качестве элемента спортивного питания в специализированном кисломолочном продукте для поддержания и наращивания мышечной массы использовался препарат креатина моногидрата (CreatinePowderC4H9O2N3), также применялись фруктовые наполнители («Зеленое яблоко», «Черника») [107].

А.В. Еликовым и А.Г. Галстяном проведены исследования по изучению состояния антиоксидантного статуса у спортсменов различной специализации и степени тренированности при выполнении дозированной физической нагрузки и в восстановительном периоде. Биохимические исследования проведенные в плазме крови и эритроцитах, включали определение содержания аскорбиновой кислоты, α-токоферола, церулоплазмина, антирадикальной активности, интенсивности хемилюминесценции с расчётом общей антиоксидантной активности, энзиматической активности супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы. В результате было установлено что регулярная мышечная деятельность, выполнение дозированной физической нагрузки и восстановительный период во многом обеспечиваются ресурсами антиоксидантной защиты организма, что проявляется повышенным расходом неферментированных антиоксидантов (витаминов С и Е), сдвигами активности ферментативных антиоксидантов и перераспределением липопротеинового спектра в сторону увеличения содержания липопероксидации. Предложено включать в рацион питания спортсменов витамины С и Е, а также селен, являющийся кофактором глутатионпероксидазы, в адекватных количествах, которые являются необходимыми компонентами для спортивного питания [108].

Дж. Тайлер и другие зарубежные авторы изучили рационы спортсменов регулярно употребляющие пищевые батончики содержащие сывороточный белок и изомальтоолигосахариды после активных физических нагрузок после спринт тренировок. Изомальтоолигосахариды (ИМО) относится к биологически-активным веществам, состоящим из сахарозаменителя и источника пищевых волокон (клетчатки), практически не влияет на уровень сахара в крови и синтез инсулина, равномерно питает организм энергией, создаёт ощущение сытости. Благодаря содержанию пищевых волокон он обладает пребиотическими свойствами и благоприятно воздействует на микрофлору кишечника. Кроме того, сахарозаменитель стимулирует работу кишечника. Экспериментальным путём установлено, что продолжительное применение пищевого батончика во время и после интенсивных упражнений лучше поддерживает гомеостаз глюкозы и восстанавливает организм спортсмена в сравнении с обычной практикой применения углеводов, а также способствует снижению веса [109].

В целях определения норм потребления жидкости спортсменами различных видов спорта в течение дня с одной или двумя тренировками до и во время и после тренировок были проведены исследования фактического питания, включая потребления различных видов жидкости и напитков. В результате исследований А.Н. Мартинчик установлено максимальное среднесуточное потребление жидкости у спортсменов, занимающихся единоборствами, минимальное у спортсменов сложно-координационных видов спорта. Определено, что основным напитком необходимым для восстановления спортсменов является бутилированная вода, отмечается необходимость разработки практических рекомендаций по способам и правилам регидротации в режиме тренировочного процесса и фазы восстановления после фактических нагрузок [110].

К аналогичным выводам пришли Ф. Диль и Р.А. Ханферян, которые изучили вопросы, связанные с потреблением спортивных и энергетических напитков, которые эффективно компенсируют потери воды, энергии и электролиты в организме человека до и после некоторых изнурительных действий. Подробно изучено влияние компонентов энергетических напитков на здоровье спортсменов. Установлено что компоненты энергетических напитков, такие как креатин, кофеин, таурин, L-карнитин и сокосодержащие продукты помогают уменьшить признаки физического и психического перенапряжения, а также стимулируют работоспособность [111].

Британскими учёными A.J. Chappell и другими [112] изучены характеристики диетических рационов бодибилдеров профессионалов в сравнением с рационами бодибилдеров любителей во время их подготовки к соревнованиям. Для подготовки к соревнованиям спортсмены подбирают оптимальные стратегии питания и обучения во время подготовки к соревнованиям и в период восстановления. В дополнение к обычным тренировкам и во время подготовки к соревнованиям большинство бодибилдеров придерживаются к выбору разнообразных диет. Во время обычных тренировок бодибилдеры придерживаются диет с высоким содержанием белка и калорий, а в период соревнований перед выступлением используют диеты направленные на уменьшение жировых отложений, чтобы продемонстрировать своё телосложение. В диетические рационы спортсменов включались разнообразные добавки: протеиновый порошок разветвлённой аминокислоты цепи (ВСАА), витамин С, омега-3 жирные кислоты, поливитамины, креатин, витамин D и др.

Зарубежными учёными Juan М.А. Alcantara и другими было определено положительное влияние потребления коровьего молока на производительность физических упражнений и восстановление мышц. При этом обосновано, что правильное питание является ключевым в оптимизации упражнений, оказывает положительный эффект на синтез белка в скелетных мышцах, способствует восстановлению мышечной функции после длительных физических нагрузок. Указывается, что регулярное употребление молока и молочных продуктов помогает восстановить мышечные функции, благодаря наличию в своём составе необходимых для организма спортсмена аминокислот, белков, липидов, лактозы, минеральных веществ и витаминов. Таким образом, в результате научных исследований, были сделаны выводы о целесообразности использования молока и молочных продуктов, как ценного источника полезных веществ при создании специализированных молочных продуктов для спортивного питания [113].

Lae-GuenJang с коллегами из лаборатории питания и биохимии упражнений университета Кёнг Хи, Йонгин, Республики Корея изучили сочетание различных видов спорта и спортивных диет с характеристиками кишечной микробиоты. В результате исследований установлено, что тип упражнений связан с рационом питания спортсменов. В исследованиях изучался рацион питания культуристов с высоким содержанием белка и жира и рационы питания бегунов на длительные дистанции с низким содержанием клетчатки, и углеводов. Указывается, что высокобелковые диеты могут оказывать негативное влияние на разнообразие кишечной микробиоты атлетов, в то же время как атлеты, занимающиеся тяжёлыми видами спорта, и принимающие диеты с высоким содержанием белка и низким содержанием углеводов демонстрировали уменьшение комменсальных бактерий, продуцирующих жирные кислоты с короткой цепью [114].

В отделении питания здорового и больного ребёнка ФГБУ «Научный центр здоровья детей» РАМН проведено исследование эффективности нового отечественного продукта в качестве нутритивной поддержки детей в период тренировок. На фоне коррекции питания с приёмом продукта в дозе 200-400 мл/день, в течение 21 дня были отмечены статистически значимые изменения показателей биоимпедансного анализа – тощей и активной клеточной массы тела, при этом жировая масса сохранялась. Положительная динамика получена также по результатам психологического тестирования с применением опросника САН (самочувствие, активность, настроение), проводившегося в восстановительном периоде тренировочного процесса. Новый продукт наиболее целесообразно применять в качестве дополнительного приёма пищи при значительных тренировочных нагрузках непосредственно до- и после тренировки, когда организация адекватного питания наиболее затруднена [115].

Вышеизложенное, позволяет отметить значительную интенсификацию в области исследований и разработки современных продуктов спортивного питания.

1.3 Производство органической сельскохозяйственной продукции для переработки на экологически чистые продукты специального питания: состояние и перспективы

Одной из главных причин нарушения питания служит ухудшение качества продуктов, связанное с интенсивным использованием в технологических процессах выращивания животных различных биологически активных компонентов и лекарственных препаратов [116].

Остаточные количества и метаболиты ксенобиотиков, проникающие в сырье в процессе выращивания животных оказывают доказанное влияние на метаболизм белков и жиров у потребителей [117]. Установлено достоверное повышение массы тела у белых крыс, получавших в рационе питания продукты животноводства, произведённые с использованием антибактериальных препаратов по сравнению с животными, получавшими аналогичные продукты, произведенные с использованием традиционных технологий [118].

В настоящее время органические или, как их ещё называют, «экологически чистые» продукты питания востребованы на мировом рынке. Одним из развивающихся направлений в производстве пищевой продукции является производство органической или экологической продукции. На долю органических молочных продуктов (которые включают в себя молоко, йогурт, сыр, масло и мороженое) приходится 19 % от общего объёма мирового рынка органической продукции. Важно отметить, что органический продукт – это, прежде всего, способ производства. Поэтому в сфере «органик» (так неофициально принято называть органическую продукцию – от англ. organic) центральное место занимает сельское хозяйство. Именно с сельскохозяйственного предприятия начинает свой путь органический продукт. Международное законодательство даёт такое определение органической продукции: «это продукция, полученная в результате ведения сертифицированного органического производства в соответствии с требованиями стандартов и правил органического производства». В таких органических стандартах регламентируется процедура сертификации сельскохозяйственных органических предприятий, а также порядок их контроля [119].

Нормативная и законодательная база производства органической продукции, разработанная в США, Канаде, ряде стран Европы более 30 лет назад, позволила создать современный мировой рынок органической продукции. В последние годы он занимает 7-10 % общемирового рынка сельскохозяйственной продукции. Более 700 организаций осуществляют контроль и сертификацию органических продуктов. Большая часть стандартов в этой области принята в США, Японии, Китае и Германии. Из 179 стран, производящих органическую продукцию, 87 имеют собственные законы в части производства и оборота органической продукции, 17 находятся в процессе разработки и принятия законодательной и нормативной системы, 20 имеют стандарты без законодательной базы, 55 стран работают по международным стандартам и не имеют специальных законов.

Начало формирования нормативной правовой базы производства органической продукции считают 1924 г., когда был создан первый знак органического сельского хозяйства Demeter, действующий по настоящее время. В 1967 г. были разработаны первые стандарты органического сельского хозяйства Почвенной ассоциации (SoilAssociation). Объединение разрозненных национальных движений Франции, Великобритании, Швеции, Южной Африки и США в Международную федерацию движения за органическое сельское хозяйство (IFOAM) произошло в 1972 г. в настоящее время она насчитывает около 760 организаций и объединений более чем из 100 стран. Первые законы об органическом сельском хозяйстве США были приняты в штатах Орегон (1974 г.) и в Калифорнии (1979 г.) В 1980 г. были опубликованы базовые стандарты органических продуктов (IFOAM Basic Standards –IBS) и система сертификации IFOAM. Постановление об органических продуктах США (Organic Food Production Act) вышло в свет в 1990 г. В следующем году Постановлением Совета ЕС № 2092/91 от 24.06.1991 г. утвердили европейскую систему регулирования в сфере органического сельского хозяйства.

Стандарт CodexAlimentariusCAC/GL 32-1999 «Руководство по изготовлению, переработке, маркировке и реализации органических продуктов питания» был разработан в конце 90-х. Одновременно первые законы в сфере органического сельского хозяйства были приняты в Японии (JAS), в Индии (2001 г.), Китае (2005 г.) и Канаде (2006 г.). Международные и зарубежные правовые системы сочетают различные подходы регулирования производства органической продукции. В мировой практике сейчас действуют три основные международные системы документов: руководящие положения комиссии Codex Alimentarius, базисные стандарты IFOAM (IBS) и Регламенты ЕС [120, 121, 122]. На международно-правовом уровне применяются стандарты Codex Alimentarius (Продовольственный Кодекс), устанавливающие общие направления органического производства. Комиссия Codex Alimentarius – межправительственная организация, учреждённая Продовольственной и сельскохозяйственной Организацией Объединённых Наций (ФАО) и ВОЗ. Комиссия разрабатывает единые международные стандарты на пищевые продукты, а также руководства, нормы и правила, призванные защитить здоровье потребителя и обеспечить соблюдение правил торговли в продовольственной сфере. Кроме того, Комиссия занимается координацией деятельности международных государственных и частных организаций, связанных с разработкой стандартов на все пищевые продукты. CAC/GL 32-1999 разработано для унификации требований, касающихся производства и маркировки органических продуктов питания, а также требований о достоверности предоставляемой информации о продуктах питания, поступающих на международные рынки. Руководство устанавливает правила для выращивания органической продукции в фермерских хозяйствах, её подготовки, хранения, транспортировки, маркировки и реализации; устанавливает ограничения на допустимое количество препаратов и элементов, разрешённых для удобрения и подготовки почвы, борьбы с вредителями и болезнями растений, а также используемых в качестве технологических пищевых добавок. Запрещается использование терминов, предполагающих, что для продуктов, полученных от производителей, находящихся под надзором у сертификационного органа, применялись способы органического производства для целей маркировки. В области производства, переработки, маркировки и реализации органических продуктов питания также распространены правила регулирования отдельных международных отраслевых организаций [123].

В последние годы, когда воздух, вода и земля достаточно загрязнены результатами антропогенной деятельности человека, а окружающая среда, несмотря на все усилия человечества, продолжает ухудшаться, люди все больше начинают задумываться о своём здоровье. В качестве одного из самых очевидных решений проблемы здорового питания стало появление идеи создания органических сельскохозяйственных продуктов. Создание устойчивой системы продовольственного обеспечения связано с правовыми проблемами экологически ориентированного сельского хозяйства. Вначале следует говорить об экономическом и организационно-правовом обеспечении развития экологического земледелия и производстве качественных, полноценных и безопасных пищевых продуктов.

Интересно, что чёткого и полного понятия органической сельскохозяйственной продукции в России до 2015 года вообще не существовало. Но с 1 января 2018 года введён в действие Межгосударственный стандарт по органической продукции – ГОСТ 33980-2016 «Продукция органического производства. Правила производства, переработки, маркировки и реализации (с Поправкой)». В этом нормативном правовом документе достаточно подробно объясняется, какая продукция имеет право называться органической. Важнейшей задачей на ближайшую перспективу является проведение активной разъяснительной работы с производителями органической сельскохозяйственной продукции о порядке применения данного стандарта на практике. Не менее актуальной задачей будет реализация создания российских центров сертификации органической сельскохозяйственной продукции [124].

Об экологически чистой продукции идёт речь в целом ряде правовых актов программного и стратегического характера, направленных на развитие различных сфер экономической и социальной деятельности в Российской Федерации. Так, в документе «Основы государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года», утверждённым Президентом РФ 30.04.2012 г., обозначены механизмы, используемые при решении задачи развития экономического регулирования и рыночных инструментов охраны окружающей среды, среди которых формирование рынка экологичной продукции и стимулирование привлечения инвестиций для производства экологически чистой продукции занимают самостоятельное место (пп. 17г и 17з). В то же время в «Стратегии развития промышленности строительных материалов на период до 2020 года и дальнейшую перспективу до 2030 года», утверждённой распоряжением Правительства Российской Федерации от 10.05.2016 г. № 868-р, констатируется: «В настоящее время к современным материалам предъявляются жёсткие требования. Материалы должны быть «экологически чистыми» [125].

На основе положений макроэкономики основными издержками экономического роста выступают загрязнение и деградация окружающей среды, исчерпание природных ресурсов, нарушение баланса биосферы, изменение климата. Исходя из систем регионального типа такая ситуация вызывает необходимость удовлетворения растущих потребностей при минимальном использовании природного капитала (соблюдение принципа «декаплинга»). Декаплинг предполагает снижение энергоёмкости, широкое использование возобновляемых источников энергии. На основе систем отраслевого типа заинтересованность в соблюдение принципа «декаплинга» продиктована, как правило, ценовым фактором [126].

Европейский опыт соблюдения принципа «декаплинга» в сельском хозяйстве предусматривает развитие рынка экологически чистой продукции. Для Германии, Швейцарии, Дании характерна одна общая черта – ориентация на развитие внутреннего рынка экопродукции. По данным IFOAM, в странах Европы в производстве экологически чистой продукции сельского хозяйства занято 10-15 % фермеров. Для стран Восточной Европы и развивающихся стран характерен экспортный характер развития рынка экологически чистых продуктов. Это обусловлено неготовностью внутреннего рынка к экологическому потреблению вследствие низкого уровня жизни и экологического сознания населения. Наличие потенциала развития экологически чистого производства в этих странах связано с более низким уровнем загрязнения окружающей среды и себестоимости продукции [127].

В Европейском Союзе производство экологически чистой животноводческой продукции считается способом производства продуктов с минимизированным содержанием вредных веществ и высоким качеством, удовлетворяющим экологическим требованиям, гуманным по отношению к животным и природе.

Основные особенности экологоориентированного развития животноводства:

1) соответствующее виду содержание животных (близкое к природным условиям содержания данного вида животных);

2) органическое кормление (без применения синтетических кормовых добавок);

3) органическое разведение (естественное разведение);

4) сохранение здоровья животных.

Для получения статуса «биоорганизация» необходимо соблюдение сроков перехода с традиционного сельского хозяйства на органическое. Контроль над организациями, осуществляющими переход, возлагается на независимые контролирующие учреждения. При этом каждой организации присваивается государственный контрольный номер, который служит для присуждения премий в рамках содействия развития экологически чистому сельскому хозяйству.

Через год после начала перехода на экологически чистое производство продукция животноводства маркируется, как произведённая в организации, находящейся на стадии перехода. Это объясняется тем, что производимые в организации корма ещё не могут считаться экологически чистыми.

Прохождение переходного периода подтверждается независимой контролирующей организацией. В течение времени перехода с традиционного на экологически ориентированное животноводство предоставляются более высокие государственные премии, чем попрошествии времени перехода. Переход с традиционного на экологически ориентированное сельское хозяйство может быть осуществлён двумя путями.

1. Переход всей агроорганизации (животноводства и растениеводства). В этом случае переход продолжается 24 месяца. Началом перехода следует считать последнее кормление обычными кормами. При этом время уборки последнего урожая кормовых при обычном растениеводстве должно подтверждаться независимыми контролирующими учреждениями. Как исключение, возможно сокращение срока перехода на 6 месяцев, если контролирующим учреждением подтверждается, что в прошлом запрещённые средства в животноводстве и при производстве кормов не применялись.

2. Переход на органическое производство только растениеводства или животноводства. При неодновременном переходе кормопроизводства и животноводства возникает необходимость в дополнительной покупке кормов или животных у органических организаций [128].

В международной практике назвать ту или иную продукцию органической можно, лишь в том случае, если ей выдан сертификат одной из общепринятых в мире сертифицирующих организаций. Данная маркировка символизирует чистоту, натуральность и является обязательным компонентом любой упаковки органического продукта. Будь то молочная продукция, шоколад или мясо. В настоящее время, такая сертификация, с последующим присвоением органик маркировки, – единственный надёжный и достоверный ориентир для потребителя, сделавшего осознанный выбор в пользу органических продуктов. Продукция, производимая в органических хозяйствах, не содержит ГМО, консерванты, красители, ароматизаторы, химические консерванты; исключает обработку различными газами от насекомых, использование пестицидов, химических удобрений, гормонов, стимуляторов роста и антибиотиков. Почву для улучшения плодородности обрабатывают только природными средствами – компостом и перегноем, а для борьбы с вредителями используют звуковые, световые ловушки и ультразвук. Обработка экологических земель производится без использования техники [129].

В настоящее время ёмкость рынка органических продуктов Китая достигла 4,5 млрд. долларов. Органические продукты особенно полезны для детей. В Швеции 50 % продуктов в детских садах и школах являются органическими [130].

За 2000-2017 годы по Российской Федерации доля молока, производимого в хозяйствах населения, сократилась на 8,9 процентных пунктов (п.п.) Причём за 2005-2010 годы произошло увеличение данного показателя на 5,3 п.п., что свидетельствует об устойчивости личного подсобного хозяйства, несмотря на отсутствие господдержки и ухудшение демографической ситуации на селе. Экономический кризис, понижение доходов, повышение цен, ухудшение качества молочных продуктов – эти и другие факторы повлияли на развитие молочного скотоводства в хозяйствах населения.

Сильное сокращение производства молока в хозяйствах населения частично компенсируется ростом его объёмов в К(Ф)Х и строительством крупных молочных комплексов вблизи городов и объектов инженерной инфраструктуры. Но дефицит молока, как сырья для перерабатывающих предприятий, которые интенсивно расширяют производственные мощности, возрастает. Из-за этого увеличиваются объёмы ввоза молока и молочных продуктов из регионов России и государств [131].

В последние годы популяризация здорового образа жизни и повышение уровня экологического сознания населения и ряд экологических факторов создали значительные предпосылки для развития рынка биоорганической продукции в России. Переполненный низкокачественными товарами внутренний рынок стимулирует потребителей к покупке органической продукции как альтернативы обычной. Заинтересованность потребителей органическими продуктами подтверждают данные последних социологических исследований. Особенно значителен рост рынка биоорганической продукции в больших городах, который обусловливается следующими факторами: более высокий по сравнению с другими регионами уровнем жизни, что обеспечивает большую покупательную способность и соответственно лояльность потребителей к более дорогим продуктам; более высокая культура потребления и уровень экологического сознания населения; популяризация здорового образа жизни среди населения; высокая конкуренция на рынке, в результате которой производителям нужно искать новые конкурентные преимущества; сложная экологическая ситуация в городах, которая увеличивает беспокойство граждан экологическими проблемами и удорожанием лечения [132].

Основные положения ГОСТ 33980-2016 – «Продукция органического производства. Правила производства, переработки, маркировки и реализации» отражают следующую информацию.

Органическое сельское хозяйство – производственная система, которая улучшает экосистему, сохраняет и улучшает плодородие почвы, защищает здоровье человека и, принимая во внимание местные условия и опираясь на экологические циклы, сохраняет биологическое разнообразие, не использует вещества, способные нанести вред окружающей среде.

Продукция органического производства (органическая продукция) – продукция растительного, животного, микробного происхождения, а также аквакультуры в натуральном, обработанном или переработанном виде, употребляемая человеком в пищу, используемая в качестве корма для животных, посадочного и посевного материала, полученная в результате производства, сертифицированного на соответствие требованиям настоящего стандарта.

В органическом производстве запрещается применять генно-инженерно-модифицированные организмы и продукцию, изготовленную из генно-инженерно-модифицированных организмов или с помощью генно-инженерно-модифицированных организмов, в качестве пищевых продуктов, кормов, пищевых добавок, технологических вспомогательных средств, средств защиты растений, веществ для улучшения почвы, удобрений, семян и посадочного материала, при выращивании микроорганизмов или животных.

Запрещается применять ионизирующее излучение для обработки органических пищевых продуктов, кормов или сырья, используемого в органических пищевых продуктах или кормах.

Производственное подразделение, на котором осуществляют производство органической продукции, должно быть расположено вдали от источников загрязнения окружающей среды, объектов промышленной деятельности, территорий интенсивного ведения сельского хозяйства.

Производственное подразделение, предназначенное для ведения органического растениеводства, животноводства, пчеловодства, а также органического выращивания, разведения, содержания объектов аквакультуры, должно быть чётко отделено от любых других производственных объектов, не отвечающих требованиям.

Переходный период начинается со дня обращения в орган по сертификации и/или инспекции, иной уполномоченный орган за подтверждением соответствия осуществляемого производства требованиям.

При частичном ведении органического производства и частичном нахождении в переходном к органическому производству состоянии хранение продукции органического производства и продукции, произведённой в переходный период, а также содержание животных, выращивание растений, должно осуществляться раздельно.

Продолжительность переходного периода для выращивания растений, в течение которого применяют правила производства, составляет:

  • для посевных площадей – не менее двух лет, предшествующих посеву;
  • для пастбищ или многолетних кормовых культур – не менее двух лет до начала использования в качестве органических кормов;
  • для многолетних культур (кроме кормовых растений) – не менее трёх лет до сбора первого урожая органических продуктов.

Продолжительность переходного периода по содержанию животных, в течение которого применяют правила производства составляет:

  • 12 мес. – при разведении крупного рогатого скота, а также мясных табунных лошадей, но не менее трёх четвертей жизни животного;
  • 6 мес. – при разведении мелкого рогатого скота и свиней, а также животных для молочного производства;
  • 12 недель – при разведении птицы, предназначенной для производства мяса и яиц, при приобретении этой птицы в возрасте до трёх дней.

Производство органических пищевых продуктов осуществляют из органического сырья, за исключением случаев, когда ингредиент не существует на рынке в качестве органического продукта.

Производство органических пищевых продуктов должно осуществляться раздельно во времени или пространстве от производства пищевых продуктов, не удовлетворяющих требованиям к органическому производству.

Необходимо принимать меры для обеспечения идентификации партий органических продуктов и предотвращения смешивания или подмены продуктами, не удовлетворяющими требованиям к органическому производству.

При производстве органических пищевых продуктов необходимо ограничить применение пищевых добавок, ингредиентов, не отвечающих требованиям к органическому производству и выполняющих технологические и органолептические функции, а также минимизировать содержание микроэлементов и технологических вспомогательных средств, использование которых допускается в случае технологической или зоотехнической необходимости.

Органические пищевые продукты должны содержать в своём составе не менее 95 % ингредиентов органического сельскохозяйственного происхождения, а содержание остальных ингредиентов в конечном продукте не должно превышать 5 % от массы всех ингредиентов. При определении процентной части, составляющей ингредиенты органического сельскохозяйственного происхождения, не учитываются добавленная вода и поваренная соль.

Вместе с органическим ингредиентом не допускается использование в продукте аналогичного ингредиента, не удовлетворяющего требованиям к органическому производству, или ингредиента, полученного в переходный период. Органические пищевые продукты должны содержать не более одного растительного ингредиента сельскохозяйственного происхождения, выращенного в переходный период.

Не допускается использование веществ и методов, которые восстанавливают свойства, утерянные в процессе переработки и хранения органических пищевых продуктов, или применяются при исправлении результатов некачественной переработки, или могут иным образом вводить в заблуждение относительно истинной природы данных органических пищевых продуктов.

Производство органических пищевых продуктов должно осуществляться преимущественно биологическими, механическими и физическими методами. При производстве органических пищевых продуктов (за исключением вина) разрешается использование следующих продуктов и веществ:

  • пищевых добавок и технологических вспомогательных средств;
  • препаратов из микроорганизмов и ферментов, используемых при переработке пищевых продуктов или в качестве технологических вспомогательных средств, за исключением генно-инженерно-модифициро-ванных организмов или ферментов, полученных методом генной инженерии;
  • натуральных вкусоароматических веществ или натуральных ароматизаторов;
  • красок для штемпелевания мяса и яиц;
  • питьевой воды и соли (с хлоридом натрия или хлоридом калия в качестве основных компонентов) в соответствии с национальным законодательством страны, принявшей стандарт;
  • минералов (включая микроэлементы), витаминов, аминокислот и микроэлементов только в случае, если их использование в соответствующих пищевых продуктах является необходимым согласно требованиям нормативных правовых актов государств, принявших стандарт.

Для маркировки и рекламирования продуктов и их ингредиентов используют термин «органический продукт».

Подтверждение соответствия производства органической продукции осуществляется в форме добровольной сертификации и/или инспекции в соответствии с нормативными правовыми актами государств, принявших стандарт [133].

1.4 Пищевые и биологически активные ингредиенты, используемые для корректировки компонентного состава продуктов спортивного питания

Пищевые добавки и продукты для спортивного питания должны обеспечивать удобный способ потребления определённых питательных веществ, особенно в условиях, связанных с физическими упражнениями.

Хотя компонентный состав специализированных продуктов для питания спортсменов регламентируется, знания и практика продолжают развиваться. Новые исследования в области медицины, биохимии, физиологии питания сформировали понятия о роли отдельных макро- и микронутриентах в специализированном питании. Поэтому увеличилась необходимость в инновационных технологиях производства функциональных продуктов с улучшенной пищевой ценностью, в том числе с нетрадиционными ингредиентами [134].

Основная цель питания спортсменов — сбалансированность рациона, выраженная в снижении ненасыщенного жира и увеличении белка в рационе Наряду с этим установлено, что потребление углеводов перед или непосредственно во время физических упражнений, положительно влияет на скоростно-силовые возможности и выносливость спортсменов [135].

Физическое и эмоциональное перенапряжение спортсменов приводит к состоянию перетренированности, это ведёт к снижению иммунитета, росту заболеваемости и снижению спортивной результативности [136].

Современный спорт, в том числе спорт высших достижений, характеризуется экстремальными физическими и психоэмоциональными нагрузками. Для минимизации отрицательных воздействий этих нагрузок и поддержания хорошей физической формы тренеры и спортсмены используют большой запас средств, одним из них является фармакологическая поддержка. В частности, одним из существенных факторов восстановления в общей системе подготовки спортсменов является организация специализированного питания с использованием биологически активных добавок к пище (БАД) направленного действия. БАД представляют собой средства природного растительного, животного и минерального происхождения, которые улучшают спортивную форму, увеличивают физическую силу, выносливость, концентрацию внимания и работоспособность, действуя в организме мягче, чем лекарственные средства и дающие намного меньше побочных негативных эффектов.

Обязательным требованием к БАД является то, что содержание необходимых человеку элементов в них строго контролируется, их соотношение строго просчитано и приведено в соответствие с потребностями организма. Такие БАД безвредны для организма, передозировка практически невозможна, отсутствуют побочные эффекты по сравнению с синтетическими лекарственными средствами. Наблюдается более медленный, но более продолжительный и биогенный, чем у лекарств, характер воздействия. Применение БАД с профилактической целью не отменяет лекарств, но значительно сокращает спектр и количество их применения [137].

Спортивное питание – это довольно новое направление в пищевой промышленности, поэтому рынок таких продуктов в России представлен, в основном, продукцией импортного производства. На долю специализированных спортивных продуктов, произведённых в России, приходится не более 5 %. Данная статистика, определяет спортивное питание, бесспорно, как довольно перспективное направление в пищевой индустрии нашей страны [139].

Анализ состава продуктов спортивного питания показывает, что преимущественное большинство из них – это биологически активные добавки, в составе которых используются различные компоненты молока, выделяемые, в т.ч., и из молочной сыворотки. Наиболее часто при производстве пищевых добавок для спортивного питания используют сухую молочную сыворотку, концентраты и изоляты белков молочной сыворотки.

Причём отмечается, что элитные спортсмены принимают значительно больше добавок, чем их неэлитные коллеги. Причём женщины отдают предпочтения добавкам содержащим железо а мужчины чаще используют такие продукты как белок, креатин и витамин Е [137].

Поскольку добавки применяются в питании для эффективного покрытия дефицита энергии и пищевых веществ в рационе питания, существенную роль играет пищевая форма конкретного специализированного продукта. При прочих равных условиях добавки быстрее всего усваиваются организмом в виде напитка.

Пробиотические добавки снижают маркёры кумулятивного окисления липидов и белка [139].

В целом ряде видов спорта для успешных выступлений, однако, наряду с обладанием спортивной работоспособностью, решающим фактором оказывается способность организма развивать максимальные усилия в ограниченный промежуток времени [140].

В ходе проводившихся специальных исследований было установлено, что большое значение во время подобного рода кратковременных физических нагрузок большой мощности имеет присутствие в клетках сердечной мышцы и мышечных тканях достаточного количества такого природного биологически активного компонента, как креатин. Это вещество играет главную, роль в энергопродукции и мышечных сокращениях. Использование креатина позволяет добиться более мощных мышечных сокращений, увеличивающих взрывную силу, более быстрое восстановление мышц, добиться меньшего утомления.

Физиологическая значимость этого биологически активного соединения заключается в том, что с его помощью осуществляется транспорт жирных кислот, образующихся после ферментативного расщепления жиров в процессе пищеварения, в митохондрии клеток, где в процессе их окисления они становятся источником биоэнергии. Креатин предназначен для повышения скорости и мощности физических усилий с участием базовой в этом случае энергетической системы на основе аденозинтрифосфата (АТФ).

Креатин пригоден для видов спорта, в которых необходимо производить прыжки, ускорения или финишные рывки. В фазе рывка интенсивность нагрузки настолько велика, что при нем креатинфосфат (фосфокреатин) также используется в качестве источника энергии. Дополнение питания спортсменов креатином целесообразно и когда высокоинтенсивное упражнение чередуется с более низким по интенсивности упражнением или отдыхом, в т.ч. для командных видов спорта. Кроме того, креатин не является допингом, поскольку в принципе невозможно отличить источник поступления этого вещества в организм – пища или синтетический продукт.

Одним из наиболее часто применяемых компонентов спортивных продуктов являются L-карнитин и коэнзим Q10. Установлено повышение общей работоспособности и интенсивности обмена веществ, повышение содержания железа в эритроцитах [134].

Карнитин способствует более экономному расходованию запасов гликогена и глюкозы при длительных тренировках, подавляет образование лактата (токсин усталости), в условиях интенсивных нагрузок переключает метаболизм на более энергетически выгодный анаэробный путь.

Для производства молочных продуктов спортивного питания в качестве сырья, обладающего высокой пищевой и энергетической ценностью, используется коровье молоко. В нем содержится более 100 необходимых для организма веществ: белки, жиры, углеводы, минеральные вещества, витамины, ферменты, иммунные тела и др. Эти вещества находятся в наилучших сочетаниях и легко усваиваются организмом. Молоко содержит до 5 % лактозы. Один из компонентов лактозы — глюкоза – является источником для синтеза резервного углевода – гликогена, а другой компонент – галактоза, необходим для образования ганглиозидов мозга [141].

Творожная сыворотка, в больших количествах накапливающаяся па молокоперерабатывающих предприятиях России, является источником ценных пищевых веществ. Сыворотка отличается богатым химическим составом, сбалансированным комплексом витаминов и минеральных веществ, особенно богата витаминами группы В, калием, кальцием, магнием. Одни из наиболее ценных компонентов сыворотки белки, содержание которых достигает 0,74 %. Сывороточные белки отличаются высокой биологической ценностью (112 % по отношению к стандарту), обусловленной оптимальным набором и сбалансированностью незаменимых аминокислот. Употребление сыворотки очень важно для спортсменов, так как её белки хорошо усваиваются организмом.

Творожные продукты – это один из основных компонентов питания, особенно для спортсменов. Обогащение таких продуктов белково-витамин-ным комплексом будет способствовать коррекции метаболических нарушений, повышению иммунитета спортсменов после долгих и интенсивных нагрузок Творожные продукты при регулярном потреблении способны поддерживать оптимальное состояние всего организма, что очень важно для спортсменов, которые подвергаются длительным физическим нагрузкам [142].

Поэтому наиболее подходящей основой для белковых продуктов с функциональными свойствами являются молочные продукты, в частности творог и творожные изделия. Творог представляет собой традиционный белковый кисломолочный продукт, обладающий высокими пищевыми и лечебно- диетическими свойствами. В состав творога входит 14-17 % полноценных белков в оптимальном для организма человека соотношении, до 18 % жира, 2,4-2,8 % молочного сахара. Он богат кальцием, фосфором, железом, магнием – веществами. Белки творога частично связаны с солями фосфора и кальция. Это способствует лучшему их перевариванию в желудке и кишечнике, поэтому творог хорошо усваивается организмом [143]. Творог занимает значимое место в рационе спортсмена. Он содержит белок, который нужен для восстановления мышечной ткани.

Белок из творога полностью усваивается примерно за 3 часа, а энергию от него человек получает в течение 5 часов. Чем ниже жирность творога, тем он полезнее, тем больше в нем белка. Для спортсмена нежирный творог подходит лучше всего [143]. Причём время потребления казеина в начале дня или перед сном не влияет одинаково способствует росту силы и мышечной массы [144].

Сывороточные белки по своей биологической ценности значительно превосходят белки коровьего молока. Аминокислотный состав сывороточных белков близок к составу мышечной ткани. Использование гидролизата сывороточных белков позволяет повысить биологическую ценность белкового компонента, снабдить спортсменов незаменимыми аминокислотами, улучшить перевариваемость и усвояемость продукта [145].

Соответственно на рынке представлено множество видов порошкообразного сывороточного белка и напитков, полученных из него. Как правило, в качестве исходного сырья для указанных продуктов с белком молочной сыворотки используют порошкообразный концентрат сывороточного белка, который получают ультрафильтрацией подсырной сыворотки, твороженной сыворотки или казеиновой сыворотки с последующей сушкой полученного ультрафильтрацией концентрата [146].

