Вуглеводно-білковий харчовий продукт

Реферат: Вуглеводно-білковий продукт містить у своєму складі АТФ-ліпідний комплекс, концентрат білків молочної сироватки, глюкозу, цукрозу, креатину моногідрат, цитруліну малат, мінеральний комплекс. UA 82319 U (12) UA 82319 U UA 82319 U 5 10 15 20 25 Корисна модель належить до харчової промисловості, а саме до харчових продуктів для спеціального дієтичного споживання і може знайти широке застосування у харчуванні людей зі значними фізичними та психоемоційними навантаженнями, зокрема спортсменів. Аналогами корисної моделі можна вважати білково-вуглеводні та вуглеводно-білкові продукти спеціального призначення для харчування спортсменів, наявні на ринку. Відома композиція дієтичного продукту, що містить палатинозу та динатрію аденозин-5'трифосфат (АТФ) [Патент США № 2006/0153899 А61К 47/00, 2006 p.]. Авторами патенту запропоновано кілька варіантів складу продукту: 1) палатиноза або її похідні, амілоза, глюкоза, метилксантан, аргінін або його сіль чи ефір, креатин або його сіль чи ефір, АТФ, карбонат кальцію, бікарбонат натрію, глюкоуронолактон. 2) палатиноза або її похідні, трегалоза, амілоза, амілопектин, L-карнозин, карбонат кальцію, бікарбонат натрію, сальбутіамін або фурсальтіамін, АТФ, оротова кислота, вінпоцетин або родіола рожева, а також целюлоза або інші крохмалеподібні речовини. Даний продукт рекомендований для споживання як дієтична добавка до харчового раціону або як замінник їжі для спортсменів з метою підвищення їх результативності та для втрати ваги. Недоліком вищезазначеного харчового продукту є використання АТФ у вільному вигляді, адже дана сполука одразу після споживання руйнується, тому її використання є недоцільним [2]. Креатин швидше засвоюється при високому рівні інсуліну в крові, а вуглеводи, використані авторами патенту (палатиноза, трегалоза, амілоза) належать до вуглеводів з низьким глікемІчним індексом, що зумовлює затримку креатину в шлунку з подальшим розпадом до неефективних сполук [3]. Найбільш близьким аналогом є композиція для підвищення внутрішньоклітинного рівня АТФ, фізичної працездатності та пришвидшення загоєння ран [Патент США № 5,391,550 А61К 31/70, 1995 p.]. Склад прототипу представлений в оптимальних і допустимих співвідношеннях (табл. 1). Таблиця 1 Композиція для підвищення внутрішньоклітинного рівня АТФ, фізичної працездатності та пришвидшення загоєння ран Інгредієнти L-гліцин L-аргінін D/L метіонін Холіну хлорид Інозитол L-аспарагінова кислота L-триптофан L-фенілаланін L-гістидин L-пролін D-рибоза Магнію фосфат Всього 30 35 40 Оптимальна кількість, г 8,9 35,4 177,2 149,2 131,5 131,5 38,4 31,0 29,5 22,2 131,5 113,7 1000,0 Допустимі межі, г 8,0-9,8 31,9-38,9 159,5-194,9 134,3-164,1 118,3-144,7 118,3-144,7 34,6-42,2 27,9-34,1 26,5-32,4 20,0-24,4 118,4-144,7 102,3-125,1 900,0-1100,0. Аналог містить біологічно-активні компоненти, спрямовані на підвищення рівня АТФ в клітинах, зокрема рибозу та магнію фосфат. Проте, недоліком найближчого аналога можна вважати те, що не задіяні інші системи синтезу АТФ, наприклад фосфогенна, для якої потрібен креатин. У продукт додано окремі амінокислоти, але амінокислоти з розгалуженим ланцюгом, які є надзвичайно важливими для синтезу м'язових білків і продукування енергії (L-лейцин, Lвалін, L-ізолейцин) відсутні [5]. Зазначені недоліки можна усунути, збалансувавши амінокислотний склад продукту та розширивши перелік ергогенних компонентів. В основу корисної моделі поставлено задачу створити харчовий продукт підвищеної біологічної цінності, спрямований на забезпечення організму необхідною кількістю макроергічних сполук, а також інтенсифікацію їх внутрішньоклітинного синтезу. Поставлена задача вирішується шляхом розробки вуглеводно-білкового харчового продукту з урахуванням потреб організму в поживних речовинах. 1 UA 82319 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Аденозин-5'-трифосфат відіграє провідну роль в забезпеченні життєдіяльності організму. Він був відкритий в 1929 році німецьким хіміком К. Ломанном, а в 1935 році В. Енгельгарт звернув увагу на те, що м'язове скорочення неможливе без наявності АТФ. Ф. Ліпманн довів, що АТФ є основним носієм хімічної енергії в клітині І ввів термін "енергетично багаті фосфатні зв'язки" [6]. Завдяки численним дослідженням таких вчених як Т.