Напиток на основе гидролизата сывороточных белков

Изобретение относится к молочной промышленности, в частности к получению напитков для поддержания и/или восстановления жидкостного баланса во время спортивного соревнования или тренировки, а также повышения скорости восстановления мышц после соревнований или тренировок. Предложен напиток на основе гидролизата сывороточных белков, который изготовлен из фруктозы и гидролизата сывороточных белков, полученного в результате гидролиза сывороточных белков ультрафильтрационного концентрата (УФ-концентрата) подсырной сыворотки ферментными препаратами Promod 439L и Flavorpro 766MDP, которые вносят в соотношении 3,5% Flavorpro 766MDP и 1,7% Promod 439L от массы общего белка в УФ-концентрате подсырной сыворотки, затем пастеризуют для инактивации ферментных препаратов при температуре 80±2°С с выдержкой не менее 5 мин, далее фильтруют и охлаждают до 45±2°С, после этого вносят в полученный гидролизат расчетное количество фруктозы, перемешивают в течение 20-30 мин, пастеризуют при 76±2°С с выдержкой 20-30 с, охлаждают до 4±2°С и подают на розлив при следующем выборе соотношения исходных ингредиентов, кг на 1000 кг готового продукта: гидролизат сывороточных белков 990-995; фруктоза 5-10. Изобретение позволяет обеспечить в готовом продукте соотношение между аминокислотами с разветвленной цепью (лейцин, изолейцин, валин), близкое к оптимальному для воздействия на мышечную массу человека, обогатить готовый продукт биологически активными пептидами и свободными аминокислотами, а также нативным углеводом, лактозой, с невысоким гликемическим индексом, присутствующими в составе гидролизата сывороточных белков, заменить синтетические компоненты (консерванты, антиокислители, минеральные соли, вещества, регулирующие кислотность) на компоненты, присутствующие в составе гидролизата сывороточных белков, снизить аллергенность напитка в результате использования гидролизата сывороточных белков, благодаря чему готовый продукт может быть рекомендован для лиц с пищевой непереносимостью β-лактоглобулина и α-лактоальбумина. 3 ил., 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к молочной промышленности, в частности, к получению напитков для поддержания и/или восстановления жидкостного баланса во время спортивного соревнования или тренировки, а также повышения скорости восстановления мышц после соревнований или тренировок.

Современные тенденции убедительно свидетельствуют, что во всем мире растет интерес к здоровому образу жизни, сбалансированному питанию, физической активности, в том числе за счет развития профессионального и любительского спорта. При этом хроническая интоксикация организма спортсмена, являющаяся следствием воздействия различных стрессовых факторов, приводит к снижению адаптационных возможностей организма, нарушению иммунологической резистентности, снижению общей и специальной спортивной работоспособности, а также существенно уменьшает эффективность тренировочного процесса и спортивную результативность. Поэтому спортсменам рекомендуется употреблять в своем рационе продукты повышенной пищевой и биологической ценности, которые оказывают направленное влияние на обмен веществ, способствуют повышению физической работоспособности и быстрому восстановлению.

Особую ценность для продуктов спортивного питания представляют сывороточные белки, содержащие α-лактоальбумин, β-лактоглобулин, иммуноглобулины, альбумин сыворотки крови. Они характеризуются наивысшей скоростью расщепления среди нативных белков. Аминокислотный состав сывороточных белков наиболее близок к аминокислотному составу мышечной ткани человека, а по содержанию незаменимых аминокислот и аминокислот с разветвленной цепью (лейцина, изолейцина, валина) превосходят другие белки животного и растительного происхождения. Сдерживающим фактором применения в пищевых технологиях является их аллергенность. В спортивном питании применяются изоляты сывороточных белков и продукты глубокого фракционирования молочной сыворотки, которые получают биохимической модификацией белкового комплекса молока.

