Витаминно-минеральные изотонические напитки с применением спирулины в спортивном питании

Введение. Очень важно изучить и решить проблему спортивного питания. Для этого необходимо понять его общую суть. Спортивное питание – это комплекс витаминов, минералов и всех необходимых питательных веществ, способный обеспечивать спортсмена энергией и восстанавливать его физическое состояние. Организм спортсмена подвергается стрессам и большим нагрузкам. Крайне необходимо обеспечить грамотное сбалансированное спортивное питание для скорейшего восстановления после тяжёлых физических нагрузок.

Для решения этих важных задач и были созданы изотонические витаминно-минеральные напитки, предназначенные для спортивного питания. Помимо воды должны содержать биодоступные и легко усвояемые компоненты – минеральные соли, витамины, углеводы, биологически активные вещества для поддержания водно-солевого баланса организма спортсмена и пополнения затраченных на мышечную работу и дыхание физиологически значимых нутриентов [1–3]. Как правило, при создании спортивных напитков производители добавляют к воде необходимое количество минеральных электролитов и синтетических или выделенных из биосубстратов концентрированных углеводных / энергетических компонентов и витаминных добавок, которые, за исключением моносахаров, не всегда характеризуются хорошим коэффициентом утилитарности ингредиентов и, соответственно, низкой степенью усвоения продукта в целом.

Однако природой созданы уникальные источники витаминов, минералов и биологически активных веществ, которые синергетиче-ски обеспечивают антиоксидантные и иммуномоделирующие свойства. Таким природным микроорганизмом является многоклеточная нитевидная водоросль – спирулина ( Spirulina-platensis ), которая несколько тысячелетий назад уже использовалась ацтеками в качестве лечебно-профилактической добавки к пище [4].

О потенциальном применении спирулины в питании свидетельствует ряд публикаций, в которых отражены данные о повышении иммунитета, снижении рисков появления сердечно-сосудистых заболеваний, а также о противоопухолевых и антитоксикологических свойствах спирулины [5–8]. В работе [9] отмечено, что при физических нагрузках применение спирулины увеличивает мышечную выносливость на 20–30 % по сравнению с группой плацебо.

В ряде исследований показано, что спи-рулина имеет ценный химический состав – богатый витаминно-минеральный комплекс и биологически активные компоненты, содержание которых может варьироваться в зависимости от ареала произрастания, сезона сбора, компании-производителя [4, 8].

В настоящее время достаточно популярны среди населения БАДы, содержащие спи-рулину, которые чаще всего производители выпускают в таблетированных гранулах или порошках. Однако для создания изотонических витаминно-минеральных напитков спи-рулина пока не применялась.

При создании изотонических напитков со спирулиной для повышения питательной и биологической ценности, а также для получения гармоничных вкусоароматических характеристик нами предлагается введение фруктов и сибирских ягод.

Целью настоящего исследования являлась разработка изотонических спортивных витаминно-минеральных напитков на основе спи-рулины, фруктов и сибирских ягод.

Материал и методы. Для создания изотонических витаминно-минеральных напитков со спирулиной приобретали порошок спирулины от производителя Royal Forest (ТУ 03.21.49-009-29903295-2017) в специализированном магазине «Продукты здорового питания», г. Красноярск. Минеральный состав порошка спирулины изучали методом атомноэмиссионной спектроскопии с использованием спектрометра Thermo Scientific iCaP-6500 DUO и программного пакета iTEVA согласно методике [10]. Содержание витаминов в спирулине определяли в соответствии с ГОСТ 7047-55, ГОСТ P 50928-96 и [11]. Фрукты и ягоды для создания напитков приобретали в супермаркетах и/или непосредственно у заготовителей. Витаминно-минеральные напитки с использованием спирулины разрабатывали, опираясь на органолептические и дегустационные критерии [12]. Расчеты комплексного содержания в напитках питательных компонентов, витаминов и минералов проводили в соответствии со справочными данными [13].

