Woda jest jedną z najbardziej niezwykłych substancji występujących w przyrodzie. Pomimo prostej budowy chemicznej (H₂O), jej właściwości fizyczne i chemiczne wynikają ze złożonej struktury molekularnej oraz dynamicznej sieci wiązań wodorowych między cząsteczkami, czyli sił, które powodują, że cząsteczki wody nieustannie łączą się i rozdzielają.
W ostatnich latach coraz więcej badań naukowych koncentruje się na analizie mikrostruktury wody, czyli sposobu organizacji cząsteczek w większe agregaty zwane klastrami, innymi słowy – grupami kilku lub kilkunastu cząsteczek wody połączonych ze sobą wiązaniami wodorowymi.
Struktura ta może zmieniać się pod wpływem różnych czynników fizycznych i technologicznych, co prowadzi do powstawania wody o zmodyfikowanych właściwościach fizykochemicznych, czyli wody, która może nieco inaczej rozpuszczać i transportować różne substancje.
Cząsteczki wody nie występują w stanie całkowicie izolowanym. Ze względu na polarność molekuły oraz obecność wiązań wodorowych tworzą one dynamiczne agregaty – tzw. klastry wodne, czyli tymczasowe grupy cząsteczek wody.
Badania fizykochemiczne wskazują, że stabilność tych klastrów zależy od ich geometrii oraz liczby cząsteczek wchodzących w skład agregatu. W analizach dotyczących klastrów (H₂O) wykazano, że w wodzie mogą występować zarówno większe struktury agregacyjne, jak i mniejsze kompleksy cząsteczek, czyli mniejsze „pakiety” cząsteczek wody.
Zmiany proporcji między tymi formami mogą wpływać na właściwości fizykochemiczne wody, takie jak:
W uproszczeniu można powiedzieć, że im mniejsze i bardziej uporządkowane klastry wody, tym łatwiej woda może transportować rozpuszczone w niej substancje.
Jedną z metod modyfikacji struktury wody jest proces mikrostrukturyzacji, polegający na oddziaływaniu czynników fizycznych (takich jak pola elektromagnetyczne oraz oscylacje akustyczne) na agregaty cząsteczek wody.
W opisanej technologii wykorzystuje się urządzenie generujące impulsy elektromagnetyczne oraz drgania akustyczne powstające podczas wyładowania jarzeniowego w plazmie niskotemperaturowej. Oddziaływanie tych sygnałów może prowadzić do reorganizacji klastrów wodnych oraz zmiany ich rozkładu w roztworze.
W praktyce oznacza to, że większe agregaty cząsteczek wody mogą rozpadać się na mniejsze i bardziej mobilne struktury molekularne, co zmienia właściwości fizykochemiczne cieczy.
Istotną cechą tej technologii jest bezkontaktowy charakter procesu, czyli woda nie ma bezpośredniego kontaktu z plazmą – oddziaływanie zachodzi poprzez pole elektromagnetyczne i fale akustyczne. Dzięki temu nie dochodzi do powstawania wolnych rodników, które mogłyby zmieniać skład chemiczny wody.
Mówiąc prościej – proces polega na fizycznej reorganizacji struktury wody, a nie na dodawaniu do niej jakichkolwiek substancji chemicznych.
Badania spektrometryczne (m.in. metodą ESI-MS) wykazały, że po procesie mikrostrukturyzacji może dochodzić do zmiany udziału poszczególnych agregatów wodnych w roztworze.
Zaobserwowano m.in.:
Zmiany te mogą wpływać na sposób rozpuszczania i transportu substancji w roztworach wodnych.
Oznacza to, że woda o zmodyfikowanej strukturze może efektywniej transportować jony i składniki mineralne w roztworze.
W literaturze naukowej opisano również eksperymenty wskazujące, że struktura wody może ulegać przejściowym zmianom pod wpływem pola elektromagnetycznego.
W badaniach obserwowano m.in.:
Zjawisko to jest obecnie przedmiotem intensywnych badań fizykochemicznych, ponieważ może mieć znaczenie dla zrozumienia zachowania wody w różnych środowiskach technologicznych i biologicznych.
Wpływ struktury roztworów wodnych na przyswajalność składników mineralnych analizowano również w badaniu przeprowadzonym w Zakładzie Żywności i Żywienia Uniwersytetu Medycznego w Lublinie.
W badaniu oceniano względną biodostępność magnezu i cynku w warunkach symulowanego trawienia in vitro, czyli laboratoryjnego modelu odtwarzającego procesy zachodzące w przewodzie pokarmowym człowieka.
Analiza polegała na przeprowadzeniu dwuetapowego procesu trawienia odpowiadającego etapowi żołądkowemu i jelitowemu oraz określeniu ilości pierwiastków, które mogą przenikać przez półprzepuszczalną membranę dializacyjną – modelującą wchłanianie w jelicie cienkim.
W badanych próbkach stwierdzono średnią zawartość:
Najważniejszym parametrem była jednak względna biodostępność, czyli procent składnika, który potencjalnie może zostać wchłonięty przez organizm.
Średnie wyniki wyniosły:
Dla porównania, w wielu badaniach dotyczących suplementów diety biodostępność cynku wynosiła jedynie 1,1–9,4%, co oznacza, że uzyskane wyniki należy uznać za wysokie.
Autorzy raportu wskazują, że tak wysoka biodostępność może wynikać z faktu, że składniki mineralne występowały w postaci rozpuszczonych w wodzie jonów, które są łatwiej dostępne dla organizmu niż składniki zawarte w trudno rozpuszczalnych formach chemicznych.
Innymi słowy – gdy składniki mineralne znajdują się w roztworze wodnym, organizm może je przyswoić łatwiej niż wtedy, gdy występują w postaci nierozpuszczonych cząsteczek.
Zmodyfikowane właściwości wody mogą być wykorzystywane w wielu obszarach przemysłowych i technologicznych.
Według publikacji naukowych oraz raportów technologicznych mikrostrukturyzacja wody znajduje potencjalne zastosowanie m.in. w:
Badania wskazują również, że woda o zmodyfikowanej strukturze może wpływać na właściwości materiałów polimerowych oraz hydrożeli stosowanych m.in. w kosmetyce czy technologii biomedycznej.
Technologia mikrostrukturyzacji wody została zastosowana jako element procesu technologicznego w formule Tropokolagen Drink.
W produkcie wykorzystuje się wodę poddaną procesowi mikrostrukturyzacji jako bazę płynnej formy suplementu.
Zastosowanie takiej wody ma na celu stworzenie środowiska, w którym składniki aktywne – takie jak peptydy kolagenowe, witaminy czy minerały – występują w formie dobrze rozpuszczonej w roztworze.
Mikrostrukturyzacja wody jest rozwijającym się obszarem badań fizykochemicznych i technologicznych.
Badania wskazują, że zmiany w organizacji cząsteczek wody mogą wpływać na jej właściwości jako rozpuszczalnika oraz na sposób transportu substancji rozpuszczonych w roztworach wodnych.
Jednocześnie wyniki badań dotyczących biodostępności składników mineralnych pokazują, że forma roztworu wodnego może sprzyjać ich przyswajalności w organizmie.
Z tego względu technologia mikrostrukturyzacji znajduje zastosowanie w różnych obszarach technologicznych, w tym w opracowywaniu płynnych form suplementów diety.
Przytoczone publikacje naukowe dotyczą właściwości fizykochemicznych wody oraz badań laboratoryjnych nad biodostępnością składników mineralnych. Nie stanowią one oświadczeń zdrowotnych dotyczących suplementów diety.
