PL210515B1 - Kompozycja wodna wzbogacona w minerały i kompozycja wodna w opakowaniu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja wodna wzbogacona w minerały i kompozycja wodna w opakowaniu.

Wynalazek dotyczy kompozycji wodnych wzbogaconych w minerały, takie jak wapń, żelazo, cynk, miedź, mangan, jod, magnez i ich mieszaniny, albo mieszaniny dwóch lub większej liczby tych związków o wysokiej przyswajalności biologicznej. Kompozycja wodna zawierająca te minerały, zwłaszcza związki żelaza i cynku, nie wykazuje zapachu ani posmaku, jest trwała i po wprowadzeniu do niej minerałów nie występują w niej takie zjawiska jak zmiana zabarwienia, wytrącanie osadu i/lub słaba przyswajalność biologiczna. Ponadto kompozycje zawierają ewentualnie witaminy i inne składniki odżywcze.

W wielu krajach w przeciętnej diecie ich mieszkańców brakuje wystarczającej ilości niezbędnych minerałów i składników odżywczych, takich jak żelazo, cynk, jod, witamina A lub witaminy grupy B. Dobrze udokumentowany jest niedobór żelaza, będący jednym z niewielu niedoborów składników odżywczych w Stanach Zjednoczonych Ameryki. Niedobór żelaza jest powszechny również w większości krajów rozwijających się. Najnowsze dane wskazują, że niedobór cynku w diecie może być powszechny wśród ludności krajów rozwijających się, odżywiającej się głównie produktami pochodzenia roślinnego (jak zboża i rośliny strączkowe). Niedobór minerałów śladowych może być powszechny nawet w USA ze względu na stosowne ograniczenia dietetyczne, spożywanie alkoholu i białek zbożowych oraz wzrastające spożycie wysoko oczyszczonej żywności, co prowadzi do obniżenia ilości spożywanych minerałów śladowych.

Niedobór wielu minerałów można uzupełnić przez podawanie suplementów. Inne sposoby jego uzupełniania obejmują zwiększenie spożycia produktów żywnościowych, w których występują one w postaci naturalnej lub wzbogacanie produktów spożywczych i napojów. Zazwyczaj poziom gospodarczy krajów, których ludność cierpi na niedobór tych składników decyduje o tym, że dostarczanie minerałów i witamin w postaci suplementów jest kosztowne, a ich dystrybucja stwarza poważne problemy logistyczne. Ponadto stosowanie się ludności do obowiązku codziennego przyjmowania suplementów witamin i minerałów stanowi poważny problem. Dodatkowo minerały i witaminy oraz inne składniki odżywcze należy dostarczać w postaci zapewniającej ich wysoką przyswajalność, a jednocześnie odpowiedni smak i wygląd tak, aby mogła je spożywać duża część narażonej na ich niedobór ludności.

Znane są napoje i produkty spożywcze wzbogacane w witaminy i minerały. Osiągnięto znaczny postęp w zmniejszaniu niedoboru żelaza przez wzbogacanie w nie takich produktów jak odżywki dla niemowląt, płatki śniadaniowe i napoje czekoladowe w proszku; wymagają one jednak dodatku mleka, które często nie jest dostępne z uwagi na jego brak lub zbyt wysoką cenę. Aby rozwiązać problem powszechnie występującego niedoboru żelaza i cynku, zajęto się wytwarzaniem mieszanek napoi w proszku o smaku owocowym, wzbogaconych w od ż ywcze iloś ci cynku i ż elaza (czyli co najmniej 5% dawki według USRDI), ewentualnie z dodatkiem witamin. Wiele napoi w proszku o smaku owocowym zawiera witaminy i/lub minerały, ale rzadko zawierają one zarówno cynk, jak i żelazo w znaczącej ilości; patrz np. Composition of Foods: Beverages, Agriculture Handbook No. 8 Series, Nutrition Monitoring Division, str. 115-153.

Problemy wiążące się z dodawaniem do napoi zarówno witamin, jak i minerałów, są dobrze znane. Stosowany jako dodatek cynk ma często nieprzyjemny smak, powoduje zmianę smaku i podrażnienie jamy ustnej, jak opisano np. w opisie patentowym US 4684528 (Godfrey) z 4 sierpnia 1987 r. Dodatek żelaza powoduje zmianę barwy produktów spożywczych lub niekorzystnie wpływa na ich cechy organoleptyczne. Ponadto szczególnie trudno jest sporządzić produkty wzbogacone w minerały, a zwłaszcza w mieszaniny żelaza i cynku w przyswajalnej postaci. Obydwa minerały nie tylko wpływają na organoleptyczne i estetyczne właściwości napoi, ale w niekorzystny sposób zmieniają odżywczą przyswajalność biologiczną samych minerałów oraz obniżają trwałość witamin i środków smakowych.

Dostarczanie mieszanin minerałów w napojach, ewentualnie z dodatkiem witamin, również nastręcza trudności. Niektóre z nich wiążą się z doborem takich związków mineralnych, które wykazywałyby odpowiednie właściwości organoleptyczne, przyswajalność biologiczną, a przy tym ich zastosowanie byłoby ekonomicznie uzasadnione i bezpieczne. Przykładowo, rozpuszczalne w wodzie związki żelaza i cynku, o najwyższej przyswajalności biologicznej, w stopniu niedopuszczalnym wykazują metaliczny posmak i powodują zmiany zapachu. Ponadto rozpuszczalne kompleksy żelaza często powodują niedopuszczalne zmiany barwy, a wiele z nich jest barwionych. Sprawia to, że uzyskanie

PL 210 515 B1 proszku o równomiernym rozkładzie barwy w mieszance jest utrudnione. Często zdarza się, że sporządzony napój nie wykazuje odpowiedniej barwy, odpowiadającej środkowi smakowo-zapachowemu. Znaczna zmiana barwy proszku, sporządzonego z niego napoju lub jego smaku prowadzi do odmowy jego spożycia. Barwa i smak mają decydujący wpływ na akceptację konsumentów.

Wiele źródeł żelaza wykorzystywanych z powodzeniem w handlu nie nadaje się do stosowania w omawianych tu celach. Przykł adowo, opis patentowy US 4786578 (Nakel i in.) z listopada 1988 r. dotyczy kompleksów żelaza i cukru odpowiednich do wzbogacania napojów owocowych. Podczas gdy dzięki ich dodatkowi można uzyskać odpowiedni smak w niektórych napojach o smaku owocowym, to w niektórych barwionych napojach powodują one zmianę barwy i innych cech, wyczuwalną dla konsumenta. Dodatki żelaza stosowane zazwyczaj do wzbogacania mlecznych napojów czekoladowych również wykazują niekorzystny wpływ na ich barwę i/lub smak.

Stwierdzono ponadto, że żelazo podawane w postaci chelatów jest lepiej przyswajalne, przy czym jako ligandy chelatujące stosuje się aminokwasy lub hydrolizaty białka, jak opisano np. w opisie patentowym US 3969540 (Jensen) z 13 lipca 1976 r. i w opisie patentowym US 4020158 (Ashmead) z 26 kwietnia 1977 r. Tego typu chelatowane związki ż elaza znane są pod różnymi nazwami, jak proteiniany żelaza, chelaty żelaza i aminokwasów oraz chelaty peptydowe lub polipeptydowe. W niniejszym opisie stosowane jest określenie „chelaty żelaza i aminokwasów”. Szczególnie korzystnym związkiem tego typu jest FERROCHEL wytwarzany przez Albion Laboratories. FERROCHEL ma postać sypkiego, drobno granulowanego proszku, który jest źródłem dobrze przyswajalnego żelaza(II), zwykle w postaci kompleksu lub chelatu z aminokwasem glicyną.

