通过电解法使水富含氧的方法、富氧水或饮料及其用途的制作方法

专利名称：通过电解法使水富含氧的方法、富氧水或饮料及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及富含氧(O2)的水或饮料，它们的制备方法以及它们的用途。
背景技术：
瓶装水的世界消耗量在持续增加，消费者正从感官和质量角度寻求优质水(存在 矿物质，不含氯或污染元素)。水和所谓功能性饮料的市场在不断扩大。在日本，碱性水的消耗在快速增加。虽然科学证据仍然有限，但是这种水的优点显 然在于它的味道、它能够降低某些体液(胃液、血液)的过高酸度的能力，以及对于某些食 物(茶、米饭、面包)改进的烹调性能。这种水最常通过电解法获得，其中使用具有被膜分 隔开的两个室(一个室用作阳极，另一室用作阴极)的电解槽。在该方法中，任选地使水经 过活性炭过滤(以除去颗粒、残余氯)而不改变其矿物组成，然后对水进行电解，由此产生 两股流(碱性流和酸性流)，其中只收集碱性流(碱性水)。所述电解槽例如由NICHIDEN 和 JAPANCARLIT 销售。但是，这种碱性水的宣称益处还没有得到科学证实。还值得关注的是向消费者提供对健康有益，特别是旨在增强消费者的体能、耐力 及恢复能力的水/功能性饮料。为此目的，本发明提出富氧水。氧气对于在体力付出过程中需要摄取较多氧气的 组织和器官的功能是不可缺少的。在该富氧水中，发明人已经证实氧气是可生物利用的，并 证实了身体对氧气的吸收。该富氧水能显著增加对组织的供氧，增强体能，辅助体能，延长 体力，增加耐力，提高恢复速率并最终防止脱水。在现有技术中所述富氧水已被要求保护。可提及的例子为美国申请US 2006/0273043和由Bagley先生提交的所有同族美国申请。该美国申请要求保护超氧的且 具有负氧化还原电位的结构碱性水的制备方法。在该方法中，水在用磁铁进行磁结构化步 骤之前经过一系列过滤器(0. 5-5-10微米)进行预处理，然后经活性炭过滤，用UV(紫外 线)和O3(臭氧)处理。该预处理不改变水的矿物组成，但是由于使用了臭氧可产生有害 的副产物(溴酸盐)。然后对水进行电解以获得具有负氧化还原电位的碱性水。在所用的 电解槽中，阳极室和阴极室是分隔开的。因此该电解步骤产生两股流(碱性流和酸性流)， 其中仅收集碱性流(酸性阳极流是在清洁应用中具有潜在用途的副产物)。然后注入氧气。 注入的氧气由配备氧气发生器的空气压缩机产生。然后净化氧气(碳)，并在注入前通过磁 化(磁铁)活化氧气。通过另外注入医疗质量的氧气完成该系统。所述方法优选包括使水经过锥系统以改善水/氧气混合物，然后经过确保水与氧 气的密切混合的线圈系统(任选地还加入臭氧)。所述系统引起过长的停留时间而不能实 现工业化。此外，使用臭氧会产生二次产物。还要指出的是该方法引起显著的水损失，阳极 室的内容物为在相同的技术领域中无价值的副产物。因此，所述方法生成富含氧气(存在于水中的氧得自注入步骤)并具有负氧化还 原电位(在-170毫伏的数量级，但是未指出参比电极)的水。
制备富氧水的另一方法也描述在国际申请WO 2006/023876中。更具体而言，该申 请描述了制备涉及氧的增溶水(ESW)的方法及相关方式。其原理基于使用脉冲电流对水的 电磁处理。在进行评价该方法的测试之后，我们认为它并不有效，原因如下
>由于电解作用形成副产物；溴酸根离子BrO3-,氯酸根离子ClO3-,氯Cl2,次氯酸根 C10_，次氯酸HC10，臭氧O3，三卤甲烷THM。这些物种由于其毒性或致癌性而受到严格控制。 如果在电解前Cl_和Br—物种最初存在于水中，则上述物种通过水的电解而系统地产生。然 而，这些物种在饮用水、地表水或泉水中无所不在，且这些物种的非常低的浓度(对于氯化 物为毫克/升数量级，对于溴化物为微克/升数量级)足以产生不可接受的副产物水平。该 现象取决于所用电极的类型而减少但是仍然存在。因此，由在该申请中所述的方法生成的 水不满足瓶装水的规定。此外，在这些相同的测试过程中，一些氯副产物产生消费者不能接 受的令人不快的味道和气味。>同时产生02和吐。在电磁处理过程中，涉及的反应导致在阳极出现O2，在阴极出 现h2。这两种气体以化学计量比例生成，从而能够发生放热和爆炸反应H2+7202 — H2O(在 燃料电池中所用的反应)。为避免该风险，发明人利用位于槽“116”上的排气口以及大气 的过滤冲洗除去h2。这显得难以保证完全排出形成的氢气而不损失大部分通过电解形成的 02。因此，由于这两种气体同时存在于系统中，该技术的工业化被证明是危险的。>部分控制通过电解产生的O2:在槽“116”中的水的压力和温度条件为2巴(相 对压力)和l°c。在这些值下，通过水与冲洗空气之间的广泛接触而排出存在于槽中的H2, 溶解在水中的O2的平衡浓度固定在35至40毫克/升02。该平衡值由亨利定律得到，因此 平衡值的获得与电解功能无关！然而，根据该相同的专利，这对应于在电解3至4小时后的 富集值(28-35毫克/升的溶解O2)。在这些条件下，可以肯定的是并非所有在处理后存在 于水中的氧气得自电解，但是其为通过在该槽中空气冲洗转移的O2与通过电解产生的O2之 和。>溶解在水中的O2的稳定性据称该稳定性大于通过注入O2而获得的稳定性，但 没有给出该差异的任何证明。然而，迄今为止，我们的所有比较测试均显示通过电解或注入 而获得的O2的稳定性相同。在另一方面，证实了该实验稳定性大于理论稳定性，因为经过 大约20天的时间而不是如理论所建议的几小时观察到溶解O2的值下降(参见有关稳定性 的实施例2)。>报道的临床研究没有注意良好的测量实践(没有监测呼气，没有分析血浆乳酸 以验证是否受实验者达到或未达到其身体极限)。因此其科学有效性、其结果和结论是可疑 的。>所述电极(阳极和阴极)均为涂布钼的固体钛。所述电极的成本太高而不能实 现工业化。>该方法的总产率低除了高的O2损失(与H2同时部分损失)，该方法在生成最终 产物前规定3至4小时的再循环操作。因此，本领域技术人员持续寻找经济上可行且易于工业化的获得富氧水的方法。 特别地，发明人已经尝试开发了有效的使水富含氧(O2)同时克服形成副产物特别是卤素副 产物的电解法。

发明内容
