В спорте высших достижений спортсмены переносят большие физические нагрузки. Для восстановления и улучшения физических показателей они используют специализированное питание. Наибольшее применение в спортивной практике для увеличения силовых показателей и для восстановления после тренировочного процесса получили спортивные напитки. Спортивные напитки обладают несколькими преимуществами: более быстрое усвоение питательных веществ организмом, высокая пищевая ценность, длительный срок хранения готового продукта. Актуальным направлением в разработке и производстве спортивных напитков является введение в их состав витаминно-минерального комплекса, аминокислот и других биологически активных соединений. Применение такого подхода при производстве напитков для спортсменов различной направленности положительно сказывается на соматическом и психоэмоциональном состоянии атлетов. Обеспечивается поддержание необходимых веществ на должном уровне в организме спортсменов, что способствует достижению лучших результатов в спортивной деятельности и сокращению времени восстановления после интенсивной физической нагрузки.

Цель работы заключается в анализе научно-технической литературы в отечественных и зарубежных базах данных для определения перспективных направлений в разработке и технологиях спортивного питания и инновационных подходов в области производства спортивных напитков, предназначенных для систематического употребления атлетами.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи:

1. Изучить ключевые исследования в области разработки и производства спортивных напитков, представленные в отечественной и зарубежной научно-технической литературе.
2. Проанализировать методы, применяемые при производстве спортивных напитков.
3. Выявить перспективные направления для разработки новых спортивных напитков.

Залогом качественной жизни является здоровая пища, сон продолжительностью 8 часов и физическая нагрузка. Занятие спортом является важной составляющей не только поддержания физической деятельности, но и умственной (процессы обучения, запоминания и обработки информации происходят значительно быстрее, чем у людей, которые не занимаются физической нагрузкой и спортом), в это время в организме происходят биохимические, морфологические и функциональные изменения [1].

Люди, профессионально связанные со спортом, имеют повышенные нагрузки, что приводит исследователей к поиску научно-обоснованных методов, позволяющих организму адаптироваться к увеличенному объему нагрузки тренировочного процесса. Если вовремя не предусмотреть мероприятия по профилактике алиментарно-зависимых заболеваний, то у спортсменов повышается риск развития болезней, и переутомляемости. Для снижения этого риска применяется комплекс мероприятий, задействующих режим тренировок, сна и отдыха, сбалансированного питания, дополнительного приема витаминно-минерального комплекса, восстановления эмоционального состояния, в том числе применение биологических стимуляторов и адаптогенов (не являющимися допингом) [2].

Одним из негативных факторов, влияющим на результативность спортсменов, является потеря воды организмом. Даже ее частичная потеря ведет к снижению уровня плазмы. Кровь становится более вязкой, что значительно затрудняет ее движение по кровеносным сосудам и капиллярам, которые доставляют кислород и питательные вещества к мышцам. Сердце начинает работать интенсивнее, тем самым пытаясь компенсировать ухудшение кровотока. Однако это не всегда решает проблему, и мышцы не получают должного количества кислорода, тем самым затрудняется вывод из организма продуктов обмена. Трудности, вызванные нарушением обмена веществ, влияют на повышение температуры тела, вызывают напряжение в мышцах и судороги. Даже небольшая потеря жидкости, примерно 2% от массы тела, может привести к снижению эффективности тренировок. При потере от 2% до 4% воды физические возможности снижаются на 48%, а эффективность силовых тренировок – на 28% [3].

Для восстановления водно-солевого баланса в организме используются спортивные напитки, которые содержат не только воду, но и белки, углеводы, витамины, аминокислоты, минеральные вещества, пищевые волокна, органические кислоты и фенольные соединения.

Приведем статистику исследований в области разработки спортивных напитков, составленной на основе поиска в открытой международной научной базе данных OpenAlex (Таблица 1).

Таблица 1

Статистика исследований в области разработки спортивных напитков

Каждый кластер условно обозначает тему или набор близких тем Связь между кластерами — пересечение тем (Рисунок 1, 2)

Рисунок 1 — Частота встречаемости ключевых слов

Рисунок 2 — Карта взаимосвязи ключевых слов

Спортивные напитки представляют собой водные растворы, используемые в период физической активности, содержащие обязательный комплекс белков и энергетических компонентов, способствующих восстановлению мышечных клеток [3]. Эта категория напитков подразделяется на изотонические, гипотонические и гипертонические.

Изотонические напитки направлены на восстановление организма во время тренировок, восполнение жидкости и электролитов в теле, предотвращают перегрев и обезвоживание тканей. Изотонические напитки поддерживают осмотическое давление плазмы крови. Такие напитки максимально соответствуют составу плазмы крови, их осмоляльность равна 270-300 мОсм/кг. Они содержат в составе электролиты, биологически активные вещества, большое количество углеводов, которые трудно израсходовать при низкой интенсивности нагрузок, в следствии чего формируется жировые отложения в мышцах и внутренних органах [4].

Гипотонические напитки всасываются кишечником быстрее в сравнении с изотониками. По этой причине напитки данной категории усваиваются организмом быстрее. Гипотонические напитки способствуют быстрому восполнению воды в организме во время тренировки и соревнований.