Niestety stwierdzono również, że FERROCHEL po dodaniu do wody lub roztworów wodnych nadaje im stosunkowo szybko głęboką, rdzawo-żółtą barwę. Może to prowadzić do zmiany zabarwienia żywności lub napojów, do których dodano FERROCHEL. W wielu produktach spożywczych i napojach taka zmiana barwy jest niedopuszczalna. Stwierdzono, że FERROCHEL powoduje niedopuszczalne zmiany barwy żywności i napojów w wyniku oddziaływania z takimi ich składnikami jak polifenole i flawonoidy. Ponadto FERROCHEL (podobnie jak siarczan żelazawy) zmienia smak produktów spożywczych i napojów przez przyspieszanie jełczenia tłuszczów i olejów.

Jedno z rozwiązań dotyczących uzyskania napoju wzbogaconego w minerały ujawniono w publikacji WO 98/48648 (The Procter & Gamble Company) z 5 listopada 1998 r.; była to sucha, sypka kompozycja do sporządzania napoju, z której po rozrobieniu z wodą uzyskiwano napój o żądanej barwie, bez niekorzystnego posmaku. Sucha, sypka kompozycja do sporządzania napoju zawierała około 5% - 100% dawki żelaza według USRDI, ewentualnie około 5% - 100% dawki cynku według USRDI, około 0,001% - 0,5% środka barwiącego i około 0,001% - 10% środka smakowo-zapachowego. Do gotowego napoju następnie dodawano kwas odpowiedni do celów spożywczych, zdolny do obniżenia wartości pH do zakresu 3 - 4,5. Jak stąd wynika, niektóre z dodatków stanowią środki odżywcze, podczas gdy inne stosuje się w celu zamaskowania smaku i zmiany barwy w wyniku dodania minerałów do roztworu wodnego.

Jeszcze większe wyzwanie stanowi zapewnienie wzbogaconej w minerały wody pitnej, zawierającej przyswajalne biologicznie źródło żelaza lub cynku. W przeciwieństwie do innych napoi, woda pitna powinna zawierać wodę, jako główny składnik, a przy tym wykazywać smak i wygląd czystej wody. Wzbogacenie wody pitnej w rozpuszczalne, trwałe i przyswajalne biologicznie minerały (np. żelazo lub cynk) stanowi wyzwanie. Przykładowo dodanie do wody żelaza w postaci rozpuszczalnej (żelaza(II)) powoduje jego szybkie utlenianie do nierozpuszczalnej postaci trójwartościowej, czyli żelaza(III). W następstwie żelazo(III) łączy się z jonami hydroksylowymi tworząc wodorotlenek żelaza (barwy żółtej), który następnie ulega przemianie w tlenek żelazowy, czerwony osad w postaci proszku, zwany „rdzą”. Wiadomo powszechnie, że naturalna woda powoduje nie tylko utlenienie żelaza(II) do żelaza(III), ale ponadto powoduje (a) wystąpienie niekorzystnego zabarwienia (żółtawo-rdzawego), (b) pogorszenie rozpuszczalności, przejawiające się wytrącaniem się osadu i zwiększonym zmętnieniem, (c) obniżenie przyswajalności biologicznej, oraz (d) współstrącanie innych minerałów (np. cynku, magnezu, wapnia) i fosforanu.

Zachowanie się ważnych z punktu widzenia wartości odżywczych minerałów w wodzie naturalnej (np. w jeziorach, strumieniach, rzekach i oceanach) jest wynikiem właściwości utleniających wykazywanych przez samą wodę w stanie naturalnym. Woda słodka i woda w jeziorach wykazuje zazwyczaj wartość pH w zakresie 5-9. Ponadto nie tylko zawiera rozpuszczony tlen, ale również inne akceptory elektronów (utleniające żelazo) jak azotany, związki manganu(IV), jony chlorkowe. Zarówno zakres pH, jak i obecność akceptorów elektronów sprawiają, że naturalna woda stanowi środowisko

PL 210 515 B1 utleniające. Tym samym sprzyja słabej rozpuszczalności, zmianie zabarwienia oraz obniżonej dostępności biologicznej i trwałości. Zdolność (tendencję) wody naturalnej do działania jako środowisko utleniające oznacza się przez pomiar potencjału redoks (Eh) w miliwoltach (mV). Potencjał redoks dla żelaza w różnej postaci okreś la (a) wykres zależności Eh-pH oraz (b) równanie Nernsta: Eh = Eo + 0,059/n log[postacie utlenione]/[postacie zredukowane], gdzie Eh = zmierzony potencjał elektrody, Eo = potencjał elektrody odniesienia, n = liczba przeniesionych elektronów. W normalnych warunkach woda wykazuje stosunkowo wysoki potencjał redoks (> 300 mV), co jest oznaką środowiska o wysokich właściwościach utleniających. Wynika to przede wszystkim z obecności różnych akceptorów elektronów (czynników utleniających), w tym ozonu, chloru, tlenu, azotanów i manganu(IV).

Z uwagi na utleniają ce dział anie wody żelazo wykazuje tendencję do przekształ cania się w rdzę i wytrącania z wody, nadając jej przy tym metaliczny posmak przypisywany wolnym jonom żelaza obecnym w wodzie. Ponieważ woda pitna nie powinna wykazywać zauważalnego smaku lub barwy, nie można zamaskować niepożądanego zabarwienia spowodowanego obecnością żelaza, słabej rozpuszczalności lub metalicznego smaku.

Dotychczasowe próby uzyskania wody pitnej zawierającej żelazo zakończyły się umiarkowanym powodzeniem. Francuski opis patentowy nr 2461463 z 6 lutego 1981 r. ujawnia sposób wytwarzania i stabilizowania wody mineralnej zawierającej żelazo, przez dodanie kwasu askorbinowego lub jego soli, jako środka redukującego przy stosunku wagowym kwasu askorbinowego do jonów żelazawych w zakresie 2,5-6,5. Środek redukujący dodaje się w celu przeprowadzenia jonów żelazowych w żelazawe, uważane za przyswajalną biologicznie postać żelaza.

Z kolei niemiecki opis patentowy nr 19628575 z 29 stycznia 1998 r. ujawnia wodę pitną lub wodę mineralną w postaci kawy, herbat owocowych lub napoi bezalkoholowych, zawierających żelazo(II) oraz nadmiar stosowanych w celach spożywczych kwasów organicznych lub nieorganicznych, których zadaniem jest obniżenie wartości pH wody do zakresu 2-5. Jako źródło żelaza ujawniono glukonian i siarczan ż elaza. Kwaś ny zapach wody neutralizuje się dodatkiem ś rodków smakowo-zapachowych, cukru i/lub środków słodzących.