本发明的第一个主题是通过电解法使水富含氧的方法，该方法包括如下连续步 骤(a)在电解槽中电解不含Cl—和Br—离子的矿化水，其中阳极和阴极由能透过电荷 但不能透过气体的膜分隔开；(b)收集得自电解槽的阳极室的富氧水，(c)将得自电解槽的阴极室的不含氢的水再注入至在步骤b)中获得的富氧水中，(d)包装在步骤(C)中获得的水。“氧”是指由化学式O2表示的可被槽直接吸收的的氧气。氧富集是指向水中加入氧O2使得溶解氧的量为10毫克/升以上，有利地为50毫 克/升以上，进一步有利地为100毫克/升以上。包装是指任何存储系统和/或水分配系统(也使得所述水的性质得以保持)。因 此，包装适于人类消耗其中所包含的水。表述“不含Cl—和Br—的水”是指水包括0. 2毫克/升以下的氯离子和3微克/升 以下的溴离子。阴极是发生还原处的电极，而阳极是发生氧化处的电极。本发明的方法的特征在于电解槽，两个电极(阴极和阳极)由能透过电荷(特别 是阳离子)但不能透过气体的膜分隔开。使用所述膜能够避免氢H2和氧O2的任何共存以 及与此相关的爆炸的风险。离子通过膜的迁移受三个原理支配_由电流发生器施加的电场的影响，-在膜的任一侧每个物种的浓度梯度，-渗透压，其产生水的通过以稀释最浓侧。在本发明的方法中所用的膜使得有可能将氧O2限制在阳极侧而将氢H2限制在阴 极侧。同时，其能够使得离子从一个室迁移至另一个室，特别是H+质子的迁移。所用膜有 利地为能够使得阳离子优先通过的阳离子膜。它能够使得所有阳离子通过，或者它可具有 单价阳离子选择性(仅单价阳离子能够通过该膜)。优选地，所用膜被批准用于食品用途。可使用满足该功能的任何(有机)膜。举例而言，有可能提及的是由DuPont de Nemours制造的以商品名Nafion 销售的膜。该阳离子膜为磺化四氟乙烯共聚物，当该膜 湿润时，具有非常良好的迁移质子(H+)的能力，同时具有良好的机械阻力和耐热性。其对于 氧化和某些化学产品(氯、氢氧化钠)也具有非常良好的耐抗性。还可以提及由Tokuyama 制造的以商品名Neosepta 销售的膜，特别是以商品名Neosepta 销售的CMX范围的膜， 例如CMX-Sb和CMX-S。这些CMX范围的Neosepta 膜为基于苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的 阳离子对称无取向膜。CMX-Sb范围的Neosepta ,膜为无选择性的、食品安全的且比Nafion 膜便宜得多的致密标准阳离子膜。CMX-S范围的Neosepta 膜为在欧洲已被批准用于食品 应用，在美国正在等待食品级审批的单价阳离子选择性膜。气体在水中的溶解度可根据亨利定律确定。在该定律中，在恒温及饱和态下，溶解 在液体中的气体的量正比于该气体在液体上施加的压力。例如，在氧气分压为1巴下，在1 升水中，在0°C下可溶解49. 1毫升的O2，而在50°C下仅能溶解20. 9毫升的O2。
因此，优选的是经受电解步骤的水应该在能够确保形成的氧O2保持在水中的温度 下。根据本发明的一个有利的变体，在将不含Cl—和Br—离子的水在压力(有利地为6·105 帕)下引入电解槽中之前，将其冷却至1至10°C。在电解步骤过程中，水的温度有利地保持 在1至10°C。根据本发明的方法的一个有利的变体，将水的进入流分成具有相同流率的两个分 支，每个分支经过两个室(阳极或阴极)之一。这两个室由如前所述的能透过电荷但不能 透过气体的有机膜分隔开。取决于槽的类型，明智的是在每个室中进行再循环。该再循环 能够通过热交换器进行温度调节，并能够根据所需的氧含量伺服控制施加的电力。电解导 致阳极流富集氧，且阴极流生成氢。当生成氢时，通过在部分真空并有利地用氮冲洗下操作 的中空纤维膜组件除去生成的氢。该中空纤维膜组件使用能透过气体但不能透过水的膜。 使用该组件可除去溶解氢。在电解装置的出口，根据一个有利的变体，两个分支结合在一起 形成具有中性PH的富集O2且不含H2 (自中和)的混合物。自中和是将得自阴极室的已经 除去溶解氢的水加入得自阳极室的水中(有利地以1 1的比例)。在膜的每一侧的快速再循环导致优化的每个电极表面的气体产率(yield ofgas production/electrode surface)。根据该方法的一个有利的变体，在每个分支中存在再循 环回路，其流率为装置标称流率的2至20倍，这提供了电解槽中更好的水力条件水和气体 的改进混合(湍流)，在电极的表面上形成的气体边界层的夹带。将再循环水与还未进行电 解步骤的水在电解槽的入口再混合。但是该循环为任选的。更有利的是慎重选择能够避免 气囊形成的压力和温度条件。这样再循环就变得不必要了。在该电解步骤中，压力保持在6 · IO5帕。确定的压力损失有利地为1 · IO5帕以 下。在电解槽的入口和出口的水的总流率有利地为10升/小时至50升/小时。再循 环流率可为120升/小时。在本发明的方法中，没必要两个电极(阳极和阴极)都为用钼涂布的固体钛。根据 本发明的一个有利的变体，只有阳极为用钼涂布的固体钛的电极。阴极可以简单地为不锈 钢阴极，这有助于最显著地降低所述方法的总成本(节约了装置的全部成本的大约20% )。 而且，不锈钢电极具有食品安全的优点(不像其他电极)。控制在阳极和阴极入口的水压，它们必须处于平衡以避免气密膜在槽中的变形。 水在膜的任一侧的两个电极间循环。使所述电极经受由直流电源产生的强制(imposed)强 度的电流(10至35安培)。所得电压取决于水的电导率(温度、矿物盐的类型和量移动 电荷)、两个电极之间的距离以及所用膜的类型。在所考虑的测试中，电压在8至45伏特间变化。通过使用不含Cl_和Br_离子的水，确保了不生成卤素物种(特别是氯和溴物种) 和其他电解副产物。因此，利用本发明的方法，有可能获得不含不合意物种(但是这些不合 意物种通常通过电解未经在先处理的水，如饮用水、地表水、泉水而产生)，特别是溴酸根离 子BrO3-,氯酸根离子ClO3-,氯Cl2,次氯酸根C10—，次氯酸HC10，臭氧O3和三卤甲烷的富氧 水。在卤素物种中(尽管在水中不经常出现)，也需要注意避免存在碘离子I-以防止产生 如碘I2或碘酸根103_的副产物。但是，为了能够进行电解，该不含Cl_和Br_离子的水必须包含溶解盐(正是这些溶解盐作为电荷载体并因而能够进行电解)。不含Cl—和Br—离子的水有利地为进行了旨在除去这些Cl—和Br—离子的去矿化步 骤，然后再矿化步骤(加入纯盐)的水。在该去矿化步骤中特别针对的成分为氯化物和溴 化物，在阳极上的氧化过程中由所述氯化物和溴化物生成氯氧化剂和溴氧化剂。初始水可 以为泉水、地下水或地表水(包括公共自来水)。在去矿化步骤之前，通过将水流经离子交换树脂以除去水的硬度(钙和镁)从而 对水进行一次或多次软化处理，并通过将水流经活性炭以进行脱氯(如需要)。