Погрешность измерения проведенных исследований не превышала 5%, доверительный интервал вычисляли по стандартной процедуре с использованием коэффициента Стьюдента (доверительная вероятность составляет 0,95).

Первый этап исследования был проведен на базе спортивных секций Торгово-экономического института СФУ г. Красноярска. В исследовании приняли участие 80 спортсменов. Цель опроса: выяснить отношение спортсменов к употреблению изотонических напитков до и после тренировок, влияние данных напитков на достижения спортивных показателей. На основе данных, полученных в результате опроса, построена круговая диаграмма (рис. 1).

• ■    Количество спортсменов, отметивших положительное влияние

• ■    Количество спортсменов, отметивших отрицательное влияние

• ■    Количество спортсменов, не отметивших разницы

Рис. 1. Результаты опроса спортсменов о влиянии изотонических напитков на достижение спортивных показателей

На диаграмме видно, что большинство опрошенных спортсменов (67 %) отмечают положительное влияние изотонических напитков на достижения спортивных показателей, 13 % опрошенных отметили отрицательное влияние данных напитков. Небольшое количество спортсменов не заметили разницы (20 %).

Обсуждение. В табл. 1 представлены основные показатели высушенной и измельченной до порошкообразного состояния спиру-лины.

Данные проведённого эксперимента согласуются с результатами исследований, проведённых другими специалистами.

Таблица 1

Table 1

Основные физико-химические показатели порошка спирулины

The main physical and chemical properties of spirulina powder

№	Показатели Indicator	Значение Description
1	Цвет гранул / Granule color	Темно-зеленый Dark green
2	Размер гранул / Granule size	0,5–1,0 мм/mm
3	Влажность / Humidity	8 ± 0,4 %
4	Зольность / Ash content	1,88 ± 0,09 %
5	Гигроскопичность Hygroscopic properties	260 см3 / на 100 г порошка 260 cm3/ 100 g
6	Насыпная плотность Bulk density	280 см3 / на 100 г порошка 280 cm3/ 100g
7	Уплотняемость без прессования Compaction without pressing	150 см3 / на 100 г порошка 150 cm3/ 100 g

Результатом применения изотонических спортивных витаминно-минеральных напитков на основе спирулины, фруктов и сибирских ягод в спортивных секциях Торговоэкономического института Сибирского феде- рального университета стало более быстрое и качественное восстановление спортсменов после тяжёлых тренировочных физических нагрузок. На этом основании можно рекомендовать к применению изотонические витаминно-минеральные напитки со спирулиной в спортивном питании. Результаты исследования позволяют сделать вывод о том, что применение в питании спортсменов изотонических спортивных витаминно-минеральных напитков на основе спирулины, фруктов и сибирских ягод является одним из важнейших факторов повышения уровня работоспособности.

В работах [3, 14] отмечается, что увеличение скорости и интенсивности обменных процессов при серьезных физических нагрузках требует повышенного содержания макро- и микроэлементов. В настоящем исследовании методом атомно-эмиссионной спектроскопии определено содержание минералов в спирули-не . Установлено, что в 100 г спирулины содержатся макроэлементы: Ca – 12,05 ± 0,60 мг, Mg – 19,03 ± 0,95 мг, K – 127,20 ± 6,35 мг, Na – 98,50 ± 4,9 мг, P – 11,20 ± 0,55 мг; микроэлементы: Fe – 2,80 ± 0,14 мг, Zn – 0,20 ± 0,01 мг, Cu – 0,60 ± 0,03 мг, Mn – 0,20 ± 0,01 мг, Se – 0,70 ± 0,05 мкг.

Важным фактором определения биологической ценности минеральной составляющей спирулины было соотнесение с физиологическими нормами суточной потребности в макро- и микроэлементах для взрослого человека [15]. На рис. 2 представлены данные о содержании в порошке спирулины макро- и микроэлементов и процент удовлетворения минералами суточной нормы. Анализ показал, что наиболее высокие показатели удовлетворения рекомендуемой суточной нормы зарегистрированы для железа и меди – 27,9 и 66,3 % соответственно.