Левченко, В.Торчиліна та ін. [2], було встановлено, що АТФ, який надходить до організму у вільному вигляді, дуже швидко руйнується під дією ферменту екто АТФ-дифосфорилази. Екзогенне надходження шляхом ін'єкцій також не дає результатів: АТФ, так як і клітини організму має негативний заряд, тому відштовхується від їхніх мембран [2]. Таким чином, вільний АТФ не може бути доставлений до м'язів, незалежно від доз і способу його введення. Вирішенню цієї проблеми були присвячені статті В.Торчиліна [2, 7], Д.Верма, І.Хен [8] та ін., в яких автори пропонують і доводять ефективність поміщення АТФ у ліпосоми, для уникнення його руйнування. Екзогенним шляхом можна забезпечити надходження лише незначної кількості АТФ. Щоденні потреби організму значно їх перевищують, тому важливо задіяти основні системи внутрішньоклітинного синтезу АТФ [9]. Креатин - азотовмісна карбонова кислота, яка бере участь в енергетичному обміні в м'язах та нервових клітинах. Аналіз літературних даних свідчить, що його запаси в скелетних м'язах надзвичайно важливі для підтримання ресинтезу АТФ під час інтенсивної м'язової діяльності. Добові витрати організмом креатину зазвичай складають 2 г, але під час надмірних фізичних навантажень можуть зростати до 5 г [10]. Креатин також може самостійно синтезуватись Із 3-х амінокислот: гліцину, аргініну і метіоніну, однак для уникнення надмірного використання амінокислот, краще забезпечити екзогенне надходження креатину в достатній мірі. Окрім енергетичної функції, креатин також позитивно впливає на зниження загальної кількості холестерину в крові; зменшення жирових запасів; виявляє протизапальну дію, таким чином покращуючи силові показники спортсменів, результативність тренувань та швидкість відновлення після фізичних навантажень. Використовуються різні форми креатину (креатинфосфат, креатину тауринат, креатину малат), проте креатину моногідрат, має найбільшу, з-поміж інших, доказову базу своєї ефективності [11]. Саме його було використано в корисній моделі. Відомо, що високий рівень інсуліну позитивно впливає на швидкість транспортування креатину з плазми крові в клітини скелетних м'язів. Було доведено, що найкращим для цього є комбінація швидко засвоюваних білків та вуглеводів з високим глікемічним індексом у пропорції 1:1 [3]. Білки молочної сироватки (лактальбумін, лактоглобулін і імуноглобулін) мають найвищу швидкість розщеплення серед інших, оскільки частково знаходяться у вигляді продуктів гідролізу (амінокислот, ди-, три- і поліпептидів). Концентрація амінокислот і пептидів у крові різко зростає вже протягом першої години після прийому харчових продуктів на основі білків молочної сироватки. При цьому не змінюється кислотоутворююча функція шлунка, що мінімізує ризик порушення його роботи та утворення газів. Амінокислотний склад сироваткових білків найбільш близький до амінокислотного складу м'язової тканини людини, а за вмістом незамінних амінокислот, в тому числі амінокислот з розгалуженим ланцюгом, вони перевершують усі інші білки тваринного і рослинного походження. Також білки молочної сироватки помітно знижують рівень холестерину в крові та містять глікомакропептиди, що знижують ризик розвитку вірусних інфекцій та покращують перетравлювання і засвоєння білків [10]. Амінокислоти, що містяться в білках молочної сироватки здійснюю певний фізіологічний вплив, подекуди підсилений синергічно іншими амінокислотами. Амінокислоти з розгалуженим ланцюгом підтримують синтез білка, попереджають катаболізм м'язових тканин і пришвидшують продукування енергії [5]. Метіонін пришвидшує відновлення м'язів після тренувань. Гістидин підвищує чутливість організму до інсуліну, сприяє синтезу простогландинів, покращує імунітет і роботу нервової системи. Аргінін підвищує секрецію гормону росту і сприяє затримці азоту. Глутамінова кислота пришвидшує синтез білка та підтримує імунну систему. Аланін є важливим джерелом енергії для м'язових тканин, головного мозку і центральної нервової системи, бере активну