KR19980701390A - 소-클러스터 수(Small-Cluster Water) - Google Patents
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Abstract
칼륨 이온의 농도가 100 ppm 이상이고, 칼륨 이온, 마그네슘 이온 및 칼슘 이온을 칼륨 이온 : 마그네슘 이온 : 칼슘 이온 = 1 : 0.3 내지 4.5 : 0.5 내지 8.5의 중량비로 함유하는 것을 특징으로 하며 상온에서 장기간 동안 안정하게 유지하는 소-클러스터 수.
Description
기술 분야
본 발명은 클러스터 (물 분자 집단 또는 수화물)가 평균적으로 작고 매우 장시간 안정하게 유지되는 소-클러스터 (small-cluster) 수에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 일본 특허 공개 제6-126287호에 개시된 본 발명자들에 의한 선행 기술의 개선에 관한 것이다.
배경 기술
물은 통상 수소 결합에 의한 다수의 분자로 이루어지는 클러스터 (분자 집단)를 형성하고, 그러한 클러스터는 물이 존재하는 곳의 다양한 조건에 따라서 크기가 항상 변화한다.
클러스터가 평균적으로 작은 물은 다음과 같은 점에서 생리학적 및 의약적으로 매우 유용하다고 알려져 있다. 그러한 물은 활발한 분자 운동에 의해 혀의 미뢰 (미각세포)에 완전히 스며들기 때문에 맛이 좋고, 세포 내에 용이하게 들어가서 세포를 활성화시키고, 소화관에서의 흡수가 빠르므로 약제나 음식 및 음료의 흡수를 가속화시키고, 또한 장내 미생물 및 소화관 조직 세포의 억제 또는 활성화에 의해 장내용물로부터 변이원 생성을 감소시켜 암 방지 효과를 갖는다.
이와 같은 소-클러스터 수의 공지된 제조 방법은 다음과 같다.
첫 번째 방법은 물에 초음파를 조사해서 진동시킴으로써 수소 결합을 절단하는 것이다. 두 번째 방법은 세라믹을 물과 접촉시켜 세라믹이 방출하는 원적외선을 물에 작용시키는 것이다. 세번째 방법은 물에 전장 또는 자장을 거는 것이다.
그러나, 이들 공지된 수단으로 생성된 소-클러스터 수는, 소-클러스터를 형성하는 물 분자 상호간 결합이 약하기 때문에 안정하지 못하고, 또한 상온에서 수 시간 내지 수 일이 지나면 원래의 큰 클러스터수로 복귀해 버리는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명자들은 각종 미네랄 성분을 함유하는 천연수가 통상적인 물 보다 더 작은 클러스터를 형성하고 있는 것을 알아내고, 일본 특허 공개 제6-126287호에 개시된 발명을 제안하였다.
공개 출원에서 개시된 발명은 칼륨 이온, 마그네슘 이온 및 칼슘 이온으로 이루어진 군에서 선택한 1 종 이상의 미네랄 성분을 낮은 농도로 함유하고, 물의17O-NMR 스펙트럼에서 밴드 폭이 70 Hz 이하로 되는 평균적으로 매우 작은 클러스터 수이다.
상기 공개 출원에 개시된 발명에 따른 소-클러스터 수는 클러스터가 충분히 작고 또한 상온에서 비교적 장시간 안정하게 존재할 수 있다. 그러나, 물이 상온에서 소-클러스터 상태로 존재할 수 있는 기간은 3 년까지가 한도이다.
본 발명의 목적은 상기 문헌에 개시된 발명을 개선하고 상온에서 보다 장기간 안정하게 존재할 수 있는 소-클러스터 수를 제공하는 것이다.
발명의 개시
본 발명자들은 상기 개시된 발명을 더욱 연구한 결과, 3 가지 미네랄 성분, 즉 칼륨 이온, 마그네슘 이온 및 칼슘 이온을 소정의 중량비로 함유하고 칼륨 이온의 농도가 100 ppm 이상인 물이 통상적인 물보다도 충분히 작은 클러스터를 가지며 상온에서 3 년 이상 (즉, 실질적으로 반영구적) 안정하게 소-클러스터상태로 존재할 수 있다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명에 따른 소-클러스터 수는 칼륨 이온 농도가 100 ppm 이상이고, 칼륨 이온, 마그네슘 이온 및 칼슘 이온을 1 : 0.3 내지 4.5 : 0.5 내지 8.5의 중량비로 함유하는 것을 특징으로 한다.