Использование концентрата сывороточных белков с массовой долей белка или изолята сывороточных белков, содержащих повышенное количество максимально биодоступных сывороточных пептидов, позволяет достичь высокую биологическую ценность продукта и обеспечить повышенные потребности спортсменов в аминокислотах с разветвлённой цепочкой [147].

Питание спортсменов предполагает использование ингредиентов способствующих повышению работоспособности и иммунитета. Среди них выделяются незаменимые аминокислоты с разветвлённой цепью такие как валин, лейцин, изолейцин. Потребление их рекомендовано Международным обществом спортивного питания. Эти аминокислоты не метаболизируются в печени, а усваиваются главным образом в скелетных мышцах. ВССА действуют как доноры азота при синтезе других аминокислот поддерживающих функции иммуноцитов, при интенсивных физических нагрузках они являются основным источником энергии миоцитов когда кончается гликоген в печени и мышцах. Применение ВССА приводит к повышению мышечной массы, увеличению гемоглобина в эритроцитах, повышению иммунной резистентности [100, 148].

Установлено, что достоверной разницы в скорости синтеза мышечного белка между ультрафильтратом и концентратом сыворотки нет. При приёме казеина эффект достигается позже [149].

Питание играет важную роль при подготовке спортсменов, так как спортивные нагрузки – это большой расход энергии и нервно-психоло-гическое напряжение. Обычный рацион питания не способен обеспечить потребности спортсменов, поэтому для этой группы людей используют обогащённые продукты и биологически активные добавки к пище. Качественный состав белка имеет важное значение в определении его пригодности в рационе человека. Традиционно, источником белка в рационе являются продукты животного происхождения, которые, несмотря на сбалансированный аминокислотный состав, все же имеют ряд недостатков. Растительные источники белков в последнее время привлекают интерес учёных и диетологов, так как обладают не только достаточным биологическим потенциалом, но также доступнее и дешевле в производстве и переработке [150].

Но главным образом растительные компоненты обеспечивают содержание в продукте комплекса витаминов, биофлавоноидов, минеральных веществ, пищевых волокон, которые повышают пищевую ценность [141].

Для сбалансированного внутриклеточного питания организма, а также для осуществления основных лечебно-оздоровительных мероприятий в рационе питания человека должно быть около 600 веществ – нутриентов. Значительное их количество содержится в натуральном растительном сырье. Следовательно, использование растительного сырья в спортивных продуктах позволяет улучшить их функциональные свойства [151]. Перспективным компонентом в этом смысле являются зерновые культуры и продукты их переработки (мука, отруби, хлопья, пшеница). Для обогащения витаминно-минерального состава используют сиропы, полученные из ягод.

В качестве компонентов проектируемых биоактивных композиций разработаны натуральные биологически активные добавки (БАД) из растительного сырья: мука из зародышей пшеницы («Витазар»), продукты глубокой переработки лиственницы даурской – арабиногалактан («Фларабин») и дигидрокверцетин («Флавоцен»), водорослей – селенированный ксантен («Селексен»), топинамбура – инулин с широким спектром действия на организм человека.

Выбор в качестве пребиотического компонента БАД «Витазар» обусловлен наличием в ней более 250 мг/г моносахаров и олигосахаридов, что значительно превосходит содержание пребиотических веществ в известных фармпрепаратах). На основе «Витазара» и перечисленных натуральных БАД с учётом их органолептических, пребиотических и физико-химических свойств спроектированы биоактивные растительные композиции (БРК) для обогащения пробиотических йогуртов. Композиции представляют собой однородные порошки кремового цвета с чистым злаковым ароматом, гомогенной структурой, различного функционального назначения:

БРК-Sе – для обогащения селеном, антиоксидантами, для формирования иммунопротекторных свойств;

БРК-И – для обогащения инулином, придания сорбционно-детоксикационных свойств;

БРК-Ф – для обогащения дигидрокверцетином и повышения антиоксидантных свойств;

БРК-А – для обогащения арабиногалактаном, повышения иммунопротекторных свойств [152].

Перспективным является применение в спортивных продуктах льняной муки, что обусловлено наличием в ней полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) семейства Омега-3, растворимых пищевых волокон в виде слизи, лигнанов и белка (20-30 %) с высоким коэффициентом переваримости (89,6 %) и биологической ценности (77,4 %). Кроме этого, она характеризуется высоким содержанием витаминов группы В, Е и некоторых минералов. Лигнаны – это фенольные соединения, обладающие антиоксидантной, антиканцерогенной, кардиопротекторной, гипохолистеринемической активностью. Среди растительных источников лигнанов льняная мука занимает первое место (до 0,7-1,5 % от сухой массы семян) [153].

Применяется кэроб – порошок из семян рожкового дерева Уникальные биологические свойства кэроба обусловлены наличием таких соединений, как галловая кислота, которая обладает антибактериальными, антивирусными и антиоксидантными свойствами и галактоманны – гетерополисахариды, состоящие из остатков галактозы и маннозы, способные связывать много воды (набухать) – в 17 раз больше собственной массы, в связи, с чем используются в пищевой промышленности как стабилизаторы, загустители и желирующие факторы [153].

Корица обладает приятным ароматом, тонизирующим, антисептическим и стимулирующим действием, содержит 55-65 % коричного альдегида, который препятствует образованию тромбов, от 4 до 18 % эвгенола, эфирные масла, крахмал и дубильные вещества.

L-теанин основная аминокислота присутствующая в чайных листьях. Применяется как антистрессовый и антиокислительный агент [154].

Флавоноиды растительного сырья в частности, нормализуют функции такого важного для спортсменов элемента крови, как тромбоциты, не позволяя им слипаться и препятствуя образованию тромбов в сосудах сердца и мозга во время интенсивных физических нагрузок. Флавоноиды, являются также эффективными антиоксидантами, препятствуя отрицательному воздействию свободных радикалов на организм человека и ингибируя таким образом возможные нарушения процессов внутриклеточного обмена

Воздействие какао подобно действию аспирина, но без побочных эффектов, обусловленных кислотной природой этого соединения. Потребление его способствует нормальному протеканию таких важных для спортсменов физиологических процессов, как укрепление кровеносных сосудов, улучшение их пропускной способности и снижение вероятности образования тромбов [140].

Какао содержит такие минеральные нутриенты, как кальций, магний и фосфор. Кальций укрепляет прочность костной ткани, магний регулирует процессы клеточного обмена, фосфор входит в состав ряда сигнальных молекул, с помощью которых мозг осуществляет управление процессами обмена веществ в организме, а также его психоэмоциональным состоянием.

Изомальтулоза нутриент, имеющий природное происхождение (встречается в меде и сахарном тростнике), как и традиционно используемая для приготовления шоколада сахароза, относится к дисахаридам и также, как и сахароза, состоит из фрагментов молекул глюкозы и фруктозы. В молекуле изомальтулозы эти простые сахара соединены, однако, другим типом химической связи, что во многом определяет отличные от сахарозы физико-химические и нутриологические характеристики этого вещества

Основное различие между изомальтулозой и сахарозой, с позиций нутрициологии, заключается в том, что химическая связь, существующая в молекуле изомальтулозы между фрагментами глюкозы и фруктозы, является намного более стойкой к реакции гидролиза, по сравнению с аналогичной связью в молекуле сахарозы. В результате этого процесса образуются и всасываются одинаковые количества глюкозы и фруктозы. Важным физиологическим следствием процесса замедленного гидролиза изомальтулозы является снижение гликемического и инсулинового отклика организма при её потреблении. В результате изомальтулоза может являться длительным источником биоэнергии в организме спортсмена или человека, занятого тяжёлым физическим трудом, обеспечивая ему высокую физическую выносливость в процессе длительных и интенсивных физических нагрузок [140].

Включение в состав продукта L-глутамина способствует значительным сдвигам адаптационно-приспособительных механизмов организма спортсмена, значительно усиливает функции иммунной системы и предотвращает развитие инфекционных заболеваний.

Использование комплекса растительных пищевых волокон, состоящих из гуммиарабика и фруктоолигосахаридов, позволяет оказывать выраженный пребиотический эффект на позитивную аутофлору кишечника человека [147].

Учёными Кемеровского государственного университета разработана пищевая добавка для спортивного питания на основе кедрового ореха. Добавка является источником микро- макроэлементов богата альфа-токофе-ролом витаминами РР, С, В1 и В5. Продукт богат фосфором, калием, и магнием. Продукт может служить источником таких незаменимых аминокислот как лейцин и изолейцин, фенилаланин и лизин. Содержание ненасыщенных жирных кислот составляет 90,48 % [155].

Выделенный из жмыха кедрового ореха белково-витаминный комплекс методом щелочного и предшествующего ему ферментативного гидролиза характеризуется высоким содержанием белка (94,8 %), витаминов группы В и витамина Е, а также макро- и микроэлементов, и имеет высокую пищевую и биологическую ценность [142].

В рационе спортсменов наблюдается недостаток потребления пектина, органических кислот и витаминов, что приводит к скрытому хроническому дефициту витаминов – гиповитаминозу, представляющему весьма серьёзную опасность для здоровья. Недостаток потребления органических кислот увеличивает вероятность кишечных инфекций [143].

Поэтому необходимо как можно шире использовать лечебно-профилактические свойства плодовых и ягодных растений. Яблочное пюре содержит в себе клетчатку – 0,6 %, сахар – 5-15 %, каротин, пектин – 0,27 %, органические кислоты, множество витаминов и микроэлементов, включая железо, магний, кальций, йод. Яблоки благотворно воздействуют на иммунную систему, укрепляют стенки сосудов, уменьшают их проницаемость для токсинов, снимают отеки, способствуют быстрому восстановлению сил. Также они полезны для сердца и сосудов, снижая уровень холестерина в организме [155].

Перспективным считается введение в спортивные продукты и сельдерея, что обусловлено тем, что в этом растении содержатся ценные аминокислоты: каротин, аспарагин, никотиновая кислота, тирозин, эфирные масла и микроэлементы. Сельдерей помогает усваивать белок в организме и улучшает водно-солевой обмен.

Морковь является полезным и высокопитательным корнеплодом. В моркови содержатся до 12 % сахаров, органические кислоты, пектиновые и азотосодержащие вещества, золы, эфирные масла, минеральные вещества, богата целым рядом витаминов группы А, С, Е, РР, Р, В, пантотеновой и фолиевой кислотами. Морковь придаёт продукту насыщенный жёлтый цвет за счёт высокой концентрации основного красящего вещества β-каротина – до 37 мг% [143].

Основным источником энергии для мышц является гликоген. Это, по сути, углеводы, хранящиеся в мышцах, которые могут быть использованы, когда это наиболее необходимо спортсменам. Исследования показали, что углеводы с низким гликемическим индексом (ГИ) способны лучше поддерживать спортсменов в конце тренировки по сравнению с углеводами с высоким ГИ. Этот же эффект наблюдается и с кукурузным крахмалом, где он поддерживает начальный уровень глюкозы в крови и выброс инсулина, тем самым обеспечивая более устойчивый источник энергии. Использование кукурузного крахмала, также увеличивает расщепления жира, используемого в качестве дополнительного источника энергии, что особенно важно для повышения выносливости спортсменов.

Кукурузный крахмал обладает высокой способностью к набуханию, как в горячей, так и в холодной воде. Химический состав в результате этого остаётся неизменным. Запах и вкус аналогичен зёрнам кукурузы. В составе кукурузного крахмала содержатся витамины В, Е, РР и минералы натрий – 30 мг, кальций – 16 мг, фосфор – 21 мг, калий – 16 мг, магний – 1 мг [143].

Витамины являются важнейшим компонентом в спортивном питании в связи с тем, что они влияют на энергетический обмен и синтез белка. При соблюдении сбалансированного питания необходимое количество витаминов синтезируется в организме самостоятельно. При повышенных физических нагрузках процессы метаболизма ускоряются и образующегося количества витаминов в живом организме спортсмена недостаточно. Поэтому люди, занимающиеся спортом, должны увеличить потребление витаминов с пищей.

Витамин В12 регулирует процесс кроветворения, процесс трансметилирования холина, метионина, креатина, нуклеиновых кислот и нуклеотидов, способствует повышению биологической ценности растительных рационов. Витамин РР оказывает положительное влияние на жировой обмен, содействует нормальному росту тканей, снижает уровень холестерина в крови, принимает участие в преобразовании жиров и сахара в энергию.

Витамин РР в организме человека обладает профилактическим действием при гипертонии, диабете, сердечно-сосудистых заболеваниях. Витамин В6 принимает участие в синтезе гемоглобина и белковом обмене.

Витамин В1 в организме человека играет значительную роль в обменных процессах воды, жиров, углеводов и минеральных солей. Обеспечивает нормальный рост и развитие основных систем организма (сердечно-сосудистой, нервной и пищеварительной). Витамин В5 входит в состав многих ферментов, необходим для обмена аминокислот, углеводов и жиров, а также синтеза жизненно важных жирных кислот, гистамина, гемоглобина, ацетилхолина, холестерина [150].

Янтарная кислота – способствует профилактике явления гипоксии особенно при высоких физических нагрузках, способствует оксигенации тканей. Сама янтарная кислота нормализует работу нервной системы, кроме того, она нейтрализует большое число ядов в организме.

Аскорбиновая кислота регулирует отдельные фазы белкового обмена, нормализует уровень белков крови, укрепляет защитные силы организма, снижает утомляемость и повышает физическую активность [156].

Диетологи выделяют ряд минеральных веществ, без которых продукты спортивного питания являются не полноценными. В продуктах должны присутствовать соли кальция, так как для усвоения организмом спортсменов большого количества белка, который присутствует в продуктах питания спортивного назначения, необходимо потреблять в два раза больше кальция. Недостаток кальция может привести к нарушению минерального и гормонального баланса. Также важным компонентом в питании спортсменов являются соли натрия и калия, участвующие в процессе энергообмена. В процессе тренировок спортсмен теряет большое количество этих солей. Цинк и магний усиливают концентрацию анаболических гормонов

Являясь частью молекул РНК и ДНК, фосфор является важным соединением, принимающим участие в реакциях биосинтеза. Он входит также в состав молекул аденозинтрифосфата, при помощи которых запасается энергия в биологических клетках. Железо является активатором многих каталитических процессов в организме и участвует в транспортировке газов кровью. Марганец в организме образует металлокомплексы с белками, нуклеиновыми кислотами, АТФ, АДФ, отдельными аминокислотами [150].

В игровых видах спорта минералы просто необходимы, потому что в процессе длительных физических нагрузок/соревнований возрастают потери из организма многих микроэлементов, прежде всего – железа, меди, марганца, молибдена, цинка (показано в наблюдениях за спортсменами) и макроэлементов – калия, кальцит магния и натрия.

Такие изменения в обмене веществ приводят к снижению скорости восстановления энергетических и пластических ресурсов в организме, что отражается на спортивной работоспособности и затрудняет рост спортивных результатов. Например, дефицит макроэлементов в организме и, в частности, в мышцах приводит к судорогам, снижению скорости сокращения и расслабления. Недостаток микроэлементов и основных витаминов заметно снижает иммунозащитные силы организма, что не позволяет проводить регулярные тренировки и т.д. [150].

Основными причинами усталости при длительном занятии физическими упражнениями являются обезвоживание и истощение субстрата. Независимые и аддитивные эффекты на работоспособность оказывают углеводы и жидкость [138].

Пищевые волокна (неусвояемые неперевариваемые углеводы, клетчатка, балластные вещества) представляют собой вещества различной химической природы (все они являются полимерами моносахаридов и их производных), которые не расщепляются в тонкой кишке, а подвергаются бактериальной ферментации в толстой кишке.

По физико-химическим свойствам неперевариваемые углеводы подразделяют на 2 вида: растворимые в воде (их также называют «мягкими» волокнами), и нерастворимые (их часто называют «грубыми» волокнами). Растворимые пищевые волокна впитывают воду и формируют гель, понижают уровень холестерина и сахара в крови. К этим «мягким» волокнам относятся пектины, камеди, декстраны, слизи, некоторые фракции:

— гемицеллюлозы. Нерастворимые пищевые волокна проходят через желудочно-кишечный тракт практически в неизменённом виде, адсорбируют большое количество воды, влияют на моторику кишки. К таким «грубым» волокнам относятся целлюлоза, лигнин и часть гемицеллюлозы:

— целлюлоза – неразветвленный полимер глюкозы, содержащий до 10 тысяч мономеров, широко распространена в растительных тканях, входят в состав клеточных оболочек и выполняют опорную функцию, не атакуется ферментом поджелудочной железы – амилазой;

— гемицеллюлоза – образована конденсацией пентозных и гексозных остатков, с которыми связаны остатки арабинозы, глюкуроновой кислоты и её метилового эфира. В состав различных типов гемицеллюлоз входят разнообразные пентозы (ксилоза, арабиноза и др.) и гексозы (фруктоза, галактоза и др.). Гемицеллюлоза способна удерживать воду и связывать катионы, преобладает в зерновых продуктах;

— лигнины – группа веществ безуглеводных клеточных оболочек. Лигнины состоят из полимеров ароматических спиртов. Лигнины сообщают структурную жёсткость оболочке растительной клетки, они обволакивают целлюлозу и гемицеллюлозу, способны ингибировать переваривание оболочки кишечными микроорганизмами, поэтому наиболее насыщенные лигнином продукты (например, отруби) плохо перевариваются в кишечнике.

К пищевым волокнам также относят фитиновую кислоту вещество, сходное по строению с целлюлозой. Фитин содержится в семенах растений.

Пектинами называют сложный комплекс коллоидных полисахаридов. Пектин представляет собой полигалактуроновую кислоту, в которой часть карбоксильных групп эстерифицирована с остатками метилового спирта. Пектины – вещества, способные в присутствии органических кислот и сахара образовывать желе. Пектины входят в клеточный скелет ткани фруктов и зелёных частей растений. Важны сорбирующие свойства пектинов способность связывать и выводить из организма холестерин, радионуклеиды, тяжёлые металлы (свинец, ртуть, стронций, кадмий и др.) и канцерогенные вещества.

Протопектины – это пектиновые вещества, группа высокомолекулярных соединений, входящих в состав клеточных стенок и межуточного вещества высших растений. Протопектины представляют собой особые нерастворимые комплексы пектина с клетчаткой, гемицеллюлозой, ионами металлов. При созревании фруктов и овощей, а также при их тепловой обработке эти комплексы разрушаются с освобождением из протопектина свободного пектина, с чем связано происходящее при этом размягчение фруктов.

Функции пищевых волокон в организме человека разнообразны и многогранны. Пищевые волокна отличаются по составу и по своим свойствам. Разные их виды выполняют разные функции. Растворимые волокна выводят тяжёлые металлы, токсичные вещества, радиоизотопы, холестерин. Нерастворимые волокна удерживают воду, обеспечивая процессы в кишечнике [157].

Включение ферментированных отрубей в рацион юных биатлонистов привело к повышению внимания, росту координационных возможностей, повышению силы нервных процессов, повышению стрессоустойчивости [158]. Отруби это побочный продукт помола зерна и основной источник пищевых волокон, витаминов группы В, Е, РР макро-и микроэлементов (железо, фосфор, натрий, магний, кальций, калий). Употребление отрубей может быть разумной альтернативой всем другим методам коррекции дефицита пищевых волокон [151].

Использование мальтодекстрина способствует росту полезной микрофлоры, профилактике дисбактериоза, поддержанию иммунитета [145].

Использование комплекса растительных пищевых волокон, состоящих из гуммиарабика и фруктоолигосахаридов, позволяет оказывать выраженный пребиотический эффект на позитивную аутофлору кишечника человека [147].

Пищевые растительные волокна, растворимые и нерастворимые топинамбур пищевой сушёный, фибрегам микроклетчатка – промотируют профилактику и лечение дисбактериозов, повышение неспецифической резистентности организма, улучшение обмена веществ, нормализацию микробиоценоза ЖКТ [156].

Отруби являются ценным источником пищевых волокон, белков, углеводов, витаминов и других биологически активных веществ, однако большое содержание нерастворимых растительных полимеров затрудняет усвояемость этих компонентов в пищеварительной системе желудочно-кишечного тракта. Добавление отрубей в натуральном виде оказывают негативное влияние на вкус, запах, текстуру пищевых продуктов, что ограничивает их использование в качестве функционального ингредиента.

Однако предварительная биотрансформация растительных полисахаридов, могла бы решить не только трудности технологии пшеничных отрубей, но и обеспечить спортсмена углеводами с разными значениями гликемического индекса, преимущество которых заключается в возможности достижения длительного и стабильного поступления глюкозы в кровь и предотвращения тем самым быстрого истощения энергетических ресурсов организма.

В результате исследований влияния биообработки на растительное сырье определено изменение не только микроструктуры и химического состава полисахаридов отрубей злаковых как обогащающего компонента продуктов специализированного питания, но и изменение переваримости белка и высвобождение короткоцепочечных жирных кислот и феруловой кислоты в кишечнике. Измельчённые ржаные отруби подвергали биологической обработке смесью гидролитических ферментов Depol 740L и Grindamyl A 1000. После этого в суспензию отрубей добавляли пекарские дрожжи (1,25 %) и смесь ферментировали. Биопереработка ржаных отрубей способствовала уменьшению общего содержания пищевых волокон, обусловленной в основном деградацией фруктана и бета-глюкана, но содержание растворимых пищевых волокон возрастало, чему способствовала, в основном, солюбилизация арабиноксиланов. Биологическая обработка вызывала высвобождение растворимого белка из алейроновых клеток и более высокую скорость их гидролиза in vitro. В сравнение с нативными отрубями биообработка способствовала быстрому образованию короткоцепочечных жирных кислот и высвобождение феруловой кислоты при ферментации в толстом кишечнике in vitro [159].

На физико-химические свойства и пищевую ценность ферментативно обработанных пшеничных отрубей влияет размер частиц. Так сверхмелкозернистые частицы (11,63 мкм) гидролизовали с помощью ферментов альфа-амилазы, пепсина и панкреатина по отдельности. В результате многофакторного анализа подбора оптимальных условий ферментации установлено, что наибольшая перевариваемость in vitro углеводов, белков и жиров происходила в отношении сверхтонких частиц пшеничных отрубей 11,63 мкм. Самая высокая степень усвояемости макронутриентов in vitro наблюдалась в образцах сверхтонких отрубей до 33,4 %, 82,55 %, 91,53 % и 21,66 % соответственно углеводов, белка, жира и растворимых волокон [160].

Учёные Квист Стен, Карльсон Томмие, Лотер Джон Марк и Базиле Де Кастру Фернанду (Дания, Швеция, Бразилия) запатентовали способ влажного фракционирования отрубей злаков (отрубей пшеницы, ячменя, овса и рисовой шелухи) [161].

Двухстадийный способ предлагает энзиматическую обработку отрубей ксиланазами и/или бета-глюканами в комбинации с влажным помолом, после чего их центрифугируют и подвергают ультрафильтрации для физического разделения основных фракций отрубей, т.е. нерастворимой фазы (перикарп и алейроновый слой), фракции, богатой зародышами, фракции остаточного эндосперма и растворимых сахаров. Таким образом, максимально повышается степень извлечения ценных компонентов из клеточных стенок и алейроновых клеток из ранее очищенных отрубей. Технология позволяет получать фракции из зародышей и алейроновых клеток и клеток эндосперма, — гемицеллюлозу, олигосахариды и нерастворимые пищевые волокна. Для усиления биотрансформации и частичной солюбилизации фитатов, присутствующих в отрубях, рН реакционной смеси понижают до 4,5 при температуре от 70 °С и влажном помоле для увеличения площади поверхности и дисперсии растворимых компонентов.

Все фракции: белковые, сахаров и волокон, высушивались; с последующим определением химического состава отрубей и соответствующих фракций (таблица 1.2).

Известен «Способ производства биологически активной добавки из отрубей, очищенных от технологических и биологических примесей», который предполагает технологические процессы ферментативной деполимеризации остаточных количеств крахмала и клейковины и их устранения, а также сопутствующей микрофлоры, главным образом – спорообразующей, что даёт возможность диетологического, диабетического и антиаллергенного применения переработанных пшеничных отрубей.Кроме того, используемые вкусовые и ароматические добавки, после предлагаемых технологических операций, в значительной степени сохраняют свои органолептические и функциональные свойства, что позволяет получить в БАД качестве самостоятельной пищевой добавки в виде очищенных от технологических и биологических примесей отрубей, либо в качестве одного из компонентов сложных смесей специализированного питания по упрощённой технологии.

Таблица 1.2 – Усреднённый химический состав ферментированных пшеничных отрубей

Образец Сухое

вещество, %

 Белок, % Масло, % Волокна, % Зола, % NNE***
СМВ* 90,8 15,7 4,1 45,4 5,5 29,3
СМВ фракции процесса
Белковая фаза 92,9 31,8 7,7 1,1 7,9 51,5
Волокна 92,8 13,6 3,0 76,9 4,1 2,4
SMB** 89,1 14,3 2,3 23,7 3,2 56,5
SMB фракции процесса
Белковая фаза 93,9 27,8 1,5 0,9 3,4 66,4
Волокна 94,3 22,5 4,1 64,8 1,6 7,0

* Обычный помол отрубей

** Короткий помол отрубей

*** Экстракты, не содержащие азот

Вниманию учёных и практических врачей привлекают пищевые волокна как неотъемлемый компонент специализированных продуктов для питания спортсменов. Это неусвояемые (неперевариваемые) углеводы, не гидролизуемые ферментами, секретируемыми в пищеварительном тракте человека (целлюлоза (клетчатка), гемицеллюлоза, пектиновые вещества, камеди, лигнин).

С целью получения пищевых волокон из растительного сырья используют для ферментации штаммы микроорганизмов. Биотрансформация компонентов риса штаммом Trichoderma viride увеличивала выход пищевых волокон до 33,4 %. Оптимальные условия ферментации получения пищевых волокон определены с использованием методологии поверхности реакции. Выход растворимых пищевых волокон после ферментации был значительно увеличен с 10,5 до 33,4 % при оптимальных условиях. Инфракрасная спектроскопия с Фурье-преобразованием продемонстрировала, идентичность растворимых пищевых волокон до и после ферментации, а рентгеновская дифракция показала аморфность их структуры. После ферментации растворимые пищевые волокна проявляют более высокую влагоудерживающую способность, маслоудерживающую способность, растворимость в воде и способность абсорбировать холестерин. Таким образом, настоящее исследование показало, что растворимые пищевые волокна из обезжиренных рисовых отрубей, полученных путём ферментации Trichoderma viride, имеет более высокий потенциал для использования в качестве функционального ингредиента в пищевых продуктах [162].

Используются различные подходы к применению ферментов для экстракции пищевых волокон отрубей ячменя. Биотрансформация полимеров отрубей ферментами протеазно-амилазного и глюкозидазного действия способствует гидролизу крахмала и белка в результате чего образуются растворимые соединения: мальтоза и аминокислоты, в то числе тирозин. Результаты этого исследования показали, что выбор уровня факторов извлечения зависит от предполагаемого уровня чистоты конечного продукта, времени и производительности ферментов экономичным способом [163].

Продукты биотрансформации овса, ячменя, пшеницы, риса, кукурузы, проса, являются ценными углеводными компонентами в специализированных продуктах питания спортсменов за счёт высокого содержания растворимых и не растворимых полисахаридов, в составе которых определены β-глюканы. Эти полисахариды обладают широким спектром биологической активности и, иммуномодулирующим и противовоспалительным действием. Выход β-глюкана при обработке щелочным и ферментативным методом овсяных отрубей выше, чем из зерна овса голозёрного шлифованного. На основании результатов экспериментальной работы и анализа полученных данных установлено, что β-глюкан, выделенный из овсяных отрубей двухступенчатым щелочным и ферментативным и одноступенчатым щелочным методами, содержит меньше сопутствующих веществ по сравнению с β-глюканом, выделенным из зерна овса голозёрного шлифованного.

Отруби пшеницы и ржи являются ценными источниками для выделения арабиноксиланов. С целью сохранения функциональных свойств было исследовано применение ксиланаз и других ферментов, разрушающих структуру оболочки растительной клетки (Pentopan Mo№ BG, Deltazym XL-VR, Viscoflow BG), для солюбилизации связанных арабиноксиланов. Ферментирование ржаных отрубей давало более высокие результаты в отношении выхода арабиноксиланов (от 7,50 до 9,85 г арабиноксиланов / 100 г отрубей) и содержания феруловой кислоты (от 445,18 до 616,71 мг феруловой кислоты / 100 г арабиноксиланов), но самые низкие примеси по сравнению с химически экстрагированными арабиноксиланов [164].

Изучено влияние различных фракций отрубей на качество пищевых продуктов специализированного назначения. Для биотрансформации пшеничных отрубей использовали и штаммы микроорганизмов Lactobacillus brevis и Kazachstania exigua с добавлением или без добавления смеси ферментов. Установлено, что биотрансформация влияла на микроструктуру, химические и пищевые свойства пшеничных отрубей в зависимости от размера их частиц. Биологическая обработка значительно улучшила антиоксидантную и фитазную активности и в значительной степени это выражено для фракции пшеничных отрубей с наименьшим размером частиц – 50 мкм. Кроме того биотрансформация компонентов пшеничных отрубей увеличила количество растворимых пептидов и общее количество свободных аминокислот, что способствует усвояемости белков in vitro. Антиоксидантная активность и пищевые показатели были выше для биологически обработанных отрубей по сравнению с нативными, в основном у отрубей с меньшим размером частиц. В каждом случае добавление ферментов дополнительно улучшало положительный эффект микробной ферментации [165].

Разработка новых, оригинальных подходов к технологии белково-углеводных продуктов специализированного назначения позволяет получить сбалансированный по макро- и микронутриентам пищевой продукт. Определено, что включение в рецептуру мягкого сыра 4 % гречневых отрубей, увеличивает содержание витаминов А, Е, С и витаминов группы В; незаменимых аминокислот (в большей степени – метионин+цистин); минеральных веществ – кальция, фосфора и железа. А оригинальная технология иммобилизации гречневых отрубей позволяет получить мягкий сыр с хорошими органолептическими показателями, кроме того пищевые волокна отрубей оказывают стимулирующие влияние на увеличение количества клеток молочнокислой микрофлоры [166].

На основании выше изложенного особый научный и практический интерес представляет собой изучение технологии пищевых и биологически активных ингредиентов, разрешенных к использованию в компонентном составе продуктов спортивного питания, и содержащие смесь углеводов с высоким и/или низким гликемическим индексом, обладающие легкой перевариваемостью, низкой осмоляльностью.

1.5 Определение цели исследования

Анализ технической, научной зарубежной и российской литературы по обсуждаемой проблеме свидетельствует о том, что в настоящее время преобладает в разработке и производстве продуктов питания для спортсменов целевой характер, то есть состав употребляемых продуктов зависит от вида спорта, которым занимается спортсмен и нагрузок им переносимых. Экспериментальные испытания таких продуктов так же проводятся на группах спортсменов, подобранных по общему принципу требований, определяемых особенностями вида спорта. Тогда, как в рамках программы здорового образа жизни необходимо учитывать, что человек, который занимается как профессиональным, так и любительским спортом, должен быть здоровым, физически выносливым, его организм должен быть устойчивым к стрессовым ситуациям, обладать иммунитетом к неблагополучным экологическим факторам, нервным нагрузкам. Он должен обладать здоровой микробиоттой, способной выдержать различные уровни потребления пищевых веществ во время тренировочных и соревновательных периодов.

Вышеизложенное позволяет считать актуальным выбранное направление по разработке и производству специализированных пищевых продуктов для питания спортсменов, для решения проблемы поддерживания соответствующего физического состояния населения, занимающегося профессиональным и любительским спортом, а так же фитнесом, в рамках организации здорового образа жизни.

Цель исследований:

— обоснование, разработка и апробация инновационного методологического подхода к созданию специализированных продуктов питания с общеоздоравливающим характером, предназначенных для населения, занимающегося спортом, фитнесом и испытывающего повышенные физические нагрузки, в рамках реализации национальной технологической инициативы по разработке FoodNET (ФУДНЕТ) – рынка персонализированного питания;

— разработать нормативную документацию для производства продуктов персонализированного питания спортсменов, провести её промышленную апробацию и предложить практические рекомендации производству.

2 Методология проведения научно-исследовательской работы

2.1 Организационная структура проведения работы

Аналитические и экспериментальные исследования проводились в соответствии с утверждённым техническим заданием для достижения поставленной цели в рамках реализации календарного плана НИР.

Организационная структура проведения работы представлена на рисунке 2.1

Изучение отечественного и мирового опыта организации питания спортсменов

Научное обоснование инновационных технологий и компонентного состава персонализированных продуктов питания спортсменов

Выбор и разработка технологий подготовки специальных компонентов для экологически чистых функциональных продуктов

спортивного питания

е

Гидролизат сывороточных белков на основе молочной сыворотки

Скрининг пробиотических культур и конструирование заквасок в иммобилизованном виде

Функциональный ингредиент полученный методом конверсии пшеничных отрубей

Разработка рецептур, биотехнологических параметров производства персонализированных продуктов питания спортсменов. Изучение их химического состава, биологической, пищевой, энергетической

ценности. Определение безопасности и срока годности

Разработка элементов плана ХАССП для управления качеством и безопасностью функциональных продуктов спортивного питания

Технико-экономическая и социальная оценка результатов НИР

Рисунок 2.1 – Организационная структура проведения НИР

Основные этапы НИР проводились в лабораториях ФГБОУ ВО Омский ГАУ им. П.А Столыпина, остальные разделы выполнялись в производственных условиях действующих молочных предприятий: ООО «Ястро» (г. Омск); АО «»Данон Россия филиал «Чеховский», а также в учебно-производственном цехе международного колледжа сыроделия (г. Барнаул).

2.2 Объекты и методы исследований

В научно-экспериментальной работе использовались следующие объекты исследований:

  • молоко натуральное коровье — сырьё. Технические условия. ГОСТ Р 52054-2003;
  • молоко козье сырое. Технические условия. ГОСТ 32263-2013;
  • сыворотка молочная — сырьё. Технические условия. ГОСТ 34352-2017;
  • ферментный препарат «Панкреатин ЛекТ» по действующей нормативной документации;
  • фермент β-галактозидаза по действующей нормативной документации;
  • нативные пшеничные отруби по ГОСТ 7169-2017. Технические условия;
  • пшеничные отруби, измельчённые на коллоидной мельнице с дальнейшим рассеиванием на ситах по следующим фракциям: 600 мкм и 250 мкм по ГОСТ 7169-2017. Технические условия;
  • пшеничные отруби с фракцией 100 мкм по ГОСТ 7169-2017. Технические условия;
  • закваски бактериальные для производства молочной продукции по ГОСТ 34372-2017, в том числе ассоциации культур Lactobacillusacidophilus, Bifidobacteriumlactis, Bifidobacteriumlongum, Streptococcusthermophilus, Lactobacillusacidophilus, B. lactis, B. longum, Streptococcusthermophilus; Debaryomyceshansenii, Kluyveromycesmarxianussubsp. marxianus, B. longum, B. lactis, Lactococcuslactissubsp. cremoris, Lactococcuslactissubsp. lactis, Streptococcusthermophilus; Propionibacteriumfreudenreichiisubsp. shermanii, B. lactis, B. longum, Streptococcusthermophilus.
  • биополимеры: желатин; крахмал; каррагинан; хитозан по действующей нормативной документации.
  • специальные ингредиенты, использованные в рецептурах новых продуктов (подразделы 3,4; 3,5; 3,6).

В экспериментальных исследованиях использовались стандартные и модифицированные методы исследования.

Пшеничные отруби, получаемые в качестве побочного продукта во время сортовых и обойных помолов пшеницы, выращенной в экологически чистых условиях на опытном поле Омского ГАУ.