根据本发明的一个有利的变体，在步骤(a)中能够使用在水的反渗透(al)接着 (a2)再矿化之后回收的再矿化渗透物。因此，本发明的方法有利地包括通过反渗透进行的 在先水处理步骤(al)以收集不含Cl_和Br_离子的渗透物；然后在步骤(al)之后的在先 步骤(a2)以将在步骤(al)中获得的渗透物再矿化，然后在该再矿化的渗透物上进行步骤 (a)。反渗透是在压力梯度的作用下，由经过半选择性膜的渗透而进行的液相分离过 程。流是连续的并与膜正切。部分待处理的水在膜处被分成具有不同浓度的两部分· 一部分穿过膜(渗透物；不含Cl_和Br_离子)， 一部分不穿过膜(渗余物)，其包括被膜留住的分子或颗粒，即几乎所有矿物质， 特别是Cl_和Br_离子。可根据与未经处理的水的特性相关的本领域的规则确定反渗透组件的尺寸。在反 渗透之前可以先进行预处理(过滤、灭菌、去污染)以使其能最优化地进行。所得渗透物的电导率有利地为10微西门子/厘米(yS/cm)以下。因此该去矿化 的水是极纯的。氯化物和溴化物的最大含量分别为0. 2毫克/升和3微克/升。也能使用比反渗透更老的技术进行该去矿化阶段。在这些技术中，可以提及的是 蒸馏或使水经过离子交换树脂。电渗析也是可用于进行该去矿化的有效技术。(渗透物的)再矿化步骤使得能够进行电解反应。其目的是加入不含氯化物和溴 化物的食品品质的矿物盐。根据本发明的一个有利的变体，目标电导率根据最终产物的目标矿化而自200 至1000微西门子/厘米变化。作为可使用的盐的例子，特别提及以下盐NaHC03、Na2SO4, Na3PO4、Na2HPO4、NaH2P04、KHCO3、K3PO4、K2HPO4、KH2PO4、K2 SO4、MgSO4、CaSO4、Ca (H2PO4) 2、CaHPO4、 Ca5(PO4)3OiL必要的是不要将包括碳酸氢盐的盐与钙或镁盐混合从而避免在阴极室中由于 PH增加而沉淀出碳酸钙或碳酸镁。特别地，加入食盐Na2SO4和Na3PO4 · 12H20。如需要，可 通过使用本领域技术人员公知的化合物，特别是通过加入强酸或碳酸气体来调节水的PH。 特别地，可将水的PH调整为pH7。根据本发明的另一变体，有可能将目标电导率增大至超过1000微西门子/厘米从 而最优化氧的电解产生。如果最终饮料的电导率低于通过电解槽的水的电导率，有可能通 过用去矿化的水的后续稀释来降低该电导率。由膜分隔两个电极给经处理过的水带来三个主要变化-在膜的任一侧的pH的改变(在阳极侧酸化，在阴极侧碱化)；_离子通过该膜迁移。因而在阳极和阴极侧的离子组成得以改变；-由于具有高pH且包含H2的阴极侧难以利用而造成的水损失。
在本发明的方法中，因而有利的是将得自电解槽的阴极室的不含氢的水再加入至 在步骤(b)中获得的含氧水中。因此，本发明的方法有利地包括另外的步骤(C)以将得自 电解槽的阴极室的不含氢的水再注入至在步骤(b)中获得的富氧水中。在电解步骤后的另 外的步骤(c)使得能够自中和。在阴极分支中，在电解后，当氢生成时例如通过保持在部分 真空下并有利地用氮冲洗的中空纤维膜组件来除去形成的氢。在电解装置的出口，两个分 支(不含氢的阳极和阴极)结合在一起形成具有中性PH的富含O2且不含H2的混合物。该 自中和由于离子在膜任一侧的迁移而能够抵消水损失和离子损失，因此所得水的矿物组成 得以完全控制。通过该另外的步骤(c)，还有可能平衡将两个室(阳极和阴极)分隔开的膜 的任一侧的压力。该压力的自平衡通过避免了在任一侧的压力不平衡造成的变形而增长了 膜的寿命。对于酸性(pH < 3)饮料而言，在阳极的酸度不是问题。尽管如此，自中和由于使 用进入组件的全部水流而极大简化了该方法。本发明的方法可以进一步包括另外的步骤(a3)以在电解步骤(a)之前并任选地 在步骤(a2)之后将水脱气。因此，溶解在该方法的水中的氧将仅是通过电解获得的氧。该方法可以包括最后步骤，该步骤任选地由通过向富氧水中加入不发生电解反应 (遭受不可逆变质)的成分完成富氧水的配制而组成。这些成分可以是矿物盐(包括氯化 物形式)或任选盐形式的有机化合物，以及常规的饮料成分糖、增甜剂、调味剂、酸、防腐 齐U、维生素、植物提取物、果汁、蛋白质、纤维。因此，该方法有利地包括后续的最终配制步骤(e)，该步骤包括向通过电解得到的 富氧水中加入矿物质和其他常规饮料成分。该水也可利用维生素、矿物盐或有机盐、蛋白 质、植物提取物和其他任何与O2相容的天然或合成化合物来完成。由此制得饮料。在该步 骤(d)中，有可能向在步骤(b)或(c)中获得的富氧水中再注入在步骤(al)中获得的反渗 透的渗余物。该步骤能够保持初始水的矿物组成。这假设将渗透设备设计得能够进行渗余 物的这种升级，且假设没有化学产品(螯合型)注入水中，从而有利于通过反渗透过滤。然后有利地包装由此获得的水或饮料。在包装前，可对水或饮料进行灭菌步骤 (例如通过紫外线UV)。一旦获得最终制剂，将配制的富氧水或饮料有利地存储在压力下并 保持冷却(5至10°C)以最小化装瓶饮料时的氧损失。氧的存在将与气体产品相同的特性 赋予最终产品。其装瓶有利地隐含了相同的限制等压装瓶机和特定的包装具有阻气性 的聚乙烯对苯二甲酯PET瓶(例如多层PET或具有特定涂层的PET)、玻璃或铝罐型包装。图1和2显示了本发明方法的优选变体。通过反渗透(1)对待处理的水A(自来 水、地表水、泉水、矿物水)进行去矿化处理。之前，可进行诸如过滤和/或灭菌和/或去 污染的预处理(0)。在反渗透组件的出口，收集渗透物Al，即不含氯离子和溴离子的水，然 后通过加入盐(NaHC03、Na2SO4, Na3PO4, Na2HPO4, NaH2PO4, KHCO3> K3PO4, K2HPO4, KH2PO4, K2SO4, MgSO4、CaSO4、Ca (H2PO4) 2、CaHPO4、Ca5 (PO4)3OH)进行再矿化(2)。将仍不含氯离子和溴离子 的再矿化的水A2转移(3)至电解槽中。之前，可进行气体去除步骤(特别是氧)。在进入 电解槽之前，将水A2或A’ 2分成两个分支，一个分支流入阳极室(与发生器的+极相连) (3b)，而另一分支流入阴极室(与发生器的_极相连)(3a)。除去包含于分支C中并得自阴 极室的溶解氢。阳极分支A3与脱氢阴极C’分支再次结合(自中和，得到A4)。有可能在 电解槽中为再循环回路做准备(再注入部分阳极分支A3和脱氢阴极分支C’至电解槽的上游，但是在分成2个分支之后)。然后富氧水A4经历水配制步骤(4)，即加入制备水或饮料 所需的成分，特别是不能经受电解步骤的成分。