칼륨 이온, 마그네슘 이온 및 칼슘 이온의 중량비는 바람직하게는 1 : 1.8 : 2.9이다.
본 발명의 소-클러스터 수는 상온에서 적당한 용기 내에서 상기 언급한 금속 이온들을 상기 중량비로 물과 혼합함으로써 쉽게 제조할 수 있다.
상기 언급한 금속 이온은 바람직하게는, 통상 식품 첨가제로서 사용되는 수용성 염의 형태로, 바람직하게는 염화칼륨, 염화마그네슘, 염화칼슘의 염화물의 형태; 칼륨 글루코네이트, 마그네슘 글루코네이트 및 칼슘 글루코네이트와 같은 글루코네이트; 칼륨 아스파르테이트, 마그네슘 아스파르테이트 및 칼슘 아스파르테이트와 같은 아스파르테이트; 또는 수산화칼륨, 수산화마그네슘, 수산화칼슘과 같은 수산화물의 형태로 물에 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 상기 언급한 금속 이온을 상기 중량비로 함유함으로써 물분자의 큰 클러스터가 평균적으로 작은 클러스터가 되고, 작은 클러스터가 매우 장시간 동안 안정하게 유지된다.
즉, 각 금속 이온 (양이온)과 물 분자 중 음으로 하전된 산소 원자 사이에 강한 수소 결합이 형성되어, 각 금속 이온의 특성과의 상호 작용으로 매우 장시간 동안 안정한 소-클러스터 수가 생성된다.
NMR 측정에 의한 공명 시그널의 밴드 폭은 에너지를 흡수한 대상 원자핵이 그 에너지를 방출하는데 요구되는 시간 (완화 시간)에 반비례한다. 따라서, 대상 분자의 운동이 빠를수록 완화 시간은 더 길어진다. 따라서, 시그널의 밴드 폭의 감소는 분자의 격렬한 운동을 나타낸다.
즉, 물의 클러스터가 평균적으로 더 작아지는 것에 비례하여 분자 운동은 더 격렬하게 되어 시그널에 더 작은 밴드 폭을 나타내게 된다.
17O-NMR 스펙트럼에서의 밴드 폭은 일반적으로 지하수로부터 얻어진 수돗물에 있어서 80 Hz 이상, 또한 하천수나 일반 배수를 정화시켜 얻은 수돗물에 있어서는 약 120 Hz 정도이다 [식품과 개발, VOL. 24, No. 7, 1991, p 83].
본 발명에 따라서17O-NMR 스펙트럼에서 밴드 폭이 70 Hz 미만이고, 물 분자의 소-클러스터를 3 년 보다 훨씬 장시간 동안 안정하게 유지하는 소-클러스터 수를 얻을 수 있다.
바람직하게는, 포함된 칼륨 이온, 마그네슘 이온 및 칼슘 이온의 중량비가 1 : 1.8 : 2.9인 소-클러스터 수에 있어서17O-NMR 스펙트럼에서 가장 작은 밴드 폭이 얻어질 수 있다.
도 1은 칼륨 이온 (100 ppm 농도로 함), 마그네슘 이온 및 칼슘 이온을 각각 다양한 중량비로 함유하는 수용액 시료에 대한17O-NMR 측정 결과를 나타내는 도이다.
도 2는 칼륨 이온(10, 50, 100, 200, 400 또는 1,000 ppm), 마그네슘 이온 및 칼슘 이온을 특정 중량비로 함유하는 수용액 시료에 대한17O-NMR 측정 결과의 시간에 따른 변화를 나타내는 도이다
실시예 1
염화칼륨, 염화마그네슘 및 염화칼슘을 소정의 용기(도시되지 않음)에 순수한 물과 혼합하였다. 칼륨 이온의 농도가 100 ppm이고, 칼륨 이온에 대해 다른 금속 이온을 다양한 중량비로 함유하는 수용액 시료를 조제하였다. 각 시료에 대해17O-NMR 측정을 수행하였다.
도 1에서 나타낸 결과에 의하면, 칼륨 이온 : 마그네슘 이온 : 칼슘 이온 = 1 : 0.3 내지 4.5 : 0.5 내지 8.5의 중량비로 금속 이온을 함유하는 수용액 시료는17O-NMR 스펙트럼에서 밴드 폭이 70 Hz 이하였다.