Пшеница, предназначенная для переработки, должна соответствовать требованиям ГОСТ 9353-2016. Пшеница, направляемая на размол после очистки, не должна содержать: куколя – более 0,1 %, вредных примесей — более 0,05 %, в том числе: горчака ползучего и вязеля разноцветного (по совокупности) – более 0,04 %, гелиотропа опушенно-плодного и триходесмы седой – не допускается.

Допускается влажность отрубей, получаемых при переработке твердой пшеницы в макаронную муку и используемых в пределах данной области, не более 16,5 %.

По органолептическим и физико-химическим показателям пшеничные отруби должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Органолептические и физико-химические показатели пшеничных отрубей

Наименование показателя Характеристика и норма
1 2
Цвет Красно-жёлтый с сероватым оттенком
Запах Свойственный отрубям, без посторонних запахов, не затхлый, не плесневый
Вкус Свойственный отрубям, без посторонних привкусов, не кислый, не горький
Влажность, %, не более 15,0
Металломагнитная примесь
частицы металломагнитной примеси размером до 2 мм на 1 кг отрубей, мг, не более 5,0
в том числе частицы размером от 0,5 до 2 мм 1,5
частицы металломагнитной примеси с острыми концами и краями Не допускается
Заражённость и загрязнённость вредителями Не допускается

Используемые при работе нормативные документы:

— правила приёмки – по ГОСТ 27668-88;

— контроль содержания токсичных элементов, микотоксинов и пестицидов осуществляется в соответствии с порядком, установленным производителем продукции по согласованию с органами государственного надзора и гарантирующим безопасность продукции. Содержание токсичных элементов, микотоксинов и пестицидов в отрубях, предназначенных на пищевые цели, не должно превышать допустимые уровни, установленные медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества продовольственного сырья и пищевых продуктов, утверждёнными Минздравом СССР от 01.08.89, № 5061;

— отбор проб – по ГОСТ 27668-88;

— определение цвета, запаха, вкуса и хруста – по ГОСТ 27558-87;

— определение массовой доли влаги – по ГОСТ 9404-88;

— определение металломагнитной примеси – по ГОСТ 20239-74;

— определение заражённости и загрязнённости вредителями –по ГОСТ 27559-87;

— определение содержания токсичных элементов – по ГОСТ 26927-86, ГОСТ 26930-86, ГОСТ 26934-86;

— методы определения содержания азота и сырого протеина ГОСТ 13496.4-93 Корма, комбикорма, комбикормовое сырье;

— определение массовой доли сырой клетчатки ГОСТ 31675-2012 Корма. Методы определения содержания сырой клетчатки с применением промежуточной фильтрации;

— определение массовой доли легкогидролизуемых углеводов (крахмала) при натуральной влаге по ГОСТ 26176-2019 (с Поправкой ИУС № 8 — 2020;

— определение редуцирующих сахаров по ГОСТ 53973-2010. Ферментативные препараты для пищевой промышленности. Методы определения бета-глюканазной активности;

— определение содержания кислотонерастворимого лигнина и пентозанов. Для определения содержания кислотонерастворимого лигнина и пентозанов использовали классические для химии древесины методики [1];

— определение аминного азота проводили методом йодометрического титрования по методу Попе-Стевенса (ОФС.1.2.3.0022.15 – определение аминного азота методами формольного и йодометрического титрования). Сущность данной методики заключается во взаимодействии аминокислот в щелочном растворе с ионами двухвалентной меди и последующем йодометрическом титровании. В мерную колбу вместимостью 50 мл помещают точную навеску испытуемого образца, прибавляют 4 мл воды, 0,5 мл тимолфталеина раствора 0,1 %, перемешивают и по каплям прибавляют натрия гидроксида раствор 0,5 М до слабого голубого окрашивания. Прибавляют суспензию меди фосфата, перемешивают. При исчезновении осадка прибавляют еще 5 мл суспензии меди фосфата, объем раствора в колбе доводят до метки, перемешивают и фильтруют через плотный бумажный фильтр. Фильтрат должен быть прозрачным. Отбирают 10 мл фильтрата в коническую колбу, прибавляют 0,4 мл уксусной кислоты ледяной, прибавляют 7,5 мл калия йодида раствора 10 % и выделившийся йод титруют натрия тиосульфата раствором 0,01 М в конце титрования, когда раствор примет соломенно-желтую окраску, прибавляют 1,5 мл раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски. Параллельно проводят контрольный опыт с натрия тиосульфата раствором 0,1 М;

— проведение хроматографического анализа углеводов способом ВЭЖХ и электрофореза.

Под предварительной механической обработкой пшеничных отрубей понимали процесс измельчения отобранных пшеничных отрубей на дисковой коллоидной мельнице фирмы BUHLER, представленной на рисунке 2.2.

IMG-20181009-WA0010IMG-20181009-WA0003

Рисунок 2.2 – Коллоидная мельница

Для получения различных фракций пшеничных отрубей использовались определённые виды сит рассеивателя фирмы FRITSCH, представленного на рисунке 2.3. В ходе подготовительных работ были получены фракции пшеничных отрубей со средним размером частиц: 250 мкм и 600 мкм, что согласуется с тех заданием данной научно-исследовательской работы.

IMG-20181009-WA0002 IMG-20181009-WA0006

Рисунок 2.3 – Рассеиватель FRITSCH

В связи с тем, что при механической обработке и рассеивании на фракции 600 и 250 мкм были получены фракции, состоящие из разных анатомических частей зерновки, для получения однородной фракции была определена необходимость измельчения пшеничных отрубей до фракции 100 мкм.

Механическая активация (МА) Отрубей проводилась в центробежной роликовой мельнице РМ-20, оснащённой водяным охлаждением (производство ИХТТМ СО РАН, Новосибирск). Мелющие тела – стальные ролики, зафиксированные на ведущих валах. Режимы механической обработки: 20 и 40 Гц.

Рентгенофазовый анализ проводился на порошковом дифрактометре D8 Advance (Bruker, Германия) с СuKα-излучением в геометрии Брэгга-Брентано на отражение. Для анализа рентгенограмм использовалась база данных порошковых рентгенограмм ICDD PDF-2 (2008 г.). Параметры съёмки: 2Θ = 2-70º, время накопления 0,3 с.

Микроскопирование пшеничных отрубей проводили после механической предобработки на световом микроскопе при увеличении в 300 раз.

2.2.1 Физико-химические методы и органолептические показатели

Анализ опытных продуктов проводился следующими методами:

  • отбор и подготовка проб к анализу по ГОСТ 26809.1-2014, 26809.2-2014;
  • определение титруемой кислотности в градусах Тернера проводили по ГОСТ 3624-92;
  • определение активной кислотности осуществлялось по ГОСТ 32892-2014;
  • массовую долю жира определяли кислотным методом Гербера по ГОСТ Р ИСО 2446-2011;
  • массовую долю общего количества белка определяли методом Къельдаля по ГОСТ 23327-98;
  • определение показателей безопасности новых продуктов: токсичные элементы (свинец по ГОСТ 30178; мышьяк по ГОСТ 26930; кадмий по ГОСТ 30178), антибиотики (левомицитин по МР 4-18/1890-91; тетрациклиновая группа по МУК 4.2.026-95), микробиологические показатели по ГОСТ 31747-2012; ГОСТ Р 31746-2012, ГОСТ 32031-2012;
  • органолептическую оценку готовых продуктов проводили методом закрытых и открытых дегустаций [2];
  • определение массовой доли общего фосфора проводили по ГОСТ ISO 2962-2016;
  • «Метод определения жирнокислотного состава» с использованием газового хроматографа ГОСТ 30418-96;
  • руководство по эксплуатации ячейки для электрофореза MINI–PROTEAN; – «Молоко. Идентификация белкового состава электрофоретическим методом в полиакриламидном геле» ГОСТ Р 53761-2009;
  • методика ГОСТ Р 55569-2013 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Определение протеиногенных аминокислот методом капиллярного электрофореза»;
  • руководство по использованию «Анализатор влажности весовой Ohaus MB23»;
  • ГОСТ 5867-90 – «Молоко и молочные продукты. Методы определения жира»;
  • руководство по эксплуатации анализатора общего азота «Rapid N cube».

2.2.2 Микробиологические методы

Микробиологические показатели сырья и готовых продуктов определяли методами, указанными в ГОСТ 10444.11-2013 (ISO 15214:1998), ГОСТ 27930-88.

Для определения количества активных клеток в закваске и продуктах использовали метод предельных измерений на полужидкой печёночной среде с неомицином, предложенный НПО «Углич». Общее количество молочнокислых бактерий определяли методом предельных измерений на стерильном обезжиренном молоке и чашечным методом на агаре с гидролизованным обезжиренным молоком.

Количество клеток бифидобактерий определяли методом предельных разведений в полужидкой модифицированной Г.И. Гончаровой, среде Blaurock (среда № 8), а также гидролизатно-молочной и тиагликолевой средах с выдержкой посевов в течение 48-72 ч при температуре (37±1) °Сс последующим микрокопированием препаратов, окрашенных по Грамму [3].

Общее количество молочнокислых микроорганизмов и бифидобактерий в смешанных с молочнокислыми микроорганизмами культурах определяли методом предельных разведений на агаризованной питательной среде с гидролизованным молоком (АГМ) и среде для определения общего количества мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (ТУ 9229-026-04610209-94.Среда сухая КМАФАнМ) глубинным посевом. Приготовление питательных сред осуществляли на основании сборника инструкций по приготовлению питательных сред [3].

2.2.3 Биохимические методы

Биологическая ценность готового плавленого сырного продукта характеризуется массовой долей витаминов, качественным и количественным составом аминокислот белков.

Для характеристики витаминного состава использовали метод высокоэффективной жидкостной хроматографии, исследование проводили на хроматографе «Милихром». Водорастворимые витамины определяли по ГОСТ 7047-55.

Белок определяли на элементном анализаторе «Rapid N cube» предназначенном для потокового определения общего азота/белка (протеинов) в различных образцах. Метод определения: метод сжигания по Дюма с регистрацией N2 на детекторе по теплопроводности.

Краткая характеристика:

— масса навески: до 1 г для твёрдых образцов и до 1 мл для жидких;

— предел обнаружения: 0,1 мг (по азоту);

— точность: ≤ 0,5 % при массе образца 300 мг.

Подготовка пробы включает в себя следующие операции: измельчение и перемешивание твёрдой пробы; прессование твёрдой пробы в специальную таблетку.

Определение аминокислотного состава белков проводили на системе для аминокислотного анализа Aracus.

Количественный состав свободных аминокислот в молоке и сыре на основе козьего молока проводили капиллярным электрофорезом «Капель–105» [4].

При этом на основе полученных данных рассчитана биологическая ценность, которая представлена аминокислотным скором, по формуле:

word image 305 Разработка высокоэффективных технологий переработки сельскохозяйственной продукции в экологически чистые функциональные продукты детского и спортивного питания (2.1)

где Ак – любая незаменимая аминокислота.

Один грамм идеального белка по шкале ФАО/ВОЗ содержит (мг): валина – 50, изолейцина – 40, лейцина – 70, лизина – 55, метионина – 22, треонина – 40, триптофана – 10, фенилаланина – 28 [5].

Статистическо-математическая обработка экспериментальных данных проводилась с использованием стандартных пакетов программ «MathCAD-14 Professional», «Ms. Exel» [6].

Расчёт срока годности готового продукта осуществлялся в соответствии с СанПин 2.3.2.1324-03 [7].

3 Экспериментальная часть

3.1 Научное обоснование совершенствования рационов питания спортсменов с точки зрения их индивидуализации. Специализированные продукты и их использование

Питание является очень важным элементом подготовки спортсменов – как профессионалов, так и любителей. Спортивные нагрузки сопровождаются большим расходом энергии, гипоксией (кислородным голоданием), значительным нервно-психологическим напряжением, что обусловливает повышенную потребность организма в энергии и отдельных пищевых веществах [1]. Энергозатраты спортсменов зависят не только от видов спорта, но и от объёма выполняемых нагрузок, а также от массы тела и тренированности. В среднем энергетические затраты занимающихся акробатикой, гимнастикой, барьерным бегом, прыжками воду, фигурным катанием составляют: у мужчин – 14654-18841 кДж, у женщин – 12560-16747 кДж в сутки. Энергозатраты занимающихся спортом с большим объёмом движений и интенсивной физической нагрузкой (бегом, боксом, горнолыжным спортом, многоборьем, борьбой, спортивными играми, плаванием) достигают: у мужчин – 18841-23237 кДж, у женщин – 16747-20934 кДж в сутки.Еще более высоки энергетические затраты у занимающихся видами спорта, связанными с длительными физическими нагрузками (альпинизм, бег до 10000 м, би­атлон, велогонки, академическая гребля, конькобежный спорт, лыжи, марафон, спортивная ходьба): у мужчин – 23237-27213 кДж. В период соревнований и во время напряженного тренировочного режима средние величины энергозатрат составляют до 33494 кДж в сутки [2].

А.А. Покровский сформулировал девять принципов построения питания спортсменов, которые и в настоящее время являются актуальными. Полноценное питание создаёт условия для оптимального физического и умственного развития, поддерживает высокую работоспособность, повышает способность организма противостоять воздействию неблагоприятных факторов внешней среды. Одним из важнейших в перечне мероприятий по совершенствова­нию организации и повышению эффективности тренировочного про­цесса у спортсменов является сбалансированное и адекватное пита­ние, обеспечивающее оптимальную физическую работоспособность для достижения необходимых результатов в спортивных соревнованиях.

В. Штерман характеризуя современные тенденции развития производства продуктов спортивного питания, отмечает, что целью использования этих продуктов в рационе спортсмена является не замена полноценного базового рациона питания, а его дополнение функциональными компонентами, помогающими развить силу и выносливость, приобрести стройную фигуру и сохранить здоровье в условиях постоянно испытываемых атлетами высоких физических и эмоциональных нагрузок [3, 4].

Комплексные исследования учёных НИИ питания РАМН (в н.в. РАН,
г. Москва), Московского научно-практического центра спортивной медицины позволили определить роль индивидуализации питания в спорте высших достижений [5]. В процессе экспериментальных исследований проведено сравнение существующих норм потребления пищевого рациона в ккал/кДж и отдельно: витаминов, минеральных веществ и других необходимых спортсменам элементов питания. При этом установлены значительные отклонения от них, также были выявлены нарушения здоровья у многих спортсменов высокого класса. В результате предложены рекомендации, способствующие устранению вышеозначенных недостатков.

К аналогичным выводам пришли Э.С. Токаев и А.А. Хасанов
(г. Москва), которые сообщают, что построение рациона спортсмена с полным удовлетворением потребности в энергии, всех пищевых компонентах и поддержанием водного баланса организма – важное требование при организации тренировочного процесса и достижения спортсменами высоких достижений [6]. Эту проблему считают учёные можно решить разработкой методологии создания индивидуализированных рационов питания спортсменов. При этом остаётся открытым вопрос – насколько данные рационы будут использоваться фактически.

Взятый в стране курс на улучшение физической подготовки подрастающего поколения делает занятия спортом более массовыми. Однако, достижение высоких спортивных результатов юными спортсменами невозможно без высокой и регулярной тренировочной и соревновательной нагрузок. При этом необходимо своевременное восстановление работоспособности и затраченной энергии [7]. При этом указывается, что основой нутрициологического подхода является формирование адекватного индивидуального рациона из обычных продуктов здорового питания с учётом индивидуальных особенностей ребёнка или группы детей. Однако, отдельного ребёнка или группу детей-спортсменов обеспечить в комплексе всеми необходимыми пищевыми веществами, макро- микронутриентами можно только путём использования специальных продуктов питания, которые будут служить дополнением к основном рациону питания детей, при этом необходимо чётко соблюдать режим их питания.

Положительный результат, может быть, достигнут только при регулярной оценке фактического питания, химического состава рациона и анализа основных показателей, характеризующих состояние здоровья детей (или отдельного ребёнка).

Таким образом, учитывая вышеизложенные данные о направлениях совершенствования питания спортсменов, можно прийти к заключению, что рационы питания – это основная задача диетологов, физиологов, биохимиков, медиков, которые обязательно должны учитывать не только пищевую и биологическую ценность продуктов, составляющих рацион питания спортсменов, но и их биоусвояемость, особенно в условиях испытания повышенных физических нагрузок организмом спортсмена.

Эффективным направлением оптимизации питания спортсменов – коррекция рационов с использованием специализированных 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 [8, 9].

Функциональные продукты, предназначенные для питания спортсменов, должны не только снабжать организм необходимыми компонентами пищи, но и легко усваиваться, способствуя быстрому восстановлению энергии, затраченной во время тренировок и соревнований на достижение высоких спортивных результатов. В ассортименте таких продуктов ведущее место занимают ферментированные (кисломолочные) продукты, которые получают путём использования пробиотических лактокультур и бифидобактерий [10, 11].

В процессе ферментации пробиотические культуры синтезируют определённое количество витаминов (в частности В12, фолиевую кислоту, биотин), свободных аминокислот и биологически активных пептидов. Бифидо- и лактобактерии имеют выраженную антагонистическую активность в отношении патогенных и условно-патогенных бактерий, способствуют поддержанию оптимального качественного и количественного состава кишечной микрофлоры, поэтому важно, чтобы они достигали кишечника в активном жизнеспособном состоянии [12], что возможно при их иммобилизации в гель биополимеров.

3.2 Методология, используемая при разработке инновационных биотехнологий экологически чистых функциональных продуктов спортивного питания

В основу формирования инновационного методологического подхода к созданию биотехнологий экологически чистых функциональных продуктов спортивного питания, предназначенных для населения, занимающегося спортом, фитнесом и испытывающие повышенные физические нагрузки, приняты во внимание, достижения науки о питании, учитывающие современное состояние физиологических потребностей организма человека в зависимости от его возраста, особенностей деятельности, состояния здоровья и других факторов. Особенности воздействия функциональных продуктов (ФП) на организм человека представлены на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Основные направления воздействия на организмчеловека функциональных продуктов на молочной основе

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ НА МОЛОЧНОЙ ОСНОВЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Восполнение дефицита эссенциальных пищевых веществ

Иммуномодулирующее действие

Нормализация

биоценоза

Антиоксидантное действие

Нормализация метаболизма

Связывание и выведение

ксенобиотиков

Бактериостатическое

действие

Бактериостатическое действие

Гомеостаз

Адаптационная функция

Энергетическая функция

Репродуктивная функция

В результате теоретических и экспериментальных исследований сформулирована научная концепция создания биотехнологий экологически чистых функциональных продуктов спортивного питания, которая включает в себя проведение экспериментальных и аналитических исследований в процессе разработки путём преобразования компонентного состава молочной основы добавлением функциональными и технически необходимыми для спортивного питания ингредиентами.

Методология создания биотехнологий экологически чистых функциональных продуктов спортивного питания базируется на следующих научно-методических принципах:

  • ферментацию молочной основы необходимо осуществлять путём использования эффективных заквасок с преобладанием пробиотиков в поликомпонентных композициях и ассоциациях, иммобилизованных в гель биополимеров;
  • натуральность и безопасность экологически чистых функциональных продуктов спортивного питания должны обеспечиваться за счёт использования натуральных источников животного и растительного сырья и современных безопасных методов его обработки с учётом нормативных требований к следующим характеристикам продукта: органолептические показатели, микробиологические показатели, показатели безопасности, функциональные свойства, химический состав, сбалансированность основных компонентов, коррекция жирнокислотного, белково-углеводного состава, технически необходимые ингредиенты;
  • специальные свойства экологически чистых функциональных продуктов спортивного питания формируются вследствие научного обоснования и нормирования ингредиентов с использованием современных методов математического моделирования, корреляционного и регрессионного анализа, позволяющих учесть физико-химические характеристики новых продуктов;
  • выбор технологических параметров производства, обеспечивающих комплексное использование составных частей основного экологически чистого животного и растительного сырья, а также качество, безопасность и функциональные свойства новых продуктов;
  • увеличение сроков годности экологически чистых функциональных продуктов спортивного питания необходимо реализовать с использованием современных функциональных и технических ингредиентов натурального происхождения.

Методология реализации научно-методических принципов создания биотехнологий экологически чистых функциональных продуктов спортивного питания представлена на рисунке 3.2.

В основу научно-экспериментального обоснования биотехнологии экологически чистых функциональных продуктов спортивного питания положены основные тенденции, способствующие развитию отечественного спорта, достижению высоких спортивных результатов и сохранения здоровья спортсменов, среди которых наиболее значимая – обеспечение устойчивости организма спортсмена к стрессовым ситуациям путём организации рационального питания, обеспечивающего адекватное поступление энергии, биологически активных веществ и антиоксидантов.

Актуальность

создаваемой технологии

Блок I

Обоснование нормативных требований к составу и специализированным свойствам продукта

Определение вида

сельскохозяйственного сырья

Блок II

Подготовка молочно-белковой

основы

Выбор специальных

ингредиентов

Блок III

Корректировка состава нормализованной смеси

Пролонгирование сроков годности, повышение функциональных свойств

Блок IV

Введение в нормализованную смесь специальных ингредиентов при перемешивании

Выбор технологических

параметров

Блок V

Гомогенизация и пастеризация смеси компонентов. Охлаждение до температуры внесения закваски

сбалансированность

взаимное

обогащение

биологическая ценность

пребиотический фактор

Выбор ассоциированных

биообъектов, иммобилизация

Блок VI

Внесение биообъектов в пастеризованную и охлаждённую до температуры внесения закваски смесь, ферментация, обработка полученного сгустка, в зависимости от вида продукта

симбиоз отношений микроорганизмов

безопасность

Практическая реализация

Блок VII

Охлаждение готового продукта, расфасовка. Доохлаждение и реализация

Качество, доступность, эффективность

Рисунок 3.2 – Методология реализации научно-методических принципов создания биотехнологий экологически чистых функциональных продуктов

спортивного питания

3.3 Разработка технологических процессов подготовки функциональных и специальных компонентов, регулирующих химический состав, пищевую, биологическую ценность и специальные свойства продуктов спортивного питания

Концепция функционального питания, получившая развитие в последние три десятилетия, подразумевает не только осознание метаболического и фармакологического действия пищи. Функциональное питание – это новый взгляд на пищу как на средство профилактики и лечения некоторых заболеваний, подразумевающий использование функциональных пищевых продуктов, к которым относятся полноценные продукты питания, а также продукты, обогащённые компонентами – нутрицевтиками. В более узком смысле термин «функциональное питание» получил распространение при обозначении продуктов, содержащих про- и пребиотики, способствующих нормализации микробиоценоза желудочно-кишечного тракта, улучшению процессов пищева­рения и тем самым поддержанию здоровья организма человека в целом.

Для создания оптимального рациона у спортсменов могут применяться специализированные – спортивные продукты питания. Таким термином обозначают пищевые продукты, обладающие специфическим влиянием на адаптивные возможности человека к физическим и/или психоэмоциональным нагрузкам с целью достижения высших спортивных результатов.

Важное достоинство специализированных пищевых продуктов для спортсменов — это их заданный химический состав (в небольшом объеме содержится адекватное количество сбалансированных нутриентов в легкоусвояемой форме), повышенная пищевая и биологическая ценность и/или направленная эффективность. Их можно использовать как на дистанции или соревнованиях, так и между/после тренировок или стартов. Компонентами специализированных продуктов для спортсменов могут быть сухая молочная сыворотка и цельный молочный белок, цельный яичный белок, яичный альбумин, изолят соевого белка, водоросли (ламинария, хлорелла, спирулина и др.), продукты гидролиза пивных дрожжей, ПНЖК и лецитин, глюкоза, саха­роза, мальтодекстрин, крахмал, разнообразные формы витаминов и минеральных веществ, а также нутриенты специального назначения.

3.3.1 Разработка технологии гидролизата сывороточных белков

Большинство из специализированных ингредиентов до введения санкций и развития программы импортозамещения в отечественном аграрном производстве поступали в Россию из стран дальнего зарубежья. В настоящее время, в России значительно выросли объёмы производства творога, творожных продуктов, сыров: твёрдого, полутвёрдого, мягкого. Соответственно, возникли перспективы интенсификации переработки биологически ценного белково-углеводного молочного сырья: сыворотки творожной и подсырной, что в настоящее время организуется в собственных цехах молочных предприятий, производящих творог и сыры. Особо ценными для продуктов спортивного питания являются гидролизаты сывороточных белков, которые содержат свободные незаменимые аминокислоты и пептиды

Гидролиз сывороточных белков актуален по нескольким причинам. Во-первых, смеси пептидов различной длины всасываются в пищеварительном тракте быстрее и полнее, чем эквивалентные по составу смеси аминокислот. Во-вторых, в составе белковых гидролизатов могут присутствовать различные физиологически активные пептиды, необходимые для регуляции ряда важных функций организма. В-третьих, возможно положительное влияние пептидов, на усвоение некоторых эссенциальных микронутриентов, а именно ионов металлов. В составе ферментативных гидролизатов казеина и белка молочной сыворотки присутствуют пептиды, способные образовывать прочные координационные (хелатные) соединения с ионами кальция и значительно усиливать эффективность их всасывания. В-четвертых, ферментативные гидролизаты белка в составе специализированных гипоаллергенных про­дуктов имеют определённые технологические (функциональные) преимущества над смесями аминокислот [13]. В связи с вышеизложенным в работе использовали именно этот метод.

Объектом исследования являлась сыворотка (подсырная и творожная) со среднестатистическим химическим составом: СМО – 6,0 %; белок – 0,68 %; НБА – 0,29 %; лактоза – 4,0 %.

Для концентрирования сыворотки на первом этапе исследования использовался метод ультрафильтрации на современном модуле Tetra Alcross UF с 38/3819/19. Мембраны керамические. Степень концентрирования (фактор CF), который использовался, составил 3,3. Повторность экспериментов пятикратная. В результате получен сывороточный концентрат (ульрафильтрат) с химическим составом: СМО – (20,1±0,1) %; белок – (12,15±0,11) %; НБА – (2,10±0,05) %; лактоза – (3,20±0,05) %.

Для снижения количества лактозы использовался фермент β-галак-тозидаза. В результате в низколактозном сывороточном концентрате (ультрафильтрате) лактоза присутствует в количестве (0,7±0,5) масс.%, а углеводы представлены глюкозой и галактозой.

На следующем этапе экспериментальных исследований для повышения массовой доли сывороточных белков использовали вторичное концентрирование методом вакуум-выпаривания в вакуум-котле. При больших объёмах сыворотки можно использовать вакуум-выпарную установку.

В результате получен низколактозный сывороточный концентрат со следующим химическим составом: СМО – (45,01±1,0) %, в том числе: белков – (30,38±0,12) %; углеводов (7,80±0,15) %, НБА – (5,25±0,10) %, остальное – минеральные вещества.

На основании математической обработки экспериментальных данных, полученных в результате проведения исследований, оптимизированы параметры процесса гидролиза низколактозного концентрата сывороточных белков ферментным препаратом «Панкреатин — ЛекТ», данные его характеризующие приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Характеристика протеолитического фермента «Панкреатин-ЛекТ»

Функция Характеристика
Состав фермента Липаза – гидролизует нейтральный жир до жирных кислот и моноглицеридов

Трипсин и химотрипсин – гидролизуют белки до полипептидов, дипептидов, аминокислот

Альфа-амилаза – гидролизует углеводы до ди-дисахаридов
Оптимальные значения рН для функционирования фермента, в том числе:

min

max

 7,4-7,6

6,4-6,5

7,8-8,0
Оптимальная температура функционирования, °С 50±2

Оптимизированные параметры процесса гидролиза представлены в таблице 3.2, химический состав и свойства в таблице 3.3. Органолептические показатели гидролизата сывороточных белков в таблице 3.4.

Таблица 3.2 – Параметры процесса гидролиза низколактозного сывороточного концентрата белков

Параметры процесса гидролиза Значение
Температура, °С 50,0±2,0
Время, ч 4,5±0,5
Концентрация фермента, в процентах от сывороточного концентрата 0,85±0,05
Активная кислотность сывороточного концентрата, ед. рН, не менее 6,28
Степень гидролиза сывороточных белков, % 45,0±0,5

Таблица 3.3 – Химический состав и свойства гидролизата сывороточных белков

Показатель Значение
Массовая доля сухих веществ, % 45,5±0,5
В том числе белки, %

углеводы, %

НБА, %

 30,5±0,5

7,8±0,2

5,2±0,2
Активная кислотность, ед. рН 6,28±0,02

Таблице 3.4 – Органолептические показатели гидролизата сывороточных белков

Показатель Характеристика показателя
Внешний вид Густая, текучая масса
Запах Сывороточный, без посторонний запахов
Вкус Сывороточный, без посторонних привкусов
Цвет Светло-кремовый, равномерный по всей массе

Для оценки биологической ценности гидролизата сывороточных белков изучен качественный и количественный состав аминокислот белков сывороточного гидролизата. Результаты представлены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 – Качественный и количественный состав аминокислот белков сывороточного гидролизата

Аминокислоты Массовая доля аминокислоты, мг/100 г Отклонения, (±)
Незаменимые, в том числе: 15,434 —
Валин 2,152 0,095
Изолейцин 2,550 0,072
Лейцин 3,135 0,070
Лизин 2,869 0,085
Метионин 1,023 0,150
Треонин 2,220 0,350
Триптофан 0,369 0,071
Фенилаланин 1,117 0,093
Заменимые, в том числе: 14,260 —
Алании 1,423 0,050
Аргинин 0,425 0,025
Аспарагиновая кислота 1,032 0,100
Гистидин 0,893 0,010
Глицин 0,645 0,065
Глутаминовая кислота 5,468 0,085
Пролин 1,554 0,060
Серин 1,657 0,020
Тирозин 0,923 0,062
Цистин 0,240 0,100
Всего 29,694 —

Результаты, приведённые в таблице 3.5, свидетельствуют о биологической полноценности белков сывороточного гидролизата, который необходимо использовать в производстве продуктов спортивного питания. Для производства сывороточного гидролизата разработана блок-схема (рисунок 3.3).

Молочная сыворотка – подогрев до t = (45±2) °С и сепарирование

Пастеризация при t = (92±2) °С, τ = (15±2) мин

Ультрафильтрация при t = (48±2) °С, коэффициент концентр. CF = 3,3

Концентрирование низколактозного ультрафильтрата вакуум-выпариванием до СМО (45,0±1,0) %, в т.ч. белки (30,38±0,12) %

Гидролиз (снижение количества) лактозы с использованием фермента

β-галактозидаза

Гидролиз низколактозного ультрафильтрата с использованием

ферментного препарата «Панкреатин — ЛекТ» в количестве (0,85±0,05) %

Время гидролиза (4,5±0,5) ч

Оценка качества и безопасности готового продукта.

Расфасовка, охлаждение до t = (4±2) °С

Рисунок 3.3 – Блок-схема технологического процесса производства

гидролизата сывороточных белков

3.3.2 Получение функционального ингредиентаметодом конверсии пшеничных отрубей

Пшеничные отруби, получаемые в качестве побочного продукта во время сортовых и обойных помолов пшеницы, выращенной в экологически чистых условиях на опытном поле Омского ГАУ, могут являться ценным ингредиентом для продуктов специального назначения. Исследовали качественные показатели пшеничных отрубей до и после предварительной биообработки, с целью обоснования возможности применения их в составе белково-углеводных продуктов спортивного питания.

Пшеничные отруби, отобранные для проведения серии экспериментальных исследований по научно-исследовательской работе обладают следующими характеристиками, представленными в таблице 3.6. Определение таких характеристик, как влажность и зольность, является необходимым этапом любого анализа растительного сырья, а также содержание кислотонерастворимого лигнина и пентозанов.

Таблица 3.6 – Химические характеристики растительного сырья – пшеничных отрубей

Наименование показателя Значение показателя
Влага, % 9,18±0,12
Зольность* 5,98±0,28
Сырая клетчатка, % 8,50±1,30
Сырой протеин, % 14,70±0,46
Лигнин*, % 7,55±0,39
Пентозаны*, % 17,90±0,01
Крахмал, % 16,20±2,80
ССu, мг/кг 46,20
СSe, мг/кг 0,16

* — в пересчёте на сухой материал

Отмечено довольно высокое количество пентозанов и низкое количество лигнина (по сравнению исследованными в ИХТТМ СО РАН ранее образцами другого растительного сырья). Полученные экспериментальные результаты коррелируют с данными представленными в научной литературе отечественных и зарубежных авторов.

Пшеничные отруби имеют в пищевом отношении ценный химический состав, однако биодоступность нутриентов и биологически активных веществ достаточно низкая из-за высокого содержания нерастворимых растительных полисахаридов. Поэтому следующая серия исследований посвящена определению оптимальных технологических параметров биотрансформации полимеров пшеничных отрубей с целью увеличения их усвояемости.

Пшеничные отруби являются отходами мукомольного производства, в результате помола зерна в муку, происходит механическое отделение содержимого эндосперма от остальных морфологических структур зерновки. Целостность структур зерновки нарушается и под микроскопом клетки алейронового слоя видны в виде разорванных отдельных однослойных участков, состоящих из кубических клеток.

При увлажнении пшеничных отрубей захват влаги происходит вначале клетками плодовой оболочки, имеющими ячеистую структуру, затем капиллярами, порами и пустотами, биологически играющими роль запасных резервуаров для воды всех тканей зерна – в плодовой и семенной оболочке, алейроновом слое, зародыше и крахмальными зёрнами. Содержимое клеток алейронового слоя является однородным (рисунок 3.3) и занимает весь объем и плотно прилегает к оболочке, группа клеток представляет собой компактное образование из разорванного алейронового слоя.

6.6 1 (1)

Рисунок 3.3 – Клетки алейронового слоя отрубей

Клетки алейронового слоя, несмотря на отделение их от зерна, механическую обработку в результате помола и отсутствия влаги сохраняют свою жизнеспособность.

Структурные изменения, происходящие в клетке алейронового слоя в результате замачивания отрубей в воде, можно наблюдать на рисунке 3.4.

18.18 Рисунок 3.4 – Набухание оболочек клеток алейронового слоя отрубей и образование в клетках вакуолей

При замачивании пшеничных отрубей в воде при температуре (40±10)° С происходит набухание оболочек и образование в клетках множества мелких и одной или двух крупных вакуолей (рисунок). Растущая крупная вакуоль создаёт давление внутри клетки и растягивает оболочку изнутри. Набухшая оболочка клетки становиться стекловидно-прозрачной и растягивается. Неоднородность строения оболочки определяет её анизотропию – двойное лучепреломление, что свидетельствует об осуществлении обменных процессов между содержимым клетки и внешней водной средой. Замоченные в тёплой воде отруби увеличивают свой объем в 2-3 раза.

Целлюлоза семенных оболочек в отрубях представлена в виде отдельных морфологических образований, похожими на клетки структурами (рисунок 3.5), но в этих структурах нет ни ядра, ни компонентов соответствующих клеткам. Основная роль целлюлозной семенной оболочки состоит в механической защите эндосперма.

10.10 2 (2)

Рисунок 3.5 – Кусочек семенной оболочки – целлюлоза

Таким образом, пшеничные отруби в пищевых системах обладают большой влагоудерживающей способностью, увеличивают количество связанной влаги, обусловленное высоким содержанием в них таких пищевых волокон как пентозаны, лигнины, целлюлоза и др.

