Обоснование рецептурного состава концентратов напитков на основе белка конопли для спортивного питания

Введение. Востребованность концентратов напитков обусловлена легкостью транспортирования и приготовления, длительным сроком хранения данных видов продуктов. Компоненты, вводимые в состав концентратов, должны характеризоваться низкой влажностью и устойчивостью к бактериальной и окислительной порче [1].

Таким условиям удовлетворяет белок из семян технической конопли. Данный продукт, получаемый из жмыха семян, после измельчения и многоэтапного просеивания характеризуется высоким содержанием белка – около 50 %, остаточным количеством растительного жира – до

10 %, значительным количеством клетчатки, витаминов, макро- и микроэлементов. Согласно многочисленным исследованиям, установлено, что белок конопли не уступает по биологической ценности белкам бобовых культур, характеризуется сбалансированным соотношением незаменимых аминокислот. Кроме того, в липидной фракции семян конопли содержится 70–80 % по-линенасыщенных жирных кислот, отмечено оптимальное соотношение эссенциальных жирных кислот: омега-3 : омега-6 – 1:3, что отвечает нормам рационального питания. Антиоксидантные соединения семян конопли способствуют дли- тельной сохранности получаемых продуктов, а также благоприятно влияют на устойчивость организма к стрессовым состояниям [2, 3]. Установлено, что продукты переработки семян конопли богаты фитохимическими соединениями (кофеоилтирамин, каннабизин; фосфолипиды, терпенофенольные соединения), которые обладают in vitro и ex vivo антиоксидантной и антиму-тагенной активностью [4].

В глобальном масштабе площади посевов для выращивания технической конопли ежегодно возрастают, что связано с перспективами переработки семян для разных отраслей промышленности. Следует отметить, что в Канаде, США и европейских странах официально разрешены для выращивания сорта Cannabis Sativa , аккумулирующие менее 0,2-0,3 % дельта-9-тетрагидро-каннабинола (ТГК) [5]. В РФ в промышленных целях разрешено возделывать сорта технической конопли, содержащие в сухой массе листьев и соцветий растения не более 0,1 % ТГК [6].

Концентраты напитков, получаемые на основе белка конопли, могут быть отнесены к группе продуктов спортивного питания. При высокой физической активности питание должно полностью возмещать расходуемое спортсменом количество энергии и пищевых веществ; способствовать повышению спортивной работоспособности; ускорять восстановительные процессы после соревнований [7, 8]. Это достигается введением в суточный пищевой рацион спортсмена относительно больших количеств белка и углеводов и некоторым ограничением жира. Повышенная потребность в белке (до 2,5–3,0 г/кг массы тела) объясняется необходимостью развития мускулатуры спортсмена, а также интенсивным метаболизмом белков в мышцах в период физической работы [9].

Регламентация производства продуктов для спортивного питания осуществляется согласно нормативным документам: ТР ТС 027/2012; ТР ТС 021/2011; ГОСТ 34006 [10, 11]. Согласно НТД, к белково-углеводным продуктам для питания спортсменов относят продукты, содержащие в составе белковые и углеводные компоненты, с преобладанием белковых, применение которых способствует увеличению показателей мышечной массы и восстановлению энергетических ресурсов организма. Для разработки и обоснования рецептуры концентратов напитков необходимо предусмотреть введение технологических добавок с целью формирования приемлемых вкусоароматических свойств, структуры, хранимоспособности продукта: подсластителей, загустителей, антиокислителей и ароматизаторов.

Цель исследования - экспериментальное обоснование рецептур концентратов напитков с высокими потребительскими свойствами, рекомендованных для спортивного питания.

Задачи : подбор рецептур концентратов напитков; анализ органолептических показателей, дегустационная оценка восстановленных напитков; исследование физико-химических свойств и нутриентного состава продукта; исследование хранимоспособности концентратов напитков.