특히, 칼륨 이온, 마그네슘 이온 및 칼슘 이온의 중량비가 1 : 1.8 : 2.9인 수용액 시료는17O-NMR 스펙트럼에서 최소의 밴드 폭 (46. 8 Hz)을 나타냈다.
상기 시료 이외에, 칼륨 이온의 농도가 500 ppm, 1000 ppm 또는 5000 ppm이고, 칼륨 이온에 대해 다른 금속 이온을 다양한 중량비로 함유한 수용액 시료들을 조제하고, 상기와 동일하게 NMR 측정을 수행하였을 때 실질적으로 도 1과 동일한 결과를 얻었다.
실시예 2
금속 이온의 중량비가 칼륨 이온 : 마그네슘 이온 : 칼슘 이온 = 1 : 1.2 : 2.9이고, 칼륨 이온의 농도가 각각 10 ppm, 50 ppm, 100 ppm, 200 ppm, 400 ppm 또는 1000 ppm인 수용액 시료를 조제하였다.
각 시료를 상온에서 저장하면서 계속적으로17O-NMR 측정을 수행하고, 시간에 따른 변화를 5 년 동안 관찰하였다.
도 2에 나타난 결과에 따르면, 모든 수용액 시료가 2년이 경과하기까지 상기 측정에서 밴드 폭 70 Hz 이하를 제공할 수 있는 소-클러스터 수의 상태를 유지하였다.
그러나, 칼륨 이온 농도가 100 ppm 미만의 각 수용액 시료에 있어서, 상기 측정에서의 밴드 폭은 시간에 따라 점차적으로 증가되어 3 년 경과 후에는 70 Hz을 넘었다. 반대로, 칼륨 이온 농도가 100 ppm 이상인 수용액 시료는 5 년을 경과한 후에도 실질적으로 초기의 밴드 폭을 유지하였다.
실시예 3
금속 이온의 중량비가 각각 칼륨 이온 : 마그네슘 이온 : 칼슘 이온 = 1 : 0.3 : 0.5 및 칼륨 이온 : 마그네슘 이온 : 칼슘 이온 = 1 : 4.5 : 8.5이고, 칼륨 이온 농도가 각각 10 ppm, 50 ppm, 100 ppm, 200 ppm, 400 ppm 또는 1000 ppm인 수용액 시료를 조제하였다.
수용액 시료에 대해서 실시예 2에서와 동일한 측정 및 시간에 따른 변화를 측정하였다. 도 2와 거의 동일하게, 상기 시료들 중 칼륨 이온 농도가 100 ppm 이상인 각 수용액 시료는 5 년이 경과한 후에도 실질적으로 초기의 밴드 폭 (70 Hz 이하)을 유지하였다.
이상의 결과로부터, 칼슘 이온의 농도가 100 ppm 이상이고, 칼륨 이온, 마그네슘 이온 및 칼슘 이온을 칼륨 이온 : 마그네슘 이온 : 칼슘 이온 = 1 : 0.3 내지 4.5 : 0.5 내지 8.5의 중량비로 함유하는 수용액은17O-NMR 스펙트럼 측정에서 밴드 폭 70 Hz 이하를 제공하는 소-클러스터 수를 형성하며 5 년 이상 소-클러스터를 유지한다는 것을 알 수 있었다.
본 발명에 따라서,17O-NMR 스펙트럼에서 밴드 폭 70 Hz 이하를 제공하며 물 분자의 소-클러스터를 3 년을 훨씬 넘는 장시간 동안 안정하게 유지하는 소-클러스터 수, 바람직하게는17O-NMR 스펙트럼에서 최소의 밴드 폭을 나타내는 소-클러스터 수를 얻을 수 있다.
Claims (2)
- 칼륨 이온 농도가 100 ppm 이상이고, 칼륨 이온, 마그네슘 이온 및 칼슘 이온을 칼륨 이온 : 마그네슘 이온 : 칼슘 이온 = 1 : 0.3 내지 4.5 : 0.5 내지 8.5의 중량비로 함유하는 것을 특징으로 하는 소-클러스터 수.
- 제1항에 있어서, 칼륨 이온, 마그네슘 이온 및 칼슘 이온의 중량비가 1 : 1.8 : 2.9인 소-클러스터 수.
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