В настоящее время основной причиной низкой степени использования пшеничных отрубей в пищевой промышленности является грубая текстура, горький и острый вкус и в итоге грубый вкус пищевого продукта, вызванный отрубями [14]. Более того, включение в рецептуру пшеничных отрубей вызывает технологические сложности [15, 16, 17]. В связи с этим предложены новые методы сухого фракционирования для улучшения свойств отрубей, разрабатываются новые технологии процессов их трансформации для лучшего использования питательного потенциала [18]. В производстве нутрицевтиков и функциональных пищевых продуктов перспективными являются биотрансформация, микро- и нанотехнологии [19]. В пищевых продуктах определено, что уменьшение размера частиц различных растительных материалов, богатых клетчаткой, изменяет структуру, площадь поверхности и функциональные свойства растительного сырья[20]. Исследования пищевой ценности продуктов, обогащённых отрубями, показали, что биодоступность фенольных кислот и минералов, что особенно актуально для продуктов специального назначения, улучшалась с уменьшением размера частиц отрубей и увеличением количества измельчённых частиц алейронового слоя [21]. С этой точки зрения для пищевой промышленности использование мелких фракций отрубей даёт возможность получения новых функциональных ингредиентов в производстве некоторых пищевых продуктов [22]. По данным литературного обзора, можно предположить, что реакционную способность углеводсодержащего сырья, можно увеличить с помощью предварительной механической обработки твёрдого целлюлозного субстрата в мельницах или специальных активаторах. Основными факторами, влияющими на повышение реакционной способности растительного сырья, являются механическое разрушение тканей и клеток, уменьшение размера частиц, изменение структуры компонентов сырья. Данная гипотеза подтверждается тем, что в результате измельчения лигноцеллюлозных материалов происходит увеличение удельной поверхности субстрата и разупорядочение его структуры, следовательно, увеличение площади поверхности субстрата, доступного для воздействия как химического, так и для биологического.

Гидролиз целлюлозы и крахмала растительного сырья затрудняют сопутствующие им биополимеры: лигнин, гемицеллюлозы, пектины, а так же кристалличность целлюлозы. Поэтому для увеличения реакционной способности сырья используют механический способ предварительной обработки, направленный на разрушение кристаллической структуры целлюлозы физическим воздействием. На основании полученных расчётных данных, гранулометрический состав образцов пшеничных отрубей представлены в таблице 3.7.

Таблица 3.7 – Гранулометрический состав пшеничных отрубей

Размер частиц, мкм Массовая доля, %
630 9,9
560 4,9
360 40,5
250 21,2
140 13,5
<100 8,1

Измельчение пшеничных отрубей проводили на фракции 600 и 250 мкм на дисковой коллоидной мельнице. В связи с тем, что при механической обработке и рассеивании со средним размером частиц 600 и 250 мкм были получены фракции, состоящие из разных анатомических частей зерновки.

Аморфизация кристаллической целлюлозы растительного сырья способствует увеличению скорости гидролиза полисахаридов, поэтому определена целесообразность получения фракций с размером частиц менее 250 мкм; определения индекса кристалличности, т.к. целлюлазные ферменты не способны катализировать гидролиз кристаллической целлюлозы.

Для получения однородной фракции была определена необходимость измельчения пшеничных отрубей до размеров частиц менее 100 мкм. Механическая активация (МА) Отрубей проводилась в центробежной роликовой мельнице РМ-20, оснащённой водяным охлаждением (производство Институт химии твёрдого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск).

Кристаллическая структура отрубей представлена крахмалом А-типа. Активированные образцы (МА 20 Гц и МА 40 Гц) полностью аморфны. На рентгенограмме образца исходный 100 мкм присутствует рефлекс кварца SiO2 (01-077-1060 PDF-2, 2008), рисунки 3.6-3.9.

Кристалличность крахмала определяли по методу Nara и Komiya [23]. Степень кристалличности фракций пшеничных отрубей:

  • исходный образец 600 мкм – 25 % (плохо разрешим);
  • исходный образец 100 мкм – 29 %.

Полученные фракции пшеничных отрубей со средним размером частиц 250 и 600 мкм позволили приступить к выполнению следующего этапа экспериментальной части.

word image 306 Разработка высокоэффективных технологий переработки сельскохозяйственной продукции в экологически чистые функциональные продукты детского и спортивного питания

Рисунок 3.6 – Рентгенофазовый анализ на порошковом

дифрактометре нативных пшеничных отрубей

word image 307 Разработка высокоэффективных технологий переработки сельскохозяйственной продукции в экологически чистые функциональные продукты детского и спортивного питания

Рисунок 3.7 – Рентгенофазовый анализ на порошковом дифрактометре измельченного образца отрубей

word image 308 Разработка высокоэффективных технологий переработки сельскохозяйственной продукции в экологически чистые функциональные продукты детского и спортивного питания

Рисунок 3.8 – Рентгенофазовый анализ на порошковом дифрактометре активированного образца отрубей МА 20 Гц

По литературным данным в зерне злаков и продуктах их переработки (отрубях) моносахариды и олигосахариды представлены глюкозой, сахарозой, фруктозой, раффинозой; преобладает сахароза и в небольшом количестве имеются три- и тетрасахариды. Поэтому с целью определения реакционной способности пшеничных отрубей (процесса экстракции редуцирующих веществ), в зависимости от температурного режима обработки (температурный интервал: от 25 до 75 °С с шагом 10 °С) установлено содержание редуцирующих веществ (РВ) нативных и механически обработанных пшеничных отрубей (фракции: 600 и 250 мкм) (рисунок 3.9).

word image 309 Разработка высокоэффективных технологий переработки сельскохозяйственной продукции в экологически чистые функциональные продукты детского и спортивного питания word image 310 Разработка высокоэффективных технологий переработки сельскохозяйственной продукции в экологически чистые функциональные продукты детского и спортивного питания

Рисунок 3.9 – Изменение содержания РВ механически обработанных пшеничных отрубей, фракция 250 мкм в зависимости от продолжительности процесса и гидромодуля (t = 75 °С)

Определён рациональный температурный режим процесса экстрагирования и показатель гидромодуля, обеспечивающий максимальный уровень РВ в экстракте пшеничных отрубей – количество редуцирующих веществ достигало 0,091-0,103 г/г нативных пшеничных отрубей через 5-6 часов, при температуре 65-75 °С и гидромодуле 1:8, что согласуется с литературными данными [23].

Большее содержание редуцирующих веществ на каждом этапе процесса в экстрактах пшеничных отрубей фракции 250 мкм может свидетельствовать о большем количестве крахмальных зерен эндосперма зерна в исследуемой фракции, по сравнению с нативными отрубями и фракцией 600 мкм, основная часть которой представлена целлюлозой семенных оболочек и оболочек клеток аллейронового слоя. Нагревание пшеничных отрубей выше 80 °С при различных гидромодулях приводит к резкому снижению уровня редуцирующих веществ, что может быть связано с инактивацией нативных амилолитических ферментов отрубей и взаимодействием редуцирующих веществ с белковыми компонентами.

Важно учитывать, что кроме пищевой ценности, в основном связанной с пищевыми волокнами, фенольными и минеральными веществами, отруби оказывают негативное влияние на органолептические и технологические свойства продуктов, что ограничивает их использование в качестве пищевого ингредиента в целом и в производстве самостоятельной БАД для специализированного питания.

Одним из способов преодоления этого эффекта является предварительная биологическая обработка отрубей ферментами, специальными заквасочными дрожжевыми и молочнокислыми бактериями и/или ферментами, разрушающими клеточную стенку [24, 25], что увеличивает содержание биологически активных соединений в продуктах специализированного назначения с последующим возможным положительным физиологическим эффектом [26]. Использование методов биотрансформации показано и для улучшения биодоступности соединений пшеничных отрубей полезных для здоровья [27, 28, 29]. В процессе ферментации компоненты зерна модифицируются под действием, как отдельных ферментных препаратов, так и экзогенных бактериальных ферментов, что влияет на их структуру, биологическую активность и усвояемость [30]. Определено, что ферментация с участием дрожжей, улучшает биологическую активность и технологические свойства пшеничных отрубей и приводит к солюбилизации арабиноксиланов [31]. Ферментация может оказывать влияние на качество пищевых продуктов из цельного зерна и воздействие их на здоровье человека. Например, биотрансформация молочнокислыми бактериями улучшает питательные свойства, а также структуру и вкусовые качества цельного зерна и продуктов, богатых клетчаткой [32]. Такая предварительная обработка повышает уровень биологически активных пептидов, растворимость пищевых волокон и минеральную биодоступность, а также снижает гликемический индекс [33]. Определено, что ферментация отрубей амилолитическими и фитодеградирующими ферментами повышает биодоступность минеральных веществ и уменьшает негативное действие отрубей на технологические показатели полуфабрикатов [34]. Поэтому биодеградация пшеничных отрубей амилолитическими ферментами является важным технологическим этапом для получения конкретных результатов, и определение соотношения ферментных препаратов является определяющей для успешных деструкции полимеров растительного сырья.

Переработка растительного сырья осложнена его химическим составом. Очевидно, что в комплексном лигноцеллюлозном сырье, к которому относятся пшеничные отруби, процессы кислотного или ферментативного разложения полимеров будут происходить неравномерно. Исследования по определению количества структурообразующих компонентов сырья до обработки, а также контроль за выходом целевых веществ в процессе гидролиза являются актуальными. Определение изменения качественного и количественного состава углеводов и растворимых белковых соединений на различных технологических этапах биоконверсии углеводсодержащего сырья значим для дальнейшего производства пищевых продуктов функционального назначения.

Целью следующих исследований является оценка эффективности способов конверсии компонентов вторичного растительного сырья для использования их в технологии продуктов питания. Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1. На основании проведенных исследований высокотемпературного кислотного гидролиза полисахаридов растительного сырья определить качественный и количественный состав углеводов полученных гидролизатов;

2. Установить эффективность действия ферментных препаратов амилолитического, глюколитического и целлюлолитического действия и мультиэнзимной композиции на их основе при биоконверсии продуктов переработки зерна пшеницы (отруби).

3. Исследовать биоконверсию механически активированных пшеничных отрубей, фракции со средним размером частиц до 100 мкм для определения зависимости содержания восстанавливающих сахаров от глубины размола пшеничных отрубей;

4. Провести подбор композиции ферментных препаратов амилолитического и протеолитического действия с целью модификации белковых компонентов пшеничных отрубей.

Переработка растительного сырья осложнена его сложным химическим составом. Очевидно, что в комплексном лигноцеллюлозном сырье, к которому относятся пшеничные отруби, процессы кислотного или ферментативного разложения полимеров будут происходить неравномерно. Требуется проведение работ по определению количества структурообразующих компонентов сырья до обработки, а также контроль за выходом целевых веществ в процессе гидролиза.

Наиболее признанным методом для анализа качественного и количественного состава моносахаридов, например, в гидролизатах крахмалсодержащего сырья является хроматография (газовая или жидкостная). Поэтому качественный и количественный состав гексоз: глюкоза+галактоза, манноза, сумма пентоз, сумма дисахаридов определяли хроматографическим методом после химической предобработки серной кислотой, а также ферментативно обработанных нативных и измельчённых до фракции 100 мкм пшеничных отрубей.

Основными задачами экспериментальных исследований являлся подбор наиболее перспективных видов ферментных препаратов, а также их комплексов, для усиления глубины ферментативной конверсии пшеничных отрубей с получением определённого набора углеводов и других ценных веществ.

Замоченные в тёплой воде (t = (40±10) °С пшеничные отруби увеличиваются в объёме в 2,5-3,5 раза за счёт набухания полисахаридов и клеток алейронового слоя. Клеточная стенка препятствует чрезмерному набуханию и лизису клеток (рисунки 3.10, 3.11).

21.21 1.1
Рисунок 3.10 – Набухшие оболочки алейронового слоя пшеничных отрубей и вакуолей клеток Рисунок 3.11– Разъединение клеток алейронового слоя пшеничных отрубей под действием целлюлазных ферментных препаратов

В набухшие отруби вносили препараты целлюлазного действия. В результате происходит «расплавление» межклеточного вещества в алейроновом слое и под микроскопом вместо группы клеток наблюдаем единичные свободные клетки. Далее происходит расщепление целлюлозы из оболочек самих клеток, освобождается содержимое клеток и в экстракт выходит содержимое вакуолей и самой клетки.

В следующей серии исследований определяли степень биоконверсии пшеничных отрубей препаратами: АмилоЛюкс АТС, АмилоЛюкс А, ЦеллолЛюкс А, ГлюкоЛюкс А, Протеаза кислая, Биоферм и ЦеллоЛюкс F по накоплению редуцирующих веществ.

Выбрана композиция ферментных препаратов, которая способствовала наибольшей конверсии углеводов – ГлюкоЛюксА (1 %), АмилоЛюксАТС (1 %), ЦеллоЛюксА (0,5 %), концентрации ферментных препаратов взяты на единицу массы сырья. Перспективным по нашему мнению является включение препарата Протеаза кислая в комплекс ферментных препаратов амилолитического и ксилоназного действия, с целью увеличения содержания растворимых белковых соединений. Для оценки реакционной способности механически обработанных отрубей исследовали ферментативно обработанную фракцию 100 мкм. Ферментативную обработку проводили при одинаковых условиях: температура 50 °С, рН 4,5, время ферментации 6 часов, оптимальный гидромодуль 1:8. Условия проведения эксперимента были оптимальными для действия ферментов композиций, в соответствии с рекомендациями, изложенными в спецификации фирм-производителей.

ВЭЖХ-анализ моносахаридов показал (рисунки 3.12-3.14) наличие в гидролизатах глюкозы, ксилозы и незначительного количества маннозы, что характерно для моносахаридного состава отрубей.

Образец 1 — копия word image 311 Разработка высокоэффективных технологий переработки сельскохозяйственной продукции в экологически чистые функциональные продукты детского и спортивного питания
А В

Рисунок 3.12 – Хроматограмма экстракта нативных пшеничных

отрубей (А) и гидролизата химически обработанных серной кислотой пшеничных отрубей (В).

Содержание глюкозы варьирует от 2,8 до 23,7 мг/мл, пентоз (в пересчёте на ксилозу) – от 0,2 до 7,8 мг/мл, маннозы – от 0,5 до 2,5 мг/мл. В образцах 1, 2 (Рисунок 3.12 (А) и (В) и 5 (рисунок 3.14) обнаружены другие моносахариды неустановленной природы, предположительно, галактоза. Лактоза и другие дисахариды не были обнаружены ни в одном образце.

Образец 3 — копия word image 312 Разработка высокоэффективных технологий переработки сельскохозяйственной продукции в экологически чистые функциональные продукты детского и спортивного питания
А В

Рисунок 3.13 – Хроматограмма гидролизата ферментативно

обработанных комплексом: ГлюкоЛюкс А 1,0 %, АмилоЛюкс АТС 0,5 %, ЦеллоЛюкс А 0,5 % пшеничных отрубей:

(А) – нативных; (В) – фракции 100 мкм

Образец 5 — копия

Рисунок 3.14 – Хроматограмма гидролизата ферментативно

обработанных нативных пшеничных отрубей комплексом:

АмилоЛюкс АТС 1,0 %, Биоферм 0,5 %, Протеаза кислая 0,5 %

В предыдущих исследованиях определено высокое содержание редуцирующих веществ при гидролизе углеводов пшеничных отрубей серной кислотой. Поэтому актуальным является анализ качественного и количественного состава углеводов, как при химическом, так и при ферментативном гидролизе полисахаридов растительного сырья. По данным хроматографического анализа качественный и количественный состав гидролизатов моно- и дисахаридов различен. Так наибольшее содержание глюкозы определено при ферментативном гидролизе комплексом препаратов ГлюкоЛюкс А 1,0 %, АмилоЛюкс АТС 0,5 %, ЦеллоЛюксА 0,5 % нативных и механически предобработанных (фракции размером 100 мкм) пшеничных отрубей, что составило 2,25 % и 2,37 % в гидролизате. А количество глюкозы на массу ферментативно обработанных этих образцов пшеничных отрубей составило 18,0 и 19,0 % (180,0 и 189,6 мг/г сырья соответственно). Количество глюкозы в результате биоконверсии пшеничных отрубей комплексом ферментов: АмилоЛюкс АТС (1,0 %), Биоферм (0,5 %) и Протеаза кислая (0,5 %), ниже в 4,3 раза по сравнению с действием предыдущего комплекса препаратов амилазного и целлюлазного действия. Хочется заострить внимание, что в гидролизате пшеничных отрубей обработанных комплексом АмилоЛюкс АТС (1 %), Биоферм (0,5 %) и Протеаза кислая (0,5 %) содержание неустановленного моносахарида сопоставимо с содержанием основного компонента – глюкозы.

Определено, что химическая обработка пшеничных отрубей в условиях высоких температур является эффективным методом гидролиза полисахаридов растительного сырья. Установлено, что максимальное содержание редуцирующих веществ достигает 0,45-0,49 г/г отрубей. Однако, количество глюкозы в гидролизате химически обработанных пшеничных отрубей ниже на 76 %, чем при ферментативной обработке комплексом целлюлазных и амилазных ферментов, но одинаково при действии комплекса ферментов амилолитического и протеолитического действия, что составило 43,2 мг/г отрубей (таблица 3.8).

Таблица 3.8 – Изменение содержания растворимых веществ химически и ферментативно обработанных пшеничных отрубей

Растворимые вещества, мг/мл Способ конверсии
Глюкоза Манноза Пентозы Другие моносаха-

риды

 Аминный азот, мг/г отрубей
1 2 3 4 5 6
Контроль 2,8 0,5 0,2 0,4 2,24
Нативные отруби химически обработанные 5,4 2,5 7,8 0 2,46
Нативные отруби ферментированные (ГлюкоЛюкс А 1,0 % + АмилоЛюкс АТС 0,5 % + ЦеллоЛюкс 0,5 %) 22,5 1,8 2,6 0 2,69
Ферментированные механически активированные отруби (ГлюкоЛюкс А 1,0 % + АмилоЛюкс АТС 0,5 % + ЦеллоЛюкс 0,5 %) 23,7 1,2 2,2 0 2,24
Окончание таблицы 3.8
1 2 3 4 5 6
Ферментированные нативные отруби

(Биоферн 0,5 % + АмилоЛюкс АТС 0,5 % + Протеаза кислая 0,5 %)

 5,2 7 0,5 3,5 5,15

Наибольшее содержание маннозы определено при ферментативной обработке растительного сырья комплексом, включающим протеолитический фермент Протеаза Кислая, что составило 56,0 мг/г сырья. Количество маннозы при ферментативной обработке нативных и механически обработанных (фракция 100 мкм) пшеничных отрубей составляет 14,4 и 9,6 мг/г отрубей соответственно, что ниже в 1,4 раза по сравнению с химической обработкой.

Наиболее высокий уровень пентоз определён при химической обработке серной кислотой пшеничных отрубей, что составило 62,4 мг/г сырья. Содержание пентоз ниже при ферментативной обработке, как комплексами амилолитических, целлюлазных и амилазных, протеолитических ферментных препаратов. Определены другие моносахариды, предположительно галактоза, в гидролизате ферментативно обработанного растительного сырья комплексом, включающим протеолитический фермент Протеаза Кислая, содержание которых составляет 28,0 мг/г пшеничных отрубей. В гидролизатах пшеничных отрубей выбранными методами биоконверсии других моносахаридов не обнаружено.

Таким образом, наибольшее суммарное содержание моно- и дисахаридов значимых для дальнейшей биоконверсии растительного сырья микроорганизмами установлена при ферментативном методе обработки как нативных так и механически обработанных пшеничных отрубей комплексом препаратов: ГлюкоЛюкс А (1,0 %), АмилоЛюкс АТС (0,5 %), ЦеллоЛюксА (0,5 %), и составило 215,2 и 216,8 мг/г отрубей соответственно. Обработка пшеничных отрубей химическим способом или комплексом с протеолитическим ферментным препаратом определяют одинаковый суммарный уровень моно- и дисахаридов в гидролизатах, который ниже в 1,7 раза в сравнении с комплексом амилолитических и амилазных ферментных препаратов.

Определение аминного азота подтвердило рабочую гипотезу о том, что ферментативная обработка растительного сырья повышает содержание растворимых белковых соединений. Так при биоконверсии комплексом ферментных препаратов Биоферн (0,5 %), АмилоЛюкс АТС (0,5 %) и Протеаза кислая (0,5 %) содержание аминного азота составило 39,52 мг/г сырья. Содержание растворимого аминного азота в гидролизатах пшеничных отрубей выбранными нами другими методами сохранялся на одинаковом уровне, но значимо ниже (в 2 раза) в сравнении с ферментативной обработкой комплексом включающим препарат Протеаза кислая.

Количество сухих веществ в гидролизатах ферментативно обработанных нативных и механически измельчённых до 100 мкм пшеничных отрубей максимально при биоконверсии комплексом препаратов АмилоЛюкс АТС (1,0 %), ЦеллоЛюкс А (0,5 %), Протеаза кислая (0,5 %), и составило 5,31 %, что выше контроля в 3,1 раза. Однако, содержание сухих веществ в гидролизатах нативных и механически обработанных отрубей при биоконверсии комплексом ГлюкоЛюкс А (1,0 %), АмилоЛюкс АТС (0,5 %), ЦеллоЛюкс А (0,5 %), ниже на 12,8 %, а содержание редуцирующих веществ больше в 1,7 раза, чем предыдущим комплексом с препаратом Протеаза кислая. Полученные результаты указывают на наибольшую степень биоконверсии полимеров растительного сырья с использованием препарата Протеаза кислая, о чем свидетельствует повышенное содержание сухих веществ в экстракте – 0,425 г/г отрубей, в сравнении с действием других комплексов ферментных препаратов.

Механическая обработка пшеничных отрубей способствует увеличению в экстракте количества сухих веществ на 6,1 % и редуцирующих веществ на 2,1 % при ферментативном гидролизе комплексом ГлюкоЛюкс А(1,0 %), АмилоЛюкс АТС (1,0 %), ЦеллоЛюкс А (0,5 %), в сравнении с пшеничными отрубями не подвергнутыми механическому воздействию (нативные).

Химическая обработка серной кислотой является эффективным методом гидролиза полисахаридов пшеничных отрубей, однако условия высокотемпературного режима воздействия приводят к деградации сахаров, к низкому содержанию моно- и дисахаридов – 125,6 мг/г пшеничных отрубей и образованию побочных продуктов, которые в дальнейшем могут ингибировать процессы брожения в сравнении с ферментативной биоконверсией.

Механическая активация пшеничных отрубей с получением фракции 100 мкм, не даёт значимого эффекта для увеличения степени биоконверсии полисахаридов, вследствие высокого удельного содержания крахмала.

Ферментативная обработка пшеничных отрубей комплексом ГлюкоЛюкс А, АмилоЛюкс АТС и ЦелоЛюкс А приводит к синергизму гидролитического действия на полисахариды сырья, что выражается максимальным содержанием моно- и дисахаридов – 215,2 и 216,8 мг/г пшеничных отрубей.

Включение в комплекс ферментных препаратов: АмилоЛюксАТС, Биоферерн, препарата Протеаза Кислая способствует образованию растворимых белковых соединений, что подтверждается повышенным содержанием в гидролизатах аминного азота – 5,15 мг/г сырья.

Из анализа результата экспериментальных исследований конверсии полимеров пшеничных отрубей, произведённых в экологически чистых условиях, получен ингредиент для специализированного питания, который обладает высокими органолептическими характеристиками и пищевой ценностью (таблица 3.9, приложения 1-3).

Таблица 3.9 – Органолептические и физико-химические показатели ингредиента для продуктов специального назначения

Наименование показателя Характеристика и норма
1. Цвет Желтый с сероватым оттенком
2. Запах Хлебный, без посторонних запахов, не затхлый, не плесневый
3. Вкус Сладкий, без посторонних привкусов, не кислый, не горький
4. Размеры частиц ≤100 мкм
5. Влажность, %, не более 15,0
6. Металломагнитная примесь
частицы металломагнитной примеси размером до 2 мм на 1 кг отрубей, мг, не более 5,0
в том числе частицы размером от 0,5 до 2,0 мм 1,5
частицы металломагнитной примеси с острыми концами и краями Не допускается
7. Заражённость и загрязнённость вредителями Не допускается

Химические показатели ингредиента для продуктов специального назначения приведены в таблице 3.10.

Таблица 3.10 – Химические показатели ингредиента для продуктов специального назначения

Наименование показателя Характеристика
Глюкоза, мг/г отрубей 189,6
Манноза, мг/г отрубей 9,6
Пентозы, мг/г отрубей 17,6
Аминнный азот, мг/г отрубей 5,15
Сырой протеин, % 17,5
Сырая клетчатка 10,9
ССu, мг/кг 46,2
СSe, мг/кг 0,16

Таким образом, биоконверсия полимеров пшеничных отрубей увеличивает содержание усвояемых в них нутриентов, а полученный продукт обладает функциональными свойствами и повышенной пищевой ценностью.

3.3.3 Аргументированный скрининг пробиотических культур и конструирование эффективных заквасок в иммобилизованном виде

Одним из способов увеличения продуктивности непрерывных микробиологических процессов и получения высокой плотности клеточной культуры является использование иммобилизованных клеток. Иммобилизованные клетки сохраняют пролиферативную функцию как непосредственно после иммобилизации, так и после длительного использования в биотехнологических процессах. При этом кинетические характеристики роста (удельная скорость роста и время удвоения) иммобилизованных клеток существенно не отличаются от аналогичных характеристик свободных клеток [35].

Для исследования выбран процесс иммобилизации биообъектов методом наслаивания, реализуемый в специальных реакторах, согласно методике разработанной кандидатом технических наук, доцентом кафедры продуктов питания и пищевой биотехнологии ФГБОУ ВО Омский ГАУ Н.Л. Чернопольской.

На основании анализа литературных данных и результатов исследований в качестве биообъектов выбраны следующие культуры, характеристика которых представлена в таблице 3.11.

Таблица 3.11 – Биообъекты и их характеристика

Объекты

исследования

 Характеристика
температурные

характеристики

роста, ºС

 симбиоз активность

ферментации, ч
1 2 3 4
Lactobacillus acidophilus Интервал роста от 20 до 55, оптимум 37-45 S. thermophilus, бифидобактерии, дрожжи 4,0±0,5
Lactobacillus delbrueckii bulgaricus Интервал роста от 0 до 55, оптимум 40-45 S. thermophilus, бифидобактерии, дрожжи 4,5±0,5
Lactococcus lactis subspillus lactis Интервал роста от 8 до 42, оптимум 28-32 Lac. cremoris, Lac. diacetylactis виды рода Leuconostoc, бифидобактерии, S. thermophilus, дрожжи 4,0±0,5
Окончание таблицы 3.11
1 2 3 4
Lactococcus lactis subspillus cremoris Интервал роста от 8 до 40, оптимум 22-30 Lac. lactis, Lac. diacetylactis виды рода Leuconostoc, бифидобактерии, S. thermophilus, дрожжи 6,0±0,5
Lactococcus lactis biovar. diacetylactis Интервал роста от 8 до 42, оптимум 25-30 Lac. cremoris, Lac. lactis виды рода Leuconostoc, бифидобактерии, S. thermophilus более 16,0±0,5
Lactococcus lactis subsp. diacetilactis Интервал роста от 8 до 42, оптимум 28-32 Lac. cremoris, Lac. diacety-lactis виды рода Leuconostoc, бифидобакте-рии, S. thermophilus, дрожжи 4,0±0,5
Leuconostoc mesenteroides cremoris Интервал роста от 20 до 40, оптимум 22-25 Lac. cremoris, Lac. lactis более 24,0±0,5
Streptococcus thermophilus Интервал роста от 5 до 55, оптимум 40-46 L. acidophilus, бифидобактерии, дрожжи 3,5±0,5
Bifidobacterium lactis Интервал роста от 20 до 50, оптимум 36-38 B. bifidum, B. longum, B. adolescentis, B. infantis, S. thermophilus, L. acidophilus, дрожжи 10,0±0,5
Bifidobacterium longum Интервал роста от 20 до 50, оптимум 36-38 B. lactis, B. bifidum, B. adolescentis, B. infantis, S. thermophilus, L. acidophilus, дрожжи 10,0±0,5

Для получения биомассы использовались лиофилизированные бактериальные концентраты содержащие штаммы монокультур. Активизацию культур проводили на стерильном обезжиренном молоке. Для инкубирования культур использовалось следующее соотношение: 1 г лиофилизированной культуры в 100 мл стерилизованного обезжиренного молока с массовой долей сухих веществ (10,0±0,5) % при температуре, являющейся оптимальной для каждого вида культур. Для проведения микробиологических манипуляций использовали бокс с системой очистки.

Процесс активизации культур осуществлялся в термостате с температурой (37±1) °Св течение (2,0±0,5) ч.

Определение количества жизнеспособных клеток молочнокислых микроорганизмов проводилось в 5-ти кратной повторности, стандартными методами. Полученные результаты представлены в таблице 3.12.

Таблица 3.12 – Микробиологические показатели исследуемых биообъектов

Наименование

изучаемого штамма культуры

 Температура

активизации, °С

 Клеточная

концентрация, КОЕ/см3

 Активнаякислотность, ед. рН
Lactobacillus acidophilus 37-38 (4,500±0,031)·108 4,4-4,9
Lactobacillus delbrueckii bulgaricus 37-45 (4,600±0,032)·108 4,3-4,9
Lactococcus lactis subspillus lactis 28-32 (2,000±0,044)·1010 4,3-4,6
Lactococcus lactis subspillus cremoris 28-32 (2,000±0,044)·1010 4,3-4,6
Lactococcus lactis biovar. diacetylactis 28-32 (2,000±0,044)·1010 4,3-4,6
Lactococcus lactis subsp. diacetilactis 28-32 (2,000±0,044)·1010 4,3-4,6
Leuconostoc mesenteroides cremoris 22-25 (1,900±0,042)·1010 6,7-6,9
Streptococcus thermophilus 40-42 (1,200±0,050)·109 4,3-4,6
Bifidobacterium lactis 37-38 (2,000±0,044)·108 6,0-6,3
Bifidobacterium longum 37-38 (1,500±0,041)·108 6,4-6,7

Согласно полученным данным, исследуемые штаммы микроорганизмов проявили заявленную производителем паспортную активность и клеточную концентрацию.

На основании результатов экспериментальных исследований составлены ассоциации молочнокислых микроорганизмов для повышения устойчивости и активности их технологических свойств:

  • Lactobacillus acidophilus, Lactococcus lactis, Lactococcus cremoris, Lactococcus biovar. diacetilactis, Leuconostoc mesenteroides cremoris Bifidobacterium lactis;
  • Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium lactis;
  • Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium lactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii bulgaricus;
  • Lactobacillus acidophilus, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. diacetilactis, Streptococcus thermophilus. Bifidobacterium bifidum.

Результаты изучения производственно-ценных свойств вышеперечисленных ассоциаций приведены в таблице 3.13. Показатели, характеризующие биотехнологические свойства ассоциаций культур, определялись в обезжиренном молоке, титруемой кислотностью (19,0±0,5) °Т.

Таблица 3.13 – Биотехнологические свойства ассоциаций пробиотических культур

Вариант Состав ассоциаций пробиотических культур Титруемая кислотность, °Т Время (активность) образования сгустка, ч Клеточная концентрация, lg КОЕ/см3 Характеристика сгустка
1 Lactobacillus acidophilus, Lactococcus lactis, Lactococcus cremoris, Lactococcus biovar. diacetilactis, Leuconostoc mesenteroides cremoris Bifidobacterium lactis 81,0±0,5 5,0±0,5 9,7±0,2 Сгусток ровный, в меру плотный. Консистенция однородная, вязкая. Вкус чистый кисломолочный
2 Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium lactis 80,0±0,5 8,0±0,5 8,6±0,2 Сгусток ровный, в меру плотный. Консистенция однородная, вязкая. Вкус чистый кисломолочный
3 Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium lactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii bulgaricus 76,0±0,2 10,0±0,5 9,8±0,2 Сгусток плотный, ровный. Консистенция однородная, вязкая. Вкус чистый кисломолочный
4 Lactobacillus acidophilus, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. diacetilactis, Streptococcus thermophilus. Bifidobacterium bifidum 75,0±0,3 6,0±0,5 9,2±0,3 Сгусток ровный, в меру плотный. Консистенция однородная, вязкая. Вкус кисломолочный

Анализ показателей, представленных в таблице 3.13, позволяет считать, что все ассоциации молочнокислых культур имеют высокие производственно-ценные свойства.

В качестве биополимеров исследованы полисахариды различной природы и белок, характеристика которых представлена в таблице 3.14.

Таблица 3.14 – Характеристика биополимеров

Биополимеры Активная кислотность, рН, ед. Растворимость в воде при температуре, °С
Желатин 4,5-10,0 Выше 60
Крахмал 4,0-7,0 20
Хитозан 4,5-7,0 25
Каррагинан 3,5-7,0 Не ниже 60

Для определения рациональной концентрации биополимера в водной среде, её варьировали от 1 до 7 % с шагом 2 %. Схема проведения эксперимента представлена в таблице 3.15.

Таблица 3.15 – Схема проведения эксперимента по определению концентрации биополимера в среде растворения

Номер опыта Среда растворения, количество % Количество

полимера %

 Вид полимера
1 99 1 желатин
2 97 3
3 95 5
4 93 7
5 99 1 крахмал
6 97 3
7 95 5
8 93 7
9 99 1 каррагинан
10 97 3
11 95 5
12 93 7
13 99 1 хитозан
14 97 3
15 95 5
16 93 7

Физико-химические и органолептические показатели процесса растворения биополимеров и плёнкообразования изучены при температуре 20 °С. Результаты представлены в таблице 3.16.

Таблица 3.16 – Физико-химические и органолептические показатели опытных продуктов при температуре раствора биополимеров

Номер опыта Активная кислотность, ед. рН Активность воды (aw) Время плёнкообразования, мин Динамическая вязкость раствора биополимеров, мПа·с Органолептические показатели
1 5,40 0,930 — 2,6 —
2 5,42 0,941 60 7,7 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру
3 5,43 0,968 46 13,3 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, упругие, сохраняющие структуру
4 5,42 0,984 34 18,0 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, упругие, сохраняющие структуру
5 4,42 0,869 — 9,5 —
6 4,41 0,878 — 26,1 —
7 4,43 0,886 — 43,9 —
8 4,44 0,893 141 61,0 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, сохраняющие структуру
9 3,52 0,872 — 7,2 —
10 3,54 0,884 — 21,2 —
11 3,52 0,890 — 35,3 —
12 3,54 0,895 151 49,1 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, сохраняющие структуру
13 4,61 0,882 — 0,48 —
14 4,62 0,888 — 1,3 —
15 4,64 0,891 — 2,2 —
16 4,64 0,898 150 3,3 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, сохраняющие структуру

Анализ физико-химических и органолептических показателей полученных плёнок свидетельствует о том, что образование упругих сохраняющих и восстанавливающих свою структуру плёнок происходит у желатина при его концентрации 5 %, у крахмала, каррагинана и хитозана при 7 %. При концентрациях полисахаридов в растворе меньше 7 % плёнки не образуются. Так как полисахариды содержат в своём составе пищевые волокна и комплекс биологически активных веществ, то использование их в сочетании с животным белком, позволит повысит эффективность формирования в опытных продуктах функциональных свойств.

Изучение влияния компонентного состава на качественные показатели опытных продуктов проводилось при следующих условиях: растворителем являлась дистиллированная вода; температура водного раствора 20 °С. Результаты определения физико-химических и реологических показателей модельных систем «белок – полисахарид — полисахарид» в таблице 3.17.