Гидролизаты сывороточных белков в отличие от нативных белков сохраняют аминокислотный профиль продукта и являются богатым источником разветвленных аминокислот, в том числе лейцина, который стимулирует синтез белков в организме и ускоряет процесс восстановления. Они содержат цистеин, необходимый для синтеза глутатиона - мощного антиоксиданта, защищающего организм от свободных радикалов и некоторых токсинов. Пептиды, присутствующие в составе гидролизатов, катализируют протекание анаболических процессов в организме. Потребление гидролизатов белков сохраняет положительный азотистый баланс организма, который является решающим фактором при обеспечении процесса роста в мышцах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является композиция напитка, включающая белки в количестве 0,05-0,15 мас. %, углеводы в количестве 1,3-2,0 мас. % и соли в количестве 0,08-0,12 мас. %, ингредиенты, обычно используемые в напитках - остальное [Патент РФ на изобретение №2528495, заявка на изобретение №2012106484/13].

Недостатки прототипа:

- аминокислоты напитка входят в состав белков и не представлены в свободном виде, что увеличивает продолжительность их высвобождения и усвоения в организме человека;

- сывороточные белки, применяемые для составления композиции, характеризуются высокой антигенностью, поэтому могут вызывать аллергические реакции у некоторых лиц;

- применение в качестве углеводного компонента в составе композиции глюкозы/сахарозы/мальтодекстрозы, которые характеризуются высоким гликемическим индексом (100% и более) [Богданова, Е.В. Получение и применение модифицированной творожной сыворотки в технологии функциональных молокосодержащих продуктов: дис. … канд. техн. наук: 05.18.04, 05.18.07 / Богданова Екатерина Викторовна. - Воронеж, 2011. - С. 33], может приводить к быстрому и излишнему повышению уровня глюкозы в крови, что негативно отражается на самочувствии спортсмена;

минеральные вещества композиции представлены солями, дополнительно вносимыми в смесь в искусственно подобранном соотношении, а не нативными компонентами, которые легче и быстрее усваиваются организмом человека;

- в составе композиции допускается применять консерванты (сорбат калия или бензоат натрия), а также вещества, регулирующие рН смеси (бикарбонаты и цитраты), ароматизирующие и вкусовые вещества, которые могут оказывать негативное воздействие на здоровье спортсмена.

Технической задачей изобретения является создание углеводно-электролитного напитка с аминокислотами, позволяющего поддерживать и/или восстанавливать жидкостной баланс во время спортивного соревнования или тренировки, а также повышать скорость восстановления мышц после соревнований или тренировок.

Для решения технической задачи изобретения предложен Напиток на основе гидролизата сывороточных белков, характеризующийся тем, что он изготовлен из фруктозы и гидролизата сывороточных белков, полученного в результате гидролиза сывороточных белков ультрафильтрационного концентрата (УФ-концентрата) подсырной сыворотки ферментными препаратами Promod 439L и Flavorpro 766MDP, которые вносят в соотношении 3,5% Flavorpro 766MDP и 1,7% Promod 439L от массы общего белка в УФ-концентрате подсырной сыворотки, затем пастеризуют для инактивации ферментных препаратов при температуре 80±2°С с выдержкой не менее 5 мин, далее фильтруют и охлаждают до 45±2°С, после этого вносят в полученный гидролизат расчетное количество фруктозы, перемешивают в течение 20-30 мин, пастеризуют при 76±2°С с выдержкой 20-30 с, охлаждают до 4±2°С и подают на розлив при следующем выборе соотношения исходных ингредиентов, кг на 1000 кг готового продукта:

Гидролизат сывороточных белков	990-995
Фруктоза	5-10.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в обеспечении наличия в готовом продукте биологически активных пептидов и свободных аминокислот, нативных углеводов с невысоким гликемическим индексом (лактозы), минеральных веществ и витаминов за счет использования пептидной композиции, полученной из подсырной сыворотки; обеспечении содержания в напитке аминокислот с разветвленной цепью в соотношении, близком к оптимальному для воздействия на мышечную массу (лейцин : изолейцин : валин = 2,15:1,06:1,00) (фигура 1); замене синтетических компонентов на натуральные; снижении аллергенности полученного напитка в результате применения не сывороточных белков, а их гидролизата, благодаря чему готовый продукт может быть рекомендован для лиц с пищевой непереносимостью β-лактоглобулина и α-лактоальбумина.