W zwią zku z tym istnieje zapotrzebowanie na kompozycję wodną wzbogaconą w minerał y, czyli jony metali, dodane w ilościach odżywczych, smaczną i pozbawioną nieprzyjemnego posmaku, przy zachowaniu biologicznej przyswajalności jonów metali. Korzystnie kompozycje tego typu nie wykazują metalicznego smaku ani posmaku, bez stosowania środków smakowo-zapachowych lub słodzących. Korzystnie wykazują one dopuszczalną przejrzystość i zabarwienie, korzystniej są przejrzyste i bezbarwne. Ponadto istnieje zapotrzebowanie na kompozycje wodne stanowiące środowisko o właściwościach redukujących, a więc o niskich wartościach potencjału redoks. Pozwoliłoby to na otrzymanie kompozycji wodnej, w której jony metali, dzięki dobraniu odpowiedniej wartości potencjału redoks, pozostawałyby zasadniczo w postaci zredukowanej, a przy tym wykazującej niski poziom zawartości rozpuszczonego tlenu, stanowiącego najbardziej dominującą substancję aktywną w odniesieniu do potencjału redoks. Niniejszy wynalazek umożliwia otrzymanie kompozycji wykazujących te i inne liczne korzystne cechy.

Wynalazek dotyczy kompozycji wodnej wzbogaconej w minerały, charakteryzującej się tym, że jako minerały zawiera żelazo w ilości co najmniej 1 ppm i cynk w ilości co najmniej 5 ppm, przy czym żelazo i cynk są w postaci chelatów z aminokwasami, ma wartość pH w zakresie 2,5 - 9,5 oraz dodatkowo zawiera kwas askorbinowy, przy czym wartość jej potencjału redoks spełnia równanie:

> RP - (A - B*pH) w którym RP oznacza zmierzoną wartość potencjału redoks zawierającej minerały kompozycji wodnej, wyrażoną w mV, pH oznacza wartość pH zawierającej minerały kompozycji wodnej, A wynosi 400 mV, a B wynosi 20 mV.

Korzystnie w równaniu A wynosi 380 mV, a B wynosi 18 mV, korzystnie A wynosi 360 mV, a B wynosi 16 mV, korzystniej A wynosi 340 mV, a B wynosi 14 mV.

Korzystnie kompozycja według wynalazku zawiera tlen w ilości poniżej 3 ppm, korzystnie poniżej 2 ppm.

Korzystnie kompozycja według wynalazku ma wartość pH wynoszącą 5,0 - 9,5.

Korzystnie kompozycja według wynalazku ma wartość pH 2,5 - 5,0, a wartość potencjału redoks jest wyższa niż 200 mV.

Wynalazek dotyczy również kompozycji wodnej w opakowaniu, którą stanowi:

a) kompozycja wodna wzbogacona w minerały, zdefiniowana powyżej, oraz

b) opakowanie stanowiące barierę nieprzepuszczalną dla tlenu.

PL 210 515 B1

Kompozycja wodna wzbogacona w minerały może zasadniczo nie zawierać środka smakowozapachowego ani środka słodzącego, która nie wykazuje metalicznego smaku ani posmaku; w przypadku tej kompozycji wartość „b” odczytu kolorymetrycznego Huntera wynosi mniej niż 5,0; wartość współczynnika zmętnienia NTU wynosi mniej niż 5,0, korzystnie mniej niż 2,0. Korzystnie minerał występuje w postaci związku rozpuszczalnego w wodzie lub dyspergowalnego w wodzie, o wielkości cząstek poniżej 100 nm.

Kompozycja wodna wzbogacona w minerały może zawierać poniżej 4 ppm tlenu, korzystnie poniżej 3 ppm, korzystniej poniżej 2 ppm, a najkorzystniej zawiera zmiatacz tlenu. Kompozycja wodna wzbogacona w minerały może być zasadniczo pozbawiona środków podwyższających potencjał redoks, takich jak sól oksoanionowa, gazowy fluorowiec oraz substancja organiczna.

Kompozycja wodna wzbogacona w minerały może zawierać dodatek wybrany z grupy obejmującej witaminę A, witaminę C, witaminę E, niacynę, tiaminę, witaminę B6, witaminę B2, witaminę B12, kwas foliowy, selen, kwas pantotenowy i ich mieszaniny.

W niniejszym opisie przedstawiono sposób wytwarzania przejrzystej, bezbarwnej kompozycji wodnej wzbogaconej w minerały, obejmujący następujące etapy: dostarczania źródła wody dejonizowanej i/lub destylowanej; odtleniania wody, tak aby jego zawartość w wodzie wynosiła poniżej 3 ppm; oraz dodawania do odtlenionej wody związku mineralnego w stężeniu co najmniej 5 ppm. Korzystnie związek mineralny wybiera się z grupy obejmującej związki mineralne rozpuszczalne w wodzie, związki mineralne w postaci cząstek dyspergowalnych w wodzie lub ich mieszaniny. Kompozycja wodna wykazuje wartość „b” odczytu kolorymetrycznego Huntera poniżej 5,0; wartość współczynnika zmętnienia NTU poniżej 5,0. W tym sposobie związek mineralny korzystnie wybiera się z grupy obejmującej wapń, żelazo, cynk, miedź, mangan, jod, magnez i ich mieszaniny.

W niniejszym opisie ujawniono kompozycje i opisano sposoby wytwarzania kompozycji wodnych zawierających określone, rozpuszczone w niej minerały, o dopuszczalnym smaku, które nie pozostawiają w ustach przykrego posmaku, a jednocześnie wykazują wystarczającą trwałość i przyswajalność biologiczną. Możliwe jest również wytwarzanie zawierających określone minerały kompozycji wodnych, zasadniczo przejrzystych i bezbarwnych. W szczególności nieoczekiwanie stwierdzono, że minerały, np. jony żelazawe (Fe²⁺) można stabilizować przez zmianę potencjału redoks. Zgodnie z wynalazkiem następuje zmiana potencjału redoks naturalnej wody z zakresu określonego, jako „środowisko utleniające/akceptor elektronów” na „środowisko redukujące/donor elektronów” przez obniżenie stężenia związków/substancji o wyższym potencjale redoks od dodawanych minerałów, a korzystnie przez ich usunięcie. Związki te obejmują ozon, tlen, podchloryn, chlor, azotan/azotyn i mangan (IV).

W znaczeniu stosowanym w niniejszym opisie określenie „zawierająca(e)” oznacza obecność różnych składników stosowanych łącznie przy wytwarzaniu kompozycji wodnych według wynalazku. Odpowiednio określeniem „zasadniczo składający się z” oraz „składająca(e) się z” są objęte określeniem „zawierająca (e)”.

W znaczeniu stosowanym w niniejszym opisie okreś lenie „porcja”, „pojedyncza porcja” lub „wielkość porcji” odnosi się do 250 ml gotowej kompozycji wodnej lub napoju. Określenia „kompozycja wodna” i „napój stosowane są w niniejszym opisie wymiennie, jako mające w zamierzeniu to samo znaczenie.

W znaczeniu stosowanym w niniejszym opisie określenie „zasadniczo pozbawiony” danego składnika oznacza, że gotowa kompozycja wodna zawiera poniżej 1% tego składnika, korzystnie poniżej 0,5%, korzystniej poniżej 0,1%, a najkorzystniej poniżej 0,01% wag. W niniejszym opisie wszystkie wartości wyrażone w częściach, procentach i stosunkach odnoszą się do wartości wagowych, chyba, że zaznaczono inaczej.

Dzienne dawki witamin i minerałów zalecane według norm amerykańskich (USRDI - U.S. Recommended Daily Intake) określiła i zestawiła w odniesieniu do porcji 250 ml kompozycji wodnej Recommended Daily Dietary Allowance-Food and Nutrition Board, działająca w ramach National Academy of Sciences National Research Council. W niniejszym opisie uzupełniająca dawka minerałów odżywczych wynosi, co najmniej 5%, korzystnie 10 - 200% dawki według USRDI. W niniejszym opisie uzupełniająca dawka witamin wynosi, co najmniej 5%, korzystnie 20 - 200%, korzystniej 25 - 100% dawki według USRDI.