Таблица 3.17 – Физико-химические, реологические и органолептические показатели модельных систем «белок – полисахарид — полисахарид»

Модельная система биополимеров Концентрация раствора биополимеров, % Динамическая вязкость раствора биополимеров, мПа·с Активность воды (aw) Активная кислотность, ед. рН Время пленкообразования, мин Органолептические показатели, баллы
1 2 3 4 5 6 7
Желатин: крахмал: каррагинан, как

1 : 1 : 1

 5 42,4 0,857 4,49 — —
10 57,2 0,859 4,50 — —
15 64,0 0,862 4,49 51 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру
20 77,4 0,861 4,51 47 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру

Продолжение таблицы 3.17

1 2 3 4 5 6 7
25 83,4 0,862 4,51 38 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру
Желатин: крахмал: каррагинан, как 1:2:1 5 48,6 0,853 4,53 — —
10 59,1 0,858 4,52 — —
15 68,6 0,855 4,50 55 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру
20 79,3 0,859 4,49 47 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру
25 88,8 0,858 4,51 41 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру
Желатин: крахмал: каррагинан, как 1:1:2 5 46,8 0,855 4,50 — —
10 54,2 0,854 4,52 — —
15 61,1 0,856 4,51 68 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, сохраняющие структуру

Продолжение таблицы 3.17

1 2 3 4 5 6 7
20 72,6 0,858 4,50 61 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, упругие, сохраняющие структуру
25 87,1 0,857 4,49 58 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, упругие, сохраняющие структуру
Желатин : хитозан : крахмал, как 1:1:1 5 15,6 0,888 5,02 — —
10 21,5 0,886 5,01 — —
15 27,3 0,887 5,03 80 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру
20 34,1 0,885 5,04 69 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру
Желатин : хитозан : крахмал, как 1:1:1 25 38,2 0,888 5,03 71 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру

Продолжение таблицы 3.17

1 2 3 4 5 6 7
Желатин : хитозан : крахмал, как 1 : 2 : 1 5 17,9 0,889 5,02 — —
10 24,2 0,891 5,01 — —
15 31,0 0,889 5,03 74 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, сохраняющие структуру
20 37,5 0,892 5,05 68 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, сохраняющие структуру
25 41,3 0,888 5,03 63 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, сохраняющие структуру
Желатин : хитозан : крахмал, как 1 : 1 : 2 5 14,5 0,886 5,03 — —
10 18,1 0,884 5,02 — —
15 21,5 0,887 5,02 82 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру
20 24,5 0,886 5,05 77 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру
25 29,4 0,883 5,02 70 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру

Окончание таблицы 3.17

1 2 3 4 5 6 7
Желатин : каррагинан : хитозан, как 1 : 1 : 1 5 28,4 0,891 4,42 — —
10 33,2 0,892 4,40 — —
15 37,5 0,890 4,40 — —
20 42,2 0,891 4,41 160 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру
25 48,2 0,888 4,42 147 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру
Желатин : каррагинан : хитозан, как 1 : 2 : 1 5 31,3 0,890 4,43 — —
10 36,2 0,894 4,44 — —
15 41,6 0,892 4,42 — —
20 45,4 0,889 4,41 140 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо со-хранящие структуру
25 54,2 0,886 4,41 140 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру
Желатин : каррагинан : хитозан, как 1 : 1 :2 5 26,1 0,890 4,40 — —
10 30,3 0,891 4,40 — —
15 32,1 0,887 4,42 — —
20 38,5 0,891 4,41 — —
25 43,3 0,888 4,41 160 Правильная форма, имеет стандартную массу и размеры, мягкие, слабо сохраняющие структуру

Анализ физико-химических и органолептических показателей полученных плёнок свидетельствует о том, что образование упругих сохраняющих и восстанавливающих свою структуру плёнок происходит при количественном соотношении биополимеров в модельной системе желатин : крахмал : каррагинан как 1 : 1 : 2, менее удовлетворительно реализуется процесс плёнкообразования в модельных системах желатин — крахмал — хитозан, желатин — каррагинан — хитозан. Полученные плёнки мягкие, слабо сохраняющие структуру. Подготовка смеси биополимеров проводилась при температуре 20 °С. В реакторе, ассоциацию культур в активизированной форме при температуре (33±1) °С соединяли с гелем биополимеров, перемешивали в течение (15±5) мин, затем проводили дозирование полученной смеси в стерильные формы. Время выдержки форм в условиях специального бокса составляет 15-20 мин. В результате чего, в формах образовались тонкие плёнки. Температура хранения плёнок (4±2) °С.

Результаты исследования микробиологических показателей изучаемых ассоциаций культур, иммобилизованных в модельную систему биополимеров желатин – каррагинан представлены на рисунках 3.15, 3.16, 3.17 и 3.18. В качестве контроля использовались данные микробиологических показателей ассоциаций пробиотических культур, активизированных на модифицированной среде. На рисунке 3.15 представлены микробиологические показатели ассоциации 1 – Lactobacillus acidophilus, Lactococcus lactis, Lactococcus cremoris, Lactococcus biovar. diacetilactis, LeuconostocmesenteroidescremorisBifidobacteriumlactis.

word image 313 Разработка высокоэффективных технологий переработки сельскохозяйственной продукции в экологически чистые функциональные продукты детского и спортивного питания

Рисунок 3.15 – Логарифмы количества жизнеспособных клеток

микроорганизмов ассоциации 1 иммобилизованной в гель биополимеров

желатин : крахмал : каррагинан

На рисунке 3.16 представлены микробиологические показатели ассоциации 2 – Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium lactis.

word image 314 Разработка высокоэффективных технологий переработки сельскохозяйственной продукции в экологически чистые функциональные продукты детского и спортивного питания

Рисунок 3.16 – Логарифмы количества жизнеспособных клеток

микроорганизмов ассоциации 2 иммобилизованной в гель биополимеров

желатин : крахмал : каррагинан

На рисунке 3.17 представлены микробиологические показатели ассоциации 3 – Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium lactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii bulgaricus

word image 315 Разработка высокоэффективных технологий переработки сельскохозяйственной продукции в экологически чистые функциональные продукты детского и спортивного питания

Рисунок 3.17 – Логарифмы количества жизнеспособных клеток

микроорганизмов ассоциации 3 иммобилизованной в гель биополимеров

желатин : крахмал : каррагинан

На рисунке 3.18 представлены микробиологические показатели ассоциации 3 – Lactobacillusacidophilus, Lactococcuslactissubsp. cremoris, Lactococcuslactissubsp. diacetilactis, Streptococcusthermophilus. Bifidobacteriumbifidum.

word image 316 Разработка высокоэффективных технологий переработки сельскохозяйственной продукции в экологически чистые функциональные продукты детского и спортивного питания

Рисунок 3.18 – Логарифмы количества жизнеспособных клеток

микроорганизмов ассоциации 4 иммобилизованной в гель биополимеров

желатин : крахмал : каррагинан

Анализ графических зависимостей свидетельствует о незначительном снижении степени концентрирования жизнеспособных клеток иммобилизованных культур микроорганизмов в пленках, однако степень концентрирования жизнеспособных клеток пробиотических культур микроорганизмов в исследуемых пленках находится в пределах установленных требований.

Для длительного хранения иммобилизованных культур микроорганизмов в виде пленок использовали консервирование высушиванием при низких температурах (сублимационная сушка) с целью снижения влияния процесса термоинактивации молочнокислых микроорганизмов и бифидобактерий и создания условий, приводящие их в анабиотическое состояние. Процесс высушивания осуществляли при температуре замороженного продукта (минус 25 °С) и остаточном давлении в сублиматоре 0,0133-0,133 кПа на производственной установке TG 50 при следующих параметрах:

— замораживание — при tполок = — 40 °С, τ = 4 ч, tпр. конеч = — (47±2) °С,

— сублимация — при tполок = 35 °С, tисп= — (54±2) °С, Р = 20 Па, τ = 12 ч,

— десорбция – при tполок = 25 °С, tисп = — (60±2) °С, Р = 8 Па, τ = 8 ч.

После высушивания плёнки в условиях специального бокса подвергались тонкому измельчению, просеивались и расфасовывались в стерильные сухие флаконы, герметически упаковывались, этикировались и хранились при температуре (4±2) °С.

Производство плёнок реализуется в соответствии с блок-схемой, представленной на рисунке 3.19.

Подготовка геля биополимеров и соединение его (иммобилизация) с активизированной ассоциацией пробиотических культур. Время иммобилизации (15±5) мин

Дозирование иммобилизованных культур в стерильные формы. Толщина слоя не более 2,0 мм. Выдержка форм с иммобилизованными культурами в стерильных условиях микробиологического бокса 15-20 мин

Подсушивание, измельчение, герметичная упаковка, хранение при температуре (4±2) °С. Для длительного хранения мембраны высушивают сублимационной сушкой

Подготовка питательной среды, стерилизация и охлаждение до температуры иннокулирования монокультуры, температура 105-110 °С

Активизация каждой пробиотической культуры при температуре (37,0±1,0) °Св течение (2,0±0,5) ч

Рисунок 3.19 – Блок-схема получения заквасок в иммобилизованном виде

Таким образом, в результате проведённых экспериментальных исследований определены ассоциации пробиотических культур:

  • Lactobacillus acidophilus, Lactococcus lactis, Lactococcus cremoris, Lactococcus biovar. diacetilactis, Leuconostoc mesenteroides cremoris Bifidobacterium lactis;
  • Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium lactis;
  • Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium lactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii bulgaricus;
  • Lactobacillus acidophilus, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. diacetilactis, Streptococcus thermophilus. Bifidobacterium bifidum.

Доказано, что эффективным носителем для иммобилизации ассоциации пробиотических микроорганизмов является модельная система биополимеров с концентрацией (20,0±0,1) %, при соотношении биополимеров в системе желатин : крахмал : каррагинан, как 1 : 1 : 2 и установлена эффективность использования процесса иммобилизации при конструировании заквасок.

Данные ассоциации культур в составе определённых заквасок в иммобилизованном виде использованы в биотехнологии разрабатываемых продуктов для спортивного питания.

3.4 Исследование и разработка биотехнологии творожного продукта для спортивного питания

В рамках анализа состояния нутрициологической поддержки спортсменов и населения, регулярно занимающегося физическими упражнениями, в научной литературе приводятся различные классификации специализированных продуктов для питания спортсменов.

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

Так как большинство продуктов питания спортсменов производится с добавлением белков, в данной научно-экспериментальной работе поставлена цель – разработать биотехнологию творожного продукта спортивного питания в соответствии с ГОСТ 34006-2016 «Продукция пищевая специализированная» и Концепцией спортивного питания в Российской Федерации.

Основным объектом исследований являлось молоко коровье сырое по ГОСТ 31449-2013. В качестве биообъектов использовались закваски:

  • Probat 576 FRO500 DCU, культуры Lactobacillus acidophilus, Lactococcus lactis, Lactococcus cremoris, Lactococcus biovar. diacetilactis, Leuconostoc mesenteroides cremoris;
  • АКО-1, основныекультуры Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus;
  • Howaru Bifido FRO 100 DCU, культура Bifidobacterium lactis;
  • биополимеры: желатин, пектин.

Специальными ингредиентами являлись:

— концентрат сывороточных белков Milkiland-WPC 80;

— глутамин по действующей нормативной документации (номер гос. регистрации RU 77.99. 19.007.Е.011066.12.15 от 25.12.2015 г.);

— цветочная пыльца по ГОСТ 28887-2019.

Эксперименты по иммобилизации проводились в специальном боксе в следующей последовательности:

  • активизация биомассы клеток пробиотических культур на стерилизованном и охлаждённом до температуры (38±1) °С обезжиренном молоке, так как оптимальная температура жизнедеятельности монокультур включённых в ассоциацию, составляет (38±1) °С;
  • подготовка смеси биополимеров проводилась при температуре 20 °С;
  • в реакторе, ассоциацию пробиотических культур в активизированной форме при температуре (33±1) °С соединяли с гелем биополимеров, перемешивали в течение (15±5) мин;
  • затем проводили дозирование полученной смеси в стерильные формы;
  • время выдержки форм в условиях специального бокса составляет 15- 20 мин. В результате чего, в формах образовались тонкие плёнки (мембраны). Температура хранения мембран (4±2) °С.

Экспериментальные исследования осуществлялись в лабораториях кафедры продуктов питания и пищевой биотехнологии Омского ГАУ (г. Омск) и молочного предприятия АО «Данон Россия» филиал «Чеховский» (г. Чехов).

В работе использовались стандартные методы исследований и современные приборы. Контрольные исследования химического состава и пищевой ценности творожных продуктов, проводились в аттестованной лаборатории физико-химических исследований ВНИМИ (г. Москва)

Эксперименты проводились в пятикратной повторности. Результаты обрабатывались с использованием методов математической статистики с помощью стандартных пакетов программ «MathCAD – 14 Professional».

Специализированные продукты питания необходимо рассматривать, как существенное дополнение к диете спортсменов или обычному рациону питания населения, регулярно занимающего спортом и испытывающего повышенные физические нагрузки, которые содержат привычные для них натуральные продукты. Необходимо отметить, что важной и необходимой составляющей ежедневного рациона всех возрастных групп населения, в том числе спортсменов, является молоко и молочные продукты, при этом в их ассортименте превалируют ферментированные молочные продукты, в их числе напитки, творог, творожные продукты, сыры мягкие, полутвёрдые.

В качестве молочной основы нового специализированного продукта принят нежирный творог. Творог является полезным, биологически полноценным продуктом диетического питания, так как он содержит большое количество белка, незаменимых аминокислот, минеральных веществ, в том числе кальция и фосфора, водорастворимых витаминов.

3.4.1 Определение компонентного состава творожного продукта

Биологическую ценность и специальные свойства творожного продукта создаются за счёт использования функциональных и специальных ингредиентов, которые повышают иммунитет, выносливость в процессе тренировочного и соревновательного периодов, способствуют быстрому восстановлению организма спортсмена после нагрузок, а так же стабильной работе его желудочно-кишечного тракта, вследствие использования заквасок с пробиотической микрофлорой в иммобилизованном виде. В процессе разработки биотехнологических параметров нового творожного продукта цельное молоко подогревали до температуры (45±5) ºС, подвергали бактофугированию и сепарировали на сепараторе-сливкоотделителе для получения обезжиренного молока с массовой долей сухих веществ (9,5-9,8) %, а также сливок с массовой долей жира (40,0±0,5) %. Блок-схема производства творожного продукта представлена на рисунке 3.20. Блок-схема подготовки сливок для внесения в нежирный творог приведена на рисунке 3.21.

Для коррекции белкового состава продукта был выбран концентрат сывороточных белков Milkiland-WPC80, полученный методом ультрафильтрации. Сывороточный белковый концентрат повышает биологическую ценность за счет содержания практически всех незаменимых аминокислот. Кроме того, незаменимые аминокислоты Milkiland-WPC80 при попадании в организм человека сразу поступают в мышцы для синтеза новой мышечной ткани. Так же Milkiland-WPC80 положительно влияет на иммунную систему, оптимизирует выделение инсулина (таблицы 3.19, 3.20, 3.21).

Рисунок 3.20 – Блок-схема производства молочно-белковой основы

нежирного творога

Рисунок 3.21 – Блок-схема получения и подготовки сливок для

внесения в молочно-белковую основу (нежирный творог)

Таблица 3.19 – Химический состав концентрата сывороточных белков Milkiland-WPC80

Состав Массовая доля, %
Белки 80
Жиры 8
Углеводы 6

Таблица 3.20 – Характеристика макро- и микроэлементного состава концентрата сывороточных белков

Наименование Количество
Витамины
D (кальциферол), мкг 2,050
E (альфа-токоферол), мг 0,052
Макроэлементы
K (калий) , мг 384,000
Ca (кальций), мг 383,000
Mg (магний), мг 56,400
Ph (фосфор), мг 264,000
Микроэлементы
Zn (цинк), мг 0,430

Таблица 3.21 – Аминокислотный состав концентрата сывороточных белков

Аминокислоты Содержание г/100 г белка
Незаменимые аминокислоты
Аргинин 2,71
Валин 5,71
Гистидин 1,83
Изолейцин 6,07
Лейцин 10,46
Лизин 10,11
Метионин 1,90
Треонин 6,93
Фенилаланин 3,14
Заменимые аминокислоты
Аланин 4,92
Аспарагиновая кислота 10,36
Глицин 1,80
Пролин 7,21
Серин 4,92
Тирозин 2,96
Цистеин 1,63

Использование в качестве компонента глутамина, способствует синтезу белка и гликогена в организме человека, снижает катаболический эффект глюкокортикоидов на мышцы и положительно влияет на восстановления организма после физических нагрузок, что делает продукт функциональным. Введение цветочной пыльцы повышает профилактический эффект за счёт его обогащения пищевыми волокнами и витаминами А, Е, С, D, К, которые положительно влияют на иммунитет человека и способствует ускоренному восстановлению организма от усиленных физических нагрузок. Также, введение цветочной пыльцы, богатой витаминами, повышает пищевую ценность продукта, которые положительно влияют на иммунитет человека, и способствует ускоренному восстановлению организма от усиленных физических нагрузок (таблица 3.22).

Таблица 3.22 – Витаминный состав цветочной пыльцы

Витамин Содержание, мг/100 г сухого вещества
Каротин (А) 0,66-212,00
Тиамин (В1) 0,55-1,50
Рибофлавин (В2) 0,50-2,20
Никотиновая кислота (В5, РР) 1,30-2,10
Пантотеновая кислота (В3) 0,32-5,00
Пиридоксин (В6) 0,30-0,90
Биотин (Н) 0,06-0,60
Фолиевая кислота (В9) 0,30-0,68
Инозит (В8) 188,00-228,00

Количество специальных ингредиентов определено расчётно-экспери-ментальным путём и вносилось в сливки перед их пастеризацией. Рецептура продукта представлена в таблице 3.23.

Таблица 3.23 – Рецептура творожного продукта для спортивного питания

Наименование компонента Количество, кг
Творог нежирный 75,0
Сливки молочные с м.д.ж. 20 % 20,0
Концентрат сывороточных белков Milkiland-WPC 80 или сывороточный гидролизат 1,5
Глутамин 1,0
Цветочная пыльца 1,5
Закваска Probat 576 FRO500 DCU в иммобилизованном виде 0,25
Закваска HowaruBifidoFRO 100 DCU в иммобилизованном виде 0,25
ИТОГО 100 кг

Новизна компонентного состава нового продукта отражена в патенте РФ № 2728442 – Творожный продукт (авторы Гаврилова Н.Б., Бухарев А.Г.)-Приложение 2.

3.4.2 Исследование биотехнологических параметров производства творожного продукта

Производство нового вида творожного продукта состоит из следующих технологических операций: цельное молоко принимают по количеству и качеству; далее его подвергают сепарированию и термообработке на препастеризаторе APV. Для сепарирования молоко подогревают до температуры (55±2) °С и разделяют на обезжиренное молоко и сливки с массовой долей жира 40 %. Далее, полученное обезжиренное молоко препастеризуют при температуре (78±2) °С с выдержкой 30 с и охлаждают до температуры хранения (4±2) °С. Затем препастеризованное обезжиренное молоко оставляют на промежуточное хранение. Сливки с м.д.ж. 40 % нормализуют до м.д.ж. 20 % методом смешения при температуре 50-55 °С. Затем нормализованные сливки запускают на кольцевую линию, в состав которой входят танк, объёмом 10 м3, подогреватель для сливок APV и триблендер для внесения функциональных сухих компонентов. Функциональные компоненты вносят через триблендер: концентрат сывороточных белков, глутамин и цветочную пыльцу, и оставляют в танке нормализованной смеси на гидратацию в течение 20 минут. Нормализованную смесь гомогенизируют с давлением 175/35 и пастеризуют при температуре (95±2) °С и выдержкой 300 с и направляют на деаэрацию. После пастеризации смесь охлаждается до температуры ферментации (37±2) °С и направляется в танк ферментации, во время заполнения которого в потоке вносится закваска Probat 576 и Howaru bifido. Смесь тщательно перемешивают в течение 20 минут и оставляют в покое на (5,0±0,5) часов для ферментации. По окончанию ферментации смесь перемешивают в танке ферментации и охлаждают до температуры (12±2) °Счерез пластинчатый теплообменник Alfa Laval в танк хранения, в котором ферментированные сливки будут храниться до момента смешивания с нежирным творогом.

Параллельно с процессом производства сливок идёт процесс производства творога для готового продукта. Полученное ранее обезжиренное молоко пастеризуют при температуре (92±2) °Сс выдержкой 300 с и охлаждают до температуры ферментации (28±2) °С и направляют в танк ферментации, во время заполнения которого в потоке вносятся сычужный фермент и заквасочная культура Fresco-3000. Смесь тщательно перемешивают и оставляют в покое для процесса образования сгустка в течение (9,0±0,5) ч. По окончанию процесса ферментации и достижению активной кислотности сгустка 4,3 ед. рН сгусток отправляют на сепарирование. Линия сепарирования творога состоит из следующих основных узлов:

1. Приёмный бак творога.

2. Термизатор GEA tuchenhagen.

3. Творожный сепаратор GEAWestfaliaseparatoKDB 30.

4. Насос для откачки готового творога.

5. Насос для откачки сыворотки.

6. Трубчатый охладитель творога GEA tuchenhagen.

При попадании сгустка в приёмный бак творога, он насосом направляется в термизатор, где подогревается до оптимальной температуры сепарирования (62±2) °С. Термизированный сгусток направляется в творожный сепаратор, где проходит через форсунки диаметром 0,7 мм за счёт чего происходит отделение белка и сыворотки. Далее по принципу работы любого сепаратора, готовый творог как более тяжёлая фракция уходит через пакет тарелок вниз и в промежуточный бак для творога, а сыворотка наверх и в свой промежуточный бак. После этого готовый творог насосом направляется на трубчатый охладитель, в котором в потоке охлаждается до температуры (12±2) °С и перекачивается в танк промежуточного хранения до фасовки. Фасовка готового продукта осуществляется на фасовочном автомате Arcil, производительностью 5000 кг готового продукта в час. Процесс фасовки происходит следующим образом. Ферментированные сливки с компонентами и творог из танков хранения одновременно направляются на фасовочный автомат для фасовки в полистироловые стаканчики по (130±10) г через диспергатор
Y-stral в пропорции 20/80, для получения целевых физико-химических параметров готового продукта.

Блок-схема технологического процесса производства творожного продукта для питания спортсменов представлена на рисунке 3.22.

Приёмка, оценка качества молока и подготовка компонентов

Подогрев молока до t= (55±1) °С, бактофугирование и

сепарирование на сепараторе-сливкоотделителе

Получение и препастеризация

обезжиренного молока при t= (78±2) °С

Нормализация сливок при t= (55±1) °С до м.д.ж. 20 %

Охлаждение до t= (4±2) °С, и

промежуточное хранение

Внесение функциональных ингредиентов в сливки при t= (55±1) °С: сывороточного концентрата, глутамина, пыльцы цветочной

Пастеризация при t = (92±2) °С, τ = 300 с. Охлаждение до t = (30±2) °С, внесение закваски, СаCl2, ферментного препарата

Гидратация, гомогенизация смеси

сливок с компонентами

Получение молочно-белковой основы в течении (9,0±0,5) ч

Пастеризация сливок при t = (95±2) °С, деаэрация, охлаждение до t= (37±2) °С

Инокулирование закваски в иммобилизованном виде. Ферментация сливок (5,0±0,5) ч при t= (37±2) °С

Охлаждение сливок до t= (12±2) °С

Смешивание молочно-белковой основы и ферментированных сливок с

компонентами в течении (30,0±5,0) мин при t = (12±2) °С

Расфасовка готового творожного продукта, охлаждение до t= (12±2) °С и реализация

Рисунок 3.22 – Блок-схема биотехнологии производства творожного

продукта для питания спортсменов

3.4.3 Определение пищевой, биологической, энергетической
ценности творожного продукта для спортивного питания

Каждый продукт и прежде всего, предназначенный для специализированного питания характеризуется, пищевой ценностью – это понятие отражает всю полноту полезных свойств и его способность удовлетворить потребность человека, в данном случае, спортсмена в основных и дополнительных пищевых веществах и энергии.

Понятие «пищевая ценность» включает в себя «биологическую и энергетическую» ценность. Для определения биологической ценности изучены белки и свободные аминокислоты, результаты представлены в таблице 3.24.

Таблица 3.24 – Определение качественного и количественного состава белков творожного продукта

Наименование показателя Фактические

значения

 (± отклонение) НД на методы анализа
1 2 3 4
Физико-химические показатели:
Массовая доля общего белка, % 17,55 (±0,15 %) ГОСТ 34454-2018
Содержание β-лактоглобулина А, мг/мл 1,33 (±0,5 % относ.) Метод ВЭЖХ
Содержание β-лактоглобулина В, мг/мл 4,05 (±0,5 % относ.) Метод ВЭЖХ
Содержание α-лактоальбумина, мг/мл 2,97 (±0,5 % относ.) Метод ВЭЖХ
Содержание аминокислот, мг/100 г продукта:
Аргинин 849,3 (±6,0 % относ.) Метод капиллярного электрофореза (КЭФ) ГОСТ 33428-2015, P4.1.1671-03
Лизин 946,2 (±6,0 % относ.)
Тирозин 742,7 (±6,0 % относ.)
Фенилаланин 626,7 (±6,0 % относ.)
Гистидин 653,0 (±6,0 % относ.)
Лейцин+изолейцин 877,9 (±6,0 % относ.)
Метионин 538,4 (±6,0 % относ.)
Валин 580,4 (±6,0 % относ.)
Пронин 1646,0 (±6,0 % относ.)
Треонин 523,7 (±6,0 % относ.)
Серин 756,0 (±6,0 % относ.)
Окончание таблицы 3.24
1 2 3 4
Аланин 418,1 (±6,0 % относ.) Метод капиллярного электрофореза (КЭФ) ГОСТ 33428-2015, P4.1.1671-03
Глицин 247,1 (±6,0 % относ.)
Триптофан 363,1 (±6,0 % относ.)
Аспарагин 904,5 (±6,0 % относ)
Цистеин 1373,0 (±6,0 % относ.)
Глутамин 4460,1 (±6,0 % относ.)

Анализ данных представленных в таблице 3.24 свидетельствует о биологической полноценности творожного продукта и отсутствии лимитирующей аминокислоты. Качественный и количественный состав основных витаминов и минеральных веществ приведён в таблице 3.25.

Данные, представленные в таблице 3.25 свидетельствуют о присутствии основных водо- и жирорастворимых витаминов А, С, Е, D в профилактическом количестве в 100 г творожного продукта, который за счёт внесения специальных ингредиентов так же содержит минеральные вещества Ca, К, Na, Mg, Fe, Zn. Химический состав и энергетическая ценность нового творожного продукта представлена в таблице 3.26.

Таблица 3.25 – Состав основных витаминов и минеральных веществ творожного продукта

Наименование и содержание показателя Фактические значения (± отклонение) НД на методы анализа
1 2 3 4
Витамины:
С (аскорбиновой кислоты), мг/100 г 0,50 (±22,0 % относ.) ГОСТ 34151- 2017
А (ретинола), мг/100 г 0,891 (±20,0 % относ.) ГОСТ 32043- 2012
Е (токоферола), мг/100 г 0,399 (±20,0 % относ.) ГОСТ EN 12822-2014
D3 (холекальциферола), мкг/100 г менее 0,004 (±20,0 % относ.) ГОСТ 32916- 2014
Минеральные вещества:
Кальция (Са), мг/кг 725,92 (±15,0 % относ.) ГОСТ EN 15505-2013
Калия (К), мг/кг 281,81 (±12,0 % относ.) ISO8070:2007
Натрия (Na), мг/кг 112,96 (±15,0 % относ.) ГОСТ EN 15505-2013
Магния (Mg), мг/кг 5,83 (±13,0 % относ.) ГОСТ EN 15505-2013
Железа (Fe), мг/кг менее 0,010 (±15,0 % относ) ГОСТ 30178-96
Цинка (Zn), мг/кг 13,58 (±20,0 % относ.) ГОСТ 30178-96

Таблица 3.26 – Химический состав и энергетическая ценность творожного продукта

Наименование Массовая доля, % Энергетическая

ценность
жира белков углеводов ккал кДж
Творожный продукт 1,5±0,5 18,0±1,0 5,0±0,5 109,5±0,5 457,7±1,0

На основании результатов аналитических и экспериментальных исследований дано научное обоснование и определён современный тренд разработки биотехнологических параметров специализированного молочного (творожного) продукта, рекомендуемого для питания спортсменов. Оптимизирован компонентный состав нового вида специализированного продукта путём использования двухвидовой закваски с пробиотическими культурами и специальных ингредиентов, что способствовало обогащению нового продукта свободными незаменимыми аминокислотами, витаминами, минеральными веществами, а так же повысило его усвояемость и стабильность работы желудочно-кишечного тракта спортсмена вследствие потребления специализированного продукта, содержащего пробиотические культуры в иммобилизованном виде, в количестве не ˂ 1·108 КОЕ/г.

3.4.4 Изучение качества и безопасности творожного продукта в процессе хранения, определение его срока годности

Важную роль в обеспечении здоровья человека играют качество и безопасность пищевых продуктов. Только оптимальное количество и качество пищевой продукции, а также структура питания, обеспечивающие здоровье населения, составляют продовольственную безопасность страны.

Современные предприятия молочной промышленности выпускают огромный ассортимент молочной продукции с различными технологическими параметрами, рецептурами и сроками годности. Творог, как и другие кисломолочные продукты, относится к числу продовольственных товаров. На продовольственные товары действуют более строгие правила и регламенты, прописанные в законодательстве, так как это влияет здоровье человека, ведь некачественный продукт может стать причиной серьёзного отравления или других тяжёлых последствий. Продукты питания должны быть свежими, безопасными, храниться в прописанных условиях и сохранять свои качества в течение всего срока годности.

В некоторых международных компаниях используют такой метод тестирования сроков годности, как стресс-тесты. Этот метод основывается на обнаружении любого микробиологического загрязнения в готовом продукте при хранении готового продукта в стресс-камерах при разных температурных режимах и периодом инкубации, в зависимости от цели исследования.

Для установления сроков годности нового творожного продукта, обогащённого функциональными ингредиентами, учитывалось, что срок годности – это период времени от его изготовления до реализации потребителю, при этом пищевой продукт не должен изменять свои свойства и показатели, указанные в нормативной документации.

Творожный продукт был исследован с использованием стресс-тестов при следующих температурных режимах и периодом инкубации:

  • стресс-камера 4 °C на весь период срока годности продукта для обнаружения любых микробиологических загрязнений и изменения органолептических свойств продукта при оптимальных условиях хранения;
  • стресс-камера 10 °C на весь период срока годности продукта для обнаружения любых микробиологических загрязнений и изменения органолептических свойств продукта при условиях хранения «как на полке магазина»;
  • стресс-камера 25 °C на 7 суток для обнаружения любых загрязнений в упаковочных материалах с помощью пресс-форм;
  • стресс-камера 30 °C на 3 суток для обнаружения дрожжей в готовом продукте;
  • стресс-камера на 25 °C на 5 суток для обнаружения плесеней в готовом продукте.

По истечению инкубационного периода в стресс-камерах продукт снимается с тестирования и проводится оценка продукта на изменение органолептических показателей (запаха, текстуры, внешнего вида и т.д.).

Показатели пищевой безопасности творожного продукта на конец испытаний в стресс-камерах представлены в таблице 3.27.

Таблица 3.27 – Показатели пищевой безопасности творожного продукта на конец испытаний в стресс-камерах

Исследуемый показатель НД на метод исследования Целевое значение Фактический результат
4 °C 10 °C 25 °C 30 °C
1 2 3 4 5 6 7
Энтеробактерии, КОЕ/г ГОСТ 32064-2013 Не допускается Не обн. Не обн. Не обн. Не обн.
Бактерии группы кишечной палочки, в 0,01 г ГОСТ 31747-2012 Не допускается Не обн. Не обн. Не обн. Не обн.
Дрожжи, КОЕ/г, не более ГОСТ 10444.12-2013 <100 Не обн. Не обн. Не обн. Не обн.
Плесень, КОЕ/г, не более ГОСТ 10444.12-2013 <50 Не обн. Не обн. Не обн. Не обн.
S.aureus,в 0,1 г ГОСТ 30347-2016 Не допускается Не обн. Не обн. Не обн. Не обн.
Патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы в 25 г продукта ГОСТ 31659-2012 Не допускается Не обн. Не обн. Не обн. Не обн.

Результаты исследований количества пробиотических микроорганизмов на конец испытания в стресс-камерах представлен в таблице 3.28.

Таблица 3.28 – Результаты исследований количества пробиотических микроорганизмов на конец испытания в стресс камерах

Исследуемый

показатель

 НД на метод

исследования

 Целевое

значение

 Фактический результат
Общее количество пробиотических микроорганизмов, KOE/г, в том числе: ГОСТ 32923-2014 Не менее 2·109 2,2·109
Lactobacillus acidophilus, KOE/г Не менее 1·108 2·108
Bifidobacterium lactis, KOE/г Не менее 1·106 1·107

Результаты оценки изменения органолептических показателей на конец испытания в стресс-камерах представлены в таблице 3.29.

Таблица 3.29 – Результаты оценки изменения органолептических показателей на конец испытания в стресс-камерах

Исследуемый

показатель

 Результаты при температурах
4 °C 10 °C 25 °C 30 °C
Вид и консистенция Однородная, мягкая, нежная, мажущаяся, без ощутимых твёрдых частиц,
Вкус и запах Чистый кисломолочный, со сливочным привкусом, выраженным вкусом творога, приятной кислинкой
Цвет Насыщенный, от белого до кремового цвета, равномерный по всей массе

Таким образом, результаты, представленные в таблицах 3.27-3.29 свидетельствуют о том, что все качественные показатели творожного продукта на протяжении всего периода испытаний были стабильны.

В соответствии с ТР ТС 021/2011 был определён срок годности творожного продукта в количестве 35 суток с учётом процесса хранения при температуре (4±2) ºС. На биотехнологию данного продукта разработан проект нормативной документации, проведена его промышленная апробация АО «Данон Россия» филиал «Чеховский». Результаты представлены в приложениях 5, 6, 7, 8, 9.

3.5 Разработка биотехнологии плавленого сырного продукта для спортивного питания

Данная группа молочных продуктов отличается высокой биологической ценностью благодаря содержанию белков, которые находятся в плавленых сырных продуктах в легко усвояемой форме. Так как ассортимент плавленых сыров и сырных продуктов достаточно широк и благодаря различным вкусовым оттенкам, то они пользуются большим спросом у потребителей разного возраста. В связи с чем поставлена цель – разработать компонентный состав рецептур для молодых и взрослых спортсменов, которые будут отличаться только использованием вкусовых ингредиентов.

3.5.1 Определение компонентного состава

Новый плавленый сырный продукт должен соответствовать следующим требованиям:

  • обеспечивать достаточное поступление энергии, основных пищевых веществ, макро- и микронутриентов;
  • активизировать и нормализовать метаболические процессы в организме за счёт использования биологически активных пищевых веществ; способствовать увеличению, уменьшению или поддержанию массы тела спортсмена;
  • способствовать изменению состава тела за счёт увеличения доли мышц и уменьшения жировой прослойки и т.д.

Современный спорт и подготовка спортсменов высшей квалификации характеризуются наличием двух факторов:

  • уровнем физических и психологических нагрузок, которые, как правило, достигают пределов физиологических возможностей организма;
  • необходимостью применения различных подходов, обеспечивающих конечный результат.

Последнее связано с повышением общей и специальной работоспособности спортсменов в тренировочной и соревновательной деятельности, восстановлением организма после состояния перенапряжения, профилактикой возможных осложнений и срыва адаптации. Одним из основных векторов решения рассматриваемой проблемы является разработка научно-обоснованных рационов с учётом вида спорта, возраста, пола, других основополагающих факторов. Имеется необходимость создания новых видов специализированной продукции, в т.ч. БАД на основе достижений современной фармакологии и нутрициологии, направленных на повышение спортивных результатов, профилактику профессиональных заболеваний и сохранение здоровья.

Для экспериментального проектирования компонентного состава нового продукта определены предъявляемые к нему требования:

  • основные сырьевые компоненты должны быть натуральными, животного и растительного происхождения;
  • в продуктах должны, содержатся пробиотические микроорганизмы в объёме, который обозначен в нормативных документах для функциональных продуктов питания;
  • продукт должен иметь срок годности, не менее 7 суток при температуре хранения (4±2) °С
  • продукт должен иметь высокую пищевую и биологическую ценность, антиоксидантные и иммуномодулирующие свойства также, потребительские показатели: вкус, цвет, консистенцию.