Рис. 2. Соотнесение содержания минералов (мг/100 г) в спирулине и процент удовлетворения суточной нормы

Fig. 2. Correlation of mineral content (mg/100 g) in spirulina and the percentage of daily need satisfaction

Рис. 3. Соотнесение содержания витаминов (мг/100 г) в спирулине и процент удовлетворения суточной нормы

Fig. 3. Correlation of vitamin content (mg/100 g) in spirulina and the percentage of daily need satisfaction

Известно, что дефицит железа в питании спортсменов может привести к развитию анемии, тканевой гипоксии и в целом к снижению восстановительных ресурсов организма. Недостаток содержания меди затрудняет образование соединительной и костной ткани, высвобождение энергии из основных питательных компонентов, а также всасывание железа [3, 14].

В табл. 2 и на рис. 3 приведены данные определения содержания витаминов в спиру-лине и соотнесения содержания с физиологическими нормами удовлетворения суточной потребности взрослого человека.

Наилучшие показатели обеспечения суточной нормы витаминами демонстрируют тиамин (В 1 ) и рибофлавин (В 2 ) – 18,5 и 26,3 % соответственно.

Таблица 2

Table 2

Содержание витаминов в спирулине

Vitamin content in spirulina

№	Витамины Vitamins	Содержание в 100 г Content per 100 g
1	А	3,06 ± 0,01 мкг/mcg
2	β-каротин β-carotene	33 ± 1,65 мкг/mcg
3	В1	0,20 ± 0,01 мг/mg
4	В2	0,30 ± 0,01 мг/mg
5	В3	1,20 ± 0,06 мг/mg
6	В4	6,5 ± 0,32 мг/mg
7	В5	0,3 ± 0,01 мг/mg
8	В9	0,9 ± 0,04 мкг/mcg
9	Е	0,5 ± 0,03 мг/mg
10	К	2,5 ± 0,12 мкг/mcg
11	С	0,9 ± 0,02 мг/mg

Таблица 3

Table 3

Рецептуры витаминно-минеральных изотонических напитков с применением спирулины

Recipes for vitamin and mineral isotonic drinks with spirulina

Наименование сырья Raw material	Массовая доля сухих веществ, % Dry matter mass fraction, %	Расход сырья на 100 г готовой продукции, г Consumption of raw materials per 100 g of the finished product
		В натуре / In kind	В сухих веществах / In dry matter
Рецептура № 1 / Recipe No 1
Клубника / Strawberry	12,6	10,9	1,37
Ежевика / Blackberry	12,0	7,2	0,86
Голубика / Blueberry	12,3	7,2	0,88
Апельсин / Orange	14,0	72,7	1,01
Спирулина / Spirulina	95,32	2,04	1,94
Выход / Total		100	6,06
Рецептура № 2 / Recipe No 2
Банан / Banana	25,09	70,0	17,56
Брусника / Lingonberry	13,0	12,0	1,56
Голубика / Bog blueberry	12,3	7,0	0,86
Черника / Blueberry	14,0	7,0	0,98
Спирулина / Spirulina	95,32	4,00	3,81
Выход / Total		100	24,77

Известно, что тиамин постоянно расходуется в процессах метаболизма белков, жиров и углеводов и в организме не накапливается, важно его постоянное поступление, особенно при экстремальных условиях функционирования [1]. Рибофлавин необходим для продукции эритроцитов и антител, а также для обеспечения нормальной работы щитовидной железы [1].

Таким образом, исследование химического состава спирулины показало наличие богатого витаминно-минерального комплекса и потенциальную возможность использования микроводоросли для создания изотонических напитков для питания спортсменов.