Wiadomo jednak, że wielkość korzystnej dziennej dawki witamin lub minerałów zależy od konsumenta. Przykładowo, osoby z anemią mogą wymagać wyższych dawek żelaza. Powodem złego apetytu, zaburzeniami wzrostu, zachowania lub zdrowia może być niedobór minerałów i witamin, a osoby źle odżywiające się mogą wymagać większej iloś ci składników odżywczych, np. cynku, jodu,

PL 210 515 B1 witaminy A, witaminy C i witamin z grupy B (np. folany, B12, B6); dotyczy to szczególnie kobiet w wieku rozrodczym, aktywnych fizycznie dorosłych i dorastających dzieci w krajach rozwijających się. Zagadnienia te są znane lekarzom i ekspertom d/s żywienia, co umożliwia odpowiedni dobór kompozycji według wynalazku.

Źródła minerałów do wzbogacania napoi

Kompozycje wodne według wynalazku zawierają, jako minerały żelazo i wapń, ale mogą zawierać także inny związek mineralny wybrany z grupy obejmującej wapń, miedź, mangan, jod, magnez i ich mieszaniny.

Wzbogacone w minerały kompozycje według wynalazku zawierają zwykle związek mineralny w ilości co najmniej 1 ppm, lub w ilości wystarczającej do dostarczenia około 5% - 100% dawki minerału według USRDI, w przeliczeniu na porcję. Korzystnie kompozycje zawierają około 15% - 50%, korzystniej około 20% - 40% dawki minerału według USRDI.

Stwierdzono, że kluczowym czynnikiem decydującym o trwałości żelaza(II) w wodzie jest utrzymanie odpowiedniego potencjału redoks wody (jej właściwości redukujących i utleniających). W wodzie różne związki jonowe podlegają reakcjom utleniania i redukcji, w stanie równowagi wyznaczanym przez potencjał redoks układu wodnego. W przypadku żelaza jon żelazowy (Fe³⁺) w stanie równowagi jest zredukowany chemicznie do jonu żelazawego (Fe²⁺), o ile wartość potencjału redoks utrzymuje się na poziomie 770 mV lub niższym. Korzystnie potencjał redoks utrzymuje się poniżej wartości 700 mV, korzystniej poniżej 500 mV, korzystniej poniżej 300 mV, korzystniej poniżej 200 mV, a najkorzystniej poniżej 150 mV.

Jak wiadomo fachowcom, potencjał redoks kompozycji wodnej jest zazwyczaj odwrotnie proporcjonalny do wartości pH tej kompozycji. Stwierdzono, że w miarę obniżania wartości pH kompozycji wodnej wzrasta dopuszczalny poziom potencjału redoks, przy którym kompozycje minerałów pozostają w stanie zredukowanym. Zależność tę opisuje równanie (czy też raczej nierówność):

> RP - (A - B*pH) gdzie RP oznacza wyrażony w miliwoltach potencjał redoks kompozycji wodnej zawierającej minerały, pH oznacza wartość pH kompozycji wodnej zawierającej minerały, A oznacza 400 i B oznacza 20, korzystnie A oznacza 380, a B oznacza 18, korzystniej A oznacza 360, a B oznacza 16, jeszcze korzystniej A oznacza 340, a B oznacza 14. Wszystkie omawiane w niniejszym opisie pomiary potencjału redoks wykonuje się przy użyciu elektrody z układem srebro/chlorek srebra, zawierającej nasycony roztwór KCl. Wartość pH wzbogaconych w minerały kompozycji wodnych według wynalazku wynosi 5,0 - 9,5. Ponadto wzbogacone w minerały kompozycje wodne mogą wykazywać wartość pH w zakresie 2,5 - 5,0 i potencjał redoks wyższy niż 200 mV, zgodnie z powyższym równaniem. Wszystkie pomiary potencjału redoks wykonuje się w temperaturze pokojowej i pod normalnym ciśnieniem.

Źródło żelaza

Związek żelaza stosowany zgodnie z wynalazkiem jest wybrany spośród związków żelaza rozpuszczalnych w wodzie, związków w postaci cząstek dyspergowalnych w wodzie lub ich mieszanin. Ponadto, jako związek żelaza korzystnie stosuje się kompleksowy, chelatowany lub kapsułkowany związek żelaza i ich mieszaniny. Związek żelaza powinien być ponadto przyswajalny biologicznie, w celu zapewnienia opisanych powyżej korzyści zdrowotnych.

Korzystny związek żelaza dodaje się do wody w celu wytworzenia wzbogaconej w żelazo wody o słabszym metalicznym smaku i posmaku, typowym dla wody i napojów zawierających żelazo, bądź pozbawionej tego smaku i posmaku. Metalicznego smaku można pozbyć się np. przez stosowanie kapsułkowanego związku żelaza lub związanie żelaza w trwały związek przez kompleksowanie lub chelatowanie odpowiednim ligandem, zapobiegającym wolnej asocjacji żelaza w wodzie.

Związek żelaza korzystnie stosuje się w postaci kapsułkowanej i kompleksów w postaci zdyspergowanych w wodzie cząstek o tak małej wielkości, że są prawie niewidoczne w roztworze. Korzystnie wielkość zdyspergowanych cząstek wynosi około 100 nm lub mniej, korzystniej około 80 nm lub mniej. Szczególnie korzystne źródło żelaza stanowią obojętne i/lub stabilizowane kompleksy żelaza w postaci cząstek o wielkości rzędu mikrometrów, utworzone z (a) pirofosforanami i ortofosforanami jak żelazo SunActive firmy Taiyo, Japonia i (b) EDTA jak w NaFe(III)EDTA.

Zgodnie z wynalazkiem użytecznym związkiem żelaza jest kapsułkowany siarczan żelazawy w matrycy z uwodornionego oleju sojowego, np. CAP-SHURE firmy Balchem Corp., Slate Hill, N.Y., oraz chelatowany związek żelaza (czyli żelaza(II)), w którym środkiem chelatującym jest aminokwas, np. FERROCHEL AMINO ACID CHELATE firmy Albion Laboratories, Inc., Clearfield, Utah. Do kapsułkowania

PL 210 515 B1 siarczanu żelazowego stosuje się również inne tłuszcze stałe, jak stearyna, uwodorniony olej kukurydziany, bawełniany, słonecznikowy, łój i smalec.