Учитывая вышеизложенное, в качестве основного сырья выбрано цельное молоко со среднестатистическим химическим составом.

В экспериментальных исследованиях использовалось молоко, полученное от здоровых животных наиболее благополучных хозяйств Омской области. Молоко подогревалось до температуры (45±5) °С и подвергалось сепарированию для отделения сливок с массовой долей жира (20±1) %. Затем обезжиренное молоко бактофугировали на сепараторе-бактофуге REDA и направляли на пастеризацию. Сливки пастеризовали при температуре 82- 85 °С, охлаждали до (37±1) °С и направляли на ферментацию.

В качестве биообъектов выбраны закваски компаний Chr. Hansen и Sacco – крупнейших производителей заквасочных культур и дрожжи компании Danisco France SAS.

Для определения следующего функционального ингредиента на основании изучения научной литературы и патентной информации, в качестве растительного ингредиента выбрана куркума, которая имеет высокую биологическую ценность. Химический состав куркумы представлен в таблице 3.30.

Таблица 3.30 – Химический состав куркумы

Вид нутриента Единицы измерения Количество
Белки г 7,83
Жиры г 9,88
Углеводы г 43,83
Пищевые волокна г 21,10
Зола г 6,02
Витамины
В1, тиамин мг 0,152
В2, рибофлавин мг 0,233
В4, холин мг 49,200
В6, пиридоксин мг 1,800
В9, фолаты мкг 39,000
C, аскорбиновая кислота мг 25,900
Е, α-токоферол мг 3,100
К, филлохинон мкг 13,400
В3, РР мг 5,140
Бетаин мг 9,700
Макроэлементы
К, калий мг 2525,0
Mg, магний мг 193,0
Na, натрий мг 38,0
P, фосфор мг 268,0
Микроэлементы
Fe, железо мг 41,42
Mn, марганец мг 7,83
Cu, медь мкг 603,00
Se, селен мкг 4,50
Zn, цинк мг 4,35

Для обогащения нового плавленого сырного продукта белком и углеводами выбран белково-углеводный концентрат «Gainer», который содержит 32 % белков и 65 % в качестве углеводов мальтодекстрина. Химический состав и энергетическая ценность «Gainer» приведена в таблице 3.31, содержание аминокислот с разветвлённой цепью (ВСАА), приведено в таблице 3.32.

Таблица 3.31 – Химический состав и энергетическая ценность «Gainer», (100 г)

Наименование Количество
Белки, г 32
Жиры, г 3
Углеводы, г 65
Калорийность, ккал/кДж 428/1792

Таблице 3.32 – Содержание аминокислот с разветвлённой цепью (ВСАА) в 100 г концентрата

Наименование ВСАА Количество
L -лейцин, г 2,0
L -изолейцин, г 1,2
L-валин, г 1,1

Для обогащения плавленого сырного продукта антиоксидантами определён комплекс витаминов А, Е, С + минерал селен. Селен не синтезируется организмом человека. Так как он нужен спортсменам, то продукты нужно дополнительно обогащать этим антиоксидантом, который помогает усваиваться витамину Е и вместе с витаминами А, Е, С будет защищать клетки организма от свободных радикалов.

3.5.2 Исследование биотехнологических параметров

Основным молочным белковым сырьём являлся обезжиренный сыр ускоренного созревания, для исследования биотехнологических параметров которого использовали в качестве биообъектов, оказывающих существенное влияние на процесс формирования качественных показателей сырной массы, выбрана следующая бактериальная закваска – Lyofast MOT 092 EE 50 UC в состав которой входят: Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus delbrueckii subsp., subsp. bulgaricus, Streptococcus thermophilus. Закваску при температуре 37 °С в количестве 0,2 г распределили в 100 мл подготовленного обезжиренного молока по поверхности и оставили набухать в течение нескольких минут. Затем тщательно перемешали до равномерного распределения по всему объёму. При перемешивании необходимо исключить пенообразование молока.

Далее с молоком внесли дрожжи в количестве 0,08 г, предварительно растворённые в физрастворе (0,9 %-й водный раствор хлорида натрия).

Для создания среды, содержащей такие факторы роста, как свободные аминокислоты и низкомолекулярные пептиды, пастеризованное обезжиренное молоко подвергли процессу ферментативного гидролиза. Для этого вносили ферментный препарат торговой марки Renco при температуре 35 °С в количестве 1 мл на 10 литров молока. В таблице 3.33 представлена характеристика используемых биообъектов.

Таблица 3.33 – Характеристика биообъектов

Параметры Закваска для сыра Lyofast MOT 092 EE 50UC прямого внесения Ферментный препарат RENCO натуральный телячий ренин
Состав Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Streptococcus thermophilus мин. 92 % химозина, макс. 8 % пепсина
Температура сквашивания молока, °С 37 30-35
Продолжительность ферментации, ч 6,5 —
Активная кислотность, ед. pH 5,2±0,1 —
Общее количество клеток молочнокислых микроорганизмов, КОЕ/г 30·1010 —
Область применения Подходит для производства мягкого, полутвёрдого и твёрдого сортов сыра В молочной отрасли при производстве сыров, творога и творожных продуктов
Расход Мягкий сыр: 1,0-2,0 UC на 100 литров молока

Твёрдый сыр: 1,0-2,0 UC на 100 литров молока

Полутвёрдый сыр: 1,0-2,0 UC на 100 литров молока

 Используйте уровни между 0,8 и 1,0 литра для 10,000 литров молока

Параметры производства опытного сыра в сравнении с сыром нежирным стандартного производства представлены в таблице 3.34.

Таблица 3.34 – Параметры технологического процесса производства сыра нежирного

Показатель Сыр

нежирный

 Сыр нежирный ускоренного созревания
1 2 3
Кислотность смеси молока перед свёртыванием, ºТ 18 17
Количество вносимого хлористого кальция на 10 л молока, % 0,4 0,4
Количество вносимой бактериальной закваски, % 0,2 0,2
Количество вносимого сычужного фермента, % 1,0 1,0
Количество вносимых дрожжей, % — 0,08
Температура свёртывания молока, ºC 28-32 37
Продолжительность свёртывания, мин 30-35 30
Температура при внесении сычужного фермента, ºC 30-35 35
Продолжительность свёртывания, мин 30-35 25
Продолжительность резки сгустка и постановки зерна, мин 10-15 10-15
Величина зерна после постановки, мм 6-8 6-8
Продолжительность обработки зерна до второго нагревания, мин 10-15 10-15
Температура второго нагревания, ºC 32-34 40
Продолжительность второго нагревания, мин 10-15 10
Продолжительность вымешивания после второго нагревания, мин 20-30 20-30
Формование головки, мин 60-75 60-75
Кислотность сыворотки в конце обработки сырного зерна, ºТ 18-20 17,8
Содержание влаги в сыре после прессования, % 55-60 56,8
Содержание влаги в готовом сыре, % 54-55 54,4
Активная кислотность
Свежего сыра 5,4-5,5 5,4
Готового сыра (сырной массы) 5,5-5,7 5,5
Продолжительность созревания сыра (сырной массы), сут 15 8
Температура воздуха в камерах созревания, ºC 10-12 10-12
Относительная влажность воздуха в камере созревания, % 80–85 80-85

Анализ полученных экспериментальных и аналитических данных позволяет считать выбранное направление интенсификации технологии нежирного сыра для плавления, путём использования дрожжей Debaryomyces hansenii (DH), эффективным.

Кроме основного молочного компонента – обезжиренного сыра и солей-плавителей, способствующих для перехода белков в растворимое и легко усвояемое состояние подготовлена ферментированная сливочная биодобавка, обогащённая пробиотиками и специальными ингредиентами.

Использование сывороточных белков, позволяет обогатить продукт легкоусвояемыми незаменимыми аминокислотами (особенно цистином и триптофаном). При этом достигается оптимальное соотношение сывороточных белков к казеину, повышается биологическая и, следовательно, пищевая ценность продукта.

В качестве углеводного компонента в белково-углеводном концентрате используется мальтодекстрин. В отличие от простых сахаров мальтодекстрин расщепляется до глюкозы непосредственно в пищеварительном тракте, что позволяет постепенно увеличивать уровень глюкозы в крови с учётом потребностей организма. Мальтодекстрин хорошо утилизируется организмом, улучшает моторику желудочно-кишечного тракта, тем самым позволяя избавиться от запоров, в результате чего выводятся токсины и прочие шлаки. Это способствует улучшению усвояемости продукта, повышению его пищевой ценности, профилактических и функциональных свойств.

Следующий ингредиент – селексен, который является соединением селена с ксантеном – природным антиоксидантом, составной частью витамина Е и биофлавоноидов. В отличие от неорганических соединений селена, селексен не вызывает побочных эффектов и обладает крайне низкой токсичностью. Селексен вносится в сливки, перед их ферментацией, так как технологические свойства селексена предполагают растворение добавки в жирной основе.

Цель процесса ферментации – достичь в сливках объёма пробиотической микрофлоры не менее 108-109 КОЕ/г. Под воздействием культур заквасок образуется определённая кислотность в ферментированных сливках, влияющая на структурообразование, а также формируется специфический вкус и аромат.Для исследования процесса ферментации сливок молочных с м.д.ж.20 %, использовали бактериальную лиофилизированную концентрированную закваску прямого внесения FD-DVSABY-3 Probio-Tec®, состоящую из культур LactobacillusacidophilusLa-5, BifidobacteriumBB-12, Streptococcusthermophilus, Lactobacillusdelbrueckiisubsp. bulgaricus в количестве 0,15 мас.%. Последний бакконцентрат активизировали на стерилизованном обезжиренном молоке: температура активизация культуры (39-40) °C и иммобилизовали в гель биополимеров.

Особенностью данного вида плавленого сырного продукта является использование растительного компонента – куркумы. На основании комплекса проведённых исследований определено её количество в рецептуре продукта. В дальнейших экспериментальных опытах изучена более современная форма куркумина – мицеллярная.

На основании результатов математического моделирования и обработки полученных данных установлено, что количество куркумы сухой и куркумина в мицеллярной форме в новом плавленом сырном продукте должно составлять (1,0±0,1) % от массы компонентов рецептуры. Несмотря на то, что функционально-технологические, терапевтические свойства, уникальный состав куркумы и куркумина в мицеллярной форме соответствуют друг другу, но куркумин в мицеллярной форме отличается высокой биодоступностью, что является основанием для его введения в рецептуру смеси для специализированного (спортивного) плавленого сырного продукта.

Для производства нового вида плавленого сырного продукта разработана рецептура, которая представлена в таблице 3.35.

Таблица 3.35 – Рецептура многокомпонентного плавленого сырного продукта

Наименование сырья Количество
рецептура 1 рецептура 2
Сыр нежирный ускоренного созревания 580,18 530,18
Сливки с м.д.ж. 20 % 360,00 360,00
DVS-культуры в иммобилизованном виде 0,15 0,15
Селексен® 0,07 0,07
«Gainer» (белково-углеводный концентрат) 2,50 2,50
Куркумин 7,50 7,50
Соль-плавитель 20,00 20,00
Вкусовой ингредиент — 50
Вода 29,60 29,60
Итого 1000,00 1000,00

В качестве вкусового ингредиента применяются ягодные натуральные садовые культуры в виде концентратов и джемов.

Плавленому сырному продукту присвоено условное торговое наименование «Сила сыра». Технологическая схема его производства, состоящая из двух блоков представлена на рисунке 3.23.

Входной контроль сырья и материалов
Сыр обезжиренный ускоренного созревания Утверждённая спецификация
Соль-плавитель Rovisal® S 230 Утверждённая спецификация
Сливки с м.д.ж. 20% ГОСТ 31451-2013
Ассоциация заквасочных культур Утверждённая спецификация
Куркумин в мицеллярной форме Утверждённая спецификация
Селексен® ТУ 21.20.10.117-014-79899185-2007 с изм. № 1-4
Гейнер Утверждённая спецификация

Приёмка молока t = (4±2) °C

Подогрев t = (45±5) °C

Блок 1 –Технология основного сырья для плавления

Сепарирование t = (45±5) °C

Сливки

Обезжиренное молоко

Нормализация t = (45±5) °C

Бактофугирование t = (40±1) °C

Пастеризация t = 82-85 °C

Пастеризация t = (80±2) °C

Охлаждение t = (37±1) °C

Выдержка (15±2) с

Внесение компонентов:

– бакконцентрат

– селексен t= (37±1) °C

– гейнер

 

 

 

Охлаждение t = (37±1) °C

Ферментирование

t = (37±1) °C, ԏ = 11 ч

Внесение компонентов:

– дрожжи

– бакконцентрат

– ферментный препарат

Охлаждение

биокомпонента t = (4±2) °C

Получение и обработка сырного сгустка ԏ = 50-60 мин

 

Созревание сырной массы ԏ = 8 сут

 

Формовка и прессование сырной массы ԏ = 50-60 мин

 

Рисунок 3.23 – Технологическая схема производства плавленого сырного продукта «Сила сыра»

Блок 2 –Технология плавленого сырного продукта

Созревание сырной массы ԏ = 2 ч

Составление смеси и перемешивание:

– измельчённая сырная масса

– соль-плавитель

– куркумин

Нагревание смеси до текучего

(жидкообразного) состояния t= (85±1) °C, ԏ = 8-10 мин

Охлаждение смеси t=60-65°C

Введение в смесь биокомпонента, термостатирование t= 60-65 °C, ԏ=10-12 мин

Охлаждение плавленого сырного

продукта t= (12±2) °C

Расфасовка готового продукта t = (10±2) °C

Доохлаждение готового продукта

t = (4±2) °C

Хранение и реализация готового

продукта t= (4±2) °C

Окончание рисунка 3.23 – Технологическая схема производства

плавленого сырного продукта «Сила сыра»

3.5.3 Определение пищевой, биологической, энергетической ценности нового вида плавленого сырного продукта

Качество, пищевая и биологическая ценность опытных продуктов определялись в научно-исследовательской лаборатории НОЦ КемГУ. В работе использованы современные методы исследований:

  • инфракрасная спектроскопия на приборе ИК-4500;
  • высокоэффективная жидкостная хроматография на хроматографе «Милихром»;
  • капиллярный электрофорез «Капель-05»;
  • система определения общего азота «RapidNcube» и др.

Так как биологическая ценность молочных продуктов, прежде всего, характеризуется качественным и количественным составом аминокислот белков, то в опытном продукте определено общее количество белка и массовая концентрация аминокислот, результаты представлены в таблицах 3.36, 3.37.

Таблица 3.38 – Содержание общего белка в плавленом сырном продукте

Наименование образца Массовая концентрация, % Значение Х±Δ, %
Плавленый сырный

продукт

 17,33 17,33±0,13

Таблица 3.37 – Количественный и качественный состав аминокислот плавленого сырного продукта (мг/100 г продукта)

Аминокислоты Плавленый сырный продукт
Незаменимые аминокислоты, в том числе 9040
Валин 1950
Лейцин+изолейцин 2980
Лизин 1280
Метионин 560
Треонин 1550
Триптофан 470
Фенилаланин 250
Заменимые аминокислоты, в том числе 8210
Аланин 620
Аргинин 1220
Аспарагиновая кислота 1050
Гистидин 430
Глицин 350
Глутаминовая кислота 1430

Окончание таблицы 3.37

1 2
Пролин 810
Серин 710
Тирозин 1070
Цистин 320
Общее количество аминокислот 17250

Анализ данных по оценке качественного и количественного состава аминокислот плавленого сырного продукта позволяет видеть, что его белки содержат все незаменимые аминокислоты. Для более полной характеристики, на основании полученных данных, рассчитан аминокислотный скор белков плавленого сырного продукта, который представлен в таблице 3.38.

Таблица 3.38 – Аминокислотный скор белков плавленого сырного продукта

Незаменимые

аминокислоты

 Шкала ФАО/ВОЗ Плавленый сырный продукт
А С А С
Лизин 55 100 91 165
Изолейцин 70 100 104 148
Лейцин 50 100 68 170
Метионин+цистин 35 100 56 160
Фенилаланин+тирозин 60 100 105 175
Треонин 40 100 60 150
Валин 50 100 84 168
Триптофан 10 100 15 155

Примечание: А – содержание незаменимых аминокислот, мг/г белка, С – аминокислотный скор, в процентах относительно справочной шкалы ФАО/ВОЗ.

Данные таблиц 3.37-3.38 свидетельствуют о биологической полноценности белков плавленого сырного продукта и отсутствии лимитирующих аминокислот.

Пищевая и биологическая ценность продуктов питания также характеризуется качественным составом и количеством макро- и микроэлементов. Качественный и количественный состав основных витаминов, обнаруженных при исследовании плавленого сырного продукта, представлен в таблице 3.39.

Таблица 3.39 – Качественный и количественный состав витаминов в плавленом сырном продукте

Определяемый параметр Массовая доля витамина в образце,

мг/100 г

 НД на метод испытания
Витамин Д 0,007±0,001 ГОСТ 32916–2014
Витамин А 0,208±0,009 ГОСТ Р 54635–2011
Витамин Е 0,567±0,050 ГОСТ Р 54634–2011

Окончание таблицы 3.39

1 2 3
Витамин В1 (тиамин) 0,471±0,050 ГОСТ 7047–55
Витамин В2(рибофлавин) 0,257±0,040 ГОСТ 7047–55
Витамин В6 (пиридоксин) 0,100±0,050 ГОСТ 7047–55
Витамин С 0,904±0,500 ГОСТ 34151-2017

Следует отметить, что по сравнению с традиционным плавленым сырным продуктом, опытный образец обогащён крайне необходимыми для спортсменов витаминами группы В, а также витаминами антиоксидантами С и Е.

Для полной характеристики пищевой и биологической ценности нового плавленого сырного продукта, был произведён расчёт макро- и микроэлементов. Результаты представлены в таблице 3.40.

Таблица 3.40 – Массовая доля минеральных веществ в плавленом сырном продукте

Определяемый параметр Единицы измерения Массовая доля в образце
Фосфор мг/100 г 368,94±29,3
Кальций мг/100 г 560,81±20,0
Железо мг/100 г 19,30±3,8
Магний мг/100 г 35,25±4,0
Селен мкг/100 г 150,00±5,00

Совокупность данных полученных экспериментальным и аналитическим путём позволяет считать плавленый сырный продукт соответствующим требованиям физиологических норм питания спортсменов.

Результаты определения энергетической ценности плавленого сырного продукта приведены в таблице 3.41.

Таблица 3.41 – Энергетическая ценность 100 г плавленого сырного продукта

Показатель Единицы измерения Характеристика
Жир г 7,80±0,30
Белок г 17,33±0,13
Углеводы г 3,70±0,20
Энергетическая ценность ккал/кДж 290,7/1215,11

В таблице 3.42 представлены органолептические показатели плавленого сырного продукта.

Таблица 3.42 – Органолептические показатели плавленого сырного продукта

Показатель Характеристика показателя
Консистенция Однородная, пластичная, поверхность сыра чистая ровная
Запах и вкус Выраженный сырный, с привкусом и ароматом внесённого наполнителя, без посторонних привкусов и запахов
Цвет Обусловлен цветом вносимого наполнителя

Новый вид плавленого сырного продукта следует отнести к низкокалорийным и рекомендовать к употреблению для увеличения рельефности и силы мышц спортсмена с небольшой природной прослойкой жира, а также спортсменам-любителям, обеспокоенным проблемой лишнего веса.

3.5.4 Изучение качества и безопасности плавленого сырного продукта во время хранения. Определение срока его годности

Основой санитарно-эпидемиологического обоснования сроков годности плавленого сырного продукта является проведение микробиологических, санитарно-химических исследований, оценка органолептических свойств образцов продукции в процессе хранения при температурах, предусмотренных нормативной и/или технической документацией.

Так как новые виды продуктов, предназначенные для специализированного питания содержат функциональные ингредиенты при испытании хранимоспособности желательный срок годности, с учётом нахождения продуктов в торговой сети является 10 сут при режиме холодильного хранения (4±2) °С. Для определения срока годности была разработана программа проведения исследований в соответствии с нормативной документацией. Коэффициент запаса для определения срока годности принят 1,3.

Исследование качественных показателей плавленого сырного продукта проводилось в течение 15 сут. Результаты исследований представлены в таблице испытаний 3.43.

Таблица 3.43 – Физико-химические, микробиологические показатели и безопасность плавленого сырного продукта

Наименование показателя НД на методы испытания Норма Результаты испытания по срокам, сутки
1 5 10 15
1 2 3 4 5 6 7
Физико-химические показатели
Массовая доля

жира, %

 ГОСТ

30648.1-99

 Не менее

7,80

 7,80 7,80 7,80 7,80
Массовая доля

белка, %

 ГОСТ

30648.2-99

 Не менее 17,33 17,33 17,33 17,33 17,33
Массовая доля

влаги, %

 ГОСТ 30648.3-99 Не менее 55,00 55,20 55,20 55,10 54,80
Активная кислотность, ед. рН ГОСТ

32892-2014

 5,92–5,93 5,92 5,92 5,92 5,93
Температура,

°С

 ГОСТ 26809.1-2014 2–6 4 4 4 4
Микробиологические показатели
Количество

молочнокислой пробиотической микрофлоры, КОЕ/г

 ГОСТ 10.444.11–2013 Не < 1,0·108 8,2·108 7,5·108 6,1·108 1,5·108
Количество

бифидобакте-

рий, КОЕ/г

 МУК 4.2.999–00 Не < 1,0·107 6,7·107 6,0·107 4,2·107 8,9·106
КМАФАнМ, КОЕ/г, не более ГОСТ 104444.15-94 1,0·104 5,0·102 7,2·102 8,9·102 1,2·103
БГКП (колиформы) в массе продукта (г) не допускаются ГОСТ 32901-2014 0,1 в 0,1 не обнар. в 0,1 не обнар. в 0,1 не обнар. в 0,1 не обнар.
Дрожжи, КОЕ/г ГОСТ 10444.12-2013 Не > 100 не обнар. не обнар. не обнар. не обнар.
Плесени, КОЕ/г ГОСТ 10444.12-2013 Не > 100 не обнар. не обнар. не обнар. не обнар.
Токсичные элементы, мг/кг
Свинец ГОСТ 38824-2016 Не > 0,15 < 0,02 Соответствует норме
Мышьяк ГОСТ 31628-2012 Не > 0,15 < 0,01
Кадмий ГОСТ 33824-2016 Не > 0,06 < 0,005
Ртуть ГОСТ 26927-86 Не > 0,015 < 0,004

Окончание таблицы 3.43

1 2 3 4 5
Пестициды, мг/кг
ГХЦГ (α—, β-, γ- изомеры) ГОСТ 23452-2015 Не > 0,55 < 0,1 Соответствует норме
ДДТ и его метаболиты ГОСТ 23452-2015 Не > 0,33 < 0,05

Показатели безопасности плавленого сырного продукта на конец испытаний приведены в таблице 3.44. Они соответствуют норме.

Таблица 3.44 – Показатели испытаний безопасности плавленого сырного продукта на конец срока годности

Наименования

показателя

 Норма Результат НД на методы

испытаний
Токсичные элементы, мг/кг
Свинец не > 0,3 <0,02 ГОСТ 33824-2016
Мышьяк не > 0,2 <0,04 ГОСТ 31628-2012
Кадмий не > 0,1 <0,05 ГОСТ 33824-2016
Ртуть не > 0,02 <0,04 ГОСТ 26927–86
Микотоксины, мг/кг
Афлотоксин М1 не > 0,0005 < 0,0005 ГОСТ 30711–2001
Антибиотики, ед/г
Левомицетин не доп. не обн. МУ 08–47/086
Тетрациклиновая группа не доп. не обн. МУК 4.2.026–95
Стрептомицин не доп. не обн. МУК 4.2.026–95
Пенициллин не доп. не обн. МУК 4.2.026–95
Пестициды, мг/кг
ГХЦГ (α-, β-, γ- изомеры) не > 1,25 <0,004 ГОСТ 23452–2015
ДДТ и его метаболиты не > 1,25 <0,0025 ГОСТ 23452–2015
Микробиологические показатели
Количество бифидобактерий, КОЕ/см3 не < 1·106 1,5·108 МУК 4.2.999–00
БГКП (колиформы) в массе продукта (г/см3) не допуск. 0,1 не обн. ГОСТ32901-2014
Дрожжи, КОЕ/г не > 50 < 1·101 ГОСТ 10444.12-2013
Плесени, КОЕ/г не > 50 < 1·101 ГОСТ 10444.12-2013

В результате экспериментальных исследований продукта в стандартной упаковке в процессе хранения при температуре (4±2) °С установлен 10 сут.

Научная новизна технологического решения отражена в патенте РФ № 2728466 (Приложение 3) [36].

Для производства нового продукта разработан проект нормативной документации, которая прошла промышленную апробацию на действующем молочном предприятии ООО «Ястро», г. Омск (приложения 10, 11, 12, 13, 14).

3.6 Разработка биотехнологии мягкого козьего обогащённого сыра для спортивного питания

Специалистами установлено, что рацион спортсменов обязательно должен содержать молоко и молочные продукты. Можно выделить три основных технологических направления:

  • добавление биологически активных веществ (БАВ) функционального назначения;
  • коррекция состава продукта в соответствии с использованием современных инновационных методов;
  • смешанный химический состав с добавлением биологически активных добавок и его коррекция.

В любом случае, пища должна содержать все необходимые макро- (белки, жиры, углеводы) и микронутриенты (витамины и минеральные вещества). При этом следует учитывать тот факт, что организм спортсмена нуждается в большем количестве энергоёмких пищевых продуктов и витаминов, чем организм человека, не занимающегося спортом. Одним из таких продуктов будет мягкий сыр на основе козьего молока.

Мягкие сыры – это концентрированные белковые продукты, высокая биологическая ценность которых обеспечивается наличием в их составе сбалансированных высокоусвояемых белков и жиров. Известно, что все питательные вещества, которые имеются в сыре, усваиваются человеческим организмом практически на 100 %. Высокоусвояемые жиры мягких сыров выполняют роль энергетических, пластических и защитных регуляторов организма, оказывают большое влияние на обмен веществ в организме за счёт наличия в них полиненасыщенных жирных кислот, самостоятельно не синтезирующихся в организме человека.

Вышеизложенное позволяет считать выбранное направление научных исследований по разработке порционного, в соответствии с ГОСТ 32263-2013 – Сыры мягкие. ТУ, мягкого козьего сыра, обогащённого функциональными и специальными ингредиентами, актуальным.

3.6.1 Определение компонентного состава

Основные принципы формирования рациона юного спортсмена заключаются в следующем. В настоящее время признано, что основой нутрициологического подхода является формирование адекватного индивидуального рациона из обычных полноценных продуктов здорового питания с учётом индивидуальных физиологических особенностей ребёнка и его вкусовых предпочтении [7]. Однако, при высоких физических нагрузках обеспечить организм ребёнка всеми необходимыми макро- и микронутриентами можно только благодаря их приёму в скомпонованном виде. Эта проблема особенно остра в условиях интенсивных физических нагрузок у спортсменов высокой квалификации, когда потребность в белке, витаминах и минеральных веществах существенно возрастает, а возможность получить полноценное питание уменьшается за счёт интенсивного режима тренировок. Именно поэтому с целью оптимизации рациона могут быть использованы продукты «функцио­нального питания», обогащённые про- и пребиотиками, витаминами, минеральными веществами, ω−3 полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК), а также продукты спортивного питания, содержащие необходимые нутриенты в достаточно концентрированном виде; при необходимости проводится дополнительная коррекция поступления нутриентов с включением нутрицевтиков и витаминноминеральных комплексов.

Основной объект исследования:

  • молоко козье сырое по ГОСТ 32940-2014.

Функциональные ингредиенты:

  • концентрат лиофилизированных молочнокислых бактерий и бифидобактерий БК — Алтай — KC Бифи в иммобилизованной форме;
  • ферментный препарат «Kalase».

Специальные компоненты:

  • витамино-минеральный препарат «Селмевит» по действующей нормативной документации ОАО «Фармстандарт-УфаВИТА»;
  • натуральный трёхкомпонентный препарат «Рекодепан» в соответствии с ТУ 9197-042-13148879-15;
  • концентрат сывороточных белков Simpless по действующей нормативной документации;
  • пантогематоген «Северный» по ТУ 9218-006-13148879-07;
  • гидролизат сывороточных белков по нормативной документации;
  • вкусовые ингредиенты.

Цель исследования – разработка инновационной биотехнологии мягкого сыра на основе козьего молока для специализированного (спортивного) питания, как для юных, так и для взрослых спортсменов.

В работе, для определения химических, микробиологических, органолептических показателей и показателей безопасности использовались стандартные методы и современные приборы. Исследование козьего молока и козьих мягких сыров проводилось в лаборатории ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (г. Москва). Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований проводилась с применением компьютерной программы «Statistica 6.14».

В основу экспериментальных исследований положена рабочая гипотеза, содержащая научную концепцию о биотехнологии мягкого сыра на основе козьего молока, обогащённого функциональными и специальными ингредиентами, необходимыми для общего оздоровления организма спортсмена, его желудочно-кишечного тракта, повышения работоспособности, ускорения восстановления в постсоревновательный или тренировочный периоды.

В качестве молочной основы для производства сыра изучено молоко зааненских коз Алтайского края. Среднестатистические данные физико-химических показателей козьего молока представлены в таблице 3.45.

Таблица 3.45 – Физико-химические показатели козьего молока

Наименование показателя Значения
Массовая доля жира, % 4,30±0,05
Массовая доля влаги, % 87,74±0,04
Массовая доля сухих веществ, % 12,26±0,11
Массовая доля общего белка, % в том числе 2,94±0,03
Содержание сывороточных белков, % 0,77±0,01
Содержание казеиновых белков, % 1,86±0,01
Содержание общего азота, % 0,461±0,01
Содержание небелкового азота, % 0,0490±0,002
Массовая доля истинного белка, % 2,63±0,02
Содержание мочевины, мг% 57,90±0,03
Массовая доля лактозы, % 4,35±0,05
Кислотность, °Т 19,30±0,04
Плотность, кг/м 1027,00±0,50

Результаты определения физико-химических показателей козьего молока свидетельствуют о том, что выбранное сырье соответствует требованиям ГОСТ 32940-2014 «Молоко козье сырое. Технические условия» и ТР ТС «О безопасности молока и молочной продукции» (ТР ТС 033/2013).

В процессе экспериментальных выработок опытных мягких сыров, которые проводились в опытно-производственном цехе Международного колледжа сыроделия (г. Барнаул) были определены вид и количество функциональных ингредиентов – концентрат лиофилизированных культур молочнокислых бактерий и бифидобактерий БК – Алтай – ЛС Бифи, состоящую из Lactobacillusacidophilus, Lactococcuslactissubs. cremoris, Lactococcuslactissubs. diacetilactis, Streptococcusthermophiles, Bifidobacteriumbifidum или Bifidobacterium longum в иммобилизованном виде и ферментный препарат для реализации процесса кислотно-сычужного свёртывания козьего молока и повышения пробиотических свойств нового продукта. Для повышения пищевой и биологической ценности в нормализованную смесь на основе козьего молока добавляется два специальных компонента.

Состав витаминно-минерального комплекса с антиоксидантами «Селмевит», который содержит 11 витаминов и 9 минералов, представлен в таблице 3.46.

Таблица 3.46–Состав витаминно-минерального комплекса с антиоксидантами «Селмевит»

Наименование Количество, мг
Витамин А (ретинола ацетат) 0,568
Витамин Е, (α-токоферола ацетат) 7,50
Витамин В1 (тиамина гидрохлорид) 0,581
Витамин В2 (рибофлавин) 1,00
Витамин В6 (пиридоксина гидрохлорид) 2,50
Витамин С (аскорбиновая кислота) 35,00
Никотинамид 4,00
Фолиевая кислота 0,05
Рутин (рутозид) 12,50
Кальция пантотенат 2,50
Витамин В12 (цианокобаламин) 0,003
Тиоктовая кислота (липоевая кислота) 1,00
Метионин 100,00
Фосфор (в виде кальция гидрофосфата дигидрата и в виде магния гидрофосфата тригидрата) 30,00
Железо (в виде железа сульфата гептагидрата) 2,50
Марганец (в виде марганца сульфата пентагидрата) 1,25
Медь (в виде меди сульфата пентагидрата) 0,40
Цинк (в виде цинка сульфата гептагидрата) 2,00
Магний (в виде магния гидрофосфата тригидрата и в виде магния карбоната) 40,00
Кальций (в виде кальция гидрофосфата дигидрата) 25,00
Кобальт (в виде кобальта сульфата гептагидрата) 0,05
Селен (в виде натрия селенита) 0,025

Натуральный трёхкомпонентный препарат, изготовленный на основе экстрактов природных энергетиков животного и растительного происхождения «Рекодепан», который рекомендуется в качестве средства повышающего скоростно-силовые качества спортсменов, ускоряющего восстановление сил после интенсивных тренировок. Характеристика представлена в таблице 3.47.

Таблица 3.47 – Состав и свойства препарата «Рекодепан»

Состав Свойства
Экстракт из пантов северного оленя Обладает комплексным эффектом воздействия на организм человека, содержит целый комплекс биоактивных веществ (пептиды, липиды, углеводы, нуклеотиды, гормоны роста, глюкозиды, минеральные вещества и витамины). Это ценный источник незаменимых аминокислот, которые человек получает только с пищей.
Левзея маралий корень Содержит множество полезных компонент (эфирное масло, витамин С, алкалоиды, каротин, инулин и т.п.). Левзея в спорте известна в первую очередь как растение, содержащее экдистерон. Именно по этой причине корень левзеи традиционно входит в состав специализированного питания для спортсменов, за счёт потребления которого усиливается распад белков, ускоряется восстановление клеток мышечных тканей.
Родиола розовая или золотой корень Это растение имеет уникальный химический состав дубильных веществ, эфирного масла высокого качества, органических кислот, сахаров, белков, жиров, стеаринов, флавоноидов. Традиционно считается, что радиола розовая нормализует обменные процессы, способствует регуляции энергообмена в мышцах; препараты из этого растения обладают выраженным стимулирующим свойством, и так же как левзея в спорте, значительно увеличивают физические возможности и положительно влияют на психику и моральное состояние.

В качестве компонента – адаптогена и стимулятора обменных процессов для исследований выбран препарат (биологически активная добавка) «Пантогематоген Северный» (изготовитель ЗАО «Фермент») ТУ 9218-006-13148879-07.

Химический состав пантогематогена представлен следующими основными компонентами (приведены усреднённые данные из 6 определений однородных групп продукции):

  • аминокислоты, г/100 г: лизин – 0,9, гистидин – 0,35, аргинин – 1,13, оксипролин – 0,95, триптофан – 1,26, треонин – 0,57, серин – 0,68, глутаминовая – 1,6, пролин – 1,27, глицин – 2,2, аланин – 1,38, цистин – 0,04, валин – 0,64, метионин – 0,1, изолейцин – 0,24, лейцин – 1,15, тирозин – 0,24, саркозин 1,16, таурин – 0,03;
  • липиды, г/100 г: свободные жирные кислоты – 0,56, фосфолипиды – 2,42, триглицериды – 0,51, сфингомиелин – 0,179, изолецитин – 0,143 мг/100 г, лецитин – 0,233 мг/100 г, коламинкефалин – 0,358 мг/100 г, цереброзид – 0,483 мг/100 г, кардиолипин – 0,555 мг/100 г;
  • макро- и микронутриенты, мг/100 г: кальций – 0,15, магний – 74, алюминий – 27, железо – 360, кремний – 28, фосфор – 120, натрий – 900, калий – 120, медь – 0,1, йод – 0,08, марганец – 34, барий – 6,4, кобальт – 0,05, ванадий – 0,04;
  • основания нуклеиновых кислот, мг/100 г: гуанин – 39,9, гипоксантин – 44,2, урацил – 39,1.