根据一个有利的变体，在该配制步骤(4)的 过程中将得自反渗透步骤的渗余物B再加入至水A4中。然后特别地通过装瓶包装(5)水 或饮料A5。需注意的是该方法能够通过流水作业进行，且不需要储罐。使用的所有设备和部件，特别是膜和电极被批准用于食品领域。利用本发明的方法，有可能获得特别富氧(溶解在水中的氧O2直接获自电解过 程)的水。因此，本发明的方法的有利特征在于在步骤(b)、(c)和/或(d)中获得的水在 5至10°C的温度和6 · IO5帕的压力下包括至少100毫克/升的溶解氧。有利地，在自中和 步骤(c)之后，获得的水在5至10°C的温度和6 ·105帕的压力下包括150毫克/升的溶解 氧。该方法使得富氧水能够通过流水作业而不是分批生产获得，且没有任何水损失。—旦获得最终制剂，将配制的富氧水或饮料有利地存储在压力下并保持冷却(5 至10°C )以最小化装瓶饮料时的氧损失。本发明人已经发现在打开富含氧的瓶子(或包装)后的3小时时间段里，在水或 饮料中的溶解O2的含量保持等于或高于在打开前的初始含量的90%。对于通过注入O2或 通过使用本发明的方法(电解)得以富含氧的水或饮料，均观察到该优良稳定性。这表明 了两个富集方法(注入或电解)之间的氧行为的相似性。在水或饮料的正常消耗下，即在打开瓶子后的3小时内，待考虑的氧损失保持在 打开前初始值的10%以下。过饱和氧的完全解吸需要数日，在实施例2中为23天。本发明的水或饮料在打开前或在打开瓶或包装时，有利地包括至少100毫克/升 的溶解氧。有利地，本发明的水在其市售包装内，在1. 5 · IO5至2. 5 · IO5帕(1. 8 · IO5帕) 的内压和环境温度下包括至少100毫克/升的溶解02，甚至包括至少110毫克/升的溶解 O2。在本发明的电解方法中不改变氧化-还原电位，只要在电解槽出口除去氢之后再 混合阳极和阴极两个室。这意味着O2注入法与本发明人开发的电解法之间的氧化_还原 电位差别并不大。本发明的进一步主题为能利用本发明的方法获得的富氧水或饮料，其中溶解氧可 被细胞线粒体获得并使用。即使当氧含量达到平衡浓度(大气PO2,即10毫克/升)时，利 用本发明方法获得的溶解氧也能够增加线粒体呼吸速率。特别地，当氧浓度有限时，本发明 的水或饮料与对具有相同O2浓度(甚至在10微摩尔/升=0. 32毫克/升)的另外的水 (正常水或通过注入得到的富氧水)所观察到的相比，能够保持更高的氧消耗率，并因此保 持更大的ATP形式的能量产生。在线粒体中的含氧水的可利用性的体外研究中(参见实施例3)，发明人已经有效 地显示了肌肉线粒体能够使用存在于富集水中的所有氧。用本发明方法获得的富氧水或饮料可被线粒体完全获得。有利地，本发明人已经 确定当溶液的氧变成限制线粒体功能的因素时，当只有氧的最终受体(复合体IV)发挥功 能时，对本发明的水，即通过电解得到的富氧水测得的线粒体呼吸速率大于参比水(正常 水或通过注入得到的富氧水)。该结果表明，当氧浓度有限时，以这种形式溶解的氧能更好地被线粒体获得，能够使得线粒体保持更高的氧消耗率并因此保持更高的能量产生。能使用本发明的方法获得的富氧水或饮料的特征还在于，在激烈运动条件下或者 当O2供给变得有限(正如遭受动脉炎病变的患者)时，其能够通过线粒体增加以ATP形式 的能量的产生。能够通过本发明方法获得的富氧水或饮料的进一步特征在于其能够增加向组织 和器官供给的02。其还能够通过增加水的吸收以及水流入血管内室而提高水的水合性能。因此，本发明的进一步主题是能够通过该方法获得的富氧水或饮料，其特征在于 其能够增加身体对水的吸收和/或保留并能够促进/改进水合和/或防止脱水。在对猪的体内研究中(参见实施例4)，本发明人已经有效地显示使用本发明的方 法获得的富氧水增加了动脉_静脉O2差。动脉-静脉O2差对应于动脉血和静脉血之间的O2浓度差，其表示了由组织消耗的 O2量；其与氧化代谢的强度直接相关。如果肌肉消耗大量O2，在该肌肉中的动脉-静脉差增 加。此外，在该研究中，本发明人还显示使用本发明方法获得的富氧水引起了在皮肤 上测得的组织氧分压的增加。因此，使用本发明方法获得的富氧水使得向皮肤的O2供给增 加。O2消耗(以升 分钟―1千克―1计的消耗的O2体积)随着体育锻炼的强度而增加， 并随着受实验者的年龄、性别和生理条件而变化。在体力劳动过程中，所需器官相比于休息 时消耗更多的02。在体力劳动之后，身体相比于休息时继续消耗更多的O2直至达到平衡状 态，即称作“02债”的机理。因此本发明的富氧水或饮料能辅助和/或改进人类(或动物)的体能。本发明的进一步主题是包括本发明的富含氧的水或饮料的能量饮料。除了本发明的水之外，该饮料可包括常规加入饮料中的所有成分，例如糖、增甜 剂、调味剂、酸、防腐剂。该饮料也可利用维生素矿物盐、有机盐、果汁、蛋白质、植物提取物、 纤维或其他任何与O2相容的天然或合成化合物来完成。本发明的饮料或水可以特别地用作能量输入、能量增强和/或辅助恢复并返回至 健康水平，从而增强体能、增加耐力和/或延长体力。因此该饮料或水特别适合运动员、偶 然或经常运动的人。其可用于室内运动(特别是健身)或任何耐力运动以改进体能水平和 /或增强体力和/或改进耐力和/或辅助恢复。


-图1示意说明了本发明方法的一个优选变体。-图2示意说明了本发明方法的一个更完整优选的变体。-图3:电解槽的示意图。-图4在打开包含利用本发明方法通过电解水得到的富氧水的瓶子后，氧解吸随 时间的函数。-图5在打开包含通过注入纯氧得到的富氧水的瓶子后，氧解吸随时间的函数。-图6A通过激活整个呼吸链(η = 6)得到的最大线粒体呼吸(体积V，以微摩尔 O2/分钟/克干重(μ mol 02/min/g dry weight)计)与氧浓度(以μ M的O2表示)的关系。-图6B通过仅激活线粒体呼吸链(η = 6)的复合体IV得到的最大线粒体呼吸 (体积V，以微摩尔O2/分钟/克干重计)与氧浓度(以μ M的O2表示)的关系。-图7对比、电解、注入三组的动脉_静脉氧差(Dav02)趋势。-图8A通过研究血红蛋白和血细胞压积的相对变化(百分比)得到的三组(电 解、对比和注入)血浆容量的相对变化。-图8B基于摩尔渗透压浓度(以毫摩尔·千克―1计)的三组(电解、对比和注 入)血浆容量的相对变化。-图9在三个对比组(对比、电解和注入)中测量的经皮氧分压(TC P02)的猪体 内趋势。