Гипертонические спортивные напитки, всасываются медленно. Гипертоники восполняют энергетические запасы организма, истощенные во время тренировки [5].

К нормативным документам, обеспечивающим качество и безопасность напитков спортивного назначения, относятся:

ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», который регламентирует объекты технического регулирования, требования безопасности, правила объектов технического регулирования [6];

Согласно ТР ТС 027/2012 «О безопасности отдельных видов специализированной пищевой продукции, в том числе диетического лечебного и диетического профилактического питания», пищевая продукция для спортсменов определяется как специализированная пищевая продукция заданного химического состава, обладающая повышенной пищевой ценностью и/или направленной эффективностью. Эта продукция, представленная в виде комплекса продуктов или их отдельных видов, оказывает специфическое воздействие, способствуя повышению адаптационных возможностей организма к физическим и нервно-эмоциональным нагрузкам [7].

ГОСТ 34006-2016 «Продукция пищевая специализированная. Продукция пищевая для питания спортсменов» определяет спортивное питание с учетом его назначения, компонентного состава и норм физиологической потребности [8].

Нами проанализированы научные достижения в области спортивных напитков и их функциональное влияние на организм спортсменов. В выборке представлены результаты за последние десять лет, опубликованные в отечественной научной литературе.

В работе Штермана С.В. [9] представлена разработка состава и технологий производства продуктов интенсивного питания в таблетированной форме. Эти таблетки растворимы в воде и предназначены для контроля массы тела, быстрого набора мышечной массы и ускорения восстановления организма после интенсивных физических и эмоциональных нагрузок.

Новокшановой А.Л. [10] описана технология получения напитка для восстановления энергетического запаса и водно-солевого баланса спортсменов вне зависимости от вида спорта и сезонности спорта. Преимуществом данной технологии является быстрая усвояемость продукта.

Лазаревым В.А. разработана рецептура и технология получения изотонического напитка, обогащенного изолятом сывороточного белка и витаминным премиксом. Напиток предназначен для восстановления водно-солевого баланса и ускорения процесса восстановления мышечных тканей после высокоинтенсивных тренировок. Данные характеристики достигаются содержанием в рецептуре изотоника сывороточного белка [11].

Исследователями Дьяченко Д.Ю., Соболь И.В., Акопян К.В. разработаны специализированные напитки с основой из свекловичного жома, содержащие низкоэтерифицированный пектин, выводящий из организма накопленные во время тренировочного процесса тяжелые металлы, токсичные элементы, радионуклиды и свободные радикалы. В рецептуру добавлены отвары из плодов шиповника, боярышника и травы душицы, чабреца, цветков липы. Напиток применяется для восполнения запаса жидкости, микро- и макроэлементов после тренировочного периода [12].

Изотонический углеводно-электролитный напиток, разработанный Пятовым Е.А., Камзе А.Р., Бекаевым Е.А., Чевычелой Е.В. и Фахратовым М.И. [13], предназначен для обеспечения гидратации спортсменов, а также восполнения потерь электролитов и энергии при длительных и интенсивных физических нагрузках. Его преимущество заключается в использовании природной воды, обогащенной ионами биологически активных элементов, которые легко усваиваются организмом.

Школьниковой М.Н., Рожновым Е.Д., Пищиковым Г.Б. представлена технология ферментированных растительных напитков, которые нормализуют работу кишечника за счет наличия пребиотиков и пробиотиков в их составе, также благодаря поступающим в организм витаминам повышается уровень энергии, которая может быть использована спортсменами при интенсивных физических нагрузках [14].

Забодаловой Л.А., Сучковой Е.П и соавторами разработана рецептура кисломолочного напитка с использованием минерализующего препарата «Регидрон» с дозой в 0,63 % от массы продукта. Напиток обладает выраженными лечебно-профилактическими свойствами за счет молочной основы и наличия в составе молочнокислой микрофлоры [15].

Также авторами Брашко И.С., Леонтьевой С.А. разработана рецептура безалкогольного напитка, обогащенного микронутриентами. Употребляя 250 мл напитка, можно перекрыть суточную потребность примерно на 18% в необходимых витаминах и минералах, тем самым поддерживать работоспособность организма и преодолевать усталость [16, 17].

Результаты проведенного патентного поиска отражают основные направления разработок в области спортивных напитков.

В исследованиях, изученных и обобщенных на тему влияния спортивных напитков на эрозию и возникновения кариеса у потребителей, проведенных Лаурой Хиндс [18] выявлено, что спортивные напитки обладают эрозионным потенциалом, но это не является основным фактором эрозии зубов. Кариес упоминался только в исследовании Милошевича, Келли и Маклина [19], что говорит о влиянии других напитков и продуктов питания на более высокий риск возникновения эрозии зубов и кариеса, например, апельсиновый сок и другие фруктовые соки способны изменять структуру зубов при употреблении.