Характеристики напитка иллюстрируются фигурами 1 (аминокислотный состав углеводно-электролитного напитка с аминокислотами), 2 (Производные β-лактоглобулина в пептидной композиции со сниженной антигенностью белков подсырной сыворотки (красным цветом выделены картированные пептиды с антимикробной активностью и ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента)), 3 (Производные β-казеина в пептидной композиции со сниженной антигенностью белков подсырной сыворотки (красным цветом выделены картированные пептиды-ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента и пептиды с иммуномодулирующими свойствами)).

Способ получения напитка на основе гидролизата сывороточных белков осуществляют следующим образом.

Первоначально получают пептидную композицию со сниженной антигенностью белков подсырной сыворотки. Для этого несоленую подсырную сыворотку собирают в емкость или резервуар с термоизоляцией и рубашкой, охлаждают до 4±2°С и при необходимости резервируют до переработки. Затем ее очищают от жира и осветляют от казеиновой пыли с применением вибросита или сепаратора-осветлителя при температуре 40-45°С и направляют на пастеризацию при 80±2°С с выдержкой 5 мин с целью проведения обратимой частичной денатурации белков.

Далее подсырную сыворотку охлаждают до t10±2°С и проводят ультрафильтрацию на установке с керамическими мембранами с фактором концентрирования по белку не менее 3,8 до получения массовой доли общего белка в УФ-концентрате не менее 3,2%, в т.ч. массовой доли β-лактоглобулина не менее 1,0%. Такой температурный режим способствует предотвращению осаждения фосфата кальция в порах мембранных модулей и ингибирует размножение микроорганизмов в процессе ультрафильтрации. При этом образуется две фракции: ультрафильтрационный концентрат (УФ-концентрат) и пермеат. Полученный УФ-концентрат собирают в резервуар с термоизоляцией и рубашкой, подогревают до температуры 50±2°С и вносят ферментные препараты Promod 439L и Flavorpro 766MDP в соотношении 3,5% Flavorpro 766MDP и 1,7% Promod 439L от массы общего белка в УФ-концентрате, тщательно перемешивают. Затем выдерживают при этой температуре в течение 6,0±0,5 ч для проведения ферментативного гидролиза сывороточных белков.

Для окончания протеолиза полученный гидролизат подвергают тепловой обработке при температуре 80±2°С с выдержкой не менее 5 мин, в результате чего происходит инактивация ферментных препаратов. Далее фильтруют от осажденного белка ферментных препаратов и охлаждают до 45±2°С, затем вносят в полученный гидролизат расчетное количество фруктозы, перемешивают в течение 20-30 мин, пастеризуют при 76±2°С с выдержкой 20-30 с, охлаждают до 4±2°С и подают на розлив, напиток готовят при следующем выборе соотношения исходных ингредиентов:, кг на 1000 кг готового продукта:

Гидролизат сывороточных белков	990-995
Фруктоза	5-10.

Предлагаемый способ поясняется примерами.

Пример 1 (прототип). Композиция напитка включает белки, помогающие удерживать потребленную жидкость в циркуляции. Концентрация белков составляет 0,05-0,15 масс. %, предпочтительно, 0,07-0,13 масс. %. Согласно одному из вариантов осуществления, концентрация белков составляет приблизительно 0,1 масс. %. Может быть использован любой подходящий белок, но предпочтительными являются белки, имеющие хороший аминокислотный профиль, такие как сывороточные белки.

