Influence of the carbohydrate-protein phytolactate drink on the physical working capacity and endurance of experimental animals

AbstractThe study analyzes the effect of a new carbohydrate-protein phyto-lactate drink on the physical performance and endurance of BALB/c mice. The main carbohydrate andprotein component in the new product was carrot juice and skim milk. Data on the technology of manufacturing a sterilized beverage have been presented. The study of the influence of the milk-carrot drink on the performance and endurance, carried out in accordance with the Porsolt test («forced swimming»), was performed on 34 male BALB/c mice, with initial bode weight 22-24 g. An experimental group of animals (n=12) was injected daily with a milk-carrot drink per os in a volume of 0.8 ml (32 ml/kg of body weight) for 28 days, carrot juice or distilled water in the same volume were administered per os in the control groups. It was shown that the introduction of the drink improved the physical working capacity of laboratory animals, confirmed by an increase in the duration of swimming of mice by 34.6% (р<0.05). At the same time, the introduction of pure carrot juice to mice on the basis of which the milk-carrot drink was created also increased physical working capacity, compared to the control group, who received per os a similar volume of water by 17.8% (р<0.05). However, the duration of swimming of the mice of this group was shorter in comparison with the same index in mice injected with the drink (р<0.05).

Keywords:sports drinks, working capacity, test of forced swimming, mice

Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2017; 86 (6): 90-93.

В последнее время потребность в углеводно-белко­вых специализированных продуктах для питания спортсменов имеет тенденцию к росту. Такие продукты предназначены для повышения выносливости, восста­новления организма спортсмена во время и после интенсивных физических нагрузок [1]. Они компенси­руют потери жидкости, минеральных веществ, способ­ствуют восстановлению мышечной ткани спортсмена, интенсифицируют энергетический обмен и синтез белка в организме. Такие продукты отличает определенный состав нутриентов, прежде всего соотношение угле­водов с различной длиной цепи, наличие полноценных белков, витаминов, минеральных веществ.

Адекватное и своевременное поступление углеводов является одним из ключевых факторов для восстанов­ления гликогена, работы мышц и печени [1, 2]. Комплекс углеводов, в состав которого включены моно-, олиго- и полисахариды, позволяет обеспечивать не только энергией организм спортсмена, но и программирует ин­тенсивный подъем и столь же быстрое снижение уровня глюкозы в крови.

Среди специализированных пищевых продуктов для питания спортсменов важное место занимают спортив­ные напитки. Роль жидкости в рационе спортсменов ог­ромна, поскольку вода является участником накопления в мышцах гликогена (гликоген на 3/4 состоит из воды), помимо того вода участвует в регуляции температуры тела. В зависимости от возраста, температуры, кли­мата, состояния здоровья и физической активности су­точная потребность спортсмена в свободной жидкости может колебаться от 1,5-2 до (в отдельных случаях) 5-6 л/сут. Известно, что при интенсивных физических нагрузках потребность в углеводах возрастет до 5-8 г на 1 кг массы тела [3], и их использование во время фи­зических нагрузок значительно повышает спортивную работоспособность [4, 5]. Углеводы значительно раз­личаются и по скорости, и по степени окисления [6, 7]. В связи с этим целесообразно использовать эти разли­чия и разрабатывать комбинированные углеводсодержащие напитки для разных периодов тренировочного, соревновательного и восстановительного этапов.

Исходя из имеющихся на сегодня научно обоснован­ных предпосылок разработан новый отечественный фитолактатный стерилизованный напиток, в котором основную углеводную и белковую нагрузку выполняют морковный сок и обезжиренное молоко.

Цель настоящей работы - экспериментальное ис­следование влияния нового продукта на физическую работоспособность и выносливость лабораторных жи­вотных.

Материал и методы

Для приготовления спортивного углеводно-белкового напитка использовали стерилизованный морковный сок и обезжиренное молоко, пастеризованное при темпе­ратуре 77±2 °С и охлажденное до 6±2 °С. Сухой вита­минный премикс, соли-стабилизаторы и корректоры (указанные ниже) восстанавливали в пастеризованном обезжиренном молоке. С целью сбалансирования со­левого состава и повышения термоустойчивости молочно-морковной смеси применяли следующие соли-стабилизаторы или их смеси: натрий фосфорнокислый двузамещенный, натрий лимоннокислый трехзамещенный, 2- или 4-компонентные фосфорно-цитратные смеси солей-стабилизаторов. Соль-стабилизатор вы­бирали в зависимости от состава и качества молока. Окончательно массовую долю вносимой соли-стаби­лизатора определяли по результатам стерилизации образцов с различными массовыми долями соли. На ос­новании полученных результатов рассчитывают общую массу соли, которую необходимо внести. Массовая доля соли-стабилизатора при выработке продукта со­ставляла не более 0,4% от массы готового продукта. Соли-стабилизаторы в виде 10-25% раствора вносили в обезжиренное молоко перед стерилизацией. Для равномерного распределения компонентов в объеме молока смесь интенсивно перемешивали с исполь­зованием мешалки рециркуляционного контура: ре­зервуар-насос-резервуар. В подготовленную смесь вносили морковный сок. Напиток стерилизовали в потоке при температуре 125±5 °С с выдержкой 5 с, с последующим снижением температуры до 20 °С и асептическим фасованием продукта. На 1 л напитка добавляли 180 мг витаминного премикса, содержащего витамины Е, С и 8 витаминов группы В.