Разработаны рецептуры изотонических витаминно-минеральных напитков со спиру-линой, где в качестве базовых ингредиентов использовали сладкие фрукты – бананы и сок апельсина с мякотью как компоненты углеводного (энергетического) наполнения, а также сибирские ягоды для формирования гармоничных органолептических вкусовых и цветовых характеристик. Фрукты и ягоды использовали в свежем виде, спирулину – в виде порошка. Все ингредиенты тщательно измельчали в блендере/миксере. В соответствии с критериями [12] проведена органолептическая оценка напитков. Рецептуры напитков, набравшие при комплексной дегустационной оценке наивысшие баллы, представлены в табл. 3.

В табл. 4 отражена питательная и биологическая ценность напитков по рецептурам № 1, 2: содержание белков, жиров, углеводов, пищевых волокон, витаминов, макро- и микроэлементов, их соответствие (в %) от рекомендуемой суточной нормы.

Как следует из табл. 4, потребление порции (≈ 200 г напитка) по рецептуре 1 обеспечивает белками, жирами (преимущественно ПНЖК), углеводами, пищевыми волокнами 4,4 : 1,0 : 5,0 : 22,0 % от суточной нормы соответственно. Обогащение витаминами: тиамином – 8 %, рибофлавином – 8,8 %, ниацином – 4 %, холином – 13 %, пантотеновой кислотой – 10,4 %, фолиевой кислотой – 240 %, аскорбиновой кислотой – 117 % от СН. Содержание минералов в 200 г напитка № 1: К – 14,6 %, Na – 3,6 %, Ca – 6,6 %, Mg – 7,8 %, Fe – 5,4 %, Р – 2,8 %, Zn – 2,6 %, Mn – 3,0 % от СН и т. д. Пример расчета демонстрирует хорошие показатели пищевой и биологической ценности напитка [12].

Таким образом, разработаны фруктовоягодные напитки с применением спирулины, которые являются хорошими изотониками, содержащими питательные компоненты и богатый витаминно-минеральный комплекс. Такие напитки можно рекомендовать для питания атлетов, испытывающих серьёзные физические нагрузки. Особенности питания после тренировки заключаются в выполнении главной функции, то есть в восстановлении орга-

Таблица 4

Table 4

Питательная и биологическая ценность изотонических витаминно-минеральных напитков со спирулиной по рецептурам № 1, 2

Nutritional and biological value of isotonic vitamin and mineral drinks with spirulina according to recipes No 1-2