Сухая смесь для приготовления спортивного напитка предназначена для спортсменов с высокими физическими нагрузками. В составе сухой смеси содержаться сыворотка подсырная сухая, сухой экстракт ягод годжи, сухой экстракт ананаса, пыльца цветочная, молочко пчелиное маточное, фруктоза. Данный продукт предназначен для восполнения энергии атлета, решает задачу восполнения потери жидкости и минеральных веществ при высоких физических нагрузках [20].

Средство для повышения физической выносливости применяется при истощении резервов. Улучшение происходит за счет поступления в желудок питьевой воды, глюкозы, газа кислорода под избыточным давлением, основное действие напитка — устранение гипогликемии и обезвоживания [21].

Состав для приготовления спортивного напитка, предназначенного для регулярного употребления спортсменами в период ускоренного роста мышечной массы и увеличения потребления белка, включает концентрат сывороточного белка, яичный альбумин, растительный заменитель сухих сливок, натуральный растворимый кофе, кофеин, ксантановую камедь, лецитин, сукралозу и ароматизаторы [22].

Функциональный напиток включает экстракт гибискуса, экстракт люцерны БАД «Эрамин», стевиозид, бензоат натрия, сорбат калия и воду. Имеет антиоксидантное действие, снижает риск онкологических заболеваний, уровень холестерина, вес, нормализует обмен веществ, поддерживает иммунную систему [23].

Функциональный пищевой ингредиент «Амино Джем» позволяет получить готовый продукт укрепления костно-мышечной системы как профилактики травм для реабилитации суставов, сухожилий, связок, хрящей и других соединительных тканей человека. Разработанный продукт может применятся как дополнение к основному рациону питания спортсменов в период интенсивных тренировок и соревнований [24].

Из приведенных выше данных о научных исследованиях в области спортивных напитков следует, что научное сообщество предлагает решение проблемы восстановительных процессов в организме спортсменов высшей квалификации, наращивания мышечной массы, восполнения водно-солевого баланса, пополнения запасов электролитов легкоусвояемым спортивным питанием в форме напитка.

При изготовлении спортивных напитков применяются различные методы. Среди них выделяют порошкообразные формы, таблетирование, капсулирование действующего вещества.

Технология сухого смешивания может осуществляться двумя способами: смешиванием компонентов в жидкой форме с последующей сушкой либо непосредственным сухим смешиванием ингредиентов.

В первом случае все компоненты вводятся в жидкую среду и затем высушиваются, что характеризуется высокой энергоемкостью и требует добавления некоторых ингредиентов для компенсации потерь, возникающих при термической обработке.

Во втором варианте компоненты смешиваются в сухом виде в требуемых пропорциях, что позволяет избежать этих недостатков. Недостатками данного способа являются высокие микробиологические требования. Качество продукта зависит от качества поступаемого сырья, так как последний этап исключает термическую обработку.

Резюмируя изложенное выше, можно сделать вывод о достоинствах сухого смешивания в виде высокой производительности и автоматизированности процессов. К недостаткам относятся высокая стоимость производства, использование громоздких и энергозатратных аппаратов, необходимость серьезного соблюдения микробиологических требований.

Технология таблетирования заключается в прессовании между собой биологически активных и вспомогательных веществ.

Положительными характеристиками таблетированного способа являются точная дозировка, возможность дополнения действующим веществом, продолжительный срок хранения, возможность синхронизировать несовместимые по физико-химическим свойствам вещества. Отрицательной характеристикой является цементирование таблеток при длительном хранении, действие развивается медленно, содержание в составе лишних или вызывающих побочные эффекты веществ, проблематичность проглатывания таблеток некоторыми людьми.

Для получения таблетированной массы используется метод тщательного смешивания активных и вспомогательных веществ.

Гранулирование — это процесс, при котором порошкообразный материал преобразуется в гранулы заданного размера. Капсулирование позволяет создавать дозированные лекарственные формы в виде оболочек, которые могут быть как твердыми, так и мягкими. Преимуществами капсул являются их легкая проглатываемость, быстрое начало действия (через 5–10 минут по сравнению с 15–30 минутами для таблеток), возможность инкапсуляции веществ в неизмененном виде и пролонгированное высвобождение. Производственный процесс капсулирования высоко механизирован и автоматизирован, что повышает точность дозирования [3].

Таким образом, можно заключить, что использование спортивных напитков в составе спортивного питания является важным компонентом для обеспечения максимальной эффективности в тренировочной и соревновательной деятельности профессиональных спортсменов. В период интенсивных нагрузок организм работает на пределе возможностей, что может негативно сказываться на центральной нервной системе, мышечных тканях и психоэмоциональном состоянии спортсмена. Проведенный анализ научных исследований и клинических испытаний подтверждает важность применения спортивных напитков для повышения спортивных результатов, профилактики профессиональных заболеваний и сохранения здоровья спортсменов.

Анализ эволюции подходов к разработкам ученых в области спортивного питания с регидрационными свойствами следует отметить применение молочного сырья, белковых добавок для восстановления энергии и для ускоренного роста и деления клеток, витаминов группы B в рецептурах напитков для предотвращения механического и метаболического стресса, вызванного разрушением мышечных тканей под воздействием интенсивных нагрузок с отягощением или высокими затратами энергии.