Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 11
1.1. Современные подходы к рациональному питанию спортсменов .11
1.2. Фактические рационы спортсменов и новые подходы к их разработке 28
1.3. Хлебобулочные и мучные кондитерские изделия в рационе питания спортсменов 34
1.4. Заключение по обзору литературы 54
2. Экспериментальная часть 55
2.1. Цели и задачи исследований 56
2.2. Материалы и методы исследований 58
2.2.1 Методы приготовления изделий (галет) в лабораторных и производственных условиях 60
2.2.2 Методы исследования полуфабрикатов для галет 64
2.2.2.1 Приготовление теста 65
2.2.3 Методы определения свойства теста 66
2.2.4 Методы определения качества галет 70
2.2.5 Методы математической обработки экспериментальных данных 74
2.2.6 Методы определения пищевой ценности рационов и готовых изделий 75
2.3. Материалы, использованные при исследованиях 75
2.3.1 Характеристика муки 75
2.3.2 Характеристика премикса 76
2.3.3 Характеристика резистентного крахмала 80
3 Экспериментальные данные и их анализ 80
3.1. Исследование режимов питания спортсменов 80
3.2. Исследование обеспеченности организма спортсменов витаминами и минеральными веществами 92
3.3. Определение состава премикса для обогащения галет для питания спортсменов 107
3.4. Влияние витаминно-минерального премикса на физические свойства галетного теста 110
3.5. Разработка технологии производства галет для спортивного питания с использованием витаминно-минерального премикса 116
3.6. Медико-биологическая апробация включения обогащенных
галет в рацион питания спортсменов 126
Выводы 130
Список литературы
- Фактические рационы спортсменов и новые подходы к их разработке
- Хлебобулочные и мучные кондитерские изделия в рационе питания спортсменов
- Методы исследования полуфабрикатов для галет
- Исследование обеспеченности организма спортсменов витаминами и минеральными веществами
Фактические рационы спортсменов и новые подходы к их разработке
В последние годы в области разработки и применения специализированных продуктов для питания спортсменов наметилось стремительное развитие. В настоящее время, преимущественно за рубежом, разработан и выпускается достаточно широкий ассортимент данной группы продуктов, однако их промышленное производство в нашей стране весьма ограничено. С этой точки зрения вызывает интерес опыт использования в спортивном рационе отечественных специализированных продуктов из натурального растительного сырья, которые уже зарекомендовали себя как эффективное средство для спортивной медицины (Газина Т.П., Поспелов А.А., 2008).
В частности, продукты на основе кедрового сырья нашли применение в профилактических программах у людей, работающих во вредных и неблагоприятных условиях труда, в программах оздоровления населения экологически неблагоприятных регионов, а также в спортивной диетологии (Потеряева Е.Л., Никифорова Н.Г., 2006). Основу этих белково-витаминных (ПБВ) продуктов составляют жмых ядра кедрового ореха, зародыши пшеницы, цельные измельченные плоды шиповника и фруктоза. В клинических и экспериментальных исследованиях отмечены их иммуномодулирующие, адаптогенные и антиоксидантные эффекты (Обухова Л.А., 2008). В частности, ПБВ «Кедровая сила-Спортивная» представляет собой источник полноценного растительного белка, в состав которого входят все аминокислоты. Богатый витаминный состав данного продукта позволяет восполнить значительную часть суточной потребности организма в витаминах. Жмых ядра кедрового ореха содержит в своем составе жирорастворимые витамины A, Е, D, К, F, витамины группы В, фолиевую кислоту, а введение в состав продукта плодов шиповника, ягод клюквы и брусники обогащает ПБВ «Кедровая сила-Спортивная» витаминами: C, P, PP, биофлавоноидами (кварцетин, кемпферол). В данном продукте отмечено высокое содержание фосфора, калия, магния, марганца, меди, цинка, селена.
