Ингредиенты

Специализированные пищевые продукты для питания спортсменов на основе белков молочной сыворотки

Кобелькова И.В. , Коростелева М.М. , Кобелькова М.С.
Известно, что сбалансированный рацион питания и прием специализированных пищевых продуктов, сочетающих различные виды белков, играют ключевую роль в расширении адаптационного потенциала спортсменов и влияют на эффективность тренировочного процесса. В последние десятилетия реализуются различные медико-биологические и технологические стратегии в разработке специализированных пищевых продуктов (СПП), в том числе для питания спортсменов. Важное место среди функциональных ингредиентов СПП занимают белки молока и молочной сыворотки.
04.07.2022

Постоянный рост населения и возникшая в связи с этим потребность в поиске альтернативных и экономически выгодных источников животного белка — два фактора, которые в настоящее время являются движущей силой развития инновационных технологий в молочной промышленности. Так, ООН прогнозирует прирост населения почти к 2050 г. на 50 % до 9,5 млрд. Такие факторы, как урбанизация, ухудшение экологии ведут к изменениям в моделях потребления, затрагивая как количественный, так и качественный состав рациона питания. Согласно опросам общественного мнения, более трети людей в возрасте 18–34 лет в Северной Америке утверждают, что стараются потреблять как можно больше белка. В настоящее время основным его источником в мире является белок растительного происхождения (57 %), а остальную часть составляют мясо (18 %), молочные продукты (10%), рыба и морепродукты (6 %) и другие продукты животного происхождения (9 %).


В рационе спортсменов с высокими энергозатратами потребление белка является недостаточным


Несмотря на удовлетворительный уровень среднедушевого потребления белка в структуре рациона в Российской Федерации в течение последних нескольких лет (в 2019 г. — 80,4 г/сут., в 2020 г. — 81,4 г/сут.), для спортсменов с высокой массой тела и крайне высокими энерготратами (4000 ккал/сут. и выше) эти величины будут недостаточными.


Белковые компоненты для питания спортсменов - белки животного и/или растительного происхождения или продукты их частичного гидролиза (пептоны, пептиды)


В соответствии с ГОСТ 34006–2016 «Продукция пищевая специализированная. Продукция пищевая для питания спортсменов. Термины и определения» к высокобелковым продуктам для питания спортсменов относят продукты, состоящие из компонентов животного и/или растительного происхождения с содержанием белка не менее 20 % от энергетической ценности, предназначенные для питания спортсменов с целью контроля мышечной и жировой массы тела, а также для повышения скоростно-силовых показателей. К белковым компонентам в СПП для питания спортсменов относят белки животного и/или растительного происхождения или продукты их частичного гидролиза (пептоны, пептиды) с массовой долей белка не менее 75 %, вносимые в специализированные пищевые продукты в требуемых количествах как отдельно (монокомпонентные), так и в различных комбинациях (поликомпонентные) в зависимости от назначения продукта.

1. Продукты частичного гидролиза белков, получаемые путем ферментативного или кислотного гидролиза, используются в качестве монокомпонентного продукта или компонента продукта спортивного питания.

2. Изоляты белков: максимально очищенные фракции белков животного происхождения с массовой долей белка не менее 85 % и для изолированного соевого белка — с массовой долей белка не менее 90 %.

3. Концентраты белков: высококонцентрированные очищенные фракции белков молочной сыворотки с массовой долей белка не менее 75 % или белков молока с массовой долей белка не менее 85 %.

Еще одним компонентом СПП, служащим источником структурных элементов белка, являются кристаллические аминокислоты, легкодоступные для участия в метаболических процессах организма. Наиболее распространенными из них для введения в СПП являются три незаменимые аминокислоты с разветвленными боковыми цепями (ВСАА) — валин, лейцин, изолейцин.

При оценке пищевой и биологической ценности СПП, содержащих аминокислоты, следует ориентироваться на адекватный и верхний допустимый уровни потребления этих нутриентов, изложенные в Приложении 5 Единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требований к продукции (товарам), подлежащей санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю), утвержденных Решением Комиссии Таможенного союза от 28 мая 2010 года № 299 (Табл. 1.).