Chelaty żelaza(II) i aminokwasów są wysoce użyteczne z uwagi na ich wysoką przyswajalność biologiczną; do stosowania zgodnie z wynalazkiem szczególnie odpowiednie są te z nich, w których stosunek ligandu do metalu wynosi, co najmniej 2:1. Przykładowe odpowiednie chelaty żelaza(II) z aminokwasami o stosunku molowym ligandu do metalu wynoszą cym dwa to zwią zki o wzorze

Fe(L)₂, w którym L oznacza reaktywny ligand stanowiący α-aminokwas, dipeptyd, tripeptyd lub tetrapeptyd. Tak więc L oznacza dowolny reaktywny ligand stanowiący naturalny α-aminokwas, taki jak alanina, arginina, asparagina, kwas aspartamowy, cysteina, cystyna, glutamina, kwas glutaminowy, glicyna, histydyna, hydroksyprolina, izoleucyna, leucyna, lizyna, metionina, ornityna, fenyloalanina, prolina, seryna, treonina, tryptofan, tyrozyna i walina, albo dipeptydy, tripeptydy lub tetrapeptydy powstałe w wyniku dowolnej kombinacji powyższych α-aminokwasów. Patrz np. opis patentowy US 3969540 (Jensen) z 13 lipca 1976 r. i opis patentowy US 4020158 (Ashmead) z 26 kwietnia 1977 r., opis patentowy US 4863898 (Ashmead i in.) z 5 września 1989 r., opis patentowy US 4830716 (Ashmead) z 16 maja 1989 r., oraz opis patentowy US 4599152 (Ashmead) z 8 lipca 1989 r. Szczególnie korzystne są chelaty żelaza(II) i aminokwasów, w których jako reaktywny ligand występuje glicyna, lizyna i leucyna. Najkorzystniejszym chelatem żelaza(II) i aminokwasu jest związek sprzedawany przez firmę Albion Laboratories pod nazwą handlową FERROCHEL, w którym reaktywnym ligandem jest glicyna.

Żelazo(II) zazwyczaj jest lepiej przyswajalne od żelaza(III). Wysoce przyswajalne, dopuszczalne w produktach spożywczych sole żelazawe do stosowania zgodnie z wynalazkiem to siarczan żelazawy, fumaran żelazawy, bursztynian żelazawy, glukonian żelazawy, mleczan żelazawy, winian żelazawy, cytrynian żelazawy, chelaty żelaza(II) z aminokwasami oraz mieszaniny tych soli żelazawych. Również niektóre sole żelazowe stanowią wysoce przyswajalne źródło żelaza. Wysoce przyswajalne, dopuszczalne w produktach spożywczych sole żelazowe to cukrzan żelazowy, cytrynian żelazowo-amonowy, cytrynian żelazowy, siarczan żelazowy, chlorek żelazowy oraz mieszaniny tych soli żelazowych.

Innymi źródłami przyswajalnego żelaza, szczególnie odpowiednimi do wzbogacania wody są niektóre kompleksy, w skład których wchodzi żelazo, cukier i ugrupowania karboksylanowe. W kompleksach tych podstawnik karboksylanowy stanowi przeciwjon dla jonu żelazawego (korzystniejszego) lub żelazowego. Proces wytwarzania tego typu kompleksów obejmuje utworzenie ugrupowania wapnia i cukru w środowisku wodnym (np. drogą reakcji wodorotlenku wapnia z cukrem), poddawanie reakcji źródła żelaza (np. siarczanu żelazawo-amonowego) z ugrupowaniem wapnia i cukru w środowisku wodnym, w wyniku której otrzymuje się ugrupowanie żelaza i cukru, oraz zobojętnianie układu reakcyjnego kwasem karboksylowym (przeciwjon karboksylanowy) z otrzymaniem żądanego kompleksu zawierającego żelazo, cukier i ugrupowania karboksylanowe. Do tworzenia ugrupowań wapnia i cukru stosuje się dowolne przyswajalne sacharydy i ich mieszaniny, takie jak glukoza, sacharoza i fruktoza, mannoza, galaktoza, laktoza i maltoza, a najkorzystniej sacharozę i fruktozę. Jako kwas karboksylowy dostarczający przeciwjonów karboksylanowych stosuje się dowolny przyswajalny kwas karboksylowy jak np. kwas cytrynowy, jabłkowy, winowy, mlekowy, bursztynowy, propionowy itp. lub ich mieszaniny.

Sposób wytwarzania kompleksów żelaza, cukru i ugrupowań karboksylanowych opisano w opisach patentowych US 4786510 i US 4786518 (Nakel i in.) z 22 listopada 1988 r. Związki te określa się mianem „kompleksów”, ale faktycznie występują one w roztworze w postaci złożonych, wysoce uwodnionych, zabezpieczonych ugrupowań koloidowych; określenie „kompleks” stosowane jest w celu uproszczenia.

Ilość żelaza dodawanego do suchej mieszanki do sporządzania napojów mieści się w szerokich granicach, zależnie od żądanego stopnia wzbogacenia produktu końcowego oraz docelowej grupy konsumentów. Dawka żelaza według USRDI wynosi zazwyczaj od 10 mg dla dziecka o wadze 6 kg do 18 mg dla kobiet o wadze 54 - 58 kg, w zależności od wieku. Wzbogacone w żelazo kompozycje według wynalazku zawierają związek żelaza w ilości co najmniej 1 ppm, co wystarcza do zapewnienia około 5% - 100% dawki żelaza według USRDI (w przeliczeniu na porcję), jako dodatek do żelaza pochodzącego z innych źródeł pożywienia (przy założeniu rozsądnie zrównoważonej diety). Korzystnie kompozycje te zawierają około 15% - 50%, a najkorzystniej około 20% - 40% dawki żelaza według USRDI.

PL 210 515 B1

Źródło cynku

Zgodnie z wynalazkiem stosuje się związki cynku w powszechnie znanej postaci, takiej jak siarczan, chlorek, octan, glukonian, askorbinian, cytrynian, asparaginian, pikolinian, chelaty cynku z aminokwasami oraz tlenek cynku. Stwierdzono jednak, że z uwagi na walory smakowe szczególnie korzystnym źródłem cynku są chelaty cynku z aminokwasami. Wzbogacona w cynk kompozycja według wynalazku zawiera cynk w ilości co najmniej 5 ppm. Korzystnie kompozycje wodne zawierają związek cynku w ilości odpowiadającej około 5% do około 100% dawki cynku według USRDI (w przeliczeniu na porcję), jako dodatek do cynku pochodzącego z innych źródeł pożywienia (przy założeniu rozsądnie zrównoważonej diety). Korzystnie kompozycje zawierają od około 15% do około 50%, korzystniej od około 25% do około 40% dawki cynku według USRDI.

Można również stosować kapsułkowane związki cynku, w których wykorzystuje się substancje kapsułkujące opisane powyżej dla związków żelaza.

Korzystne postacie związków cynku obejmują ponadto związki kapsułkowane i kompleksy w postaci zdyspergowanych w wodzie cząstek o tak małej wielkości, że są prawie niewidoczne w roztworze. Ponadto korzystnie stosuje się takie źródło cynku jak obojętny i/lub stabilizowany cynk z tlenku cynku, w postaci zdyspergowanych cząstek o wielkości rzędu mikrometrów, wynoszącej około 100 nm lub mniej, korzystnie około 80 nm lub mniej.

Źródła innych minerałów

Inne minerały dodawane w celu wzbogacenia kompozycji wodnej w ilościach odżywczych obejmują, bez ograniczania do wymienionych, wapń, magnez, mangan, jod i miedź. W tym celu stosuje się ich dowolne, rozpuszczalne w wodzie sole, jak np. siarczan miedzi, glukonian miedzi, cytrynian miedzi i chelat miedzi z aminokwasami. Jako źródło wapnia korzystnie stosuje się kompozycję cytrynianu i jabłczanu wapnia opisaną w opisach patentowych US 4789510, US 4786518 i US 4822847.

Wapń stosuje się w postaci fosforanu wapnia, węglanu wapnia, tlenku wapnia i wodorotlenku wapnia w postaci zdyspergowanych cząstek o wielkości rzędu mikrometrów, wynoszącej około 100 nm lub mniej, korzystnie około 80 nm lub mniej. Dodatkowe źródła wapnia to cytrynian wapnia, mleczan wapnia i chelaty wapnia z aminokwasami.