Исследование, проведенное И.А. Несиной с соавторами в 2009 году продемонстрировало, что использование этого белково-витаминного продукта способствует улучшению показателей функционального состояния кардио респираторной системы у боксеров по результатам нагрузочных проб. Также была выявлена тенденция к повышению силовых показателей по результатам кистевой динамометрии и нормализация психоэмоционального статуса, что проявляется повышением самооценки по данным опросника САН, снижением уровня психической напряженности по результатам биоэлектрографии. Применение этого продукта способствовало и нормализации показателей вегетативного статуса, что позволило оптимизировать интенсивность тренировочного процесса у спортсменов. Р.Ю. Мироедов (2008) обосновал компонентный состав нового специализированного продукта, включающий концентрат сывороточного белка, аминокислоты L-аргинин и L-глютамин, растворимое пищевое волокно, витаминный и минеральный премиксы, экстракт корней левзеи и вкусоароматические добавки. В результате проведенных клинических исследований было показано его положительное влияние на важнейшие элементы метаболизма спортсмена, выраженное в повышение физической работоспособности и снижении негативных последствий от интенсивных физических нагрузок. Разработанный продукт рекомендуется автором как дополнительный источник белка и микронутриентов, а также в качестве эффективного средства восстановления спортсменов на этапах подготовки с высокими объемами силовых и скоростно-силовых нагрузок в тренировочном и соревновательном периодах. В другом исследовании была предложена несколько иная оригинальная композиция специализированного продукта, который включает в себя концентрат сывороточного белка, концентрат яичного альбумина, коровье молозиво, мальтодекстрин, фруктозу, аминокислоту L-глютамин, креатина моногидрат, растворимое пищевое волокно, витаминный и минеральный премиксы, вкусоароматические добавки. В результате проведенных клинических исследований было выявлено положительное влияние продукта на метаболизм спортсменов, в частности на энергообменные и иммунные процессы. Разработанный продукт рекомендован ВНИИФК как дополнительный источник белков и углеводов, а также в качестве эффективного средства для восстановления спортсменов в тренировочном и соревновательном периодах (Бастриков И.А., 2009).
Немалый интерес вызывают сублимированные продукты в рационе спортсменов. Метод сублимации (обезвоживания свежезамороженных продуктов в вакуумной камере при низкой температуре) позволяет сохранить свойства натуральных продуктов без потери их биологической активности. При этом сублиматы не требуют специальных условий для хранения, удобны в транспортировке и не меняют показатели качества в течение длительного времени (5-10 лет). В настоящее время для спортивно-оздоровительного питания разработаны рецептуры сублиматов салатов, супов, соков, коктейлей. К числу особо перспективных сублиматов для спорта следует отнести свекольный, крапивный, петрушечный, капустный, клюквенный, морковный соки. В то же время, сублиматы не лишены и недостатков, главным из которых является их моновалентность, обусловленная изготовлением из монокультур пищевых растений.
Тем не менее, использование сублимированных продуктов в рационе спортсменов представляется весьма перспективным. В обзоре С.А. Полиевского и Т.П. Газиной (2003) приводятся результаты ряда исследований эффективности сублиматов в спортивном питании. Так, применение комбинации пектинового препарата Нутрисорбосан на основе сублиматов свёклы и крапивы и дрожжевого препарата Стимулор в динамике учебно-тренировочных нагрузок вызвало спектр изменений в функциональном состоянии студентов-единоборцев, носящий стимуляционно-оздоровительный характер.
Обсуждая вопросы использования специализированных продуктов нельзя не упомянуть и о существующих проблемах. Одной из главных является бесконтрольное употребление таких продуктов – без оценки соотношения потенциальной пользы и риска, без консультации специалиста по спортивному питанию, без учета нагрузок, базового рациона (Maughan R.J. etal., 2007). Между тем, такой подход к употреблению специализированных продуктов может повлечь за собой не только ухудшение спортивных результатов, но и развитие ряда метаболических нарушений и алиментарно-зависимых заболеваний.