Таблица 1 – Величины суточного потребления пищевых и биологически активных веществ для взрослых в составе специализированных пищевых продуктов (СПП) и БАД к пище (энергетическая ценность 10000 кДж или 2300 ккал)


Пищевые и биологически активные компоненты пищи

Традиционные пищевые продукты и продовольственное сырье животного и растительного происхождения

Альтернативные источники идентичных традиционным источникам пищевых и биологически активных веществ

Адекватный уровень потребления (ед. измерения: мкг, мг, г, КОЕ/сутки)

Верхний допустимый уровень потребления (ед. измерения: мкг, мг, г, КОЕ/сутки)

Аминокислоты

Аминокислоты

Белки животного и растительного происхождения

Нетрадиционное сырье животного, растительного, биотехнологического, происхождения, полученное путем химического синтеза

 

 

Незаменимые

-»-

-»-

 

 

Валин

-»-

-»-

2,5 г

3,9 г

Изолейцин

-»-

-»-

2,0 г

3,1 г

Лейцин

-»-

-»-

4,6 г

7,3 г

Лизин

-»-

-»-

4,1 г

6,4 г

Метионин+цистин

-»-

-»-

1,8 г

2,8 г

Треонин

-»-

-»-

2,4 г

3,7 г

Триптофан

-»-

-»-

0,8 г

1,2 г

Фенилаланин + тирозин

-»-

-»-

4,4 г

6,9 г

Заменимые

-»-

-»-

 

 

Аланин

-»-

-»-

6,6 г

10,6 г

Аргинин

-»-

-»-

6,1 г

9,8 г

Аспарагиновая кислота

-»-

-»-

12,2 г

19,5 г

Гистидин

-»-

-»-

2,1 г

3,4 г

Глицин

-»-

-»-

3,5 г

5,6 г

Глутаминовая кислота

-»-

-»-

13,6 г

21,8 г

Глутамин

-»-

-»-

0,5 г

1,0 г (в СПП для спортсменов – 5 г)

Серин

-»-

-»-

8,3 г

13,3 г

Таурин

-»-

-»-

400 мг

1,2 г

Орнитин

-»-

-»-

200 мг

800 мг

Пролин

-»-

-»-

4,5 г

7,2 г


Адекватный уровень потребления  — уровень суточного потребления пищевых и биологически активных веществ, установленный на основании расчетных или экспериментально определенных величин, или оценок потребления пищевых и биологически активных веществ группой/группами практически здоровых людей (с использованием эпидемиологических методов), для которых данное потребление (с учетом показателей состояния здоровья) считается адекватным (используется в тех случаях, когда рекомендуемая величина (норма) потребления пищевых и биологически активных веществ не может быть определена).

Верхний допустимый уровень потребления — наибольший уровень суточного потребления пищевых и биологически активных веществ, который не представляет опасности развития неблагоприятных воздействий на показатели состояния здоровья практически у всех лиц (конкретной) из общей популяции. По мере увеличения потребления сверх этих величин потенциальный риск неблагоприятных воздействий возрастает.

Отдельные пищевые вещества, в данном случае это аминокислота глутамин, имеют более высокие значения верхнего допустимого уровня потребления именно для спортсменов.


Ингредиенты из молочного сырья на данный момент занимают лидирующие позиции на рынке


Ингредиенты на основе молочных продуктов для производства специализированных пищевых продуктов доминируют на мировом рынке. Они обладают рядом функциональных и технологических свойств, что на фоне доказанного положительного влияния на состояние здоровья делает их конкурентоспособным компонентом для СПП. Роль адекватного потребления молочных белков в развитии выносливости спортсменов широко исследована. Прием молока после физических упражнений ускоряет восстановление, увеличивает скорость заполнения депо гликогена, улучшает водно-солевой обмен. Кроме того, молочный белок имеет высокую оценку по шкале аминокислотного коэффициента усвояемости белков (PDCAAS).

Для увеличения содержания белка в молоке используют методы генетической селекции в сочетании с определенными режимами кормления животных. Например, в Ирландии содержание белка в молоке на фоне внедрения этих технологий в практику агропромышленного комплекса увеличилось в среднем с 3,2 до 3,5 % и более с 1996 по 2015 год.

Наиболее часто в качестве дополнительных источников молочных белков для обогащения традиционных продуктов используют следующие категории:

• молочный белок: концентрат молочного белка; изолят; гидролизат;

• на основе казеина: казеинаты из кислоты или сычужного фермента (в виде солей натрия или кальция) и мицеллярный казеин;

• на основе сыворотки: сухая и деминерализованная сухая сыворотка; концентраты, изоляты и гидролизаты сывороточного белка.

Известно, что α-лактальбумин составляет от 15 до 20 % от общего количества белка в концентратах и изолятах сывороточного белка. На рынке он представлен в виде обогащенных α-лактальбумином концентратов сывороточного белка (КСБ), полученных методами фильтрации, при этом α-лактальбумин составляет примерно 45 % от общего количества белка. Продукты на основе α-лактальбумина обладают высокой биологической ценностью, благоприятным органолептическим профилем, высокой растворимостью в воде в широком диапазоне pH (2,0–9,0) и термостойкостью. Эти характеристики позволяют использовать α-лактальбумин в различных видах СПП, для которых необходимо высокое содержание высококачественного белка, включая также специализированные лечебные продукты. В настоящее время большинство исследований сосредоточено на изучении эффективности α-лактальбумина как источника триптофана — предшественника серотонина и мелатонина для коррекции суточных ритмов сна и бодрствования. Показано, что специализированные продукты с лактоферрином модулируют микробиом кишечника, снижают вероятность развития жировой дистрофии печени и улучшают толерантность к глюкозе у мышей. В другом исследовании было установлено, что у лиц с избыточной массой тела прием лактоферрина в течение 8 недель снижает уровень висцерального ожирения. Это может быть связано с увеличением концентраций циркулирующих гормонов насыщения, включая глюкагоноподобный пептид-1 и пептид YY.