Химический состав Chemical composition Рецептура № 1 / Recipe No 1 Рецептура № 2 / Recipe No 2 Содержание Content % от суточной нормы % daily demand Содержание Content % от суточной нормы % daily demand Белки, г/100 г / Protein, g/100 g 2,04 ± 0,10 2,2 5,58 ± 0,28 6,2 Жиры, г/100 г / Fat, g/100 g 0,39 ± 0,02 0,5 0,80 ± 0,04 1,0 Углеводы, г/100 г / Carb, g/100 g 8,91 ± 0,45 2,5 17,60 ± 0,88 4,9 Пищевые волокна, г/100 г Dietary fibers, g/100 g 2,21 ± 0,11 11,0 1,71 ± 0,09 8,6 В и 1 S S В1, мг/100 г / mg/100 g 0,06 ± 0,01 4 0,98 ± 0,49 65,0 В2, мг/100 г / mg/100 g 0,08 ± 0,01 4,4 0,06 ± 0,01 3,3 В3, мг/100 г / mg/100 g 0,41 ± 0,02 2,0 0,99 ± 0,05 5,0 В4, мг/100 г / mg/100 g 0,13 ± 0,01 6,5 0,26 ± 0,01 13,0 В5, мг/100 г / mg/100 g 0,26 ± 0,01 5,2 0,03 ± 0,01 0,6 В9, мкг/100 г / mcg/100 g 6,01 ± 0,30 120,0 1,69 ± 0,08 33,8 С, мг/100 г / mg/100 g 52,7 ± 2,64 58,6 10,33 ± 0,52 11,5 А, мкг/100 г / mcg/100 g 7,58 ± 0,38 0,8 17,11 ± 0,85 1,9 Е, мг/100 г / mg/100 g 0,39 ± 0,02 2,6 0,52 ± 0,03 3,8 g г и У О 5 S « У У о О 11 о 15 K, мг/100 г / mg/100 g 182,01 ± 9,10 7,3 266,82 ± 13,34 10,7 Na, мг/100 г / mg/100 g 23,35 ± 1,17 1,8 26,46 ± 1,32 2,0 Ca, мг/100 г / mg/100 g 32,64 ± 1,63 3,3 11,32 ± 0,57 1,1 Mg, мг/100 г / mg/100 g 14,4 ± 0,72 3,6 31,94 ± 1,60 8,0 Fe, мг/100 г / mg/100 g 0,49 ± 0,02 2,7 0,69 ± 0,03 3,83 P, мг/100 г / mg/100 g 10,89 ± 0,54 1,4 21,07 ± 1,05 2,6 Zn, мг/100 г / mg/100 g 0,15 ± 0,01 1,3 0,11 ± 0,01 0,9 Cu, мкг/100 г / mcg/100 g 0,50 ± 0,03 0,0 0,02 ± 0,01 0,0 Mn, мг/100 г / mg/100 g 0,03 ± 0,01 1,5 0,98 ± 0,05 49,0 Se, мкг/100 г / mcg/100 g – – 0,7 ± 0,04 1,0 Co, мкг/100 г / mcg/100 g 1,93 ± 0,10 19,3 – – J, мкг/100 г / mcg/100 g 1,58 ± 0,08 1,6 0,02 ± 0,01 0,1 F, мкг/100 г / mcg/100 g 14,32 ± 0,72 0,4 1,54 ± 0,08 0,0 Cl, мг/100 г / mg/100 g 3,92 ± 0,14 0,2 – – S, мг/100 г / mg/100 g 7,86 ± 0,39 1,6 0,03 ± 0,01 0,0 низма спортсмена после физической нагрузки. Сама нагрузка и характер выполнения физических упражнений определяется тренером и спортсменом. Это всегда огромный стресс для организма спортсмена. В связи с этим необходимо способствовать восстановлению организма здоровым и сбалансированным рационом питания. Данную функцию в нашем исследовании выполняют изотонические спортивные витаминно-минеральные напитки на основе спирулины, фруктов и сибирских ягод.

Фруктово-ягодные напитки с применением спирулины необходимо включать в рационы спортсменов в периоды тренировочных сборов.

Заключение. В исследовании обоснована возможность применения микроводоросли спирулина (Spirulinaplatensis) от ООО «Royal Forest»в качестве ингредиента спортивных изотонических витаминно-минеральных напитков.

Проведено определение базовых физикохимических показателей порошка спирулины в соответствии с ГОСТ 31412-2010. Методом атомно-эмиссионной спектроскопии (АЭС) исследован ее минеральный состав и проведено соотнесение содержания макро- и микроэлементов с физиологическими нормами удовлетворения суточной потребности взрослого человека. Показано, что микроводоросль является источником железа и меди – содержание данных минералов достигает в 100 г продукта 27,9 и 66,3 % удовлетворения рекомендуемой суточной нормы соответственно.

При исследовании витаминного состава спирулины установлено, что наилучшие показатели обеспечения суточной нормы витаминами демонстрируют тиамин (В1) и рибофлавин (В2) – 18,5 и 26,3 % соответственно.

На основе органолептического дегустационного оценивания предложены рецептуры предназначенных для спортивного питания изотонических витаминно-минеральных напитков, полученных комбинированием спи-рулины, фруктов и сибирских ягод. Рассчитана питательная и биологическая ценность напитков.

Показано, что фруктово-ягодные напитки с применением спирулины содержат богатый витаминно-минеральный комплекс и характеризуются повышенной пищевой и биологической ценностью. Такие напитки можно рекомендовать для питания в экстремальных условиях функционирования организма, в том числе для спортивного питания.

Отмечено влияние разработанных изотонических спортивных витаминно-минеральных напитков на основе спирулины, фруктов и сибирских ягод на быстрое и качественное восстановление спортсменов после тяжёлых физических тренировочных нагрузок.