Кроме того, по данным ряда авторов, имеются и проблемы в процессе производства таких продуктов. Так, в исследовании состава нескольких специализированных продуктов, содержащих экстракт гингкобилоба, было выявлено, что 7 из 9 образцов содержали недостаточную концентрацию одного или более важных ингредиентов (Consumerlabs, 2003). Также в ряде исследований было показано, что зачастую фактическая концентрация нутриентов в специализированных продуктах не соответствует сведениям, приведенным на их упаковке – она гораздо ниже, либо превышает заявленные уровни до 150% (Gurley B.J. etal., 2000; Kamber M. etal., 2000; Schneider M.B., Benjamin H.J., 2011).
Хлебобулочные и мучные кондитерские изделия в рационе питания спортсменов
Технология производства галет во многом близка к технологии производства затяжного печенья. В зависимости от способа приготовления и рецептурного состава галеты делят на 2 группы: на химических разрыхлителях без дрожжей, на дрожжах, или на дрожжах и химических разрыхлителях. В работе применялся последний способ как обеспечивающий получение изделий с более высокими показателями. При производстве изделий на дрожжах и химических разрыхлителях использовалась опарная технология.
Замес опары производится в тестомесильной машине. Опара приготавливается из муки и воды с введением дрожжей. Измельченные дрожжи перемешиваются с теплой водой (35 - 40С) в соотношении 1:2 и подаются в тестомесильную машину. Затем добавляется мука в количестве 1/8 - 1/2 от рецептурного количества и смесь перемешивается в течение 5 - 8 мин. Температура опары после замеса составляет от 25 до 28С, а влажность опары для галет 52 - 60%. Продолжительность брожения опары составляет 8ч. Готовность опары определяли по увеличению ее в объеме в 2,5 - 3 раза и достижения кислотности от 6,5 до 7,9 град. В производственных условиях тесто для галет готовилось безопарным способом, при котором приготовление теста предусматривает активацию дрожжей. Измельченные дрожжи смешивают с сахаром-песком в количестве около 0,3 - 0,5% от рецептурных компонентов, а также некоторым количеством воды температурой 32 - 35С, предусмотренной на замес. В отдельных случаях на стадии активации вводится смесь витаминов – компонента витаминно-минерального премикса. Продолжительность активации составляет от 30 до 40 мин. После активации дрожжи поступают в тестомесильную машину для замеса теста или в эмульгатор при приготовлении теста на дрожжах и химических разрыхлителях.
Приготовление эмульсии состоит из подготовки компонентов сырья, приготовления рецептурной смеси и эмульсии. Все жидкие компоненты предварительно темперируются до 25С (вода, меланж, раствор соли и др.), жир подогревается до 40 - 50 С. Все рецептурные компоненты, кроме жира, подаются в гомогенизатор и равномерно перемешиваются 5 - 7 мин. За несколько минут до окончания смешивания компонентов вводят химические разрыхлители и эссенцию. Готовая рецептурная смесь должна быть однородной и иметь температуру около 25 - 30С. Эмульсия приготавливается из рецептурной смеси и жира. В эмульгатор подаются одновременно параллельными потоками рецептурная смесь из гомогенизатора и жира. Смесь интенсивно перемешивается в течение 1 минуты. Температура готовой эмульсии должна составлять 27 - 30С. Готовая эмульсия сразу подается в тестомесильную машину.
Приготовление теста производится в тестомесильных машинах периодического действия путем смешивания опары и других рецептурных компонентов при опарном способе производства или смешивания эмульсии; смеси сыпучих компонентов - при безопарном способе. В последнюю очередь на рабочем ходу месильной машины вводится мука или смесь сыпучих компонентов. Продолжительность замеса теста составляет 20 - 60 минут и зависит от используемого оборудования, свойств сырья, температурных условий и других факторов. Температура готового теста составляет 30 - 40С. Влажность теста зависит от качества муки, рецептуры и составляет от 26 - 35%.