Композиция напитка также включает углеводы, поддерживающие сахарный баланс крови и мышечный гликоген. Концентрация углеводов составляет 1,3-2,0 масс. %, предпочтительно, 1,45-1,55 масс. %. Согласно одному из вариантов осуществления, концентрация углеводов составляет приблизительно 1,5 масс. %. Согласно одному из вариантов осуществления, углеводы являются сахарами. Предпочтительными являются моносахариды, такие как глюкоза и фруктоза, благодаря их быстрому действию. Также могут быть добавлены дисахариды, такие как сахароза. В некоторых случаях в небольших количествах, например, 5-10%, в качестве поддержки также могут быть добавлены более длинные углеводы, такие как полимер глюкозы мальтодекстрин. Могут также использоваться комбинации этого, однако особенно предпочтительной является глюкоза. Согласно одному из вариантов осуществления, глюкозу используют в виде сиропа. В любом случае концентрация сахара не должна превышать 3%, поскольку слишком концентрированный сахарный раствор приводит к осмотическому давлению, замедляющему функции желудка.

Композиция напитка также включает соли, которые будут замещать соли, потерянные во время тренировки, и поддерживать и восстанавливать естественную концентрацию солей. Концентрация солей лежит в диапазоне 0,08-0,12 масс. %, предпочтительно, 0,09-0,11 масс. %. Согласно одному из вариантов осуществления, концентрация солей составляет приблизительно 0,1 масс. %. Приемлемые соли включают соли натрия, калия, такие как хлорид натрия или хлорид калия, и их комбинации. Могут быть включены также и другие соли, такие как соли магния. Как правило, натриевая соль является наиболее важной солью, особенно для того, чтобы избежать гипонатриемии.

Композиция напитка может также включать в себя консерванты, к примеру, сорбат калия или бензоат натрия. Также могут быть включены агенты для регулирования уровня рН, такие как бикарбонаты и цитраты. Цитраты являются предпочтительными, поскольку в организме они оказываются более сильными буферными веществами, чем бикарбонаты. Приемлемые цитраты включают в себя, например, трикалийцитрат и цитрат магния. Могут быть включены также и другие подходящие ингредиенты, такие как антиокислители и ароматизирующие и вкусовые вещества.

Пример 2. Несоленую подсырную сыворотку собирают в емкость или резервуар с термоизоляцией и рубашкой, охлаждают до 4±2°С и при необходимости резервируют до переработки. Затем ее очищают от жира и осветляют от казеиновой пыли с применением вибросита или сепаратора-осветлителя при температуре 40-45°С и направляют на пастеризацию при 80±2°С с выдержкой 5 мин с целью проведения обратимой частичной денатурации белков.

Далее подсырную сыворотку охлаждают до 10±2°С и проводят ультрафильтрацию на установке с керамическими мембранами с фактором концентрирования по белку не менее 3,8 до получения массовой доли общего белка в УФ-концентрате не менее 3,2%, в т.ч. массовой доли β-лактоглобулина не менее 1,0%. Такой температурный режим способствует предотвращению осаждения фосфата кальция в порах мембранных модулей и ингибирует размножение микроорганизмов в процессе ультрафильтрации. При этом образуется две фракции: ультрафильтрационный концентрат (УФ-концентрат) и пермеат. Полученный УФ-концентрат собирают в резервуар с термоизоляцией и рубашкой, подогревают до температуры 50±2°С и вносят ферментные препараты Promod 439L и Flavorpro 766MDP в соотношении 3,5% Flavorpro 766MDP и 1,7% Promod 439L от массы общего белка в УФ-концентрате, тщательно перемешивают. Затем выдерживают при этой температуре в течение 6,0±0,5 ч для проведения ферментативного гидролиза сывороточных белков.

Для окончания протеолиза полученный гидролизат подвергают тепловой обработке при температуре (80±2°С с выдержкой не менее 5 мин, в результате чего происходит инактивация ферментных препаратов. Далее гидролизат фильтруют от осажденного белка ферментных препаратов, охлаждают до 45±2°С и взвешивают 990-995 кг в отдельный резервуар, вносят туда 5-10 кг фруктозы, перемешивают в течение 20-30 мин, пастеризуют при 76±2°С с выдержкой 20-30 с, охлаждают до 4±2°С и подают на розлив.

