Молочный напиток для спортсменов

Молоко также помогает восполнить количество жидкости в организме и компенсировать электролиты, включая калий, кальций и магний, которые выводятся из организма через потовые железы, и которые необходимо обязательно компенсировать и профессионалам спорта, и любителям. Более того, шоколадное молоко богато нутриентами (питательными веществами), что также является преимуществом по сравнению с традиционными спортивными напитками. Ни один другой напиток не содержит такое разнообразие витаминов и минералов [5].

Молоко содержит в своем составе все необходимые для человека питательные вещества: белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества, ферменты, гормоны, иммунные тела.

В данной курсовой работе разработан напиток – шоколадное молоко. Шоколадное молоко — молоко со вкусом какао, однородной консистенции, шоколадного цвета. Кислотность 16-20˚Т.

Энергетическая ценность 72 ккал.

Пищевая ценность на 100 г. продукта: жиры 2,64 г; белки 3.2 г; углеводы 8,33 г; насыщенные жиры 1.8 г; полиненасыщенные жиры 0.2 г; мононенасыщенные жиры 0.8 г; холестерин 9 мг; клетчатка 0.4 г; простые углеводы 12.1 г.

 

 

3. Медико-биологические рекомендации  к применению продукта

 

Институт питания Академии медицинских наук установил формулу сбалансированного питания для здоровых людей, по которой соотношение белков, жиров и углеводов в пище должно быть: 1,0:1,0:4,0. Для спортсменов формула сбалансированного питания иная: 1,0:0,8:4,0 или даже 1,0:0,7:4,0. Это связано с тем, что при спортивных упражнениях нередко возникает кислородный долг.  Кислородный долг измеряется разницей между кислородным запросом и кислородным потреблением во время работы. Величина кислородного долга зависит от мощности и длительности работы. С увеличением мощности и длительности работы увеличивается и кислородный долг. При накоплении максимального кислородного долга выполнять работу с той же мощностью становится невозможно. На окисление жиров для образования одного и того же количества энергии требуется больше кислорода, чем на окисление углеводов (1 литр 02 при окислении жиров дает 4,69 ккал, а при окислении углеводов 5,05 ккал). Кроме того, в условиях нехватки кислорода при использовании жира в качестве источника энергии образуются недоокисленные продукты – кетоновые тела, ядовитые для организма. Поэтому при больших и интенсивных физических нагрузках и особенно перед соревнованиями доля жиров в питании спортсменов должна быть снижена, а углеводов увеличена. В это время рацион должен состоять из фруктовых соков или молочных напитков [4].

Для определения энергозатрат спортсменов различных специализаций удобно пользоваться данными на 1 кг веса тела, так как последний в значительной мере влияет на общую величину энергозатрат.

Рассчитывают, сколько калорий должно приходиться в суточном рационе спортсмена на долю белков, жиров и углеводов, а затем с помощью энергетических коэффициентов определяют их количество в граммах. Так, например, при калорийности рациона в 5000 ккал у спортсмена на долю белков приходится 750 ккал (15%), жиров 1200 ккал (24%) и углеводов—3050 ккал (61%). Зная энергетические коэффициенты основных пищевых веществ при их окислении в организме (1 г белка – 4,0 ккал, 1 г жира – 9,0 ккал, 1 г углеводов – 3,75 ккал), можно вычислить содержание каждого из пищевых веществ в граммах. В данном случае количество белка будет равным 187 г, жира – 133 г, углеводов – 813 г.

 

Обмен углеводов осуществляется в три фазы:

• гидролитическое расщепление углеводов в пищеварительном аппарате и всасывание продуктов гидролиза в кровь;
• превращение и использование всосавшихся из пищеварительного аппарата продуктов гидролиза углеводов в организме, сопровождающееся включением углеводов в структуры организма и освобождением энергии;
• выделение конечных продуктов обмена углеводов из организма.

Превращение углеводов под действием ферментов начинается в ротовой полости, продолжается в желудке и происходит в основном в кишечнике.

Рисунок 1. Общая схема переваривание углеводов

В пищеварительном тракте углеводы пищи подвергаются гидролитическому расщеплению на моносахариды под действием специфических ферментов – гликозидаз, катализирующих гидролиз гликозидных связей в полисахаридах. Основных полисахариды пищи – крахмал  и гликоген начинают подвергаться гидролизу в ротовой полости под действием гликозидаз слюны – трех типов амилаз, различающихся как по оптимуму рН среды, так и по конечным продуктам гидролиза: α-амилаза катализирует гидролиз внутренних α-1,4-гликозидных связей и действует в нейтральной или слабощелочной среде; β-амилаза катализирует отщепление от крахмала дисахаридов; γ-амилаза участвует в реакциях отщепления одного глюкозного остатка. Кратковременное  нахождение крахмала в ротовой полости и пищеводе не вызывает полного его переваривания, поэтому под действием α-амилазы слюны крахмал гидролизуется до декстринов и лишь частично до мальтозы.