Сывороточные белки усиливают выработку антител в большей степени по сравнению с другими белковыми компонентами


В ряде работ, посвященных изучению гуморального иммунного ответа на введение инфекционных агентов, было показано, что сывороточные белки усиливают выработку антител в большей степени по сравнению с другими пищевыми белками. Ведение α-лактальбумина в рацион лабораторных животных приводило к увеличению концентрации глутатиона в печени, количества лейкоцитов (CD4+) и лимфоцитов. Сходные результаты получены на фоне приема другой аминокислоты — цистеина в составе СПП на основе концентратов сывороточных белков. О клинической эффективности сывороточного белка свидетельствует его способность увеличивать концентрацию IGF-1, который является важным фактором, влияющим на рост скелетной мышечной массы. Кроме того, установлено, что комплекс коровьего α-лактальбумина и олеиновой кислоты, известный как BAMLET (bovine alpha-lactalbumin made lethal to tumor), обладает цитотоксическим действием в отношении раковых клеток.

Коррекция рационов питания путем включения в них обогащенных витаминно-минеральными комплексами молочных напитков снижала частоту распространенности неадекватного пищевого статуса в условиях несбалансированного питания.


Изолят сывороточного белка – источник незаменимых аминокислот и функциональный ингредиент в пищевой промышленности


Изоляты сывороточного белка (ИСБ) также являются источником незаменимых аминокислот и широко используются в качестве функциональных ингредиентов для специализированных пищевых продуктов. В частности, сывороточные белки признаны одним из основных источников лейцина, играющего ведущую роль в стимуляции синтеза мышечного белка через анаболический сигнальный каскад комплекса рапамицина 1 (mTORC1). Кроме того, изоляты содержат высокий уровень других эссенциальных аминокислот, необходимых для поддержания оптимального анаболизма.


Пептиды пищевого происхождения более безопасны


Производство белковых гидролизатов позволяет получить ряд биоактивных пептидов. В частности, девять пептидов с последовательностями FFG, FFFL, PFL, WWK, WCY, FPIL, CPA, FLLA, FEPL ингибируют in vitro ангиотензин I-превращающий фермент (АПФ-I) аналогично антигипертензивным лекарственным средствам, таким как Каптоприл, Сампатрилат, Лизиноприл и Эналаприл. Считается, что пептиды пищевого происхождения более безопасны к применению, чем фармацевтические препараты, из-за отсутствия побочных эффектов.


Частично гидролизованное молоко, обогащенное сывороточными белками – альтернатива натуральным молочным белкам


Частично гидролизованное молоко, обогащенное сывороточными белками, предложено в качестве альтернативы нативным молочным белкам при клинических состояниях, сопровождающихся нарушениями функций желудочно-кишечного тракта и повышенной сенсибилизацией. У спортсменов использование гидролизатов в качестве функциональных ингредиентов в специализированных продуктах может ускорять их переваривание и всасывание и быстрее оказывать положительное влияние не только на синтез мышечного белка, но и на показатели иммунного статуса, ферментативную активность, адаптационный потенциал в целом. Это необходимо для повышения выносливости во время физических нагрузок, а также особенно важно на дистанции ультрамарафона и во время посттренировочного восстановления.


Популярность набирают такие функциональные ингредиенты, как α-лактальбумин, β-лактоглобулин, иммуноглобулины, лактоферрин, лактопероксидаза и гликомакропептид


Все большую популярность на мировом рынке приобретают относительно новые белковые ингредиенты, полученные путем микрофильтрации молока при производстве мицеллярного казеинового белка и нативной сыворотки, а также отдельные фракции молока: α-лактальбумин, β-лактоглобулин, иммуноглобулины, лактоферрин, лактопероксидаза и гликомакропептид. Рынок греческого йогурта в США расширился из-за роста потребительского спроса на высокобелковые продукты. В США под брендом fairlife® производят молоко, прошедшее ультрафильтрацию для увеличения содержания белка на 50 % по сравнению с традиционным.

Тенденции последних десятилетий в развитии молочного животноводства связаны с падением производства сырого молока. В условиях его дефицита и проводимой государством природоохранной политики большое значение имеет рациональное и комплексное использование сырья, в том числе за счет переработки вторичных ресурсов, основным из которых является молочная сыворотка.