Объекты и методы. Объекты исследования: образцы концентратов напитков на основе белка конопли, приготовленные в условиях лаборатории кафедры «Пищевые и биотехнологии» ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)» по разработанным рецептурам (табл. 1); подготовленные к употреблению восстановленные напитки; компоненты рецептуры концентратов напитков: концентрат белка из семян конопли сорта Надежда (массовая дола белка - 48,1 %; жира -14,4 %; углеводов - 27,4 %); концентрат белка из семян льна (массовая дола белка - 45,5 %; жира - 18,5 %; углеводов - 25,4 %); высокоинтенсивный подсластитель сукралоза (Е 955); загуститель камедь ксантановая (Е 418); антиокислитель винная кислота (Е 334); антислежи-вающий агент Неосил (Е 551); ароматизаторы.

В результате комплексной дегустационной оценки на промежуточном этапе было выделено 3 композиции концентратов для дальнейших исследований. Для каждой рецептуры было изготовлено по 12 образцов концентратов напитков, в которых проводили комплексные исследования: органолептических показателей сухих концентратов и восстановленных напитков, физико-химических характеристик, микробиологических показателей и показателей окислительной порчи.

Дегустационную оценку напитков осуществляли после приготовления: на 30 г напитка -240 г воды (температура 20-50 °С), тщательно перемешать, употреблять в течение 20 минут. Оценку напитков проводили по показателям: запах и вкус, консистенция (вязкость и плот- ность), цвет, однородность, вкусовое тело напитка (наполненность). Дегустационный анализ напитков проводили комиссионно – с привлечением экспертов кафедры.

Проведено исследование хранимоспособно-сти концентратов напитков. Для этого по 3 образца от каждой рецептуры были помещены на хранение при агрессивных условиях: при высокой температуре (40 °С) в течение 4 месяцев в условиях аггравации (повышения) температур хранения. По методу ускоренного тестирования срока хранения, с повышением рекомендуемой температуры на 10 °С скорость химической реакции увеличивается в 1,5–2 раза [12, 13]. Значение показателей стабильности качества и безопасности продукта в течение 4 месяцев при температуре 40 °С можно экстраполировать на стабильность продукта при (20±4) °С в течение 8 месяцев.

По окончании установленного срока хранения напитки исследовали по органолептическим, физико-химическим, микробиологическим показателям, показателям окислительной порчи. Исследование показателей проводили по методикам: органолептические показатели – ГОСТ 6687.5; влажность – ГОСТ 15113.4; кислотность – ГОСТ 6687.4; pH – ГОСТ 26188; массовую долю сухих веществ – ГОСТ 6687.2; кислотное число – ГОСТ 31933; перекисное число – ГОСТ 26593; массовую долю белка – ГОСТ 13496.4; массовую долю жира – ГОСТ 13496.15; количество бактерий группы кишечных палочек – ГОСТ 30712; количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов – ГОСТ 30712; количество плесеней и дрожжей – ГОСТ 30712.

Таблица 1

Утвержденные рецептуры концентратов напитков

Сырье	Расход сырья на 100 г сухого концентрата, г
	Образец № 1 «Ваниль слив»	Образец № 2 «Малина»	Образец № 3 «Шоколад батончик Сникерс»
Белок конопли	82,3	81,3	70,3
Белок льна	14,0	15,0	14,0
Какао-порошок	–	–	12,0
Ароматизатор «Ваниль слив»	1,0	–	–
Ароматизатор «Малина»	–	1,0	–
Ароматизатор «Шоколад бат. Сникерс»	–	–	1,0
Комплексная добавка	2,7	2,7	2,7
Итого	100	100	100

Результаты и их обсуждение. По результатам дегустационной оценки утверждены 3 варианта рецептур концентратов напитков, содержащие белок конопли и белок льна; ароматизаторы; комплексную добавку (ксантановая камедь, сукралоза, винная кислота, антислежи-вающий компонент) (см. табл. 1).