Эти продукты гидролиза попадают в желудок, в соке которого отсутствуют ферменты, гидролизующие углеводы, а α-амилаза слюны прекращает свое действие из-за кислой реакции желудочного сока (рН 1,5–2,5).

Наиболее интенсивно процесс гидролиза углеводов протекает в двенадцатиперстной и тонкой кишке, где при рН ~ 7 активно действуют гликозидазы разных типов и крахмал подвергается полному ферментативному гидролизу до мальтозы под действием кишечной амилазы, поступающей в кишечник в составе сока поджелудочной железы. Далее образовавшиеся мальтоза, изомальтоза, а также лактоза и сахароза пищи гидролизуются в кишечнике до моносахаридов (глюкозы, галактозы и фруктозы) с помощью специфических гликозидаз – мальтазы, изомальтазы, лактазы и сахаразы, соответственно.

Образовавшиеся моносахариды всасываются в клетки посредством активного транспорта через клеточные мембраны в виде комплексных соединений с ионами Na+. Ионы Na+  необходимы также для активации АТФазы, благодаря чему ускоряется гидролиз АТФ и освобождается необходимая для процесса всасывания энергия. Активный транспорт обеспечивает перенос моносахаридов против градиента концентраций и осуществляется при низких концентрациях глюкозы или галактозы в кишечнике. Моносахариды способны также проникать через клеточные мембраны путем облегченной диффузии с участием специальных транспортных систем.

Транспорт через клеточные мембраны основного продукта гидролиза углеводов пищи – глюкозы регулируется инсулином – гормоном, вырабатываемым поджелудочной железой.

Среди моносахаридов, образующихся в результате гидролиза пищевых

углеводов, преобладает глюкоза, играющая роль связующего звена между энергетическими и пластическими функциями углеводов.

1- депонирование и мобилизация  гликогена; 2-5 – анаболические превращения  глюкозы; 6 – катаболизм глюкозы; 7- биосинтез глюкозы; 8- гидролиз  углеводов пищи с образованием  глюкозы.

Рисунок 2. Метаболические пути глюкозы

Активация моносахаридов.

Глюкоза и другие моносахариды после всасывания в клетки в результате взаимодействия с АТФ в присутствии ионов Mg2+ подвергаются фосфорилированию, т.е. образуют эфиры фосфорной кислоты

В результате этой реакции синтезируются активированные формы глюкозы и других моносахаридов, которые значительно легче вступают в дальнейшие биохимические превращения. Кроме того, биохимический смысл данной реакции заключается в локализации глюкозы в клетке, поскольку, в отличие от глюкозы, для глюкозо-6-фосфата клеточные мембраны непроницаемы. Таким образом, глюкоза в форме глюкозо-6-фосфата остается локализованной во внутриклеточном пространстве, где и подвергается дальнейшим метаболическим превращениям.

Фосфорилирование моносахаридов катализируют специальные ферменты, в частности, фосфорилирование глюкозы осуществляется с участием гексокиназы. Активный центр гексокиназы обладает высоким сродством к молекулам глюкозы (КМ < 0,1 млмоль·л-1), поэтому максимальная скорость фосфорилирования достигается уже при низких концентрациях глюкозы. Фосфорилирование глюкозы строго регулируется по механизму отрицательной обратной связи, так как продукт реакции (глюкозо-6-фосфат) ингибирует гексокиназу. В клетках печени также присутствует фермент, катализирующий фосфорилирование глюкозы, это глюкокиназа. Глюкокиназа отличается меньшим сродством к глюкозе (КМ ~ 10 млмоль·л-1) и не ингибируется глюкозо-6-фосфатом. Благодаря этим свойствам глюкокиназа катализирует фосфорилирование глюкозы при высоких концентрациях данного моносахарида. Поэтому, в процессе приема пищи и активного пищеварения значительная часть глюкозы в форме глюкозо-6-фосфата задерживается в печени, чем предотвращается чрезмерное увеличение концентрации глюкозы в крови.

Глюкозо-6-фосфат может подвергаться изомеризации под действием

фосфоглюкомутазы в глюкозо-1-фосфат:

Другие моносахариды – галактоза и фруктоза фосфорилируются под действием специфических ферментов: галактокиназы и фруктокиназы, соответственно:

       Реакции фосфорилирования моносахаридов служат первым этапом их метаболических превращений.

Обмен гликогена.

Значительная часть глюкозы, образующейся в результате гидролитического расщепления углеводов пищи в пищеварительном тракте, превращается в гликоген – резервный полисахарид, используемый организмом в качестве источника глюкозы в интервалах между приемами пищи. Необходимо отметить, что биосинтез гликогена из глюкозы имеет важное физиологическое значение, поскольку накопление легко растворимой глюкозы в клетках могло бы привести к разрушению клеточной мембраны вследствие осмотического шока.

Биосинтез гликогена иначе называется гликогеногенезом (от гликоген и греч. genesis — происхождение, возникновение), а процесс его распада до глюкозы – гликогенолиз (от гликоген и греч. lysis — разложение, распад). Рассмотрим основные стадии данных процессов.