Органолептические показатели и физико-химический состав препарата «Пантогематоген Северный» представлены в таблице 3.48.

Таблица 3.48 – Органолептические показатели и физико-химический состав БАД «Пантогематоген Северный»

Показатели Требование ТУ 9218-006-13148879-07 Результаты

анализа
1 2 3
Описание Коричневая жидкость, с ароматным запахом и сладким вкусом Соответствует
Плотность, г/мл 1,15 1,20
Массовая доля сухих веществ, мг % не менее 59,0 60
Критерии подлинности
Наличие аминокислот Сине-фиолетовое окрашивание Соответствует
Содержание железа, мг/кг 275,0-325,0 303,3
Подлинность пантогематогена Определяется по жирнокислотному составу липопротеинового комплекса плазмы Соответствует
Токсические элементы, мг/кг не более
свинец 0,6 < 0,03
кадмий 0,3 < 0,004
мышьяк 1,0 0,004
ртуть 0,1 < 0,005
Микробиологическая чистота
КМАФАнМ, КОЕ/г, не более 5·105 1,6·102
БГКП (колиформы) в 0,1 г Не допускаются Не обнаружено
патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы, в 25,0 г Не допускаются Не обнаружено
S. aureus, в 1,0 г Не допускаются Не обнаружено
Сульфитредуцирующие клостридии 1,0 Не обнаружено

Окончание таблицы 3.48

1 2 3
Содержание пестицидов, мг/кг не более
ГХЦТ и его изомеры 0,1 Не обнаружено
ДДТ и его метаболиты 0,1 Не обнаружено
Гептахлор Не допускается Не обнаружено
Алдрин Не допускается Не обнаружено

Представленные данные свидетельствуют о том, что пантогематоген является источником целого ряда веществ, которые можно рассматривать в качестве важнейших питательных субстратов, большая часть из них представлена высокоактивными регуляторными молекулами (так называемыми сигнальными веществами).

3.6.2 Разработка биотехнологических параметров мягкого козьего обогащённого сыра спортивного питания

Мягкий сыр производят следующим образом: козье молоко подогревают до 40-45 °С, бактофугируют, вносят: концентрат сывороточного белка, полученного путём микропартикуляции, в виде натуральной пищевой добавки Simpless®-100, предварительно растворённой в 4 частях обезжиренного коровьего молока в течение (20±5) минут при температуре (35±5) °С или гидролизат сывороточных белков, жидкий «Рекодепан» в количестве 5 % и витаминно-минеральный комплекс с антиоксидантами «Селмевит» в количестве 0,5 % к массе молока, пшеничные отруби по рецептуре. Выдерживают смесь козьего молока и внесённых компонентов для их полного растворения и набухания белка в течение 1 часа, при перемешивании. Пастеризуют при температуре (82±2) °С без выдержки, охлаждают до температуры свёртывания 30-35 °С, вносят при постоянном перемешивании концентрата лиофилизированных молочнокислых бактерий и бифидобактерий БК-Алтай-ЛСБифи состоящего из Lactobacillusacidophilus, Lactococcuslactissubsp. cremoris, Lactococcuslactissubsp. diacetilactis, Streptococcusthermophilus. Bifidobacteriumbifidum или Bifidobacteriumlongum) в иммобилизованном виде в количестве 1,5 % от массы перерабатываемой смеси. Добавляют 0,1 % хлорида кальция в виде раствора 40 %-ной концентрации и сычужный фермент из расчёта 0,8-1,0 г на 100 кг смеси (кислотно-сычужное свёртывание). Продолжительность свёртывания 34-36 мин. Проводят разрезание сгустка на кубики с размером граней 20 мм при постоянном перемешивании в течение 30-40 минут до достижения кислотности 5,25 ед. рН, удаление сыворотки. В сырное зерно вносят поваренную соль в количестве 1,0-1,5 % от массы сырного зерна при перемешивании. Сырную массу формуют в групповых перфорированных формах. Самопрессование составляет 3-4 часа, затем обсушка 1-2 часа. Полученные головки мягкого сыра, весом по (195±5) г, охлаждают и упаковывают под вакуумом или в инертной среде в двухслойную полиэтиленовую плёнку и направляют на хранение при температуре (4±2) °С до реализации.

Рецептура мягкого козьего обогащённого сыра представлена в таблице 3.49.

Таблица 3.49 – Рецептура мягкого козьего обогащённого сыра

Наименование

компонента

 Расход на 100 кг смеси, кг
рецептура 1 рецептура 2
1 2 3
Козье молоко сырое 90,85 90,15
Концентрат сывороточного белка «Simpless» 1,50 —
Сывороточный

гидролизат

 — 3,00
Пантогематоген «Северный» 5,00 —
Пшеничные отруби 2,00 1,0
Рекодепан — 5,00
Витаминно-минеральный комплекс и Селмевит с антиоксидантами 0,50 0,70
Закваска в иммобилизованном виде БК-Алтай-ЛCБИФИ 0,15 0,15
ИТОГО: 100,00 100,00

Технические ингредиенты представлены в таблице 3.50.

Таблица 3.50 – Технические ингредиенты для производства мягкого козьего обогащённого сыра

Вид ингредиента Расходное количество
Хлористый кальции На 100 кг 0,1 % в виде раствора 40 % концентрации
Ферментный препарат (сычужный фермент или «Фромаза») На 100 кг смеси 0,8-1,0 г

В таблице 3.51 приведены органолептические показатели мягкого козьего обогащённого сыра, полученного по используемому способу производства.

Таблица 3.51 – Органолептические показатели мягкого козьего обогащённого сыра

Наименование

показателя

 Характеристика
Внешний вид Сыр не имеет корки. Поверхность ровная, увлажненная, без ослизнения.
Консистенция Однородная, пластичная
Вкус и запах Выраженные сырные, допускается лёгкий привкус козьего молока
Цвет Равномерный по всей массе от белого до кремового

Анализ данных, представленных в таблице 3.51, свидетельствует о высоких органолептических показателях нового вида мягкого обогащённого козьего сыра.

В таблице 3.52 приведены химические и микробиологические показатели мягкого козьего обогащённого сыра.

Таблица 3.52 – Химические и микробиологические показатели мягкого козьего обогащённого сыра

Наименование показателя Значение
Массовая доля жира, в сухом веществе сыра, % 45,0±1,0
Массовая доля влаги, % 60,0±1,0
Активная кислотность, ед. рН 5,8
Массовая доля белка, % 15,0±0,5
Пробиотические микроорганизмы, в том числе

Lactobacillusacidophilus, КОЕ/г, не менее

Бифидобактерий КОЕ/г, не менее

 5·108

1·107

Технологическая схема производства мягкого козьего обогащённого сыра представлена на рисунке 3.24.

Приёмка, оценка качества, подогрев козьего молока

до t = (45±1) ºC, бактофугирование

Внесение при перемешивании концентрата или гидролизата сывороточных белков, пантогематогена или рекодепана, пшеничных отрубей, витаминно-минерального комплекса

Выдержка 1 ч для полного растворения компонентов.

Пастеризация t = (82±2) ºC, охлаждение до t = (30±5) ºC

Внесение закваски, CaCl2, ферментного препарата,

свёртывание смеси в течение 34-36 мин

Обработка сгустка 30-40 мин. Удаление сыворотки

Посолка в сырном зерне, формование в групповых

формах, обсушка и упаковка головок мягкого козьего сыра при t = (4±2) ºC. Срок годности 15 сут.

Рисунок 3.24 — Технологическая схема производства мягкого козьего обогащённого сыра

Новизна технического решения производства мягкого козьего сыра отражена в заявке на получение патента РФ «Способ производства мягкого сыра» (получено положительное решение – приложение 4).

3.6.3 Определение пищевой, биологической и энергетической ценности продукта спортивного питания

Биологическая ценность пищевых продуктов характеризуется качественным и количественным состоянием белков, в данном продукте – белков козьего молока, которые по составу и свойствам отличаются от протеинов коровьего молока, вызывающих гиперсенсибилизацию организма при его употреблении. Наоборот, отсутствие повышенной чувствительности к белкам козьего молока приводит к снятию негативных симптомов аллергических реакций, вызванных коровьим молоком, т.е. козье молоко является гипоаллергенным. Козье молоко используется при лечении ряда заболеваний, в числе которых ранозаживляющая способность [37].

Результаты исследований аминокислотного состава белков козьего обогащённого сыра приведены в таблице 3.53.

Таблица 3.53 – Аминокислотный состав белков козьего обогащённого сыра

Наименование аминокислоты Массовая доля

аминокислоты, мг/100 г

 Отклонения, (±)
Незаменимые, в том числе: 9,280 —
Валин 1,350 0,54
Лейцин+Изолейцин 3,700 0,71
Лизин 1,460 0,49
Метионин 0,590 0,20
Треонин 1,020 0,41
Триптофан 0,200 0,006
Фенилаланин 6,960 0,29
Заменимые, в том числе: 8,360 —
Алании 0,49 0,13
Аргинин 0,61 0,24
Аспарагиновая кислота 1,26 0,05
Гистидин 0,54 0,27
Глицин 0,70 0,24
Глутаминовая кислота 2,99 0,60
Пролин 0,64 0,60
Серин 1,11 0,29
Тирозин 0,66 0,26
Цистеин 0,17 0,09
Всего 17,640 —

В результате жизнедеятельности заквасочных культур, участвующих в процесс производства мягкого козьего обогащённого сыра, накапливаются все аминокислоты, но в большей степени такие аминокислоты, как валин, лизин, изолейцин, лейцин, глутаминовая кислота, серин. Общее количество аминокислот, определённых в мягком сыре соответствует количеству белков. Лимитирующие аминокислоты отсутствуют, что свидетельствует о высокой биологической ценности.

Мягкий козий обогащённый сыр также содержит все основные витамины и минеральные вещества, необходимые для удовлетворения в них суточной потребности спортсменов.

Энергетическая ценность мягкого козьего обогащённого сыра определена расчётным путём и приведена в таблице 3.54.

Таблица 3.54 – Энергетическая ценность мягкого козьего обогащённого сыра

Наименование Жир Белки Энергетическая ценность
ккал кДж
Мягкий обогащённый сыр 17,8±0,5 18,0±0,5 241,2 1008,2

Новому виду продукта для питания спортсменов присвоено торговое название «Спортивный». Его порционная фасовка по (195±5) г в выстланные пергаментом коробочки позволяет спортсменам употреблять мягкий сыр в удобное для них время суток, в связи, с чем происходит удовлетворение их организма в энергии, затраченной во время тренировочного и соревновательного периода.

3.6.4 Изучение качества и безопасности мягкого козьего обогащённого сыра во время хранения. Определение срока его годности

В соответствии с СанПиН 2.3.2.1324-03 «Гигиенические требования к срокам годности и условиям хранения пищевых продуктов» определён нормируемый срок годности 10 сут при температуре хранения (4±2) °С и относительной влажности воздуха (87±2) % в соответствии с МУК 4.2.1847-04 определён коэффициент резерва 3 сут, вследствие чего исследование основных качественных показателей и показателей безопасности проводили в течение 15 сут. Периодичность исследования 5 сут.

Контролировались химические, микробиологические показатели и на конец установленного срока – показатели безопасности. Условия хранения стандартные: температура 2-4 °С и относительная влажность воздуха 80- 85 %. Результаты исследований представлены на примере мягкого сыра из козьего молока в таблицах 3.55-3.57.

Таблица 3.55 – Показатели безопасности мягкого козьего обогащённого сыра

Потенциально опасные

вещества

 Допустимые уровни, мг/кг, не более* Фактическое значение, мг/кг
Токсичные элементы
Свинец 0,50 0,041
Мышьяк 0,30 менее 0,025
Кадмий 0,20 0,0002
Ртуть 0,03 0,0004
Пестициды
Гексахлорциклогексан

(α, β, γ-изомеры)

 1,25 менее 0,0005
ДДТ и его метаболиты 1,0 менее 0,0001
Антибиотики
Левомицитин

(хлорамфеникол)

 0,0003 менее 0,00015
Тетрациклиновая

группа

 0,01 ед/г менее 0,01 ед/г
Стрептомицин 0,2 ед/г менее 0,2 ед/г
Пенициллин 0,004 ед/г менее 0,004ед/г
Микробиологические показатели
БГКП (колиформы) в 0,001 г не допускается в 0,001 г не обнаружены
Патогенные, в т.ч. сальмонеллы не допускаются в 25,0 г в 25,0 г не обнаружено
S. aureus не допускается в 0,001г в 0,001 г не обнаружено
L. monocytogenes не допускаются в 25,0г в 25,0 г не обнаружено

* – «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» с изменениями

Таблица 3.56 – Химический состав, свойства, органолептические показатели мягкого козьего обогащённого сыра

Наименование

показателя

 НД на методы испытаний Норма Результаты испытаний по срокам
1 сут 5 сут 10 сут 15 сут
Массовая доля жира в сухом вещества, % ГОСТ 5867-90 Не < 44,0 % 44,5 44,5 44,5 44.50
Массовая доля влаги, % ГОСТ 3626-73 Не < 57,0 % 57,5 57,5 57,4 57.30
Активная кислотность, ед. pH ГОСТ 3624-92 От 5,6 до 5,8 5,8 5,8 5,8 5,75
Температура, °С ГОСТ 26809.1-2014 От 2 до 4 4 4 4 4
Органолептические оценка, баллы ГОСТ 28283-2015 Не < 24,0 24,8 24,8 24,8 24,5

Таблица 3.57 – Микробиологические показатели мягкого козьего обогащённого сыра

Наименование

показателя

 Норма Результаты испытаний по срокам
1 сут 5 сут 10 сут 15 сут
КМАФАнМ, КОЕ/см3, (г) не более 1,0-104 1,0·103 1,0·103 1,0·103 1,0·103
БГКП (колиформы) в массе продукта (г) 0,1 Не обнаружено
Патогенные микроорганизмы, в т.н. сальмонеллы 25 Не обнаружено
Стафилококки S. aureus,

Listeria monocytogenes

 Не допускаются Не обнаружено
Дрожжи, КОЕ/г Не допускаются Не обнаружено
Плесени, КОЕ/г Не допускаются Не обнаружено
Пробиотические микроорганизмы, в т.ч.

L. acidophilus

B. bifidumиB.longum

 Не <107

Не <106

 1,0·106

1,0·106

 1,0·106

1,0·106

 1,0·106

1,0·106

 1,0·106

1,0·106

Таким образом, в результате проведённых исследований установлен срок годности с учётом времени его нахождения в торговой сети: при температуре (4±2) °С и относительной влажности воздуха 82-85 % 10 суток со дня завершения процесса упаковывания в условиях предприятия-изготовителя и реализации в торговой сети. Апробация биотехнологии мягкого козьего обогащённого сыра проведена в УПЦ «Международного колледжа сыроделия и профессиональных технологий» (г. Барнаул) (приложения 15, 16).

3.7 Разработка элементов системы управления качеством и безопасностью функциональных продуктов спортивного питания на примере, творожного продукта для питания спортсменов

Основываясь на приоритетных направлениях и требованиях стратегических документов развития страны, в числе которых «Концепция спортивного питания в Российской Федерации» утверждённая приказом Министерства спорта, туризма и молодёжной политики РФ № 1414 от 24.12.2010 г. при производстве продуктов спортивного питания, необходима разработка комплексного подхода включающего, мероприятия по управлению рисками в системе обеспечения безопасности и качества продуктов питания для спортсменов на протяжении всего жизненного цикла от производства сырья до приёма пищи спортсменов [38].

Обеспечение качества и безопасности продуктов спортивного питания должно осуществляться в целях гарантированного обеспечения безопасности продуктов для спортсменов, включая:

  • отсутствие в продуктах питания веществ, запрещённых ВАДА, а также ингредиентов, вызывающих аллергические реакции или ухудшающие психофизиологическое состояние;
  • соответствие структуры питания и разработанных рационов физическим и эмоциональным нагрузкам, видам спортивной деятельности, индивидуальным физиологическим особенностям каждого спортсмена и режимам спортивной подготовки;
  • обеспечение повышения физических возможностей и функциональных резервов организма спортсменов, усиления их психологического и эмоционального настроя во время соревнований посредством улучшения качества пищи, включая сенсорные характеристики и пищевую ценность. А также в согласии с законодательной базой РФ и с учётом требований международных стандартов, в числе которых – Codex Alimentarius CAC / RCP-1 – 1969 Rev. 4 – 2003 «Общие принципы гигиены пищевых продуктов» [39]; федеральные законы [40, 41, 42, 43], технические регламенты [44, 45, 46], ГОСТы и другие нормативные документы [47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 54, 55].

По мнению В.М. Кантере, в основе комплексной системы лежит методология управления рисками относящаяся ко всему жизненному циклу продукта для спортивного питания, включая анализ и оценку сырья и материалов, производство, хранение, транспортировку, реализацию, импорт и потребление. С целью исключения рисковых событий в питании спортсменов необходимо проводить анализ, оценку и управление рисками. Исключение рисков возможно в результате планомерного анализа, оценки и управления рисками.

В области безопасности и качества продуктов спортивного питания понятие анализ рисков представляет собой совокупность трёх процессов: оценки рисков, управление рисками и коммуникации рисков.

Для оценки риска в производстве, хранении, транспортировке и реализации творожного продукта для спортивного питания используется структурированный подход для определения значимости потенциальной опасности. В соответствии с нормативно технической документацией [47, 48] в процессе планирования элементов ХАССП разработана блок-схема на творожный продукт спортивного питания (рисунок 3.25), систематизирована информация о характеристике конечного продукта и инструкция по его применению.

Приёмка, оценка качества молока и подготовка компонентов

Подогрев молока до t = (55±1) °С, бактофугирование и

сепарирование на сепараторе-сливкоотделителе

Получение и препастеризация

обезжиренного молока при t = (78±2) °С

Нормализация сливок при t = (55±1) °С до м.д.ж. 20 %

Охлаждение до t = (4±2) °С, и

промежуточное хранение

Внесение функциональных ингредиентов в сливки при t = (55±1) °С: сывороточного концентрата, глутамина, пыльцы цветочной

Пастеризация при t = (92±2) °С, τ = 300 с. Охлаждение до t = (30±2) °С, внесение закваски, СаCl2, ферментного препарата

Гидратация, гомогенизация смеси

сливок с компонентами

Получение молочно-белковой основы в течении (9,0±0,5) ч

Пастеризация сливок при t = (95±2) °С, деаэрация, охлаждение до t= (37±2) °С

Инокулирование закваски в иммобилизованном виде. Ферментация сливок (5,0±0,5) ч при t= (37±2) °С

Охлаждение сливок до t= (12±2) °С

Смешивание молочно-белковой основы и ферментированных сливок с

компонентами в течении (30,0±5,0) мин при t = (12±2) °С

Расфасовка готового творожного продукта, охлаждение до t= (12±2) °С и реализация

Рисунок 3.25 – Блок-схема биотехнологии производства творожного

продукта для питания спортсменов

Информация о продукте. Характеристика конечной продукции должна содержать информацию необходимую для проведения анализа опасностей:

  • наименования и обозначения нормативных документов и технических условий;
  • наименование и обозначение основного сырья, пищевых добавок и упаковки, их происхождение, а также обозначения нормативных документов и технических условий, по которым они выпускаются;
  • требования безопасности (указанные в нормативной документации) и признаки;
  • идентификации выпускаемой продукции;
  • условия хранения и сроки годности;
  • известные и потенциальные случаи использования продукции не по назначению;
  • возможность возникновения опасности, в случае объективно прогнозируемого применения не по назначению.

Продукт вырабатывается в соответствии с требованиями ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции», ТР ТС 021/2011 Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции», по нормативной документации СТО 48779702- 001-2020 молочного предприятия АО «Данон Россия» филиал «Чеховский» (г. Чехов). В состав продукта входят следующие ингредиенты, приведённые в таблице 3.58.

Таблица 3.58 – Характеристика пищевой безопасности ингредиентов

Наименование компонентов Действующая НТД
1 2
Молоко коровье сырое ГОСТ 31449-2013
Бактериальная глубокозамороженная концентрированная закваска «Probat 576 FRO» изготовитель «Danisco Deutschland GmbH» Действующая нормативная документация, соответствует требованиям ТР ТС 021/2011, ТР ТС 033/2013, ТР ТС 022/2011, ГОСТ 34372-2017 свидетельство RU.77.99.26.009.Е.003487.12.10
Бактериальная глубокозамороженная концентрированная закваска, основные культуры Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus Действующая нормативная документация, соответствует требованиям ТР ТС 021/2011, ТР ТС 033/2013, ТР ТС 022/2011, по ГОСТ 34372-2017
Концентрат сывороточных белков Milkiland-WPC 80 Действующая нормативная документация, соответствует требованиям ТР ТС 021/2011, ТР ТС 033/2013, ТР ТС 022/2011
Специализированный пищевой продукт для питания спортсменов «Глутамин» (форма выпуска порошок) Действующая нормативная документация, соответствует требованиям ТР ТС 021/2011, ТР ТС 033/2013, ТР ТС 022/2011 декларация о соответствии принята на основании свидетельство RU.77.99.19.007.Е.011088.12.18
Пыльца цветочная (обножка) ГОСТ 28887-2019 Пыльцевая обножка. Технические условия
Молокосвертывающий ферментный препарат животного происхождения ГОСТ 34353-2017 «Препараты ферментные молокосвертывающие животного происхождения сухие. Технические условия»

Окончание таблицы 3.58

1 2
Бактериальные заквасочные культуры прямого внесения глубокозамороженные F-DVS FRESCO 3000-series variant (1-100) изготовитель «Chr. Hansen A/S» Действующая нормативная документация, соответствует требованиям ТР ТС 021/2011, ТР ТС 033/2013, ТР ТС 022/2011, ГОСТ 34372-2017 свидетельство RU.77.99.26.009.Е.017688.05.11
Кальций хлористый По действующей нормативной и технической документации

Все используемые ингредиенты и сырье (основное и дополнительное) должны сопровождаться документацией (наличие сертификата качества от поставщика), подтверждающая безопасность и качество, а также соответствие требованиям установленных в нормативно технических документах (ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции», СанПин 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов.

В соответствии с ГОСТ Р 51074-2003 и Европейской Директивой 2007/68/ЕС продукт противопоказан при индивидуальной непереносимости к белку молока. Следовательно, необходимо при оценке рисков, рассматривать данный опасный фактор при производстве продукта. Конечные характеристики продукта в том числе, органолептические и физико-химические показатели должны соответствовать показателям, приведённым в таблице 3.58, 3.59.

Таблица 3.58 – Органолептические показатели готового продукта

Наименование показателя Характеристика
Внешний вид и консистенция Однородная, мягкая, нежная, мажущаяся, без ощутимых твёрдых частиц
Вкус и запах Чистый кисломолочный со сливочным привкусом, выраженным вкусом творога, приятной кислинкой
Цвет Насыщенный, от белого до кремового цвета, равномерный по всей массе

Таблица 3.60 – Физико-химические показатели готового продукта

Наименование показателя Значение
Массовая доля жира, % 1,5±0,5
Массовая доля белка, %, 18,0±1,0
Массовая доля углеводов, % 5,0±0,5
Титруемая кислотность, не более, °Т 180
Энергетическая ценность Ккал/Кдж: 109,5±0,5/ 457,7±1,0
Температура, не выше, °С 4±2

К собственным свойствам продукта помимо органолептических, физико-химических показателей, энергетической ценности и др. относят также микробиологические показатели, содержание токсичных элементов, микотоксинов, антибиотиков, пестицидов, радионуклидов которые должны соответствовать требованиям технических регламентов Таможенного союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» и ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции» и не должны превышать допустимых уровней, приведённых в таблице 3.61, 3.62.

Таблица 3.61 – Допустимые уровни потенциально опасных веществ

Показатель Допустимый уровень, мг/кг (Бк/кг – для радионуклидов), не более
Токсичные элементы Свинец 0,3
Мышьяк 0,2
Кадмий 0,1
Ртуть 0,02
Микотоксины Афлатоксин М1 0,0005
Антибиотики Левомицетин (хлорамфеникол) Не допускается (< 0,0003 мг/кг)
Тетрациклиновая группа Не допускается (< 0,01 мг/кг)
Пенициллин Не допускается (< 0,004 мг/кг)
Стрептомицин Не допускается (< 0,2 мг/кг)
Пестициды Гексахлорциклогексан (α, β, γ-изомеры) 1,25 (в пересчёте на жир)
ДДТ и его метаболиты 1,0 (в пересчёте на жир)
Диоксины 0,000003 (в пересчёте на жир)
Радионуклиды Цезий-137 100 Бк/л (кг)
Стронций-90 25 Бк/л (кг)
Меламин Не допускается (менее 1 мг/кг)

Общее количество пробиотических микроорганизмов, КОЕ/г, в продукте не менее 2·109, в том числе: Lactobacillus acidophilus, КОЕ/г, не менее 1·108 Bifidobacterium lactis не менее 1·106. Допустимые уровни содержания микроорганизмов в продукте приведены в таблице 3.62.

Таблица 3.62 – Допустимые уровни микроорганизмов в продукте

Объем (масса) продукта, см3(г), в которой

не допускаются

 Дрожжи КОЕ/см3 (г), не более Плесени КОЕ/см3 (г), не более
Энтеробактерии, КОЕ/см3 (г) БГКП (колиформ) Патогенные, в том числе сальмонелла S. aureus Listeria monocytogenes
— 0,01 25 0,1 — 100 50

Продукт предназначен для непосредственного употребления в питании спортсменов, а также для массового питания. Не подходит для питания грудных детей, а также для лиц имеющих аллергическую реакцию на молоко.

Продукт фасуется в чистые без механических повреждений стаканчики из полистирола. Герметично запаянные фольгой. Упаковка чистая, без механических повреждений, вмятин, царапин, проколов вместимостью (130±10) г. Материалы, используемые для изготовления потребительской тары должны иметь разрешение органов Роспотребнадзора России для применения в молочной промышленности и обеспечивать качество, безопасность и сохранность продукта в процессе его производства, транспортирования, хранения и реализации.

Полистироловые стаканчики (единица продукции) укладывают в коробки из картона, бумаги и комбинированных материалов или другую тару, разрешённую органами здравоохранения согласно действующей нормативно технической документации. Потребительская упаковка в соответствии с ТР ТС 005/2011. Транспортная упаковка в соответствии с ТР ТС 021/2011.

Упаковку готовой продукции производят в помещении, оборудованном вытяжной вентиляцией, при температуре воздуха не ниже 8 °С и не выше 12 °С и относительной влажности 75-85 %.

Маркировка готового изделия, упакованного в потребительскую тару в соответствии с ТР ТС 022/2011 и ГОСТ Р 51074-2003, должна содержать следующую информацию:

  • наименование продукта;
  • наименование и местонахождение изготовителя;
  • масса нетто;
  • состав продукта;
  • пищевая ценность;
  • сведения о наличии в пищевой продукции компонентов, полученных с применением генно-модифицированных организмов (далее – ГМО);
  • сведения о наличии аллергенов;
  • дата изготовления и дата упаковывания;
  • срок реализации;
  • обозначение документа в соответствии, с которым изготовлен и может быть идентифицирован продукт;
  • информация о подтверждении соответствия.
  • единый знак обращения продукции на рынке государств – членов Таможенного союза;
  • транспортная маркировка – по ГОСТ 14192-96 с нанесением соответствующих манипуляционных знаков.

Условия транспортировки, хранения и сроки годности: творожный продукт для питания спортсменов выпускают в реализацию с температурой в толще продукта не ниже 4 °С и не выше 6 °С. Хранить при температуре 4-6 °С, относительной влажности 70-75 %. Срок годности: должен быть указан на упаковке и составлять (35 суток при температуре 4-6 °С, относительной влажности 70-75 % от даты производства.). Повышение температуры хранения не допускается. Продукт после вскрытия упаковки не хранить.

Продукт транспортируют специализированными транспортными средствами в соответствии с правилами перевозок скоропортящихся грузов, действующими на данном виде транспорта.

Возможное несоблюдение температурного режима хранения после покупки, может привести к порче продукта.

Для анализа и оценки опасностей производства творожного продукта спортивного питания разработана блок-схема (рисунок 3.25), которая является одним из ключевых шагов разработки плана ХАССП, для определения потенциально опасных факторов для каждого технологического этапа производства.

Перечень опасных факторов влияющих на безопасность продукта задокументирован в (приложении 17). Критерии оценивания опасного фактора приведены в таблице 3.63.

Таблица 3.63 – Критерии оценивания опасного фактора

Оценка, балл Критерии
Вероятность реализации опасного фактора Тяжесть последствий употребления продукта
1 Практически

отсутствует

 Лёгкая (отсутствие потери работоспособности)
2 Малая Средней тяжести (потеря работоспособности в течение нескольких дней, но потом последствия не будут проявляться)
3 Значительная Тяжёлая (длительная потеря трудоспособности, получение инвалидности 3 группы)
4 Высокая Критическая (получение инвалидности 1 или 2 группы, летальный исход)

Вероятность появления опасного фактора оценивается при помощи алгоритма (рисунок 3.26) исходя из 4-х возможных вариантов оценки (вероятность практически равна нулю; незначительная; значительная; высокая).

За последние 10 лет имеется ли информация о возникновении опасного фактора в данном продукте?

По изготавливаемой продукции были ли отрицательные результаты в процессе производства за 3 года?

В сфере потребления были ли отрицательные воздействия на человека?

Однозначно ли установлено, что источником угрозы является данный фактор?

Вероятность практически равна нулю

Нет

Маловероятно

Маловероятно

Вероятность значительная

Вероятность высокая

Да

Нет

Нет

Нет

Да

Да

Да

Рисунок 3.26 – Алгоритм оценки вероятности реализации опасного фактора

Для определения значимости потенциальной опасности используется структурированный подход, с применением метода анализа рисков по качественной диаграмме (рисунок 3.27).

Область допустимого риска

1

2

3

4

2

3

4

Тяжесть

последствий

Вероятность реализации опасного фактора

1

Область недопустимого риска

Рисунок 3.27 – Диаграмма анализа рисков

На качественной диаграмме проведена граница, построенная из критических точек, разделяющая области допустимого и область недопустимого рисков.

В зависимости, от того в какую область попал потенциально опасный фактор, он определяется как учитываемый или нет. Если потенциально опасный фактор попал на границу, то его необходимо учитывать. В соответствии с полученными результатами по каждому опасному фактору определяется степень его учитываемости для определения ККТ (контрольно-критической точки).

По итогам проведённого анализа и выявления опасных факторов сырья, процесса производства определены критически контрольные точки (ККТ). Основываясь на степень риска при возникновении опасности, установили мероприятия по управлению этой опасностью, которые позволяют её предотвратить, устранить или снизить до приемлемого уровня. Для определения ККТ использовали метод «Древа принятия решений» по ГОСТ Р 51705.1-2001. В процессе определения ККТ данным методом, необходимо учитывать, где происходит процесс: непосредственно на производстве, на этапе заготовки сырья, переработки, хранении, реализации или на других жизненных циклах продукта. Алгоритм определения ККТ в процессе входного контроля сырья и материалов, метод «Древа принятия решений» приведён на рисунке 3.28, 3.29.

Учитываемый опасный фактор может содержаться в данном виде входного сырья?

А1

Устраняется ли опасный фактор последующей обработкой или

снижается до допустимого уровня?

ККТ

Да Нет отсутствует

Нет Да

ККТ ККТ отсутствует

для этого фактора

по данному сырью

Рисунок 3.28 – Алгоритм определения ККТ в процессе входного

контроля сырья и материалов

Для осуществления контроля за вероятностью проникновения факторов, влияющих на безопасность продукта, а также возникновение и распространения этих факторов в продукте или производственной среде, необходимо определить программы предварительных условий (ППУ) для поддержания гигиенической среды по всей цепи производства творожного продукта для питания спортсменов в соответствии с ИСО/ТУ 22002-1 «Программы предварительных требований по безопасности продукции. Часть 1: Производство продукции», международным стандартом GMP (Good Manufacturing Practice» Надлежащая производственная практика», 2015 г.) и другими действующими НТД.

1. Существуют ли профилактические меры для предотвращения выявленных рисков?

4. На следующей стадии процесса до потребления продукта будет ли выявленный риск устранен или уменьшен до приемлемого уровня?

Не является ККТ

Применяется ли на этой стадии контроль безопасности?

Для контроля риска используется оперативная программа предвари-тельных условий (ОППУ)

2. Позволяет ли данная стадия устранить риск или уменьшить его до приемлемого уровня ?

3. Может ли заражение из-за выявленного риска превысить приемлемый уровень либо увеличиться до неприемлемого уровня?

ККТ

Не является ККТ

Для контроля риска используется оперативная программа предвари-тельных условий (ОППУ)

Не является ККТ

Для контроля риска используется оперативная программа предварительных условий (ОППУ)

1. Изменить стадию, процесс или продукт

Для контроля риска используется обязательная программа

Рисунок 3.29 – Алгоритм определения ККТ в технологических

операциях производства творожного продукта спортивного питания методом «дерева принятия решений»

Блок-схемы технологического процесса производства, входного контроля и приёмки молока, входного контроля сырья (ингредиентов) и вспомогательных материалов приведены на рисунках 3.30, 3.31, 3.32, 3.33.

В результате определения факторов рисков процесса производства творожного продукта спортивного питания, большая часть опасностей управляется программой предварительных мероприятий (ППУ) и оперативной программой предварительных условий (ОППУ). Перечень ККТ производства творожного продукта для спортивного питания приведён в таблице 3.64.

Таблица 3.64 – Перечень критических контрольных точек при производстве продукта творожного для питания спортсменов

№

ККТ

 Технологическая операция Опасный фактор Контролируемый параметр Мониторинг Меры коррекции и корректирующие действия Записи Верификация
параметр Критический пределы Что? Как? Как часто? Кто?
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
ККТ 1 Оценка качества молока сырья Х Антибиотики 1. Левомицетин (не допускается (менее 0,01 мг/кг(л))

2.Тетрациклиновая группа (не допускается (менее 0,01 мг/кг(л))

3. Стрептомицин (не допускается (менее 0,2 мг/кг(л))

4. Пенициллин (не допускается(менее 0,004 мг/кг(л))

 Контроль содержания антибиотиков поступающего молока-сырья Лабораторный анализ Каждая партия Сотрудник лаборатории Возврат поставщику.

Работа с поставщиками. Аудит поставщиков молока-сырья.

 Журнал контроля технохимического контроля производства, журнал контроля безопасности сырья Результаты проведения внутреннего аудита
Продолжение таблицы 3.64
1

225

 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
КККТ 2 Пастеризация обезжиренного молока и сливок М Температура

Продолжительность

 Для молока (92±2) °С

300 сек

Для сливок (95±2) °С

300 сек

 Контроль за температурно-временным режимом,

скоростью потока, разницей датчиков давления,

работой обратного клапана

 Периодическая проверка всех измерительных устройств, согласно графика ППР.

Соблюдение правил санитарии и гигиены для всех работников предприятия.

Контроль концентрации моющих и дезинфицирующих растворов, температурных режимов и качества моек оборудования

 Журнал контроля технологических параметров, состояния оборудования, технохимического контроля производства, журнал контроля безопасности сырья
Окончание таблицы 3.64
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
ККТ 3 Фасовка М 1. БГКП (колиформ)

2. Патогенные, в том числе сальмонелла

3. S. aureus

4. Listeria monocytogenes

5. Дрожжи КОЕ/см3 (г)

6.Плесени КОЕ/см3 (г)

 1. Объем (масса) продукта, см3(г), в которой

не допускаются -0,01

2. Объем (масса) продукта, см3(г), в которой не допускаются -25

3. Объем (масса) продукта, см3(г), в которой не допускаются -0,1

4. Не допускаются

5. Не более 100

6. Не более 50

 Контроль за технологическими параметрами производства. Соблюдение правил личной гигиены при работе с продуктами. Контроль герметичности упакоквки 1. Утилизация продукции.