В лаборатории кафедры «Пищевые и биотехнологии» проведен анализ показателей качества концентратов напитков. По органолептическим показателям не выявлено существенных различий между образцами концентратов: по внешнему виду представляли собой однородный порошкообразный продукт без комочков, однородного зеленоватого или светло-коричневого цвета, со вкусом и ароматом, свойственным семенам конопли и виду ароматизатора (ванили, малины или шоколада), без посторонних привкуса и запаха. Установлено, что исследуемые образцы концентратов напитков соответствовали требованиям ГОСТ 34144 [14] по регламентируемым органолептическим и физико-химическим показателям. Характеризовались слабокислой реакцией среды (рН 6,1–6,4); вязкостью в пределах 30,7–34,7 mPa·s при температуре (24±2) °С. Низкая влажность концентратов обуславливала их пригодность к длительному хранению (табл. 2).

Таблица 2

Результаты исследований физико-химических показателей концентратов напитков

Показатель	Требования ГОСТ 34144	Образец № 1 «Ваниль слив»	Образец № 2 «Малина»	Образец № 3 «Шоколад батончик Сникерс»
Массовая доля влаги, %	Согласно рецептуре	7,83±0,06	7,59±0,05	7,62±0,05
Титруемая кислотность, град	Не более 10	1,2±0,01	1,2±0,01	1,2±0,01
Уровень рН	н/н	6,4±0,03	6,1±0,02	6,2±0,03
Вязкость напитка, mPa·s	н/н	34,7±0,10	31,8±0,20	30,7±0,10

Приготовленные согласно инструкции, готовые к употреблению напитки были проанализированы по органолептическим показателям, а также оценены дегустационной комиссией с применением 5-балльной шкалы, при этом установлен отличный уровень качества для тестируемых образцов (табл. 3, 4).

Таблица 3

Номер образца	Оценка напитка по 5-балльной шкале
	Вкус	Запах	Консистенция	Цвет	Однородность	Вкусовое тело напитка	Средняя оценка
1	4,3	4,3	4,6	5,0	5,0	4,6	4.63
2	4,6	4,6	4,6	5,0	5,0	4,6	4.73
3	4,6	4,6	4,6	5,0	5,0	4,6	4.73

Таблица 4

Показатель	Образец № 1 «Ваниль слив»	Образец № 2 «Малина»		Образец № 3 «Шоколад батончик Сникерс»
Внешний вид	Однородный слабовязкий напиток, без комочков и осадка
Цвет	Зеленоватый однородный, интенсивный		Коричневый, однородный
Консистенция (вязкость и плотность)	Слабовязкая, однородная, без крупинок, комочков и осадка, достаточно плотная структура
Вкусовое тело напитка	Тело напитка хорошо выражено, гармоничное сочетание слабокислого и сладковатого вкусов		Тело напитка выражено, гармоничное сочетание слабокислого, шоколадного и сладковатого вкусов
Вкус и аромат	Вкус и аромат приятные, сладковатые, свойственные семенам конопли, в зависимости от вида ароматизатора, без посторонних привкусов		Вкус и аромат приятные, слегка сладковатые, свойственные семенам конопли, с нотами какао и шоколада, без посторонних привкуса и запаха

Результаты дегустационного анализа восстановленных напитков, балл

Результаты исследований органолептических показателей восстановленных напитков

В результате анализа пищевой ценности концентратов напитков установлено высокое содержание белка (42,46–45,18 г/100г напитка), количество жировой фракции составило около 12 %, а содержание усваиваемых углеводов не

Результаты исследований пищевой ценности концентратов напитков

Таблица 5

Показатель	Образец № 1	Образец № 2	Образец № 3
Массовая доля белка, %	45,18	44,98	42,46
Массовая доля белка в С.В., %	49,02	48,68	45,96
Массовая доля жира, %	12,00	11,89	12,06
Массовая доля жира в С.В., %	13,02	12,87	13,06
Массовая доля углеводов, %	24,82	25,13	27,48
Энерг.ценность, ккал/100 г	388	387,5	388,5

Пищевые продукты – это многокомпонентные, активные системы, в которых одновременно происходят микробиологические, ферментативные и физико-химические реакции. Сохранность продуктов зависит от способов ингибирования микробиологических и ферментативных процессов в пищевой системе. Срок годности может рассматриваться как период, в течение которого пищевой продукт хранится и реализуется без существенных потерь качества или функциональных свойств. При длительном хранении концентратов необходима экспресс-оценка ожидаемого срока годности. В этом случае прибегают к превышало 27,5 %. Соответственно, получаемые напитки из данных концентратов могут быть отнесены к белково-углеводным продуктам для спортивного питания (табл. 5).