Гликогеногенез. Биосинтез гликогена из глюкозы представляет собой процесс наращивания глюкозных остатков на уже существующем фрагменте

гликогена, выступающем в роли затравки. Источником глюкозных остатков

служит активная форма глюкозы – уридиндифосфатглюкоза (УДФ-глюкоза),

которая образуется из глюкозо-1-фосфата и УТФ по реакции, катализируемой глюкозо-1-фосфат-уридилил-трансферазой:

Данная реакция обратима, но при физиологических условиях равновесие смещено в сторону образования УДФ-глюкозы, поскольку образующийся дифосфат сразу же гидролизуется дифосфатазой до двух молекул фосфорной кислоты:

Н4Р2О7 + Н2О → 2Н3РО4

Следующая стадия биосинтеза гликогена представляет собой перенос глюкозного остатка с УДФ-глюкозы на молекулу затравочного гликогена под

действием гликогенсинтетазы:

УДФ-глюкоза + (Глюкоза)n → УДФ + (Глюкоза)n+1

В результате этой реакции образуются α-1,4-гликозидные связи в линейных участках молекулы гликогена. В физиологических условиях равновесие данной реакции преимущественно смещено в сторону синтеза гликогена.

Разветвления в цепях гликогена возникают в результате действия транс гликозилазы, катализирующей образование α-1,6-гликозидных связей в точках ветвления. Этот фермент катализирует перенос фрагмента из нескольких глюкозных остатков с конца линейного участка гликогена ближе к его середине и присоединение фрагмента α-1,6-гликозидной связью.

Таким образом, в результате гликогеногенеза синтезируются огромные

молекулы гликогена с молекулярной массой от 106 до 108. Непосредственно в клетке гликоген находится в виде блестящих кристаллических гранул, образованных одной или несколькими молекулами.

Гликоген синтезируется практически во всех клетках организма, но наиболее интенсивно гликогеногенез протекает в печени и мышечной ткани.

Гликогенолиз. Распад гликогена происходит в результате процессов фосфоролиза и гидролиза. Процесс фосфоролиза происходит под действием

фермента гликогенфосфорилазы, катализирующей фосфоролиз α-1,4 гликозидных связей в гликогене:

(Глюкоза)n + Н3РО4 → Глюкозо-1-фосфат + (Глюкоза)n-1

Глюкозный остаток отщепляется в форме глюкозо-1-фосфата. В точках разветвления молекулы гликогена 1,6-гликозидная связь подвергается гидролизу под действием амило-1,6-гликозидазы.

Глюкозо-1-фосфат, образующийся в результате гликогенолиза под действием фосфоглюкомутаз, изомеризуется в глюкозо-6-фосфат. В печени глюкозо-6-фосфат гидролизуется с участием глюкозо-6-фосфатазы до свободной глюкозы:

Глюкозо-6-фосфат + Н2О → Глюкоза + Н3РО4

Образующаяся глюкоза поступает в кровь и в дальнейшем используется в других органах и тканях. В мышцах из-за отсутствия глюкозо-6-фосфатазы глюко-351зо-6-фосфат не гидролизуется, а используется в качестве источника энергии непосредственно в мышечных клетках [9].

В клетках глюкоза может расщепляться как анаэробно (без участия кислорода), так и аэробно (с участием кислорода). В анаэробных условиях гликолиза из каждой молекулы расщепившейся глюкозы образуются 2 молекулы аденозинтрифосфата (АТФ) и 2 молекулы молочной кислоты. При аэробном гликолизе промежуточные продукты углеводного обмена, образующиеся в процессе анаэробного распада углеводов (пировиноградная кислота), не восстанавливаются до молочной кислоты, а окисляются в митохондриях в цикле трикарбоновых кислот до углекислого газа и воды с накоплением энергии в виде АТФ. Кроме того, промежуточные продукты гликолиза являются материалом для синтеза многих важных соединений и используются организмом как еще один источник материала для процессов ассимиляции.

          Важным микроэлементом для спортсменов является железо (Fe) – т.к. он необходим для образования гемоглобина (эритроциты) и миоглобина (красный пигмент мышц). Гемоглобин - сложный белок класса хромопротеинов, то есть в качестве простетической группы здесь выступает особая пигментная группа, содержащая железо — гем.

Рисунок 3. Гем — простетическая группа гемоглобина

         Железо улучшает оксигенацию мышечных клеток, требуется для развития и функционирования иммунной системы (регулирует уровень трансферрина и других транспортных белков, участвует в системе свободнорадикального окисления в лимфоцитах и нейтрофилах, регулирует уровень миелопероксидазы, поддерживает напряженность врожденного иммунитета при бактериальных и вирусных инфекциях), способствует росту, увеличивает сопротивляемость, предупреждает усталость, развитие ожирения, возвращает хороший тонус коже, придает последней здоровый цвет.