Dawka wapnia według USRDI wynosi od 360 mg na 6 kg u niemowląt do 1200 mg na 54-58 kg dla kobiet, w pewnej zależności od wieku. Ponadto trudno jest wzbogacić napoje w ilości wapnia przekraczające 20-30% dawki wapnia według USRDI (w przeliczeniu na porcję) z uwagi na wytrącanie się osadu lub problemy natury organoleptycznej. Jednak ten poziom uzupełnienia niedoboru wapnia jest równoważny poziomowi uzyskiwanemu przy spożyciu mleka krowiego, co sprawia, że jest on dopuszczalny.

Spośród źródeł magnezu korzystnie stosuje się tlenek magnezu i fosforan magnezu w postaci cząstek o wielkości rzędu mikrometrów, wynoszącej około 100 nm lub mniej, korzystnie około 80 nm lub mniej. Jako źródło jodu w kompozycjach według wynalazku korzystnie stosuje się dostępny w handlu kapsułkowany jodek potasu. Innym źródłem jodu są sole zawierające jod, jak np. jodek sodu, jodek potasu, jodan potasu, jodan sodu lub ich mieszaniny. Sole te można stosować w postaci kapsułkowanej, a aktualna dawka jodu według USRDI wynosi 150 μg. Źródła manganu są dostępne w handlu i znane fachowcom.

Środki regulujące wartość potencjału redoks

Donory elektronów/związki o właściwościach redukujących: są to związki regulujące wartość potencjału redoks, wykazujące właściwość przekształcania naturalnego środowiska wodnego o właściwościach utleniających w środowisko o właściwościach redukujących (o wartości potencjału redoks niższej niż żelazo(III)). Zwykle zawierają grupy funkcyjne stanowiące donory elektronów. Związki o właściwościach donorów elektronów (a) utrzymują żelazo w postaci zredukowanej i rozpuszczalnej, (b) zapobiegają wytrącaniu się innych minerałów, np. cynku, oraz (c) zapobiegają degradacji witamin i środków smakowo-zapachowych przez obniżenie potencjału redoks wody stanowiącej nośnik. Wartość potencjału redoks tych związków jest niższa od wartości potencjału redoks żelaza (III) wynoszącej 770 mV. Związki te obejmują kwas askorbinowy, palmitynian askorbylu, wodorosiarczyn sodu, kwas izoaskorbinowy, aminokwasy, peptydy i białka zawierające grupy tiolowe, polifenole i flawonoidy, błonnik rozpuszczalny (np. arabinogalaktan) oraz mieszaniny tych środków redukujących. Korzystnie jako donory elektronów/związki o właściwościach redukujących stosuje się kwas askorbinowy, kwas izoaskorbinowy i wodorosiarczyn sodu.

Związki chelatujące minerały: obejmują ligandy zawierające dwie lub więcej grup o właściwościach donora elektronów. Korzystnie stosuje się EDTA, cytrynian, winian i polifosforany.

PL 210 515 B1

Inne składniki odżywcze

Poza minerałami, kompozycje wodne według wynalazku mogą dodatkowo zawierać inne składniki odżywcze, takie jak np. witamina C, witamina E, witamina A, niacyna, tiamina, witamina B6, witamina B2, witamina B12, kwas foliowy, selen, kwas pantotenowy i ich mieszaniny.

Aktualne wartości dawek według USRDI dla większości zdrowych dorosłych wynoszą: 60 mg witaminy C, 1 mg witaminy A w postaci retinolu lub 3 mg w postaci β-karotenu, 1,7 mg witaminy B2, 20 mg niacyny, 1,5 mg tiaminy, - 2,0 mg witaminy B6, 0,4 mg kwasu foliowego, B12 - 6 μg witaminy, i 30 jednostek międzynarodowych witaminy E.

Do wytwarzania kompozycji według wynalazku stosuje się dostępne w handlu źródła witaminy C. Można również stosować kapsułkowany kwas askorbinowy i jadalne sole kwasu askorbinowego. Zwykle w kompozycji wodnej stosuje się około 5 - 200% dawki witaminy C według USRDI, korzystnie około 25 - 150%, a najkorzystniej w 35 g kompozycji wodnej stosuje się około 100% dawki witaminy C według USRDI.

W kompozycji wodnej można stosować również dostępne w handlu źródła witaminy A. Korzystnie jedna porcja zawiera od około 5% do około 100%, a najkorzystniej około 25% dawki witaminy A według USRDI. Witaminę A wprowadza się np. w postaci jej palmitynianu (palmitynian retinolu) i/lub β-karotenu, jako olej, granulki lub kapsułki. W znaczeniu stosowanym w niniejszym opisie określenie „witamina A” obejmuje witaminę A, β-karoten, palmitynian retinolu i octan retinolu.

Można stosować dostępne w handlu źródła witaminy B2 (ryboflawiny). Gotowa kompozycja wodna korzystnie zawiera od około 5% do około 200%, a najkorzystniej od około 15% do około 35% dawki witaminy B2 według USRDI (w przeliczeniu na porcję). Witamina B2 nosi również nazwę ryboflawiny.

Inne witaminy dodawane do kompozycji wodnej w celu uzupełnienia składników odżywczych obejmują, bez ograniczania do wymienionych, witaminy B6 i B12, kwas foliowy, niacynę, kwas pantotenowy oraz witaminy D i E. Zwykle kompozycja wodna zawiera, co najmniej 5%, korzystnie co najmniej 25%, najkorzystniej co najmniej 35% dawki tych witamin według USRDI. W zależności od zapotrzebowania na środki odżywcze grupy konsumentów, do których kierowane są kompozycje wodne, można do nich dodawać również inne witaminy.

Środek barwiący

Ewentualnie stosuje się dodatek niewielkich ilości środka barwiącego, jak barwniki FD&C (np. żółty nr 5, niebieski nr 2, czerwony nr 40) lub pigmenty organiczne FD&C. Środki barwiące dodaje się do wody wyłącznie ze względów estetycznych, a nie w celu zamaskowania zmiany barwy lub wytrącania się osadu pod wpływem związku żelaza. Dodatek pigmentów organicznych do innych sproszkowanych składników pozwala na uzyskanie całkowitego i równomiernego zabarwienia wszystkich cząstek, zwłaszcza cząstek związku żelaza, a w konsekwencji równomiernie zabarwionej mieszanki do sporządzania napoju. Pigmenty organiczne korzystnie stosowane zgodnie z wynalazkiem to zatwierdzone przez FDA pigmenty, takie jak pigment czerwony nr 40, żółty nr 6, niebieski nr 1 itp. Ponadto można stosować mieszaninę pigmentów FD&C lub pigment FD&C w połączeniu z innymi typowymi produktami spożywczymi i barwnikami spożywczymi. Dokładna ilość środka barwiącego zależy od rodzaju stosowanego barwnika i zamierzonej intensywności zabarwienia produktu końcowego. Fachowiec z łatwością ustali odpowiednią dawkę. Zwykle zawartość barwnika wynosi około 0,000 -0,5%, korzystnie około 0,004 - 0,1% wagowych w odniesieniu do masy suchego proszku. W napojach o smaku cytrynowym lub o żółtym zabarwieniu, jako środek barwiący można stosować ryboflawinę. W napojach pomarańczowych stosuje się β-karoten i ryboflawinę.