Общая продолжительность замеса теста сокращается до 12 - 15 минут. Влажность теста с пиросульфитом натрия составляет 25 - 30%, температура не выше 30 - 32С. Применение пиросульфита натрия при замесе теста сокращает стадию расстойки до 1,5 ч.
Тесто для галет должно быть упругое, пластично - вязкое. Поэтому, как и в случае с затяжным тестом, оно подвергается вылеживанию для ликвидации внутренних напряжений и повышения его пластичности. Продолжительность расстойки от 0,5 до 3 ч при относительной влажности воздуха 75 - 85 % при температуре от 25 до 35С. Прокатка теста производится на ламинаторе, технология аналогична технологии прокатки затяжного теста. Формование тестовых заготовок производится штамп - машиной или ротационными машинами. Для галет обязательны сквозные проколы тестовых заготовок для исключения образования больших пузырей (вздутий) на поверхности изделия после выпечки.
Выпечка производится при температуре 210 - 300С в течение 7 - 12 мин. Готовые галеты должны отвечать ГОСТ 14032-68, согласно требованиям по органолептическим и физико-химическим показателям (И.А. Машкова и др. Современное производства крекеров и галет. Кондитерское и хлебопекарное производство №3-4.-2017.- с.29-29.)
Методы исследования полуфабрикатов для галет
На основании данных научно-технической литературы, а также выборочного анализа крови испытуемых, полученных при медицинском контроле, было выявлено, что наиболее часто в группах спортсменов отмечался дефицит аскорбиновой кислоты и тиамина, а реже цианкобаламина и витамина РР (рисунок 29). Что касается дефицита различных микроэлементов у спортсменов, то наиболее часто в группе исследования регистрировался дефицит селена. Отмечен также дефицит цинка и железа. Однако следует отметить, что различия с частотой регистрации дефицита цинка были статистически незначимы. Перечисленные микронутриенты вошли в состав витаминно-минерального премикса, состав которого и технология получения были разработаны на кафедре технологии индустрии питания ФГБУОПО МГУПП совместно с ЗПО «Электронная медицина». Состав премикса приведен в таблице 3.3.
Отличительной особенностью премикса является то, что в качестве «наполнителя» для доведения общего состава до 100% использован резистентный крахмал, на основе которого получена устойчивая форма аскорбиновой кислоты. Преимущество резистентного крахмала при выработке изделий из пшеничной муки, по сравнению с другими «наполнителями» (нативный крахмал или мука), применяемых в составе премиксов, является то, что эта форма крахмала не подвергается воздействию ферментов сырья (муки или дрожжей), и сама не является источником ферментов. В составе премикса резистентный крахмал также является источником пищевых волокон и позволяет регулировать энергетическую ценность продукта. В соответствии со способом получения устойчивой формы аскорбиновой кислоты, разработанном на кафедре «Технологии индустрии питания», ее препарат подвергают экструзионной обработке при температуре 100-1100С и давлении 0,1-0,2 мПа, используя лабораторный экструдер АКХ-100. В процессе экструзии получают гранулят резистентного крахмала соединенного с аскорбиновой кислотой. Находясь в составе гранул, аскорбиновая кислота обладает большей устойчивостью к окислительному воздействию и повышенной температуре.