участь у метаболізмі цукрів і органічних кислот. Фенілаланін використовується організмом для виробництва тирозину і трьох важливих гормонів - епінерфіну, норепінерфіну і тироксину [10]. Глюкоза спричиняє різке збільшення інсуліну в крові, чим зумовлює пришвидшення транспорту креатину в м'язові клітини. Окрім того, при обмеженій кількості кисню, глюкоза є найкращим джерелом для аеробного метаболізму І єдиним для анаеробного. При недостатньому надходженні вуглеводів, жирні кислоти переходять на інший вид метаболізму і 2 UA 82319 U 5 10 15 20 25 30 замість продукування АТФ, утворюють кетони, які призводять до незбалансованості метаболізму і передчасної втоми спортсменів. В анаеробній системі енергоутворення, глюкоза розпадається до піровиноградної кислоти. За відсутності кисню піруват перетворюється на молочну кислоту, утворюючи дві молекули АТФ [9]. Анаеробна система забезпечує швидке надходження енергії, однак при цьому починає накопичуватися молочна кислота, яка негативно позначається на роботі м'язів і призводить до передчасного розвитку втоми спортсменів. Для зниження її рівня в крові, було використано цитруліну малат (сіль цитруліну). Цитрулін широко застосовується у спорті, як добавка, спрямована на збільшення продуктивності, прискорення відновлення і поліпшення кровообігу в м'язах. Цитрулін може використовуватись як альтернатива аргініну, оскільки в організмі відбувається перетворення однієї амінокислоти в іншу, а отже впливати на синтез гормону росту та креатину, підвищувати секрецію інсуліну. На основі експериментальних досліджень було доведено, що споживання цитруліну малат (сіль цитруліну) у кількості 6 г на добу, в спортсменів після тренувань знижується втомлюваність, синтез АТФ підвищується на 34 %, а концентрація креатинфосфату на 20 %, що свідчить про його значний внесок у систему енергозабезпечення організму. [12]. Фосфор - важливий макроелемент, що входить до складу білків, нуклеїнових кислот, кісткової тканини. Сполуки фосфору беруть участь в енергетичному обміні (входить до складу АТФ і креатинфосфату) та м'язовій діяльності організму. Кальцій, як і фосфор, становлять основу кісткової тканини, окрім того, він активізує діяльність ряду найважливіших ферментів, бере участь у підтримці іонної рівноваги в організмі, впливає на процеси, що відбуваються в нервово-м'язовій і серцево-судинній системах, впливає на згортання крові. Оптимальне співвідношення кальцію і фосфору становить 2:1 [13]. Магній бере участь у формуванні кісток, синтезі протеїну, обміні вуглеводів та енергії, поліпшує кровопостачання серцевого м'яза. Використання АТФ в комплексі з магнієм підвищує внутрішньоклітинний синтез першого, зменшує вміст молочної кислоти в м'язових тканинах, покращує електролітний обмін та нормалізує мембранну проникність. Калій та натрій - важливі електроліти, які забезпечують виникнення електричного потенціалу в м'язових волокнах, без чого їх скорочення стає неможливим. Також вони підтримують кислотно-лужний та нормалізують водний баланс, забезпечують мембранний транспорт [13]. Проаналізувавши літературні дані та взявши до уваги потреби цільової категорії споживачів, була розроблена рецептура з наступним вмістом компонентів в оптимальному співвідношенні, а також в допустимих межах (табл.2). 35 Таблиця 2 Рецептура білково-вуглеводного харчового продукту Масова частка компонентів, % оптимальне допустиме співвідношення співвідношення 44 39,6-48,4 25 22,5-27,5 20 18-22 2,5 2,25-2,75 3 2,7-3,3 4,6 4,14-5,06 0,15 0,1-0,3 0,75 0,1-1,5 100 100. Найменування компонентів Концентрат білків молочної сироватки Глюкоза Цукроза Креатину моногідрат Цитруліну малат Мінеральний комплекс АТФ-ліпідний комплекс Смако-ароматична добавка Всього Для оптимального співвідношення компонентів розраховано енергетичну та харчову цінність продукту (табл. 3). 