Środek smakowo-zapachowy

Kompozycja wodna może ewentualnie zawierać środek smakowo-zapachowy, w skład którego wchodzą dowolne, naturalne lub syntetyczne aromaty owocowe lub roślinne, bądź mieszaniny aromatów roślinnych i mieszanek soków owocowych. Środki smakowo-zapachowe dodaje się do wody wyłącznie ze względów estetycznych, celem ich dodawania nie jest ukrycie metalicznego smaku lub posmaku wywołanego obecnością związku żelaza. Odpowiednie naturalne lub syntetyczne owocowe środki smakowo-zapachowe mają smak/zapach cytryn, pomarańczy, grejpfrutów, truskawek, bananów, gruszek, kiwi, winogron, jabłek, mango, ananasów, owoców męczennicy, malin i ich mieszanek. Odpowiednie roślinne środki smakowo-zapachowe mają smak/zapach storczyków, nagietków, chryzantem, herbaty, rumianku, imbiru, waleriany, johimbiny, chmielu, yerba santa (Eriodictyon californicum), żeńszenia, czarnych jagód, ryżu, czerwonego wina, mango, piwonii, melisy, galasówek, wiórków dębowych, lawendy, orzechów włoskich, goryczki, luo han guo (Momordica grosvenori),

PL 210 515 B1 cynamonu, arcydzięgla, aloesu, rzepiku, krwawnika i ich mieszanin. Stosuje się dodatek środków smakowo-zapachowych w wysokości około 0,01% - 10%, korzystnie około 0,02% - 8%. Do aromatyzowania można także stosować sproszkowany sok owocowy. Ilość środka smakowo-zapachowego dobiera się w zależności od jego rodzaju i ilości wymaganej w końcowym napoju. Można także stosować środki wzmacniające aromat oraz środki smakowo-zapachowe o smaku/zapachu czekolady, wanilii, itp.

Składnik kwasowy

Do kompozycji wodnej według wynalazku ewentualnie dodaje się kwas odpowiedni do celów spożywczych. Tego typu kwasy odpowiednie do celów spożywczych dodaje się do wody wyłącznie ze względów estetycznych, a nie w celu ukrycia metalicznego smaku lub posmaku wywołanego obecnością związku żelaza. Kwasy stosuje się pojedynczo lub w mieszaninach. Kwasy odpowiednie do celów spożywczych to np. tanina, kwas jabłkowy, winowy, cytrynowy, fosforowy, octowy, mlekowy, maleinowy i ich mieszaniny.

Środek słodzący

Kompozycja wodna według wynalazku może ewentualnie zawierać środek słodzący. Środki słodzące dodaje się do wody wyłącznie ze względów estetycznych, a nie w celu ukrycia metalicznego smaku lub posmaku wywołanego obecnością związku żelaza. Odpowiednie cukry, takie jak sacharoza, fruktoza, dekstroza, maltoza, laktoza i ich mieszaniny, wprowadza się w postaci granulowanej lub sproszkowanej. Najkorzystniej stosuje się sacharozę. Można także stosować sztuczne słodziki, którym często towarzyszą gumy, pektyny i inne środki zagęszczające, działające jako środki spęczniające i zapewniające odpowiednią konsystencję napoju po dodaniu wody. Można także stosować mieszaninę cukrów i sztucznych środków słodzących.

Oprócz dodatku rozdrobnionego cukru do suchej mieszanki do sporządzania napoju można wprowadzać także inne naturalne lub sztuczne środki słodzące. Odpowiednie środki słodzące to sacharyna, cyklaminiany, acesulfan-K, słodziki stanowiące niższe estry alkilowe L-aspartylo-L-fenyloalaniny (np. aspartam), amidy L-aspartylo-D-alaniny ujawnione w opisie patentowym US 4411925 (Brennan i in.), amidy L-aspartylo-D-seryny ujawnione w opisie patentowym US 4399163 (Brennan i in.), sł odziki stanowią ce L-aspartylo-L-1-hydroksymetylo-alkanoamidy ujawnione w opisie patentowym US 4338346 (Brand), słodziki stanowiące L-aspartylo-1-hydroksyetyloalkanoamidy ujawnione w opisie patentowym US 4423029 (Rizzi), słodziki stanowiące estry i amidy L-aspartylo-D-fenyloglicyny ujawnione w Europejskim zgłoszeniu patentowym nr 168112 (J. M. Janusz) z 15 stycznia 1986 r. itp. Szczególnie korzystnie stosuje się aspartam jako ewentualny i dodatkowy środek słodzący.

Przeciwutleniacze

Kompozycja wodna może ponadto zawierać odpowiednie do celów spożywczych przeciwutleniacze, w ilościach wystarczających do zahamowania utleniania wymienionych powyżej substancji, zwłaszcza lipidów. Nadmierne utlenianie przyczynia się do zmiany zapachu tych substancji. Nadmierne utlenianie prowadzi ponadto do degradacji i dezaktywacji kwasu askorbinowego lub innych podatnych na utlenianie witamin i minerałów wchodzących w skład mieszanki.

Stosuje się znane lub typowe przeciwutleniacze odpowiednie do celów spożywczych, takie jak np. bez ograniczania do wymienionych, butylowane pochodne hydroanizolu (BHA), butylowane pochodne hydroksytoluenu (BHT) i ich mieszaniny. Fachowiec łatwo określi skuteczną ilość przeciwutleniacza odpowiedniego do celów spożywczych. Ograniczenia w stosowanych ilościach lub stężeniach wynikają zwykle z rozporządzeń rządowych.

Wytwarzanie kompozycji wodnej

Do wytwarzania kompozycji wodnych według wynalazku stosuje się wodę pochodzącą z różnych źródeł. Najkorzystniej stosuje się wodę dejonizowaną, zmiękczoną, poddaną przemysłowemu oczyszczaniu na drodze odwróconej osmozy lub wodę destylowaną.

Jednym z etapów wytwarzania kompozycji według wynalazku jest wzbogacanie wody w minerały i witaminy bez wystąpienia niekorzystnego zabarwienia, zmiany rozpuszczalności, zapachu i przyswajalności biologicznej, dzięki dobraniu odpowiedniej wartości potencjału redoks, w tym przypadku obniżeniu tego potencjału. W tym celu korzystnie usuwa się i/lub wymiata główny, obecny w wodzie składnik, przyczyniający się do jej wysokiej wartości potencjału redoks, jakim jest rozpuszczony tlen. Proces obejmuje odtlenianie wody w celu obniżenia stężenia zawartego w niej tlenu lub jego usunięcia. Korzystnie wodę odtlenia się usuwając tlen (i inne rozpuszczone w niej gazy) przy użyciu ditlenku węgla lub innego gazu obojętnego. Jako gaz obojętny korzystnie stosuje się azot. Gazowy tlen usuwa się także przez ogrzewanie wody do wysokiej temperatury, w której jego rozpuszczalność ulega znacznemu obniPL 210 515 B1 żeniu. Inny sposób polega na dodawaniu do wody środków o właściwościach redukujących, takich jak kwas askorbinowy. Zwykle zawartość tlenu w wodzie źródlanej obniża się do poziomu poniżej 5 ppm, korzystnie poniżej 3 ppm, a najkorzystniej poniżej 1 ppm.

Odtlenianie prowadzi zwykle do usunięcia innych substancji zwiększających wartość potencjału redoks, takich jak dowolny gazowy fluorowiec, np. gazowy chlor oraz lotne substancje organiczne. Ponadto stosowaną wodę poddaje się obróbce, której celem jest możliwie najskuteczniejsze obniżenie ilości innych akceptorów elektronów, o wartości potencjału redoks wyższej niż wartość potencjału redoks żelaza. Substancjami tego typu są np. ozon, chlorki i podchloryny, azotany i azotyny oraz mangan(IV).