Готовый продукт анализируют. Данные анализа представлены в таблице 1.

Как видно из таблицы 1, фигур 1-3, предложенная композиция ингредиентов по сравнению с прототипом позволяет:

- обеспечить в готовом продукте соотношение между аминокислотами с разветвленной цепью (лейцин, изолейцин, валин), близкое к оптимальному для воздействия на мышечную массу человека;

- обогатить готовый продукт биологически активными пептидами и свободными аминокислотами, а также нативным углеводом лактозой с невысоким гликемическим индексом, присутствующими в составе гидролизата сывороточных белков;

- заменить синтетические компоненты (консерванты, антиокислители, минеральные соли, вещества, регулирующие кислотность) на компоненты, присутствующие в составе гидролизата сывороточных белков;

- снизить аллергенность напитка в результате применения не сывороточных белков, а их гидролизата, благодаря чему готовый продукт может быть рекомендован для лиц с пищевой непереносимостью β-лактоглобулина и α-лактоальбумина.

Отклонение от рекомендуемого соотношения ферментных препаратов 1,7% Promod 439L и 3,5% Flavorpro 766MDP от массы общего белка в УФ-концентрате будет способствовать недостаточно эффективному гидролизу сывороточных белков (при снижении количества вносимых ферментов) или возникновению горького привкуса полученной пептидной композиции и увеличению ее себестоимости (при повышении количества вносимых ферментов). Пастеризация гидролизата при температуре ниже 78°С с выдержкой 5 мин не обеспечивает полную инактивацию ферментных препаратов и безопасность при употреблении в пищу и хранении, пастеризация при температуре выше 82°С с выдержкой 5 мин является избыточной, поэтому может вызывать структурные изменения в компонентах гидролизата и приводить к снижению его пищевой и биологической ценности. Внесение фруктозы при температуре смеси 45±2°С при непрерывном перемешивании в течение 20-30 мин обеспечивает полную растворимость всех компонентов и минимальное воздействие на лактозу. С понижением температуры смеси растворимость компонентов уменьшается, с повышением температуры возможно значительное увеличение вязкости напитка и протекание реакции меланоидинообразования в результате взаимодействия лактозы и лизина, что приводит к изменению органолептических свойств и снижению биологической ценности из-за низкой перевариваемости образующихся меланоидинов в организме человека. Пастеризация напитка при температуре ниже 74°С не допускается, так как не может обеспечить микробиологическую безопасность готового продукта, пастеризация при температуре выше 78°С является избыточной, вследствие чего возможно изменение физико-химических и реологических свойств напитка, а также снижение его пищевой и биологической ценности. Поскольку готовый продукт содержит в своем составе отдельные компоненты молока, хранение молочных и молокосодержащих продуктов допускается при температуре не выше 4±2°С.

Напиток на основе гидролизата сывороточных белков, характеризующийся тем, что он изготовлен из фруктозы и гидролизата сывороточных белков, полученного в результате гидролиза сывороточных белков ультрафильтрационного концентрата (УФ-концентрата) подсырной сыворотки ферментными препаратами Promod 439L и Flavorpro 766MDP, которые вносят в соотношении 3,5% Flavorpro 766MDP и 1,7% Promod 439L от массы общего белка в УФ-концентрате подсырной сыворотки, затем пастеризуют для инактивации ферментных препаратов при температуре 80±2°С с выдержкой не менее 5 мин, далее фильтруют и охлаждают до 45±2°С, после этого вносят в полученный гидролизат расчетное количество фруктозы, перемешивают в течение 20-30 мин, пастеризуют при 76±2°С с выдержкой 20-30 с, охлаждают до 4±2°С и подают на розлив при следующем выборе соотношения исходных ингредиентов, кг на 1000 кг готового продукта:

Гидролизат сывороточных белков	990-995
Фруктоза	5-10