Используемый в работе витаминно-минеральный премикс, по существу, состоит двух составляющих: витаминно-минеральной основы и крахмального экструдита, соединенного с аскорбиновой кислотой. Исходя из общего состава премикса и поставленной задачи по обогащению галет, определили «потенциальное» содержание эссенциальных нутриентов в изделиях при внесении премикса в количестве 0,2% от общей массы рецептурных компонентов (Таблица 3.4). Таблица 3.4 - Состав изделий (обогащенных галет) при внесении премикса в количестве 0,2% от массы рецептурных компонентов. Компонент/ содержание в 100 г. Суточна я норма1) Необогащенныеизделий Внесено спремиксом Расчетн ое кол-во Фактическое содержание )Первая цифра - усредненная норма, в скобках- диапазон потребности для спортсменов, занимающихся различными видами спорта
Полученные данные свидетельствуют, что фактическое содержание витаминов в обогащенных изделиях при внесении премикса в количестве 0,2% от массы рецептурных компонентов составляет соответственно для тиамина - 57% от расчетного содержания, для рибофлавина - 59%, для пиродоксина - 89%, для ниацина- 29%, т.е. в данном случае наиболее лабильным препаратом оказался препарат ниацина. Из минеральных элементов железо и селен, введенные с премиксом в изделия, сохраняются достаточно хорошо, соответственно селен на 95%, а железо на 89% . Йода и цинка изделия содержат около 50% от расчетного.
Одна из важнейших стадий в технологическом процессе производства галет - приготовление теста. На этом этапе формируется структура теста и предопределяется качество готовых изделий. При замесе теста в объеме месильной камеры происходят три процесса: дезагрегирование сырья; распределение рецептурных компонентов по всему объему (гомогенизация); образование структуры теста.
Одним из наиболее значимых технологических факторов, с помощью которого можно управлять процессами набухания коллоидов муки и формирования структуры теста с целью получения теста с заданными свойствами, является продолжительность замеса. Продолжительность замеса галетного теста на производственных линиях различна и колеблется в зависимости от количества и качество клейковины муки, температуры теста, добавок различных препаратов и др. Измеряемыми параметрами при замесе теста являются: крутящий момент, возникающий на приводе месильных органов тестомесильных машин и реологические характеристики теста (модуль упругости, вязкость, скорость релаксации напряжений).
Контроль операции замеса теста для галет проводили с использованием информационно измерительного комплекса, включающего в свой состав прибор «Do-Corder DCE-330» и позволяющего контролировать изменение величины крутящего момента (Мкр) на приводе месильных органов - интегральной реологической характеристики операции замеса
Для изучения влияния продолжительности замеса галетного теста на его реологические свойства и качество готовых изделий использовали рецептуру и методику, указанные в разделе 2.2. Для проведения исследований использовали пшеничную муку высшего сорта (проба 1).
В тестомесильную емкость вносили все рецептурные компоненты. Соль и соду вносили в водном растворе; дрожжи - в виде суспензии; Количество воды для замеса теста определяли исходя из влажности теста 31 %. Частота вращения месильных органов в процессе замеса теста составляла 63об/мин.
При продолжительности замеса теста 420 с. (см. раздел 2.2) готовили следующие варианты теста: 1-контроль: 2- с введением в тесто аскорбиновой кислоты, соединенной с резистентным крахмалом; 3- с введением теста витаминно-минерального премикса 4- с введением в тесто минеральной составляющей премикса; 5- с введением в тесто смеси витаминов (витаминной составляющей без аскорбиновой кислоты). В каждом случае количество ингредиентов соответствовало их содержанию в премиксе, взятом из расчета 0,2% от общей массы рецептурных компонентов в замесе.
Исследование обеспеченности организма спортсменов витаминами и минеральными веществами
Дрожжи разводили в воде в месильной машине периодического действия. После замешивания (7-8 мин) опару направляли на брожение. Влажность опары составляла 54,3-54,6%. Брожение происходило при температуре +34С в течение 65 мин. Замес теста производился в месилке периодического действия. Загружали опару, заливали воду, вносили остальные компоненты рецептуры. Влажность теста составляла 34,3-34,4%. Перед формованием тесто подвергалось отлежке (в течение 1,5 ч), затем шестикратной прокатке на прокатной машине с поочередным поворотом пластов на угол +90 С. Формование производили вальцами ударного действия легкого типа. Толщина раскатки теста составляла 1,2-1,4 мм. Выпекание производили при температуре 180С в течение 16 мин.