具体实施例方式以下实施例说明本发明，但并非限制本发明。实施例1 制备富氧水的方法(al)去矿化去矿化步骤由在一个装置中的组合在一起的数个单元操作组成。·使用配备冰水的板式换热器冷却来自公共自来水的饮用水。Δ温度大约-10°C，·超压泵·具有两种软化剂和两个盐罐的软化站 过滤站:一个100微米的预过滤器三个用于脱氯和平行除去有机物质的活性炭过滤器三个用于最终过滤的1微米过滤器· 一个在渗透器入口的316升不锈钢中的多室泵 一个反渗透站五个配备4英寸膜(例如以商品名BWLE 4040销售的膜)的压力容器渗透器配备有针阀以调节排出的流出液和再循环的流率，并配备有入口 /出口压 力计以及在渗透物上的热导计。· 一个灭菌站(UV_C，254纳米，对于2. 5立方米/小时的流率UV-C剂量为60mi/
2\ cm ； ο然后将由此获得的去矿化的水引入经由循环回路调节温度的3. 5立方米的储罐 中。(a2)再矿化测试单独或混合物形式的不同的盐。所选用于再矿化该纯净水的食盐如下·硫酸钠或Na2SO4 欧洲法典E514 ；·磷酸钠或 Na3PO4 · 12H20 欧洲法典 E339。在加入盐后，再矿化的水的pH为10. 6-10. 7。通过加入食品级正磷酸(85%特纯 欧洲法典E338)进行在pH 7下的中和。
在该方法的不同阶段对水进行分析的结果示于下表1 瓶子类型玻璃体积500毫升表1-在所述方法的不同阶段对水进行分析的结果 1反渗透的渗透物Cond.以微西门子/厘米(PS/cm)计的电导率*以毫克/升计的浓度#以微克/升计的浓度χ不能检测的2分析人工制品(a)电解* 设备 缓冲罐3. 5立方米·离心泵·水冷却器·板式换热器·具有中空纤维膜的接触器 配备有用钼涂布的钛的阳极、304不锈钢的阴极和能透过电荷和阳离子而不能透 过气体的CMX-Sb型(Neoseirta 范围，制造商Tokuyama)膜的电解组件·溶解氧的多参数分析器+探针(O2)·溶解气体的多参数分析器02、03、H2+特定探针(O3)和(H2)· UV-C灭菌器254纳米(公称流率0· 75立方米/小时)·由可经由双夹套调节温度的耐压储罐和等压充填器组成的等压装瓶系统 气体过滤器0.2微米。
*操作樽式将再矿化的水引入泵中以确保在电解装置的入口的供给压力为6 · IO5帕。为限 制源于泵的热，接着将水通过与冷却器循环逆流的板式换热器进行冷却，由此可使得水温 保持在4至8°C。使用针阀将提供给电解装置的压力微调为大约6 · IO5帕。然后通过串联的两个膜接触器除去残余的溶解气体，利用抽吸泵建立部分真空 (0. 045 · IO5帕)。使用与配备有氧探针的分析器相连的取样点测量残余氧。对于50升/ 小时的最大水流率，残余的溶解氧的量小于1毫克/升。超过该水流率，微型组件的脱气性 能不能够达到如此低的溶解氧值。然后将水循环分成两个分支供给电解槽的阴极和阳极。对于两个分支的总和(阳 极+阴极)而言，入口 /出口水流率自10至50升/小时变化。控制在阳极和阴极入口的 水压，它们必须平衡以避免在电解槽中的气密膜的变形。水在膜的任一侧的两个电极间循环。使所述电极经受由直流电源产生的强制强度 的电流(10至35安培)。在所考虑的测试中，电压在8至45伏特间变化。在阴极的出口，具有中空纤维膜的接触器能够除去由电极反应产生的氢。该接触 器在-0. 8 · IO5帕的部分真空下运行，并用氮轻微冲洗。其能够使得溶解氢减至1/10 (从 2. 5毫克/升减至0. 2毫克/升)。排出并处理收集的氢以避免任何的爆炸风险。在每个分支上存在再循环回路，其在电解槽中提供更好的水力条件水和气体的 改进混合(湍流)，在阳极的表面上形成的气体边界层的夹带。齿轮泵提供了由流量计控制 的该再循环。再循环流率为大约120升/小时。该再循环是任选的。更有利的是慎重选择 能够避免气囊形成的压力和温度条件。这样再循环就变得不必要了。将该水与还未经受电 解步骤的再矿化的水在进入槽时再混合。考虑到系统的入口压力，再循环回路配备有止回 阀。除了水力益处外，该回路还能够使氧富集得更多。出口流率(不包括再循环)使用流量计进行测量，并通过针阀进行调节。还通过 针式压力计测量每个分支中的压力以评价槽内的压力损失。在每个分支中的压力为6-IO5 帕，压力损失为1 · IO5帕以下。然后将两个分支(阳极和阴极)再混合，这提供了如下四个优点-在阳极和阴极分别产生的H+和0H_离子之间的自中和。因此所得PH为中性；-消除在膜任一侧因离子迁移导致的矿物组成的可能变化；-回收全部水，因而得到优良的收率，-在膜任一侧的压力自平衡，从而消除膜疲劳现象并延长膜的寿命。在膜的任一侧，氧化_还原反应如下·在阳极(与发生器的+极相连)的氧化2H20 — 02+4H++4e_·在阴极(与发生器的-极相连)的还原4H20+4e_ — 2H2+40H_总体对应于反应 2H20 — 2H2+02在膜的每侧对pH和电导率的测量得到如下结果阳极pH = 2. 4X = 1300微西门子/厘米阴极pH = 11. 6X = 1400微西门子/厘米高的电导率值是由于H+或0H—离子的存在。
在自中和步骤后电导率降低。对自中和水的测量如下pH = 7. 1-7. 2X = 750-770 微西门子 / 厘米溶解O2 = 140-160 毫克 / 升所述氧值确保在最终容器(例如瓶子)中溶解氧的含量为至少100毫克/升。然后通过UV对水进行杀菌，并将其存储在处于充足氧气压力(2. 2 · IO5帕的O2) 下的加压槽中以限制或防止任何的脱气/解吸。注意在压力下填充储罐。该储罐通过在双夹套内部流过冰水而保持在5°C的温 度下。*电解槽在该方法中能使用两个配置平面或柱形电极。所用槽包括_用于夹紧形成电解槽的不同部件的堆叠的系统，-两个聚丙烯加工装置，用于将水分配在膜的任一侧，-置于每个电极后方的一对EVA(醋酸乙烯乙酯)密封件，-置于每个电极前方的一对PEX(高密度交联聚乙烯)密封件以引导与电极接触的 水的流动，-一对网状分离器以保持电极与膜之间的空间，-两个电极一个由直流发生器的正极提供的阳极(1)，一个由直流发生器的负极 提供的阴极(1)。每个电极具有大约6平方分米的单位表面积。_ 一个能透过阳离子但是不能透过气体的膜，其使得阳极室与阴极室分隔开。电解槽的示意图在图3给出。阴极为304级不锈钢，相比于固体钛和钼涂层的阴极，这带来方法成本的降低。产 生的节约为装置总成本的大约20%。该选择使得能够混合如上所述流，因为与其他电极不 同，不锈钢电极是食品安全的。阳极也是食品安全的电极。使用用钼薄层涂布的钛作为阳极。制造商包括De Nora。钛提供优良的传导性能，钼形成防止氧化现象的保护层。