3 UA 82319 U Таблиця 3 Енергетична і харчова цінність Харчова цінність продукту Білки Вуглеводи Жири Енергетична цінність 100 г продукту 351,28 ккал/1470,74 кДж 5 В 100 г продукту, г 38,86 47,85 1,39 Продукт являє собою сухий порошок, який безпосередньо перед споживанням необхідно залити знежиреним молоком, водою або соком із розрахунку 40 г на 200 мл рідини. Після цього продукт збовтують протягом 2-3 хв до повного розчинення всіх компонентів. Органолептичні показники продукту зазначені в таблиці 4. Таблиця 4 Органолептичні показники якості продукту Найменування показника Характеристика Порошкоподібна однорідна суміш, допускається наявність грудочок, що легко розсипаються. У відновленому вигляді однорідний розчин без осаду Збалансований, солодкий смак та запах, можливий слабковиражений кислий присмак Від білого до кремового в сухому і відновленому вигляді Зовнішній вигляд і консистенція Смак та запах Колір 10 15 20 25 30 35 Для спортсменів рекомендовано споживати 180-220 г продукту на добу в 4-5 прийомів. Час прийому та тривалість курсу визначають відповідно до індивідуальної програми тренувань та харчового раціону в залежності від виду спорту, інтенсивності тренувального процесу, фізіологічних потреб та індивідуальних особливостей організму людини. Для інших груп населення рекомендована норма споживання продукту складає 100-120 г. Запропонований вуглеводно-білковий харчовий продукт для спортсменів є безпечним і не містить у своєму складі речовин, заборонених Медичним кодексом міжнародного олімпійського комітету та Всесвітнім антидопінговим кодексом. Отже, споживання вуглеводно-білкового продукту дозволить забезпечити організм енергією та поживними речовинами, адекватно їх витратам, сприяючи збереженню високої продуктивності та результативності у процесі тренувальної та змагальної діяльності. Джерела інформації:: 1. Патент США № 2006/0153899 А61К 47/00, 2006 p. 2. Liang W., Levchenko T.S. and Torchilin V.P. Encapsulation of ATP into liposomes by different methods: optimization of the procedure// J. Microencapsulation.-2004.- № 3.- P. 251-261. 3. Steenge G. R. Protein-and carbohydrate-induced augmentation of body creatine retention in humans whole // G. R. Steenge, E. J. Simpson, P. L. Greenhaff//J Appl Physiol.-2000. - P. 1664-1171. 4. Патент США № 5,391,550 A61K 31/70, 1995 p. 5. Freund HR, Hanani M. The metabolic role of branched-chain amino acids //Nutrition.-2002.№18.- P. 287-288 6. Gordon J. L. Extracellular ATP: effects, sources and fate // Biochemistry Journal.-1986.- P. 309319. 7. Daya D. Verma, Tatayana S. Levchenko, Vladimir P. Torchilin et al. Adenosine TriphosphateLoaded Liposomes for Myocardium Preservation Under Ischemic Conditions//Liposome Technology. Third Edition. — New York, 2007.-434 p. 8. Han YY, Huang L, Jackson EK, et al. Liposomal ATP or NAD ρ protects human endothelial cells from energy failure in a cell culture model of sepsis // Res Commun Мої Pathol Pharmacol.-2001. - P. 15-25. 9. Д.Уилмор. Физиология спорта и двигательной активности. К.: "Олимпийская литература", 2001.-459с. 4 UA 82319 U 5 10. Рогозкин В.А. Питание спортсменов. - М.: ФиС, 1989.-160 с. 11. Ganguly S. Evaluation of the Stability of Creatine in Solution Prepared From Effervescent Creatine Formulations// S. Ganguly, S. Jayappa, A. K. Dash// PharmSciTech.-2003. - P. 1-Ю 12. Bendahan D. Citrulline/malate promotes aerobic energy production in human exercising muscle // D. Bendahan, J.P. Mattei, B. Ghattas, S. Confort-Gouny, ME Le Guern, PJ. Cozzone // Br J Sports Med.-2002.- № 36(4).-P.282-289 13. Розенблюм К.А. Питание спортсменов. - К.: "Олимпийская литература", 2006.-535 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 1. Вуглеводно-білковий продукт, що спрямований на забезпечення організму необхідною кількістю макроергічних сполук, а також інтенсифікацію їх внутрішньоклітинного синтезу, який відрізняється тим, що містить у своєму складі АТФ-ліпідний комплекс, а також інші компоненти в наступному співвідношенні, %: концентрат білків молочної 39,6-48,4 сироватки глюкоза 22,5-27,5 цукроза 18-22 креатину моногідрат 2,25-2,75 цитруліну малат 2,7-3,3 мінеральний комплекс 4,14-5,06 АТФ-ліпідний комплекс 0,1-0,3. 2. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить смако-ароматичну добавку в кількості 0,1-1,5 %. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП ―Український інститут промислової власності‖, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5