По физико-химическим показателям стерилизован­ный молочно-морковный напиток соответствовал ни­жеследующим требованиям (табл. 1).

Оценку влияния молочно-морковного напитка на работоспособность и выносливость мышей проводили классическим методом - с использованием теста Порсолта (вынужденного плавания) [8]. Так называемый тест вынужденного плавания представляет собой ком­бинированный жесткий вид стресса, сочетающий фи­зический и эмоциональный компоненты [9]. Уровень воды в сосуде для плавания мышей диаметром 20 см составлял 15 см, температура воды 23-24 °С. Оценка влияния напитка на скорость развития утомления (сте­пень физической работоспособности) исследована по продолжительности времени плавания животного. Жи­вотные плавали до полного утомления, о чем судили по погружению животного на дно цилиндра. В этот момент животное быстро извлекали из воды и осуществляли забор крови для биохимических и иммунологических исследований.

Исследование выполнено на 34 мышах-самцах линии BALB/c с исходной массой тела 22-24 г, разделенных на 3 группы: основной группе животных (n=12) в течение 28 дней ежедневно вводили молочно-морковный напиток per os в объеме 0,8 мл (32 мл/кг массы). Животным конт­рольной 1-й группы (положительный контроль) в течение 28 дней ежедневно вводили морковный сок per os в том же объеме, как и в основной группе; животным контроль­ной 2-й группы (отрицательный контроль) - воду.

Животных содержали в стандартных условиях вива­рия на общевиварном рационе. Исследования прово­дили в соответствии с правилами лабораторной прак­тики (приказы Минздравсоцразвития России № 708н от 23.08.2010 "Об утверждении правил лабораторной прак­тики" и № 48 от 23.01.1985 "О контроле за проведением работ с использованием экспериментальных животных", этических норм, изложенных в Правилах лабораторной практики (GLP), Хельсинкской декларации и Директивах Европейского сообщества 86/609EEC (2000).

Результаты и обсуждение

Исследование показало (см. табл. 2), что у живот­ных основной группы, получавших в течение 28 дней молочно-морковный напиток, повысилась физическая работоспособность. Так, продолжительность плавания в тесте статистически значимо увеличилась на 34,6%. При этом введение мышам чистого морковного сока, на основе которого был создан молочно-морковный напиток, также повышало физическую работоспособ­ность по сравнению с животными контрольной группы, получавшими per os аналогичный объем воды, на 17,8%. Однако продолжительность плавания мышей была значимо короче по сравнению с тем же показателем у мышей, которым вводили исследованный напиток (Р<0,05).

Таким образом, молочно-морковный напиток при до­полнительном введении в рацион экспериментальных животных проявляет выраженную способность повы­шать физическую работоспособность и выносливость лабораторных животных к экстремальной физической нагрузке.

Полученные данные свидетельствуют о том, что разра­ботанные технологические подходы по созданию новых комбинированных овощных соков с компонентами мо­лока могут быть перспективны для разработки специ­ализированных напитков для питания спортсменов. Исследованный молочно-морковный напиток может быть использован спортсменами различных видов спорта, особенно при тренировках длительной продол­жительности и интенсивности. Оптимальным является его потребление в дотренировочный и восстановитель­ные периоды в спортивных специализациях, требующих выносливости.

Литература

1. Пшендин А.И. Рациональное питание спортсменов. СПб. : Гиорд, 2000. 234 с.

2. Лавриненко С.В., Выборная К.В., Кобелькова И.В., Соколов А.И., Жукова Л.А., Клочкова С.В. и др. Использование специализиро­ванных продуктов для питания спортсменов в подготовитель­ном периоде спортивного цикла // Вопр. питания. 2017. Т. 86, № 4. С. 99-103.

3. Ханферьян Р.А. Специализированные спортивные и тонизирую­щие напитки: фармакология основных компонентов и безопас­ность // Спортивная медицина: наука и практика. 2016. Т. 6, № 4. С. 61-66.

4. Coyle E.F., Coggan A.R., Hemmert M.K., Ivy J.L. Muscle glycogen utilization during prolonged strenuous exercise when fed carbohydrate // J. Appl. Physiol. 1986. Vol. 61. P. 165-172.

5. Bonfanti N., Jimenez-Saiz S.L. Nutritional recommendations for sport team athletes // Sports Nutr. Ther. 2016. Vol. 1. Article ID e102. URL: http://dx.doi.org/10.4172/snt.1000e102.

6. Jeukendrup A., Brouns F., Wagenmakers A.J., Saris W.H. Carbohydrate-electrolyte feedings improve 1 h time trial cycling performance // Int. J. Sports Med. 1997. Vol. 18. P. 125-129. doi: 10.1055/s-2007-972607.

7. Jeukendrup A.E. Carbohydrate intake during exercise and performance // Nutrition. 2004. Vol. 20. P. 669-677. URL: 10.1016/j.nut.2004.04.017.

8. Jeukendrup A.E., Jentjens R. Oxidation of carbohydrate feedings during prolonged exercise: current thoughts, guidelines and directions for future research // Sports Med. 2000. Vol. 29. P. 407-424. doi: 10.2165/00007256-200029060-00004.

9. Porsolt R.D., Bertin A. Behavioral despair in mice: A primary screening test for antidepressants // Arch. Int. Pharmacodyn. 1977. Vol. 229. P. 327-336.

10. Каркищенко В.Н., Каркищенко Н.Н. Методы доклинических исследований в спортивной фармакологии // Спортивная меди­цина. 2013. № 1. С. 7-17.