由于阳极的性质，其需要特 定的使用预防措施。电流密度为限制因素之一，有可能以30毫安/平方厘米的密度工作， 但是不建议超过100毫安/平方厘米，否则会加速电极恶化。所用膜的特征在于其不能透过气体，这使得O2被限制在阳极侧，而H2被限制在阴 极侧。作为可以使用的可市购得到的膜的例子，特别提及的是如下膜Nafion :由DuPont de Nemours制造，广泛用于燃料电池技术。该阳离子膜为磺 化四氟乙烯共聚物，当该膜湿润时，其具有非常良好的迁移质子(H+)的能力，同时具有良好 的机械阻力和耐热性。相比于Neosepta 膜，其对于氧化和某些化学产品(氯、氢氧化钠) 具有更好的耐抗性。在另一方面，其成本远高于Neosepta 膜。Neosepta CMX膜为对称的非取向阳离子苯乙烯-二乙烯基苯共聚物膜。它们 由Tokuyama制备。-CMX-Sb 比Nafion 膜便宜得多的致密、标准、阳离子非选择性的食品级膜。正 是该膜被选择用于完成本发明的测试。 -CMX-S 单价阳离子选择性膜。在欧洲批准为食品级，FDA待审批中。通常，清洗条件受到阳极和膜的耐抗性的限制。合适的准备如下-0. IN HCl 或 HNO3-在最高40°C下的 0. IN NaOH-Ecolab的Ultrasil 130型非离子型表面活性剂-活性Oxonia ，含氧水与过乙酸的混合物在30/40°C下1%氧化-还原电位的测量-去矿化的水和再矿化的水+180毫伏(Ag/AgCl电极)，即相对于氢参比电极 +390毫伏-通过注入得到的富含100毫克/升O2的水+180毫伏(Ag/AgCl电极)，即相对 于氢参比电极+390毫伏-通过电解得到的富含100毫克/升O2的水+145毫伏(Ag/AgCl电极)，即相对 于氢参比电极+355毫伏。实施例2 溶解氧的稳定性的测量该实施例的目的是研究在打开瓶子后溶解氧的稳定性。因此，目的在于表征在打 开瓶子时饮料的脱气动力学。操作樽式该操作模式基于希望测试代表用于制备饮料的工业条件的产品。因此，每个系列 的样品在一个充分均勻的相同批次里制得，并具有相同的包装特性瓶子的形式和几何形 状、材料、塞子、液面上空间的体积(即位于密封瓶内水以上的气体体积)。a.产品的定义样品仅由饮用水和氧组成,其中饮用水的矿物组成R经过调整。b.组成用于制备样品的初始水为饮用水。使该饮用水经受本发明的电解法(参 见实施例1)或者通过注入纯O2而富集氧。水的最终组成在下表2中给出表2
Na+ (以毫克/升计)SO42" (以毫克/升计)PO4'" (以毫克/升计)溶解O2 (以毫克/升计)200251110100通过电解水获得的值200251110100通过注入纯O2获得的值c.容器所用包装与工业牛产线的那㈣包装(750毫升玻璃瓶以及相结合的冠形 盖)相同。这些条件保证包装在整个产品寿命，即9个月内的零渗透性。在干燥前用MilliQ水清洗然后冲洗玻璃瓶。这些瓶子用26毫米冠形盖密封。所 述盖子之前用Gamma辐射进行灭菌。产品的装瓶及最终密封在受控气氛中进行。d.解吸动力学-原理一旦制得样品，将它们在进行测试的温度下存储至少48小时，该时间对应于温度 稳定和液相与液面上空间之间的气体平衡。将测试温度慎重地设置在20°C以接近真实的消 耗条件。分析三组的第一个瓶子以确定在打开前平衡下的溶解气体含量。然后在稳定的受
15控环境中同时打开所有瓶子。然后在整个实验过程中使瓶子保持开着。在t = 0，然后在23天内的每隔一定时间，从测试的每个系列的2个瓶子取样并进 行分析。考虑到溶解O2的测量方法，必须在进行分析前用新的盖子重新盖上每个瓶子。该 重新加盖阶段在分析瓶子之前的仅数分钟进行。每个分析是破坏性的，并进行两次。在瓶 子的整个稳定阶段以及测试的过程中，将环境条件标准化(环境温度、振动)。e.材料和方法使用瓶钻孔取样设备，通过极谱测量进行溶解氧的分析。对瓶子进行钻孔并将其置于氮气压力(4巴)下从而以60毫升/分钟的流率将液 体推向测量室。载气(vector gas)为氮气，因为其几乎不溶于水且不会干扰分析。氧传感器由两个电极，即钼阴极和银阳极组成，其全部处于通过透气膜与测量介 质分隔开的碱性电解液(KCl)中。在两个电极间应用恒压，这导致存在于介质中的氧的减少。通过氧化-还原反应 产生的电流正比于存在于介质中的氧的量，因此正比于氧分压。结果测试在根据本发明的方法和使用注入纯氧的方法获得的4个系列的瓶子上进行。 对于每个方法，4个系列对应于溶解氧的4个独立的值(40、70、100、> 100毫克/升)。这些结果证实了溶解氧含量的缓慢降低(参见图4和5)。图4(通过水电解获得的样品)和图5 (通过注入纯氧获得的样品)的图例■系列 1 40ppmΔ系列 2 70ppm 系列 3 ^ IOOppmX 系列 4 > IOOppm粗线对应于在正常饱和下的O2浓度(10毫克/升)。这些图显示了在打开瓶子后溶解氧(通过电解或通过注入得到)的非常慢的解 吸。在两种情况下与大气的完全再平衡(10毫克/升)需要23天。对于初始含量为100毫克/升的系列3和4，在打开时的即时损失为5至10毫克 /升，且在打开后3小时内保持为10毫克/升以下。这些损失在24小时后为20毫克/升。因此，对于正常的饮料消耗，即在打开瓶子后的30分钟内，待考虑的氧损失保持 远低于打开前初始值的10%。过饱和氧的完全解吸需要23天。碰在打开富氧瓶子后3小时的时间里，溶解于饮料中的O2含量保持为等于或大于打 开前初始含量的90%。考虑到决定在液体和液面上大气之间气体转移的物理定律(特别是亨利定律)， 该优良稳定性显得令人惊奇。尽管如此，一些因素能够解释饮料的所述行为。这些富O2饮料可与碳酸饮料相比，碳酸饮料的包装由于其机械阻力使得平衡状态 能够保持在大于大气压的氧分压下。瓶子的打开由于损失该内压力而产生平衡损失并返回至大气压力。该平衡损失转 换为溶解O2的逐渐损失。
在另一方面，过量溶解O2的解吸由于如下原因而减缓>在瓶中液体和液面上空气之间的有限的交换表面，>液体中的O2向自由表面的低迁移，>富氧空气层在紧邻液体表面附近的建立，局部增加了氧分压。这些实验证实了两种富集方法(电解和注入)之间相似的氧行为。Mrk这些结果显示，在这些饮料的正常消耗下，即在打开瓶子后的3小时内，待考虑的 氧损失保持为打开前初始值的10%以下。过饱和氧的完全解吸需要23天。 实施例3 线粒体对含氧水的可利用性和使用的体外研究-该研究的目的为1)证实通过电解加入水中的氧(H2OD)可被肌肉线粒体获得并 利用；2)当测量线粒体呼吸时降低氧浓度以接近体内线粒体所感知(perceived)的O2浓 度。测试用两种不同水制得的两种呼吸溶液(R)溶液R-A 对比水(O2浓度10毫克/升)。溶液R-D 通过电解得到的富氧水,佰是具有与在对比水(大气p02)中发现的相似 的浓度，即10毫克/升。不必测试通过注入得到的富O2 7jC，其在10毫克/升的浓度下与对比水没有区别。方案纤维呼吸利用该技术，有可能原位研究所有线粒体类群的性能。将纤维(5至10毫克鲜重) 置于包含3毫升富氧呼吸溶液的恒温控制的呼吸室(22°C)中，由与计算机相连的Clark电 极连续记录它们的耗氧量。方案1 -富氧溶液对肌肉纤维(10毫克纤维)的V最大的影响将纤维置于恒温控制的呼吸室(22°C )中，测量它们在R-A溶液或R-D溶液中的耗 氧量。在记录6分钟后，加入ADP (2mM)并达到纤维的最大呼吸速率(V最大)。通过确定
与Vtl之比计算ACR(受体控制率)。其是线粒体功能状态的良好指示，并定义了受体(ADP) 对呼吸的刺激，可评价富氧溶液中氧化与磷酸化间的偶联。使纤维消耗溶液R中的氧达一小时，然后回收纤维，干燥并称重。一旦完成实验，测量与槽中氧浓度相关的的动力学从而证实溶液R-D对 在高和低氧浓度下可能的“定性”影响(增加线粒体对氧的亲合力)。方案2 -富氧溶液对线粒体呼吸链的复合体IV的影响复合体IV是线粒体呼吸链中的最终氧受体。该方案的开始与方案1相同，变化发 生在测量之后或注入ADP之后，当加入复合体I的抑制剂以抑制线粒体呼吸，然后加入 琥珀酸盐从而测量经由复合体II的线粒体经呼吸时。接下来的步骤为向电子给体室中直 接注入复合体IV(TMPD-抗坏血酸基底)以刺激细胞色素氧化酶(复合体IV，终端氧受体) 的线粒体呼吸。对应于通过激活整个呼吸链(η = 6)-Α_或者通过仅激活线粒体呼吸链(η =6) -B-的复合体IV，与氧浓度(以μ M的O2表示)相关的最大线粒体呼吸(体积V，以毫摩 尔O2/分钟/克干重计)的结果分别示于图6Α和6Β (值士SEM*p < 0. 05对溶液R-A，**p <0.01对溶液R-A)。对溶液R-A测量的结果用白色显示，对溶液R-D测量的结果用黑色显示。图6A和6B清楚地显示了肌肉线粒体能够使用存在于溶液R-D中的所有氧，其满 足本申请的第一个目的。-图6A和6B显示与呼吸室中氧浓度降低相关的线粒体呼吸速率。乂4±对应于通 过加入ADP以达到最高O2浓度而刺激的最大线粒体呼吸。-图6A显示两溶液间没有显著差异。这表明当使得整个呼吸链发挥功能时，两溶 液间线粒体呼吸的动力学并无显著差异。-最有趣的是，图6B显示当从呼吸链中分离出复合体IV(终端氧受体)时，以及当 氧浓度变得有限(自140 μ M氧起)时，R-D溶液与R-A溶液相比线粒体呼吸速率更高，这 种差异自呼吸室中氧浓度等于100 μ M O2起变得显著(与溶液R-A相比，R-D溶液提供了在 IOOyMO2时+27%的增加，直至在40 μ M O2时+65%的增加)。结果，使用本发明方法获得的富氧水可被线粒体完全获得。有趣的是，当溶液中的 氧变成限制线粒体功能的因素时，当仅终端氧受体发挥功能(复合体IV)时，对本发明的 水，即通过电解得到的富氧水所测得的线粒体呼吸速率大于对比水。该结果表明当介质的 氧浓度有限时，以这种形式溶解的氧能更好地被线粒体获得，能够使得线粒体保持更高的 氧消耗率并因此保持更多的ATP形式的能量产生。实施例4 对猪的体内研究对小型猪进行研究(大白猪)8只在通过电解得到的氧组(电解)，6只在未加入 氧的对比组(对比)，6只在通过注入得到的氧组(注入)。电解组消耗通过本发明电解法得到的水(参见实施例1)。注入组消耗通过注入纯 O2得到的富氧水。三种水的最终组成示于下表3中表3 施用10毫升·千克―1体积的水。在胃内施用结束时的TO之后，在第272、5、10、 15、20、25、30、35、40、50、60、75、90、105和120分钟进行取样。对在胃内施用后的第5、10、 15、30、60和90分钟获得的测量进行利用重复测量的二维方差分析和Tukey post-hoc分 析。动脉-静脉差的趋势电解组在第15分钟的以相对值表示的动脉-静脉差显著低于对比组(图7，表4)， 在第10分钟和第30分钟获得的测量观察到该趋势。富O2水与对比之间在第90分钟也观察到显著区别(图7，表4)。表4 三组的动脉-静脉氧差(Dav02)的趋势，相对值和统计分析 Evs. R=电解对对比E vs. I =电解对注入R vs. I =对比对注入*在对比组和电解组之间的显著性差异ρ < 0. 05**在对比组和电解组之间的显著性差异ρ < 0. 01$在对比组和注入组之间的显著性差异ρ < 0. 05图7的说明三组的动脉-静脉氧差(Dav02)的趋势。结果以相比于参考基准的 相对值给出。在第15分钟(ρ < 0. 05)和第90分钟(ρ < 0. 01)发现电解和对比组之间的 显著差异，在第90分钟(ρ < 0. 05)发现注入与对比组之间的显著差异。血浆室的变化由血红蛋白水平和血细胞压积的相对变化并通过测量摩尔渗透压浓度来确定血 浆室的体积变化。波动以相对于施用时间零点表示(图8A和8B)。电解法和其他两个实验 条件的摩尔渗透压浓度的相对变化在15和30分钟后存在显著差异(表5)。表5 三组的血浆摩尔渗透压浓度(毫摩尔·千克―1)的相对变化。 *相对于电解组的显著差异ρ < 0. 05图8A和8B的说明三组(电解[黑色]、对比[白色]和注入[灰色])血浆体 积的相对变化。这些变化首先通过研究血红蛋白水平和血细胞压积的相对改变(图8A，百 分比)，然后由对在第5、15、30、60和120分钟获取的血液样品计算得到的摩尔渗透压浓度 (图8B，以毫摩尔·千克―1计)而得以确定。观察到电解组(η = 3)与其他两个组之间在 第15和30分钟的摩尔渗透压浓度的显著改变(*ρ < 0. 05)。
结论
在胃内施用富O2水之后，观察到电解法和对比之间动脉-静脉氧差(Dav02)的显 著性差异(表4，图7)。对三种水的分析显示通过注入得到的富O2水处于对比和电解之间。 但是，在摄入后的第一个90分钟，通过注入得到的富O2水相比于对比组未显示Dav02的显