Następnie dodaje się minerał w ilości odpowiadającej zapotrzebowaniu na składnik odżywczy, zwykle w trakcie łagodnego mieszania. Korzystnie etap mieszania prowadzi się w osłonie gazu obojętnego, aby nie wprowadzać do produktu powietrza ani tlenu z zewnątrz.

W koń cowym etapie kompozycję wodną pakuje się w butelki szklane lub plastikowe lub w inne odpowiednie pojemniki. Korzystnie tworzywo sztuczne, z którego wykonane są butelki, stanowi barierę nieprzepuszczalną dla tlenu. Tego typu butelki są dostępne w handlu i znane fachowcom.

P r z y k ł a d y

Poniżej przedstawiono przykładowe kompozycje według wynalazku. Kompozycje te otrzymano znanymi sposobami. Przykłady zamieszczono w celu zilustrowania wynalazku.

P r z y k ł a d 1

Wytworzono kompozycję zawierającą następujące składniki w podanych poniżej ilościach:

Składnik	Ilość
Żelazo SunActive (8,0% Fe)	1,8 mg
Bis-glicynian cynku (21,8% Zn)	1,5 mg
Witamina C w postaci askorbinianu sodu (88,9% witaminy C)	60 mg
Witamina B6	0,2 mg
Witamina B12 (1% witaminy B12)	0,6 μg
Kwas cytrynowy	0,01 g
Kwas foliowy	40 μg
Woda oczyszczona w drodze odwróconej osmozy/Millipore (Milli-Q)	250 ml

Po wytworzeniu kompozycji wzbogacona woda, z dodatkiem środka smakowo-zapachowego, nie wykazywała zmian zabarwienia ani wystąpienia rdzawej barwy, wytrącania osadu lub zmętnienia, wykazywała niską wartość potencjału redoks i nie różniła się zasadniczo od czystego nośnika (wody oczyszczonej w procesie odwróconej osmozy/Millipore (Milli-Q)) pod względem metalicznego smaku lub posmaku.

P r z y k ł a d 2

Wzbogaconą w minerały kompozycję wodną według wynalazku, otrzymaną sposobem opisanym w przykładzie 1, porównano z wodą wodociągową, wodą destylowaną poddaną oczyszczaniu na drodze odwróconej osmozy typowym sposobem, a także z różnymi dostępnymi w handlu rodzajami wody butelkowanej. Niektóre z dostępnych w handlu rodzajów wody butelkowanej zawierały dodatek witamin. Na podstawie zmierzonych wartości potencjału redoks (podanych w tabeli 2A jako „mV”) oraz pH dokonano obliczeń nierówności 0 > RP - (A - B*pH) dla różnych wartości A i B. Wyniki obliczeń zestawiono w tabeli 2A. W tabeli 2B podano dodatkowe dane porównawcze produktów.

T a b e l a 2A

			A = 400	A = 380	A = 360	A = 340
mV	pH	B = 20	B = 18	B = 16	B = 14
1	2	3	4	5	6	7
Woda z przykładu 1	192	4,85	-111	-101	-90	-80
Woda wodociągowa	316	8,95	95	97	99	101

PL 210 515 B1 cd. tabeli 2A

1	2	3	4	5	6	7
Woda oczyszczona w procesie odwróconej osmozy	360	5,75	75	84	92	101
Świeża woda milliQ1	320	6,52	50	57	64	71
Woda milliQ po okresie przechowywania	336	5,74	51	59	68	76
Aquafina Plus Calcium2	403	4,21	87	99	110	122
Aquafina Multi-V	365	3,96	44	56	68	80
Aquafina Daily C	338	4,04	19	31	43	55
Hansen Energy3	406	3,76	81	94	106	119
Propel Fitness4	384	3,47	53	66	80	93
Reebok Fitness5	432	3,12	94	108	122	136
Glaceau Fruitwater6	427	3,47	96	109	123	136

T a b e l a 2B

	Po rozpuszczeniu	Odczyt Huntera
Tlen	Współczynnik zmętnienia	„b”
Woda z przykładu 1	1,15	0,643	-0,12
Woda wodociągowa	8,02	0,447	-0,24
Woda oczyszczona w procesie odwróconej osmozy	6,51	0,4	-0,26
Świeża woda milliQ1	4	0,435	-0,26
Woda milliQ po okresie przechowywania	9,29	0,476	-0,23
Aquafina Plus Calcium2	1,15	0,492	-0,24
Aquafina Multi-V	0,22	7,48	-0,12
Aquafina Daily C	0,17	0,612	-0,14
Hansen Energy3	7,06	0,671	-0,25
Propel Fitness4	5,69	4,96	-0,17
Reebok Fitness5	3,63	0,575	-0,17
Glaceau Fruitwater6	7,47	0,628	-0,24

¹ MilliQ oznacza wodę destylowaną do analizy, otrzymaną w wyniku procesu odwróconej osmozy w układzie do oczyszczania wody Millipore Academic Ultrapure ² Aquafina to dostępna w handlu woda butelkowana wytwarzana przez Pepsi ³ Hansen Energy to dostępna w handlu woda butelkowana wytwarzana przez Hansen Beverage Company ⁴ Propel Fitness to dostępna w handlu woda butelkowana wytwarzana przez Gatorade Company ⁵ Reebok Fitness to dostępna w handlu woda butelkowana wytwarzana przez Cleary Canadian Beverage Corporation ⁶ Glaceau Fruitwater to dostępna w handlu woda butelkowana wytwarzana przez Energy Brands, Inc.

Claims (6)

1. Kompozycja wodna wzbogacona w minerały, znamienna tym, że jako minerały zawiera żelazo w ilości co najmniej 1 ppm i cynk w ilości co najmniej 5 ppm, przy czym żelazo i cynk są w postaci chelatów z aminokwasami, ma wartość pH w zakresie 2,5-9,5 oraz dodatkowo zawiera kwas askorbinowy, przy czym wartość jej potencjału redoks spełnia równanie:

0 > RP - (A - B*pH) w którym RP oznacza zmierzoną wartość potencjału redoks zawierającej minerały kompozycji wodnej, wyrażoną w mV, pH oznacza wartość pH zawierającej minerały kompozycji wodnej, A wynosi 400 mV, a B wynosi 20 mV.

PL 210 515 B1

2. Kompozycja wodna według zastrz. 1, znamienna tym, że w równaniu A wynosi 380 mV, a B wynosi 18 mV, korzystnie A wynosi 360 mV, a B wynosi 16 mV, korzystniej A wynosi 340 mV, a B wynosi 14 mV.

3. Kompozycja wodna według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera tlen w ilości poniżej 3 ppm, korzystnie poniż ej 2 ppm.

4. Kompozycja wodna według zastrz. 1, znamienna tym, że ma wartość pH 5,0-9,5.

5. Kompozycja wodna według zastrz. 1, znamienna tym, że ma wartość pH 2,5-5,0, a wartość potencjału redoks jest wyższa niż 200 mV.

6. Kompozycja wodna w opakowaniu, znamienna tym, że stanowi ją: a) kompozycja wodna wzbogacona w minerały, zdefiniowana w zastrz. 1, oraz b) opakowanie stanowiące barierę nieprzepuszczalną dla tlenu.