В молочной сыворотке содержится около 50 % сухих веществ


Согласно отчету Международной молочной федерации, в России почти половина сыворотки не используется, является отходами производства и при неправильной утилизации ухудшает экологическую ситуацию. В молочной сыворотке содержится около 50 % сухих веществ, отказ от ее использования (дальнейшей переработки) эквивалентен потере 1,5 млн тонн молока. В то же время подавляющая часть продуктов переработки молочной сыворотки (сывороточные концентраты с высоким содержанием белка, деминерализованная молочная сыворотка) показывает высокие (10–14 % годовых) темпы роста производства за последние пять лет. По некоторым прогнозам, ожидается увеличение производства таких сывороточных ингредиентов, как деминерализованная сыворотка, изоляты сывороточных белков, КСБ 80, сухой пермеат и лактоза, являющихся наиболее перспективными компонентами СПП для спортсменов различной специализации.


Производство сыворотки имеет значительные объемы в мировом масштабе и продолжает расти


Интересно отметить, что КСБ 80 и ИСБ составляют менее 7 % от общего объема производства, но более 30 % мировой рыночной стоимости. При этом рост производства ингредиентов распределяется неравномерно по регионам. Так, согласно данным 3A Business Consulting, большая часть сухой молочной сыворотки производится на территории стран Европейского союза (ЕС) и набирает темпы роста в Восточной Европе (регион Россия — Беларусь — Украина), Средней Азии, Африке и Латинской Америке, в то время как в Северной Америке производство сухой сыворотки остается на прежнем уровне. Рост производства сухой деминерализованной сыворотки в мировом масштабе был значительным — в среднем на 10 % в год, и ожидается дальнейшее увеличение объемов производства. Лидеры по производству деминерализованной сыворотки — также страны ЕС, при этом и Латинская Америка выходит на международную арену поставок. Финская компания Valio объявила об инвестировании 70 млн евро в расширение производства сухой сыворотки для удовлетворения спроса на детское питание на китайском рынке. В регионе Россия — Беларусь — Украина среднегодовой рост производства за последние пять лет составил 50 %. Здесь преобладает деминерализованная сыворотка, производимая методом нанофильтрации в основном для внутреннего потребления. Лидерами по производству КСБ являются Северная Америка и страны ЕС, однако производство рассматриваемых ингредиентов за последние пять лет остается стабильным и не показывает значительного роста. Исключение составляют высокобелковые продукты КСБ 80 и ИСБ, среднегодовой рост производства которых составил 11–14 %.


Задачи импортозамещения – наращивание переработки отечественной сыворотки


Задачи, стоящие перед производственным комплексом Российской Федерации в плане импортозамещения, обусловливают существенное увеличение объемов переработки отечественной молочной сыворотки. Согласно оценке экспертов ЗАО «Агриконсалт», предприятиями России ежегодно производится порядка 5000 тыс. т натуральной сыворотки, однако в промышленную переработку поступает не более 25 %. При этом Россия — основной импортер сухих сывороточных ингредиентов в Восточной Европе. Производство таких продуктов, как КСБ и лактоза, на территории России практически полностью отсутствует, хотя можно ожидать роста объемов их производства с учетом увеличивающегося спроса, а также большого сырьевого потенциала нашей страны, тенденции к модернизации, внедрению нового оборудования и технологий на отечественных предприятиях. По данным компании Innova Market Insights, около 3 % новинок среди продуктов питания и напитков, запущенных на мировом рынке, позиционировались как обогащенные белком или высокобелковые продукты. В сегменте молочных продуктов доля таких новинок превысила 7 %.

Таким образом, глобальный рынок сывороточного белка показывает более высокие темпы роста, чем рынок традиционных пищевых продуктов и ингредиентов в целом. Многие отрасли промышленности в поисках качественных, альтернативных и экономически выгодных источников сырья приходят к выводу о целесообразности использования в производстве фракций сывороточных белков в качестве функциональных ингредиентов СПП для питания спортсменов. Научно обоснованный подход, в том числе медико-биологическое обоснование при разработке рецептур инновационных специализированных пищевых продуктов, обогащенных дополнительными источниками белка, должен выступать ведущим фактором для эффективного использования сырьевой, технической базы и интеллектуального потенциала нашей страны. Ежедневное поступление полноценного сбалансированного по содержанию эссенциальных аминокислот белка — залог обеспечения эффективности посттренировочного восстановления и поддержания анаболизма мышечной ткани, обеспечивающих плодотворность тренировочного процесса и высокую результативность спортсменов.

 

 

 

 

 

 

 

 

Источник: Спортивная медицина: наука и практика. – 2021. – № 11 Т.4. – С.49-56.