2. Своевременный планово-предупредительный ремонт и техническое обслуживание оборудования.

3. Обучение персонала санитарно-гигиеническим правилам работы на пищевом предприятии.

226

Гофро-ящики, фольга, этикетки, скотч-лента, полистироловые стаканчики, стрейч-пленка, этикетки вкладыши.

Бактериальные закваски, ферментные препараты, хлористый кальций, пыльца цветочная (обножка), специализированный пищевой продукт для питания спортсменов «Глутамин», концентрат сывороточных белков Milkiland-WPC 80

02.01 Входной контроль

Результат удовлетворительный

Возврат поставщику

02.02 Транспортировка на склад

Да

Нет

02.03 Хранение на складе

02.04 Контроль условий хранения и сроков годности

Результат удовлетворителен?

02.05 Транспортировка на производство

Корректирующие действия

Да

Нет

Рисунок 3.30 – Блок-схема входного контроля сырья (ингредиентов) и

вспомогательных материалов

Молоко коровье — сырье

01.01 Входной контроль. Оценка качества (органолептические

показатели, физико-химические показатели, показатели безопасности)

Результат удовлетворительный

Нет

Результат удовлетворительный

Корректирующие действия

Антибиотики

1. Левомицетин (не допускается (менее 0,01 мг/кг(л))

2. Тетрациклиновая группа (не допускается (менее 0,01 мг/кг(л))

3. Стрептомицин (не допускается (менее 0,2 мг/кг(л))

4. Пенициллин (не допускается(менее 0,004 мг/кг(л))

01.06 На

производство

Возврат поставщику

01.02 Транспортировка на производство

01.03 Фильтрование. Контроль степени чистоты. Скачивание молока (счётчик/объем)

Да

01.04 Промежуточное хранение. Контроль t не более 6 °С, время не более 36 ч (включая время перевозки), контроль органолептических, физико-химических и микробиологических показателей

Результат удовлетворительный

Корректирующие действия

Да

Нет

01.05 Временное резервирование. Контроль t не более 6 °С, время не более 8 ч, контроль органолептических, физико-химических и микробиологических показателей

Нет

Результат удовлетворительный

Нет

Да

Да

Рисунок 3.31 – Блок-схема входного контроля приёмки молока

1.10. Пастеризация. Контроль t = (92±2) °С, τ = 300 с. Охлаждение контроль t = 30±2 °С

1.15. Гидратация, гомогенизация смеси сливок с компонентами. Контроль Р = 175/35 мПА, t = (55±1) °С, τ гидратации 20 мин

1.8.1. Получение и препастеризация обезжиренного молока. Контроль t = (78±2) °С, τ = 30 с

1.8.2. Нормализация сливок

при t = (55±1) °С до м.д.ж. 20 %

1.14. Внесение функциональных ингредиентов в сливки. Контроль t=(55±1) °С, количества: концентрата сывороточных белков Milkiland — WPC 80, специализированного пищевого продукта для питания спортсменов «Глутамина», пыльцы цветочной (обножка)

1.9. Охлаждение. Контроль t = (4±2) °С, времени промежуточного хранения, физико-химических и микробиологических показателей

Нет

Соответствует

Да

Нет

Соответствует

Да

1.7. Подогрев и бактофугирование молока. Контроль t = (55±1) °С, степень очистки

Соответствует

Нет

Да

1.8. Сепарирование на сепараторе-сливкоотделителе

Нет

Соответствует

Да

1.16. Пастеризация. Контроль t = (95±2) °С, τ = 300 с

1.17. Деаэрация, охлаждение.

Контроль t = (37±2) °С

Нет

Нет

Соответствует

Да

Нет

Соответствует

Да

Соответствует

Да

Да

Нет

Нет

Соответствует

Да

Соответствует

Рисунок 3.32 – Блок-схема технологического процесса производства

сливочного компонента

Соответствует

Да

Нет

Нет

1.20. Ферментация сливок.

Контроль τ = (5,0±0,5) ч,

t = (37±2) °С

Контроль физико-химических, органолептических, микробиологических показателей согласно НД

Соответствует

1.11. Заквашивание. Контроль количества и качества (закваски, СаCl2, ферментного препарата), t = (30±2) °С, τ пер. 15-20 мин

Нет

Соответствует

Да

1.12. Сквашивание. Контроль t = (30±2) °С,

τ = (9,0±0,5) ч, рН сгустка 4,3 ед.

Нет

Соответствует

Да

1.13. Получение молочно-белковой основы. Контроль t, τ продолжительности

Контроль физико-химических, органолептических, микробиологических показателей согласно НД

Нет

Соответствует

Да

Корректирующие действия

1.18. Инокулирование закваски в иммобилизованном виде. Контроль t (37±2) °С, рН, количество микроорганизмов

Да

Нет

1.21. Охлаждение и хранение ферментированных сливок с компонентами. Контроль, температуры, рН, времени хранения, микробиологических, физико-химических показателей согласно НД

Соответствует

Да

Нет

Рисунок 3.33 – Блок-схема производства ферментированных сливок

1.23. Упаковка, маркировка, хранение.

1. Контроль температуры и влажности помещения, tпом = 4-6 °С, φ = 75-80 %.

2. Контроль: физико-химических, микробиологических показателей согласно НД

1.19. Охлаждение и хранение молочно-белковой основы. Контроль, температуры, рН, времени хранения, микробиологических, физико-химических показателей

Соответствует

Да

Нет

1.22. Фасовка. Смешивание молочно-белковой основы и ферментированных сливок с компонентами. Контроль времени (30,0±5,0) мин; t = (12±2) °С; соотношения компонентов (80/20). Контроль физико-химических, органолептических, микробиологических показателей

Соответствует

Да

Нет

Утилизация

Корректирующие действия

Нет

Да

1.24. Транспортирование, реализация

Соответствует

Да

Нет

Рисунок 3.34 – Блок-схема технологического процесса производство

творожного продукта для питания спортсменов

В соответствии с результатами анализа оценки опасностей при производстве творожного продукта для спортивного питания выявлено 3 критических контрольных точки: ККТ № 1 – Оценка качества сырья молока, объединённая ККТ № 2 – Пастеризация,  ККТ № 3 – Фасовка продукта,  рекомендованные для включения в план ХАССП. Представленные результаты проделанной работы содержат общие подходы к обеспечению безопасности производства (концепция анализа опасностей и определения ККТ и др.), могут быть использованы в качестве наглядного методического материала при производстве творожного продукта для  питания спортсменов, а также частично внедрены на производство с учетом дополнительных ККТ  влияющих на формирование качества готовой продукции.

3.8. Оценка экономической эффективности производства функциональных продуктов спортивного питания

Производство функциональных продуктов спортивного питания является быстро развивающейся отраслью пищевой промышленности. Основной целью предприятий перерабатывающей промышленности в условиях роста конкуренции, является анализ рынка и расширение ассортимента, с учетом повышения спроса на отдельные виды продукции.

Организация производства нового вида продукции в условиях рыночной экономики требует оценки экономической эффективности производства. Основными категориями, характеризующими уровень эффективности любого производства, являются показатели себестоимости, прибыли, рентабельности.

Себестоимость продукции является объективной экономической категорией, характеризующей выраженные в денежной форме текущие затраты предприятий, непосредственно связанные с использованием в процессе производства продукции сырья, материалов, топлива, энергии, основных фондов, трудовых ресурсов.

Экономические расчеты производились на основании данных производственного учета предприятий молокоперерабатывающей промышленности Омской области.

Учет затрат и расчет себестоимости продукции осуществлялись исходя из перечня калькуляционных статей и в соответствии с инструкцией по калькулированию себестоимости продукции на предприятиях молочной, маслосыродельной и молочноконсервной промышленности [56].

Основным сырьем для производства является молоко коровье сырое соответствующее ГОСТ 31449-2013.

При проведении расчетов исходили из средней стоимости молока-сырья в 3 квартале 2020 г. по Омской области 26 руб./кг.

В ходе исследования проведен расчет себестоимости и оптово-отпускной цены по трем видам продуктов, рекомендуемым для спортивного питания:

— творожный продукт;

— плавленый сыр;

— мягкий козий сыр.

Расчет основных экономических показателей производства нового вида творожного продукта для спортивного питания производился на основании разработанной в процессе экспериментальных исследований рецептуры.

Для производства творожного продукта для спортивного питания рекомендуется использовать следующее сырье и материалы:

— творог нежирный по ГОСТ 31453-2013;

— сливки молочные с м.д.ж. 20 % полученные сепарированием молока коровьего натурального по ГОСТ 31449-2013;

— концентрат сывороточных белков Milkiland-WPC 80 (Польша);

— глутамин;

— цветочная пыльца (обножка) по ГОСТ 28887-2019;

— закваска Probat 576 FRO 500 DCU;

— закваска Howaru Bifido FRO 100 DCU;

Для расчета себестоимости творожного продукта использовались среднестатистические данные за 3 квартал 2020 г.

Таблица – 3.65 Расчет стоимости сырья и основных материалов для производства творожного продукта для спортивного питания

Наименование сырья Цена 1 кг сырья, руб. Расход сырья на 100 кг продукта, кг Стоимость сырья на 100 кг продукта, руб.
Творог нежирный свежий 78,6 75,0 5895
Сливки молочные с м.д.ж. 20 % 189 20,0 3780
Концентрат сывороточных белков Milkiland-WPC 80 800 1,5 1200
Глутамин 1400 1,5 2100
Цветочная пыльца 1700 1,5 2550
Закваска Probat 576 FRO 500 DCU 950 0,25 237,5
Закваска Howaru Bifido FRO 100 860 0,25 222,5
Итого х 100 15985

Таким образом, стоимость основного и вспомогательного сырья для производства 100 кг творожного продукта составляет 15985 руб. Далее, в таблице 3.66 представлен расчет себестоимости и оптовой цены творожного продукта.

Таблица – 3.66 Расчет себестоимости и оптовой цены на творожный продукт

Статьи затрат Сумма, тыс. руб.
Сырье и основные материалы 15,99
Вспомогательные материалы (упаковка) 1,84
Энергозатраты 1,16
Оплата труда с отчислениями на социальное страхование и социальное обеспечение 2,15
Амортизация основных средств 0,97
Управленческие расходы 0,55
Производственная себестоимость 22,66
Коммерческие расходы 0,75
Полная себестоимость 23,41
Маржа 5,85
Оптовая цена 29,26
НДС (10 %) 2,93
Оптово-отпускная цена, 100 кг 32,19
Оптово-отпускная цена 1 упаковки (100 г.), руб. 32,19

При установленном уровне рентабельности 20 %, оптово-отпускная цена 100 г. творожного продукта составила 32,19 руб.

Производство творожного продукта при заданном уровне оптово-отпускной цены является экономически обоснованным. Позволяет перерабатывающему предприятию обеспечить производство конкурентоспособной продукции и получить валовую прибыль 5,85 тыс. руб.

Расчет основных экономических показателей производства нового вида плавленого сыра производился на основании разработанной в процессе экспериментальных исследований рецептуры.

Плавленый сырный продукт вырабатывается в соответствии с технологической инструкцией для его производства.

Для производства плавленого сыра рекомендуется использовать следующее сырье и материалы:

— молоко коровье натуральное по ГОСТ 31449-2013;

— молоко обезжиренное, полученное сепарированием молока коровьего натурального по ГОСТ 31449-2013;

— сливки молочные с м.д.ж. 20 % полученные сепарированием молока коровьего натурального по ГОСТ 31449-2013;

— заквасочная культура FD-VSABY-Probio-Tec® компании Chr. Hansen;

— заквасочная культура Lyofast MOT 092EE50 UC;

— ферментный препарат Renco;

— хлористый кальций;

— вода ГОСТ Р 51232-98,СанПиН 2.1.4.1074-01;

— эмульгирующие соли: Rovisal®S 230, Rovisal®S 820, Сольва-850;

— куркума сухая ГОСТ 34146-2017;

— селексен ТУ 21.20.10.117-014-79899185-2007;

— гейнер.

Для расчета себестоимости плавленого сыра использовались среднестатистические данные за 3 квартал 2020 г. На первом этапе рассчитывалась стоимость основного сырья для производства сыра нежирного.

Таблица 3.67 – Стоимость основного сырья для производства сыра нежирного

Наименование сырья Цена 1 кг сырья, руб. Расход сырья на 100 кг сыра, кг Стоимость сырья на 100 кг, руб.
Обезжиренное молоко 21 99,31 2085,51
DVS-культура 2828 0,2 565,6
Ферментный препарат Renco 13567 0,01 135,67
Хлористый кальций 2750 0,4 1100
Дрожжи (специальные) 1560 0,08 124,8
Итого х х 4011,58

Стоимость 1 килограмма основного сырья составляет 40,11 руб.

Далее рассчитываем стоимость основного сырья для производства сливочной добавки.

Таблица 3.68 – Стоимость основного сырья для производства сливочной добавки

Наименование сырья Цена 1 кг сырья, руб. Расход сырья на 100 кг продукта, кг Стоимость сырья на 100 кг продукта, руб.
Сливки м.д.ж. 20 % 189 97,28 18385,92
DVS-культура 1250 0,15 187,5
Селексен 5940 0,07 415,8
Гейнер 649 2,5 1622,5
Итого х х 20611,72

Стоимость 1 килограмма ферментированных сливок составляет 206,11 руб.

Расчет стоимости основного сырья для производства плавленого сырного продукта в соответствии с разработанной рецептурой представлен в таблице 3.69.

Таблица 3.69 – Расчет стоимости основного сырья для производства плавленого сыра

Наименование сырья Цена 1 кг сырья, руб. Расход сырья на 100 кг продукта, кг Стоимость основного сырья, тыс. руб.
Сыр нежирный 40,11 58 2326,71
Ферментированные сливки 206,11 36 7420,21
Куркумин 900 0,75 675
Соль-плавитель 3250 2 6500
Вода 0,02 4 0,08
Итого х х 16922

Расчет полной себестоимости плавленого сыра производился исходя из совокупности всех статей производственных затрат и коммерческих расходов.

Таблица 3.70 — Расчет себестоимости и оптовой цены плавленого сыра

Статьи затрат Сумма, тыс. руб.
Сырье и основные материалы 16,92
Вспомогательные материалы и упаковка 2,28
Энергозатраты 2,48
Оплата труда с отчислениями на социальное страхование и социальное обеспечение 3,7
Амортизация основных средств 1,96
Управленческие расходы 1,29
Производственная себестоимость 28,63
Коммерческие расходы 1,26
Полная себестоимость 29,89
Маржа 7,47
Оптовая цена 37,36
НДС (10%) 3,74
Оптово-отпускная цена, 100 кг 41,10
Оптово-отпускная цена 1 упаковки (100 г.), руб. 41,10

Оптово-отпускная цена 100 г. продукта составляет 41,10 руб.

Можно отметить, что производство плавленого сыра при заданном уровне оптово-отпускной цены является экономически обоснованным. Позволяет перерабатывающему предприятию обеспечить производство конкурентоспособной продукции и получить валовую прибыль 7,47 тыс. руб.

Еще одним продуктом, разработанным для специализированного (спортивного) питания, рецептура которого разработана в ходе исследования является мягкий козий сыр. Для его производства используются следующее сырье и основные материалы:

— молоко козье сырое по ГОСТ 32940-2014;

— концентрат сывороточного белка Simpless;

— пантогематоген «Северный»;

— пшеничные отруби;

— витаминно-минеральный комплекс и «Селмевит» с антиоксидантами;

— закваска БК-Алтай-ЛС-БИФИ;

— хлористый калий;

— ферментный препарат.

Таблица 3.71 – Расчет стоимости сырья и основных материалов

Наименование сырья Цена 1 кг сырья, руб. Расход сырья на 100 кг продукта, кг Стоимость сырья на 100 кг продукта, руб.
Козье молоко сырое 120 90,85 10902
Концентрат сывороточного белка Simpless 978 1,5 1467
Пантогематоген «Северный» 840 5 4200
Пшеничные отруби 10,5 2 21
Витаминно-минеральный комплекс и «Селмевит» с антиоксидантами 8455 0,5 4227,5
Закваска БК-Алтай-ЛС-БИФИ 27400 0,15 4110
Хлористый калий 2750 0,1 275
Ферментный препарат 180 0,1 18
Итого х х 25220,5

Выход мягкого козьего сыра из 100 кг нормализованной смеси составляет 20 кг. Соответственно на 1 кг продукции приходится 1261,02 руб. затрат. Далее производим расчет полной себестоимости и отпускной цены продукции.

Таблица 3.72 — Расчет себестоимости и оптовой цены 1 кг сыра

Статьи затрат Сумма, руб.
Сырье и основные материалы 1261,02
Энергозатраты 101,44
Оплата труда с отчислениями на социальное страхование и социальное обеспечение 210,30
Амортизация основных средств 81,00
Управленческие расходы 82,70
Производственная себестоимость 1736,45
Коммерческие расходы 114,00
Полная себестоимость 1850,45
Маржа 462,61
Оптовая цена 2313,07
НДС (10 %) 231,30
Оптово-отпускная цена 2544,37
Оптово-отпускная цена 1 упаковки (100 г), руб. 254,44

Оптово-отпускная цена 100 г. продукта составляет 254,44 руб.

Производство мягкого козьего сыра при заданном уровне оптово-отпускной цены и уровне рентабельности 20 % является экономически обоснованным. Позволяет перерабатывающему предприятию обеспечить производство конкурентоспособной продукции и получить валовую прибыль 462,61 руб. при реализации 1 кг продукции.

Таким образом, в ходе исследования дана экономическая оценка перспектив переработки сельскохозяйственной продукции в экологически чистые функциональные продукты спортивного питания.

Произведенные расчеты позволяют сделать следующие выводы:

— производство продуктов спортивного питания экономически эффективно, валовая прибыль от реализации 1 кг составляет:

— творожного продукта — 58,52 руб.

— плавленого сыра — 74,72 руб.

— мягкого козьего сыра — 462,61 руб.

— организация производства данных продуктов рентабельна, уровень рентабельности продаж рекомендуемых продуктов составляет 20 %.

Следует отметить, что сегодня в обществе отмечается рост интереса к продуктам спортивного питания. Данная продукция используется не только для обеспечения полноценного базового питания спортсменов, но и большую популярность приобретает среди людей занимающихся массовыми видами спорта, фитнесом, ведущим здоровый образ жизни, лиц пожилого возраста.

В ходе исследования наряду с оценкой экономической эффективности производства функциональных продуктов спортивного питания был проведен социальный анализ, целью которого стало определение необходимости производства продукции с точки зрения его потребителей.

Основными элементами социального анализа производства спортивного питания являются:

— определение региона, размеров территории;

— характеристика этнически-культурной среды, демографического и социально-экономического состояния региона;

— приемлемость производства для местной культуры;

— анализ рынка и прогноз объема продаж.

Организация производства функциональных продуктов спортивного питания ориентирована на территорию Сибирского федерального округа, территория которого составляет 25,5 % территории Российской Федерации. На территории располагаются 266 муниципальных районов, 71 городской округ, 182 городских поселения и 2836 сельских поселений.

Таблица – 3.73 Состав Сибирского федерального округа

Субъект Федерации Площадь, км 2 Население, тыс. чел.
Республика Алтай 92903 220,2
Алтайский край 167996 2317,1
Иркутская область 774846 2391,2
Кемеровская область 95725 2657,8
Красноярский край 2366797 2866,2
Новосибирская область 177756 2798,2
Омская область 141140 1926,7
Томская область 314391 1079,3
Республика Тыва 168604 327,4
Республика Хакассия 61569 534,2

На территории Сибирского федерального округа проживает более
17 млн. человек, из них 46,4 % мужчины, 53,6 % женщины. Основная часть населения проживает в городах. Доля городского населения составляет 74,3 % (12713,9 тыс. чел.), из них 45,7 % мужчины и 54,3 % женщины. Удельный вес сельского населения — 25,7 % (4404,4 тыс. чел.), из них 48,5 % мужчины и 51,5 % женщины

Национальный состав по данным переписи 2010 г. представлен преимущественно русскими – более 85 %, буряты – 2,3 %, тувинцы – 1,35 %, украинцы – 1,18 %, татары – 1,06 %, немцы – 1,03 %, удельный вес других национальностей составляет менее 1,0 %.

Молоко и молочная продукция являются традиционными продуктами питания для населения Сибирского федерального округа. Средний уровень потребления молочных продуктов в пересчете на сырое молоко на душу населения в Сибирском федеральном округе незначительно отличается от данных в целом по Российской Федерации и составляет 238 кг и 234 кг соответственно. Наибольший уровень потребления достиг в Новосибирской области (285 кг), Республике Алтай (262 кг), Алтайском крае (256 кг), Омской и Томской областях (254 кг). Но даже в данных регионах уровень потребления далек от норматива (325 кг).

В ряде регионов Сибирского федерального округа отмечается не значительное снижение потребления к уровню предыдущего года (Иркутская, Кемеровская, Омская области, Республики Тыва и Алтай).

Таблица — 3.74 Потребление молочных продуктов на душу населения в год, кг

Субъект Федерации 2015 2016 2017 2018 2019 2019 в % к 2018
1 2 3 4 5 6 7
Российская Федерация 233 231 230 229 234 102,2
Сибирский федеральный округ 242 236 239 236 238 100,8
Республика Алтай 253 253 272 267 262 98,1
Республика Тыва 180 181 180 180 179 99,4
Республика Хакасия 238 235 253 247 250 101,2
Алтайский край 279 255 258 255 256 100,4
Красноярский край 234 229 233 231 234 101,3
Иркутская область 197 193 194 195 194 99,5
Кемеровская область 207 205 203 200 199 99,5
Новосибирская область 278 273 280 281 285 101,4
Омская область 271 265 267 255 254 99,6
Томская область 252 252 254 254 254 100,0

Продукты спортивного питания могут быть направлены на восполнение рекомендуемой нормы потребления населения, либо могут быть использованы дополнительно в рационе спортсменов, полноценное питание которых организуется исходя из установленных медицинских норм.

Продукты обеспечивают повышенную потребность населения занимающегося физической культурой и спортом, ведущих здоровый образ жизни в энергии, пищевых и биологически активных веществах.

Одним из направлений развития рынка спортивного питания должно быть расширение ассортимента, в соответствии с потребностями различных целевых групп потребителей.

По данным Министерства спорта РФ в 2019 году в Сибирском федеральном округе 6703,6 тыс. чел., это более 40% населения в возрасте от 3 до 79 лет, занимаются физической культурой и спортом в клубах (в том числе по месту жительства), в группах и секциях по видам спорта, в учреждениях дополнительного образования, на предприятиях, в учреждениях и организациях.

Таблица 3.75 — Показатели развития физической культуры и спорта в 2019 г.

Субъект Федерации Численность занимающихся (3-79 лет), чел. Удельный вес, % Из них женщины, чел. Удельный вес, %
1 2 3 4 5
Сибирский федеральный округ 6703615 41,9 2798468 33,0
Республика Алтай 82314 40,3 25620 24,1
Республика Тыва 152161 50,5 55850 35,5
Республика Хакасия 232094 46,3 96461 36,3
Алтайский край 988332 45,5 418952 36,3
Красноярский край 1178565 43,9 459976 32,5
Иркутская область 764955 34,3 293738 24,7
Кемеровская область 1122665 45,0 544461 40,8
Новосибирская область 1019230 39,4 427979 31,3
Омская область 762825 42,2 343021 35,7
Томская область 400374 39,7 132410 25,0

Кроме того, по данным выборочного наблюдения состояния здоровья, представленных на сайте Министерства спорта РФ, часть населения систематически самостоятельно занимается физической культурой и спортом.

По Сибирскому федеральному округу систематически самостоятельно занимаются физической культурой и спортом 1887555 чел. в возрасте от 3 до 79 лет. В том числе 900732 чел. мужчины, из них 47,2 % в возрасте от 3 до 29 лет, 40,6 % в возрасте от 30 до 59 лет и 12,2 % в возрасте от 60 до 79 лет.

Также систематически самостоятельно занимаются физической культурой и спортом 986824 чел. женщин, из них 32,7 % в возрасте от 3 до
29 лет, 35 % в возрасте от 30 до 54 лет и 32,3 % в возрасте от 55-79 лет.

Таблица 3.76 — Численность населения, систематически самостоятельно занимающегося физической культурой и спортом в возрасте от 3 до 79 лет в 2019 г., чел.

Субъект Федерации Мужчины
в возрасте 3-79 в том числе в возрасте, лет
3-29 30-59 60-79
1 2 3 4 5
Сибирский федеральный округ 900732 425176 365415 110141
Республика Алтай 11871 6365 4288 1218
Республика Тыва 26957 14969 11553 434
Республика Хакасия 15064 9748 2955 2361
Алтайский край 112499 53941 43682 14876
Красноярский край 157510 80876 53328 23306
Иркутская область 105872 57068 37981 10823
Кемеровская область 123616 69377 46884 7355
Новосибирская область 197460 72363 99328 25769
Омская область 119763 47627 53676 18460
Томская область 30121 12841 11740 5540

Таблица 3.77 — Численность населения, систематически самостоятельно занимающегося физической культурой и спортом в возрасте от 3 до 79 лет в 2019 г., чел.

Субъект Федерации Женщины
в возрасте 3-79 в том числе в возрасте, лет
3-29 30-54 55-79
Сибирский федеральный округ 986824 323215 344962 318646
Республика Алтай 14764 2683 7051 5031
Республика Тыва 32430 19769 9832 2830
Республика Хакасия 22002 6597 6252 9152
Алтайский край 132057 44170 47438 40449
Красноярский край 150694 44506 62645 43543
Иркутская область 109923 32890 37555 39479
Кемеровская область 137939 53099 40091 44749
Новосибирская область 210176 52339 75039 82797
Омская область 145900 50368 52012 43520
Томская область 30938 16796 7045 7097

Можно отметить, что значительная часть населения Сибирского федерального округа занимается физической культурой и спортом. Данную категорию населения можно отнести к потенциальным потребителям функциональных продуктов спортивного питания, однако наиболее перспективной, в том числе с точки зрения платежеспособности, является категория трудоспособного населения от 19 до 59 лет, в данную категорию входит 42 % населения занимающегося физической культурой и спортом.

Таким образом, данная группа составляет целевую аудиторию, в которую входят как реальные, так и потенциальные покупатели продукции.

В настоящее время основными поставщиками молочной продукции в Сибирском федеральном округе являются: компания Danon, в том числе ОАО «Компания ЮНИМИЛК» (продукция торговых марок «Простоквашино», «Danon», «Danissimo», «Био Баланс» и др.), компания PepsiCo (продукция торговых марок «Домик в деревне», «Веселый молочник»). Основными производителями сыров является группа компаний Hohland, компания Valio ( торговая марка «Виола»), компания «Lactalis» (торговая марка «Prezident»), ООО Торговый Дом «Сыробогатов». В тоже время в каждом субъекте Федерации представлена продукция местных товаропроизводителей. Анализ цен подтверждает конкурентоспособность предлагаемых видов продуктов спортивного питания.

Для анализа конкурентоспособности создаваемого продукта при данном уровне оптово-отпускной цены, был проведен анализ средних цен по СФО за 3 квартал 2020 г. Анализ цен производился по продуктам без заменителя молочного жира.

Таблица 3.78 — Анализ рынка творога и творожных продуктов в СФО

Наименование продукта Цена реализации, руб. за 100 гр. продукта
Омск Красноярск Томск Барнаул
Торговая марка «Простоквашино» 52,53 58,84 48,38 53,3
Торговая марка «Домик в деревне» 50,67 47,67 51,26 45,66
Торговая марка «БИО БАЛАНС» 39,16 36,69 40,10 40,22
Торговая марка «DANON» 52,3 56,29 49,74 54,30

Анализ цен производился по сегменту плавленый сыр без заменителя молочного жира.

Таблица 3.79 — Анализ рынка плавленого сыра в СФО

Наименование продукта Цена реализации, руб. за 100 гр. продукта
Омск Красноярск Томск Барнаул
Торговая марка «VIOLA» 68,85 61,15 69,40 63,14
Торговая марка «СЫРОБОГАТОВ» 60,76 58,76 62.35 56,98
Торговая марка «PRESIDENT» 52,00 62,42 65,36 65,42
Торговая марка «HOCHLAND» 62,49 58,28 63,85 64,20

Таблица 3.80 — Анализ рынка козьего сыра в СФО

Наименование продукта Цена реализации, руб. за 100 гр. продукта
Омск Красноярск Томск Барнаул
Торговая марка «CHEESE GALLERY» 294,17 315,7 292,6 258,86
Торговая марка «CAPRETTE» 304,6 330,78 267,5 350,1

Анализ цен на аналогичную продукцию, реализуемую в Сибирском федеральном округе, подтверждает, ее конкурентоспособность. Сочетание ее стоимостных и качественных характеристик, обеспечивают удовлетворение потребностей покупателей.

Рекомендуемая продукция соответствует покупательской способности населения. В тоже время анализ реальных денежных доходов населения показывает, что уровень реальных доходов населения в целом по Сибирскому федеральному округу в 2019 г. остался на уровне прошлого года — 100,1%.

При этом незначительное снижение реальных денежных доходов населения отмечено только в четырех субъектах Сибирского федерального округа.

Таблица – 3.81 Реальные денежные доходы населения, %

Субъект Федерации 2019 г. в % к 2018 г.
1 2
Российская Федерация 101,7
Сибирский федеральный округ 100,1
Республика Алтай 102,9
Республика Тыва 102,2
Республика Хакасия 99,6
Алтайский край 100,0
Красноярский край 99,4
Иркутская область 100,3

Окончание таблицы 3.81

1 2
Кемеровская область 99,8
Новосибирская область 100,7
Омская область 100,2
Томская область 99,0

Учитывая, что ежегодно увеличивается количество людей занимающихся спортом и ведущих активный образ жизни, можно предположить, что спрос на продукты спортивного питания будет увеличиваться.

Таблица 3.82 — Потенциальная ёмкость рынка

Показатель Творожный продукт Плавленый сыр Мягкий козий сыр
Потенциальная ёмкость рынка, млн. руб. 4712,8 6017,3 17906,5
Доля на рынке до 5 %, тыс. руб. 236 301 896
Доля на рынке до 10 %, тыс. руб. 472 602 1791
Доля на рынке до 15 %, тыс. руб. 707 903 2686

Потенциальная ёмкость рынка составляет 28636,6 млн. руб.

В настоящее время основной целью государственной политики в области здорового питания являются сохранение и укрепление здоровья населения, профилактика заболеваний, обусловленных неполноценным и несбалансированным питанием [57].

Развитие производства пищевых продуктов, обогащенных компонентами, специализированных продуктов детского и спортивного питания, продуктов функционального назначения, является одной из основных задач в области здорового питания.

Внедрение в производство российскими промышленными предприятиями предложенных персонифицированных продуктов специального назначения направлено на расширение отечественного производства основных видов продукции, отвечающей современным требованиям качества и безопасности, разработку и внедрение в пищевую промышленность инновационных технологий, включая биотехнологии, выполнение задач по обеспечению здорового питания населения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обоснован инновационный методологический подход к созданию специализированных продуктов питания с общеоздоравливающим характером, предназначенных для спортсменов – профессионалов и любителей, а также населения России занимающегося фитнесом, испытывающих регулярные повышенные физические нагрузки и их апробации в рамках реализации национальной технологической инициативы по развитию FoodNET (ФУДНЕТ) – рынка персонализированного питания.

Разработаны технологии подготовки функциональных и специальных компонентов, регулирующих пищевую, биологическую ценность и функциональные свойства продуктов спортивного питания:

  • гидролизата сывороточных белков на основе переработки сельскохозяйственного (животного) сырья – молочной сыворотки с использованием современных методов ультрафильтрации, вакуум-концентри-рования и ферментации;
  • функционального ингредиента методом биоконверсия пшеничных отрубей из экологически чистого сорта пшеницы Омского ГАУ с использованием комплекса ферментов ГлюкоЛюксА, АмилоЛюксАТС, ЦеллоЛюксА;
  • закваски пробиотических культур иммобилизованных в гель биополимеров : желатин : крахмал : каррагинан, в соотношении 1 : 1 : 2.

Разработана биотехнология переработки сельскохозяйственной продукции (молока коровьего, молока козьего и др.) в экологически чистые функциональные продукты спортивного питания:

  • творожного продукта. Оптимизирован компонентный состав нового вида специализированного продукта, путём использования двухвидовой закваски пробиотических культур в иммобилизованном виде и специальных ингредиентов – концентрата сывороточных белков Milkiland-WPC 80 или гидролизата сывороточных белков, глутамина, цветочной пыльцы, что способствует обогащению нового продукта незаменимыми аминокислотами, витаминами, минеральными веществами, способствует восстановлению организма спортсмена после высоких физических нагрузок, а также повышает усвояемость продукта и стабилизирует работу желудочно-кишечного тракта спортсмена. Новизна технического решения защищена патентом РФ № 27284424 (авторы Н.Б. Гаврилова, А.Г. Бухарев);
  • плавленого сырного продукта. Рецептура многокомпонентного продукта, кроме основных молочных компонентов сыра нежирного ускоренного созревания и сливок с м.д.ж. 20 %, ферментированных пробиотическими культурами в иммобилизованном виде, содержат специальные ингредиенты: селексен, белково-углеводный концентрат «Gainer», куркумин в мицеллярной форме, и технический ингредиент соли-плавители, что будет обеспечивать достаточное поступление пищевых веществ, макро- и микронутриентов, активизировать и нормализовать метаболические процессы в организме спортсмена, а также способствовать поддержанию в определённых пределах массы тела, увеличивать долю мышц и уменьшать жировую прослойку. Новизна технического решения защищена патентом РФ № 2728466 (авторы Н.Б. Гаврилова, Д.Н. Моисейкина);
  • мягкого козьего обогащённого сыра, предназначенного для дополнения к сбалансированному рациону, как юного, так и взрослого спортсмена. Компонентный состав нового специализированного продукта содержит биологически ценное, гипоаллергенное козье молоко, концентрат сывороточных белков «Simpless» или гидролизат сывороточных белков, пшеничные отруби, пантогематоген «Северный» или «Рекодепан», витамино-минеральный препарат «Селмевит» с антиоксидантами и закваску пробиотических культур в иммобилизованном виде, что повышает усвояемость продукта. Специальные ингредиенты способствуют повышению скоростно-силовых качеств спортсмена, ускоряют восстановление его организма после интенсивных тренировок. Новизна технического решения отражена в заявке
    № 20201132249 на получение патента РФ (авторы Н.Б. Гаврилова, Н.Л. Чернопольская, Е.М. Щетинина).

В результате исследований определены пищевая, биологическая, энергетическая ценность новых специализированных продуктов, их безопасность и сроки годности. Разработана нормативная документация, проведена промышленная апробация, получены рекомендации по использованию в производстве. Разработаны элементы ХАССП для управления качеством и безопасностью экологически чистых функциональных продуктов спортивного питания (на примере технологии творожного продукта).

Дана экономическая оценка себестоимости новых видов экологически чистых функциональных продуктов для питания спортсменов и перспективам их производства в качестве ключевого сегмента рынка Фуднет – индивидуального персонализированного питания.

Научно-технический уровень выполненной научно-исследовательской работы соответствует теоретическим и практическим инновационным достижениям отечественных и зарубежных учёных в области разработки продуктов для питания спортсменов.

Список использованной литературы

Анкета

Автор НИР 

Оглавление

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *