OPTIMIZATION OF THE RECIPE COMPOSITION OF BAKERY PRODUCTS FOR SPORTS NUTRITION
Rubrics: FOOD PRODUCTION TECHNOLOGY
Authors:
1.
Scientific Research Institute for the Baking Industry
(Leading Researcher)
Moskva, Moscow, Russian Federation
Moskva, Moscow, Russian Federation
2.
FSBSI «State Scientific Institution Research Institute of the Baking Industry»
3.
FSBEI HVE «Kemerovo Institute of Food Science and Technology»
Type:
Article
Pages:
from 60
to 64
Status:
Published
Received:
30.04.2015
Accepted:
30.04.2015
Published:
30.04.2015
Subject area:
UDK 664.665
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
Sports nutrition, bakery products, composite uniform-rotatable planning of the experiment, antioxidant activity, nutritive and biological value
Abstract (English):
A proper nutrient adapted diet considering the specific kind of sport, sex and individual characteristics of sportsmen is necessary for achieving high sports results. Therefore, the development of bakery products, which are nutrient adapted to the sportsmen nutrition, optimization of ingredient composition of bakery products with regard to technological properties of raw materials and biomedical recommendations will not only contribute to the achievement of better athletic results, but also prevent a number of alimentary-dependent diseases and conditions of this population category, that is a significant task. The article presents the data on the optimization of ingredient composition of bakery products with regard to technological properties of raw materials and biomedical recommendations for sportsmen nutrition. The list of ingredients with immunomodulating and antioxidant properties and their application in the production of specialized bakery products of sports nutrition have been scientifically proved. The optimization has been performed with the use of modern programs involving mathematical modeling of product recipes in the implemented range of parameter changes. Qualitative and quantitative recipe composition has been modeled in accordance with the biomedical requirements to foods for sportsmen taking into account their physical activities. The interconnection between the mass fraction of protein components (garbanzo bean flour and egg albumin) and physical and chemical quality indices of bakery products for sportsmen nutrition has been established. It has been experimentally proved that the use of the developed recipe compositions helps to increase the content of proteins, fats, carbohydrates, vitamins, minerals. It will increase the biological value and total content of water-soluble antioxidants in bakery products for the nutrition of sportsmen during their active training before competitions.
A proper nutrient adapted diet considering the specific kind of sport, sex and individual characteristics of sportsmen is necessary for achieving high sports results. Therefore, the development of bakery products, which are nutrient adapted to the sportsmen nutrition, optimization of ingredient composition of bakery products with regard to technological properties of raw materials and biomedical recommendations will not only contribute to the achievement of better athletic results, but also prevent a number of alimentary-dependent diseases and conditions of this population category, that is a significant task. The article presents the data on the optimization of ingredient composition of bakery products with regard to technological properties of raw materials and biomedical recommendations for sportsmen nutrition. The list of ingredients with immunomodulating and antioxidant properties and their application in the production of specialized bakery products of sports nutrition have been scientifically proved. The optimization has been performed with the use of modern programs involving mathematical modeling of product recipes in the implemented range of parameter changes. Qualitative and quantitative recipe composition has been modeled in accordance with the biomedical requirements to foods for sportsmen taking into account their physical activities. The interconnection between the mass fraction of protein components (garbanzo bean flour and egg albumin) and physical and chemical quality indices of bakery products for sportsmen nutrition has been established. It has been experimentally proved that the use of the developed recipe compositions helps to increase the content of proteins, fats, carbohydrates, vitamins, minerals. It will increase the biological value and total content of water-soluble antioxidants in bakery products for the nutrition of sportsmen during their active training before competitions.