В производственных условиях были выработаны две партии галет: Экспериментальная партия была выработана с премиксом, внесенным в количестве 0,2% от массы рецептурных компонентов. Премикс предварительно смешивали с мукой, поэтапно увеличивая ее количество до 10 кг, которую и вносили при замесе теста.
Вторая - по основной рецептуре галет «Армейских» с заменой 10 % муки, используемой для приготовления теста на соответствующее количество резистентного крахмала. Контролем служили изделия, отобранные в потоке с производственной линии. Физико-химические показатели качества галет приведены в таблице 3.11.
По своим показателям обе партии галет соответствуют требования ГОСТ. Органолептическую оценку галет осуществляли путем закрытой дегустации. Спортсменам (добровольцам) были предложены 3 пробы галет: 1 -обогащенные витаминно-минеральным премиксом; 2 - с введение резистентного крахмала; 3 - отобранные в условиях производства, приготовленные по обычной рецептуре галет «Армейские». В общей сложности в дегустации участвовали около 70 человек. Оценку проводили по 5-ти бальной системе (Таблица 3.12).
Задаваемый вопрос Галеты с минерально-витаминным премиксом Галеты с кукурузным резистентным крахмалом Контроль -галеты "Армейские" классические
Сравнительная оценка органолептических свойств полученных образцов позволила установить, что внесение в рецептуру резистентного крахмала в массовых долях 10,0% практически не оказывало влияния на органолептические свойства – различия с контролем были статистически не значимы. Следует отметить, что наиболее высокой оценки удостоились галеты, приготовленные с резистентным крахмалом, по органолептическим характеристикам им несколько уступали пробы, приготовленные с использованием премикса. Изделия, отобранные на производственной линии, удостоились наименее высокой оценки, несмотря на то, что по своим показателям они вполне соответствовали ГОСТ.
Учитывая полученные данные, на этапе клинических испытаний были использованы образцы галет «Атлант» с добавлением витаминно-минерального премикса и галет «Армейские-К» с резистентным крахмалом. Соответственно, было сформировано 2 группы спортсменов: группа №1 состояла из 50 человек, употреблявших галеты, обогащенные микронутриентами, и группа №2, которая включала 50 спортсменов (добровольцев), употреблявших галеты с резистентным крахмалом.
При анализе полученных данных было установлено, что ежедневное употребление галет в качестве перекусов 3 раза в день (что соответствует примерно 120-130 граммам) в течение 21 дня, содержащих премикс, оказало существенное влияние на обеспеченность организма спортсменов витаминами и микроэлементами (таблица 3.14).
Из данных таблицы следует, что в результате эксперимента среднее содержание всех анализируемых витаминов и микроэлементов достоверно возросло (Приложение 5). Соответственно, значимо снизилась доля лиц с выявленным дефицитом микронутриентов (рисунок 42). 35,00% -30,00% -25,00% -20,00% -15,00% -10,00% -5,00% -0,00% - до после 30,0% 24,00% 1 20,00% 20,0% 1 20,0% 17,00% 1 і 1 і 1 I і і 1 4,00% 1 Ш 00% 1 1 4,00% 4,00% 2,00% 2,00% 0,00% 00% 1 1 1 В1 В2 В6 С РР железо селен цинк йод Рисунок 42 - Динамика доли спортсменов с дефицитом витаминов и микроэлементов Примечание: - достоверные различия с данными до начала эксперимента (р 0,05). Данные, представленные на диаграмме, свидетельствуют о достоверном снижении доли спортсменов с выявленным дефицитом как витаминов, так и микроэлементов, что можно расценить как свидетельство эффективности включения в рацион разработанной обогащенной продукции.
Проведенный корреляционный анализ выявил достоверную взаимосвязь между употреблением галет, содержащих премикс и обеспеченностью организма спортсменов витаминами и микроэлементами – r=0,52 (р 0,05).
Результаты повторного биохимического исследования у лиц, включенных в группу 2, позволили прийти к выводу об эффективности употребления спортсменами галет, содержащих резистентный крахмал (таблица 3.15).