ния – ASLT (Accelerated Shelf Life Testing) [10]. Проведен анализ хранимоспособности концентратов напитков при агрессивных условиях хранения (температура (40±4) °С и влажность (70±4) %) в течение 4 месяцев. Значение показателей стабильности качества продукта в течение 4 месяцев можно экстраполировать на стабильность продукта при (20±4) °C в течение 8 месяцев. Через 1 месяц и через 4 месяца хранения напитки исследовали по органолептическим, физико-химическим, микробиологическим показателям, индикаторам окислительной порчи (табл. 6).

методу ускоренного тестирования срока хране-

Таблица 6

Динамика физико-химических показателей концентратов напитков в процессе хранения

Показатель	Требования ГОСТ 34144	Образец № 1	Образец № 2	Образец № 3
Через 1 месяц хранения (t = (40±4) °С, W = (70±4) %)
Массовая доля влаги, %	Согласно рецептуре	8,23±0,06	8,45±0,05	8,62±0,05
Титруемая кислотность, град.	Не более 10	2,2±0,01	2,0±0,01	2,4±0,01
Через 4 месяца хранения (t = (40±4) °С, W = (70±4) %)
Массовая доля влаги, %	Согласно рецептуре	8,85±0,06	8,70±0,05	8,80±0,05
Титруемая кислотность, град	Не более 10	2,8±0,01	2,8±0,01	3,0±0,01

Через 1 месяц хранения не наблюдалось существенных изменений органолептических и физико-химических свойств концентратов напитков. Через 4 месяца хранения в условиях высоких температур отмечено снижение степени выраженности вкуса и аромата, дефектов и пороков органолептических показателей не обнаружено. Установлено возрастание содержания влаги в образцах концентратов (до 8,8 %) и титруемой кислотности (до 3 град), полученные значения находились в пределах регламентируемых значений.

В связи с тем, что содержание липидной фракции в продукте составляет около 12 %, изучаемые концентраты напитков подвержены окислительной порче в процессе хранения.

С целью ингибирования окислительных и гидролитических процессов в рецептуру продукта включен антиокислитель – винную кислоту. В результате исследований установлено, что за период хранения в течение 4 месяцев в условиях повышенных температур процессы окислительной порчи липидов протекают в незначительной степени. Доказано, что возрастание кислотного и перекисного числа составило не более 30 % относительно начального значения (рис.).

Период хранения, месяцы

^^s Образец 1 ПЧ

BMW Образец 2 ПЧ

I ■ . .1 Образец 3 ПЧ

• •    • ^|a • Образец 1 КЧ

• - <- Образец 2 КЧ

• —    ■- Образец 3 КЧ

Динамика кислотного и перекисного числа для концентратов напитков в период хранения

В результате исследований микробиологических показателей концентратов напитков через 4 месяца хранения в условиях повышенной температуры и влажности установлено, что по показателям количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов; содержание бактерий группы кишечная палочка, количество плесеней и дрожжей продукты соответствуют требованиям ТР ТС 021/2011.

Заключение . В результате исследований обоснованы составы рецептур концентратов напитков, включающие растительный белок, антиокислитель, загуститель, ароматизатор и вкусообразющие добавки. Экспериментально подтверждена высокая пищевая ценность получаемых напитков, высокое содержание белка (до 6 г/100 мл готового напитка) и усваиваемых углеводов (до 3,5 г/100 мл напитка). Соответственно напитки, получаемые из данных концентратов, отнесены к белково-углеводным продуктам для спортивного питания. Установлено соответствие качества и безопасности разработанных концентратов напитков регламентируемым требованиям, а также высокая сохранность их свойств на протяжении установленного срока хранения.