者差升。对与两个富O2组，在摄入后很快观察到血稀释。该观察得到数个独立参数的证实 用于计算血浆体积相对变化和血浆摩尔渗透压浓度变化的血红蛋白水平和血细胞压积变 化(图8A和8B)。该效应似乎由水中的O2促进而不论是何种充氧方法(电解、注入)。但 是定量地，通过电解得到的富O2水的该效应显得高于通过注入得到的富O2水。实施例5 猪的经皮氧分压(TCP02)的体内研究。材料和方法对小型猪进行研究(大白猪)。形成如下三组称作“电解组”的组由消耗使用本 发明的电解法得到的富氧水的14只猪组成(参见实施例1)，“注入组”由消耗使用纯O2注 入法得到的富氧水的14只猪组成，“对比组”由消耗不含氧的水的14只猪组成。在环境空气中将用于测量组织PO2(TC PO2) (Radiometer Copenhagen监测器，Tina TCM4系列)的皮肤探针校准两次。然后在用醇溶液将皮肤修刮和去脂后，将加热至45°C的 电极置于四头肌中。施用10毫升·千克―1体积的水。三种水的最终组成示于下表6中表 6 在胃内施用产品(TO)之前的20分钟的每5分钟以及在胃内施用结束时的TO之后 的第 272、5、10、15、20、25、30、35、40、50、60、75、90、105和 120 分钟，进行 TCPO2 测量。TCPO2 值则表示为相对于参考基准(在TO之前的20分钟内获得的4个值的平均值)以毫米汞柱 计的变化。对在胃内施用后的第5、10、15、30、60和90分钟获得的测量进行重复测量的二维 方差分析禾口 Tukey post-hoc分析。结果由于麻醉动物在90分钟后发生代谢逃逸(escape)，因此在图中未给出90分钟后 获得的值。表7 在三组中以毫米汞柱表示的经皮氧分压(TC PO2)相对于基值的趋势。
E/R =电解对对比；E/I =电解对注入，R/I =对比对注入*在对比组和电解组之间的显著性差异ρ < 0. 05**在对比组和电解组之间的显著性差异ρ < 0. 01$在注入组和电解组之间的显著性差异ρ < 0. 05观察到电解和其他两组(对比和注入)之间的显著差异。例如，早在第2.5分钟， 相比于对比组，观察到电解组TC P02的显著增加(图9，表7)。在整个实验过程中，该区别 是显著的。此外，在第90分钟，相比于注入组，观察到电解组TC P02的显著增加(图9，表 7)。在另一方面，观察到注入组和对比组之间TC P02没有差异(图9，表7)。Mrk在胃内施用富O2水之后，观察到电解法和其他两类水(对比和注入)之间的在皮 肤上测得的氧分压(TC PO2)的显著差异。在氧富集的不同方法(电解和注入)中，仅有通 过电解得到的氧富集可获得能够显著增加在皮肤上测得的氧分压(TC PO2)的水。使用本发明的电解法得到的富氧水能够增加对皮肤的O2供给。
权利要求
通过电解法使水富含氧的方法，该方法包括如下连续步骤(a)在电解槽中电解矿化的但不含Cl 和Br 离子的水，其中阳极和阴极由能透过电荷但不能透过气体的膜分隔开；(b)收集得自电解槽阳极室的富氧水，(c)将得自电解槽阴极室的不含氢的水再注入至在步骤(b)中获得的富氧水中，(d)包装在步骤(c)中获得的水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法包括通过反渗透处理水的在先步骤 (al)以使得渗透物不含Cl—和Br—离子，以及在步骤(al)之后的将在步骤(al)后获得的 渗透物再矿化的在先步骤(a2)，而且步骤(a)在再矿化的渗透物上进行。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于再矿化步骤(a2)包括加入选自NaHC03、 Na2SO4、Na3PO4、Na2HPO4、NaH2P04、KHCO3、K3PO4、K2HPO4、KH2PO4、K2SO4、MgSO4、CaSO4、Ca (H2PO4) 2、 CaHPO4 或 Ca5 (PO4) 30H 的食盐。
4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于该方法包括通过加入水或饮料的 各种组成成分而配制水的另外的步骤(e)，特别地通过将在步骤(al)中获得的反渗透的渗 余物再注入至在步骤(b)或(c)或(d)中获得的富氧水中和/或通过加入选自如下物质的 与O2相容的成分矿物盐和任选地具有盐形式，包括氯化物形式的有机化合物、糖、增甜剂、 调味剂、酸、防腐剂、维生素、果汁、纤维、蛋白质或植物提取物。
5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于所述电解槽的阴极为不锈钢阴极。
6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于所述膜为阳离子膜。
7.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于该方法包括在电解步骤(a)之前 和任选地在步骤(a2)之后将水脱气的另外的步骤(a3)。
8.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于在步骤(b)、(c)、(d)和/或(e) 中获得的水包括至少100毫克/升的溶解氧。
9.通过如前述权利要求任一项所述的方法获得的富氧水或饮料，其特征在于其能够增 加对组织和器官的O2供给。
10.通过如前述权利要求任一项所述的方法获得的富氧水或饮料，其特征在于其能够 增加身体对水的吸收和/或保留并能够促进/改进水合和/或防止脱水。
11.通过如前述权利要求任一项所述的方法获得的富氧水或饮料，其特征在于其能够 增加线粒体呼吸速率并因此增加由线粒体产生的ATP形式的能量。
12.包含如权利要求9至11任一项所述的水或饮料的能量饮料。
13.根据权利要求9至12任一项所述的水或饮料用于能量摄入、能量增强和/或辅助 恢复和健身以改进体能水平和/或延长体力的用途。
14.根据权利要求9至12任一项所述的水或饮料在O2供给变得有限时，如剧烈运动过 程中或者具有动脉炎病变的病人的情况，补救O2缺乏的用途。
全文摘要
本发明涉及通过电解法使水富含氧的方法，该方法包括如下一系列步骤a)在电解槽中电解不含Cl-和Br-离子的水，其中阳极和阴极由能透过电荷的气密膜分隔开；b)自电解槽的阳极室回收富氧水。
文档编号C02F1/44GK101910069SQ200880123528
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月19日 优先权日2007年12月21日
发明者A·克莱因, C·拉斯科斯泰, L·日默内, S·布伦纳 申请人:热尔韦·达诺尼公司