Keywords:
Sports nutrition, bakery products, composite uniform-rotatable planning of the experiment, antioxidant activity, nutritive and biological value
Sports nutrition, bakery products, composite uniform-rotatable planning of the experiment, antioxidant activity, nutritive and biological value
Введение Современные виды спорта характеризуются длительными интенсивными физическими и психоэмоциональными нагрузками, частыми стрессовыми ситуациями, сложными климатическими условиями и другими факторами. Важнейшим требованием при организации тренировочного процесса является грамотное построение рациона питания с обязательным восполнением затрат энергии, макро- и микронутриентов и поддержанием водного баланса организма [1, 2]. Средняя калорийность дневного рациона спорт-сменов в возрасте 18-25 лет, занимающихся тяжелой атлетикой, в подготовительном периоде должна составлять 3500-4500 ккал для мужчин и 3000-4000 ккал для женщин при соотношении: белок 18-20 %; жир 31-32 %; углеводы 49-50 %. По данным НИИ спортивной медицины (РГУФКСМиТ) в структуре питания спортсменов хлебобулочные изделия составляют 760-820 ккал энергетической ценности и являются наиболее доступными и высокоусвояемыми пищевыми продуктами, с помощью которых возможна корректировка пищевой ценности. Поэтому разработка хлебобулочных изделий, нутриентно-адаптированных специфике питания спортсменов, является актуальной задачей. Включение таких изделий в рацион будет способствовать не только достижению наилучших спортивных результатов, но и позволит предотвратить ряд алиментарно-зависимых заболеваний и состояний. Цель работы Создание оптимизированной рецептурной композиции по качественному и количественному составу с учетом технологических свойств сырья и медико-биологических требований, предъявляемых к питанию спортсменов. Объект и методы исследования Структурно-механические свойства мякиша изделий определены по величине общей деформации на автоматизированном пенетрометре АП-4/1. Математическое моделирование рецептур изделий проводилось с использованием композиционно униформ-ротатабельного планирования эксперимента (программа «MATSTAT»), графическую интерпретацию результатов исследований получали с помощью программы «STATISTICA 6.0». Измерение суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов проводилась согласно «Методике выполнения измерений содержания антиоксидантов в напитках и пищевых продуктах, биологически активных добавках, экстрактах лекарственных растений амперометрическим методом». Статистическая обработка результатов и определение отклонения стандартных ошибок рассчитывали, используя функции Microsoft Excel 2010. Расчет пищевой ценности и аминокислотного скора белков осуществляли в соответствии с методикой, разработанной в ГОСНИИХП с использованием программы Microsoft Excel 2003. Массовая доля витамина РР определена по ГОСТ 29140-91, витамина В1 - по ГОСТ 29138-91, витамина В6 - МВИ-04-2002, витамина D - МВИ-03-2002, витамина Е - МВИ-03-2002, кальция - ГОСТ 30178-96, железа - ГОСТ 30178-96, меди - ГОСТ 30178-96 Результаты и их обсуждение Оптимизация качественного состава проводилась в соответствии с химическим составом рецептурных компонентов, обеспечивающих адекватность медико-биологическим требованиям, предъявляемым к рациону питания спортсменов силовых видов спорта. Для этого исследована возможность использования ингредиентов, способствующих снижению содержания углеводов, повышающих количество белка и жира в хлебобулочных изделиях: овсяные отруби (источник растительного белка и пищевых волокон), сухая пшеничная клейковина (источник растительного белка), нутовая мука (источник растительного белка), сухой куриный белок (источник животного белка), семена подсолнечника (источник растительного белка и полиненасыщенных жирных кислот), БАД «Эраконд» (источник антиоксидантов), кукурузное масло (источник полиненасыщенных жирных кислот и антиоксидантов), семена кунжута (источник растительного белка) и семена льна (источник растительного белка). Оптимизацию количественного состава обогащающих ингредиентов проводили на основании технологических свойств сырья, рекомендуемого суточного потребления хлебобулочных изделий (300-350 г) и соотношения белков, жиров и углеводов в рационе питания спортсменов силовых видов спорта с использованием метода математического моделирования (композиционно униформ-ротатабельного планирования (КУРП) эксперимента). Исследовано комплексное влияние нутовой муки и сухого яичного белка на удельный объем, пористость, общую деформацию сжатия и кислотность хлеба. Для этого спланирован эксперимент и проведена серия пробных лабораторных выпечек хлебобулочных изделий с применением в различных соотношениях нутовой муки (от 2 до 12 % взамен пшеничной муки) и сухого яичного белка (от 1 до 5 % к массе муки). В результате были получены регрессионные уравнения, адекватно описывающие зависимость показателей качества хлеба в реализованном диапазоне изменения параметров, и построены поверхности отклика (рис. 1), позволяющие моделировать рецептуры хлебобулочных изделий: Удельный объем = +2,86 - 0,138388∙x1 -0,0396447∙x2 - - 0,01125∙x12, Пористость = +79,2 - 1,33211∙x1 - 1,1∙x22 Общая деформация = +45,8 - 1,08211∙x1 + 1,18566∙x2 + + 3,75∙x1∙x2 + 4,4125∙x12 + 1,9125∙x22 Кислотность = +2,82-0,216421∙x2 + 0,09∙x12 + 0,14∙x22, где х1 - массовая доля нутовой муки, x2 - массовая доля сухого яичного белка. В результате установлено оптимальное количество нутовой муки 7 % (взамен пшеничной муки 1 сорта) и сухого яичного белка - 2 % (к массе муки) в рецептуре хлебобулочных изделий, характеризующихся высокими потребительскими свойствами (физико-химическими и органолептическими показателями). Также в рецептуру изделий добавляли овсяные отруби в количестве 5 %, кукурузное масло в количестве 5 %, БАД «Эраконд» в количестве 0,6 %, сухую пшеничную клейковину в количестве 2 %. Один из критериев эффективности хлебобулочных изделий для питания спортсменов - их антиоксидантная активность. В исследуемых образцах измерено суммарное содержание водорастворимых антиоксидантов. Проведена статистическая обработка результатов анализа и по средним значениям построено графическое отображение экспериментальных данных суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов с планками погрешности стандартных ошибок. По расчетным данным стандартное отклонение составило +4,2 мг/100 г. а) б) в) г) Рис. 1. Влияние массовой доли нутовой муки и сухого яичного белка на удельный объем (а), общую деформацию сжатия (б), кислотность (в) и пористость (г) Установлено, что внесение исследуемых рецептурных компонентов способствует увеличению антиоксидантной активности изделий на 77 % по сравнению с контрольным образцом (без добавок). Анализ результатов расчета аминокислотного скора показал, что содержание лимитирующих для хлеба незаменимых аминокислот увеличилось. В зависимости от вида изделия по сравнению с контролем аминокислотный скор изолейцина, увеличился на 22,5 %, лейцина - на 8 %, лизина - на 32 %, валина - на 27 %, треонина - на 17 %, метионина и цистина - на 262 %, фенилаланина и тирозина- на 18 %, что свидетельствует о повышении биологической ценности данных изделий (рис. 2). Рис. 2. Аминокислотный скор хлебобулочных изделий для спортсменов силовых видов спорта Выявлено, что содержание глутаминовой кислоты, которая способствует восстановлению мышечной ткани после тренировок, увеличивалось по сравнению с контрольным образцом на 80 %. Расчет пищевой ценности показал, что при введении в рецептуру хлеба исследуемых ингредиентов увеличилось содержание белка на 16 %, жиров - на 38 %, железа - на 19 %, пищевых волокон - на 19 %, кальция - на 60 %, витаминов: В1 - на 50 %, В2 - на 10 %, РР - на 7 % по сравнению с контрольным образцом без добавок [3, 4]. Рассчитана степень покрытия суточной потребности за счет употребления разработанных хлебобулочных изделий. Установлено, что за счет употребления 300 г изделий суточная потребность в белке покрывается на 13-15 %, в углеводах - на 30-38 %, в жирах - на 9-12 %. На базе ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова определено фактическое содержание витаминов (В1, В6, РР, D, E) и минеральных веществ (Са, Сu, Fe) в 100 г контрольного образца без добавок и разработанных хлебобулочных изделиях для питания спортсменов. В сравнении с контрольным образцом в разработанных изделиях больше витаминов (В1 - на 62 %, В6 - на 54 %, РР - на 28 %, D - на 175 %) и минеральных веществ (кальция - на 12 %, меди - на 29 %, железа - на 20 %). Полученные данные положены в основу методологии создания хлебобулочных изделий, нутриентно-адекватных питанию спортсменов силовых видов спорта в подготовительном периоде перед соревнованиями.
1. Schepina, V.M. Ocenka adaptacionnyh vozmozhnostey sportsmenov / V.M. Schepina i dr. // Teoriya i praktika fiz. kul'tury. - 2009. - №1. - S. 27-30.
2. Polievskiy, S.A. Osnovy individual'nogo i kollektivnogo pitaniya sportsmenov / S.A. Polievskiy. - M.: Fizkul'tura i sport, 2005. - S. 384.
3. Kosovan, A.P. Metodicheskoe rukovodstvo po opredeleniyu himicheskogo sostava i energeticheskoy cennosti hlebobulochnyh izdeliy / A.P. Kosovan, G.F. Dremucheva, R.D. Polandova. - M: Moskovskaya tipografiya № 2. - 2008. - C. 216.
4. Himicheskiy sostav rossiyskih pischevyh produktov: spravochnik / pod red. chlen-korr. MAAI, prof. I.M. Skurihina i akademika RAMN, prof. V.A. Tutel'yana. - M.: DeLi print, 2002. - C. 236.
