W organizmie człowieka występuje około 60 pierwiastków, przy czym 14 z nich nie zawsze. W naukach o żywieniu określa się je mianem składników mineralnych i stanowią około 4% masy ciała dorosłego człowieka. Spośród składników mineralnych wyróżnia się:

– Makroelementy (wapń, fosfor, magnez, sód, potas, siarka, chlor), których zawartość w organizmie człowieka jest większa niż 0,01%, a zapotrzebowanie dziennie przekracza 100 mg.

– Mikroelementy (żelazo, cynk, miedź, jod, selen, fluor, chrom, mangan, molibden, bor, kobalt, nikiel, krzem, cyna, wanad), których zawartość w organizmie człowieka jest mniejsza niż 0,01%, a zapotrzebowanie dziennie nie przekracza 100 mg/d;

– Ultraelementy (złoto, srebro, rad), których zawartość w organizmie człowieka jest mniejsza niż 0,00001%.

Woda w stanie naturalnym jest związkiem niejednorodnym, a zawarte w niej minerały mają także wpływ na jej właściwości  takie jak odczyn (pH), który może wahać się od 6,5 do nawet 9,5 (np. naturalna woda alkaliczna Java). Główne sole zawarte w wodzie to sole wapnia i magnezu, a ich stężenie decyduje o kolejnej z cech wody jaką jest twardość, która wzrasta wraz z ich stężeniem.  Na ogólny stopień mineralizacji wody, poza makroelementami istotny wpływ ma także suma wodorowęglanów (HCO3), które są jej głównym składnikiem mineralnym.

Naturalną cechą jest obecność w wodzie także związków i pierwiastków toksycznych takich jak rtęć, kadm, glin (aluminium), arsen  azotany, azotyny, THM (trihalometany  np. chloroform), pierwiastki promieniotwórcze. Związki te są obecne zarówno w wodach butelkowanych (choć  nie znajdziemy ich na etykiecie butelki) jak i w wodzie wodociągowej (patrz wyniki badania jakości wody w Warszawie ). To nasuwa  pytanie, czy ważniejsza jest mineralizacja, czy też może czystość wody?

SKŁAD MINERALNY WODY

Woda w swojej strukturze mineralnej zawiera głównie makroelementy (wapń, magnez, sód, potas). W przypadku niektórych wód głębinowych można odnaleźć także zwiększoną zawartość mikroelementów np. żelaza, manganu czy związków fluoru lub siarki.  Struktura wody jest zawsze cechą indywidualną dla danego jej źródła, skąd jest wydobywana. W przypadku wód wodociągowych także spotyka się różny stopień zawartości minerałów i indywidualną strukturę, która zależy od zarówno od wody źródłowej, jak i zastosowanych metod uzdatniania.

Poglądową strukturę składu wody, na przykładzie butelkowanej wody średnio zmineralizowanej prezentuje poniższy wykres:

Jak widać głównym składnikiem mineralnym wody nie są konkretne pierwiastki, a związek w postaci wodorowęglanu, który w zależności od rodzaju wody może stanowić ponad 2/3 składu mineralnego wody. Makroelementy (wapń, magnez, potas, sód) stanowią jedynie około 20% składu mineralnego wody.

W przypadku wód butelkowanych stosowane jest specjalne nazewnictwo w zależności od ogólnego stopnia mineralizacji wody:

– do 50 mg/l składników mineralnych – wody bardzo nisko zmineralizowane,

– 50 – 500 mg/l – wody nisko zmineralizowane,

– 500 – 1500 mg/l – wody średnio zmineralizowane,

– powyżej 1500 mg/l – wody wysoko zmineralizowane.

.

W poniższej tabeli przedstawiono stopień mineralizacji wód butelkowanych oraz porównawczo, na tym tle wodę kranową wraz z metodami filtracji:

Wody wodociągowe w zależności od ujęcia i zastosowanego systemu uzdatniania posiadają ogólną mineralizację na poziomie od 300 do nawet 700 mg/litr. To stawia je na poziomie butelkowanych wód stołowych i nisko zmineralizowanych, a w przypadku zawartości minerałów > 500 mg/l stopień mineralizacji jest podobny jak dla wód średnio zmineralizowanych.

.

WODA WODOCIĄGOWA JAKO ŹRÓDŁO WODY PITNEJ

Ze względu na relatywnie dobry poziom mineralizacji (zbliżony do wód butelkowanych), wodę wodociągową warto rozważać w kontekście wody pitnej, szczególnie, że jej koszt jest około 100 krotnie niższy niż wody butelkowanej. Ze względu na możliwe wtórne zanieczyszczenia instalacji wodociągowej, stosowaną nadal technologię uzdatniania zawierającą dezynfekcję chlorem oraz naturalną, niewielką zawartość metali ciężkich, zalecana jest filtracja wody z wodociągu.

Zawartość metali ciężkich oraz związków toksycznych w wodzie wodociągowej – na przykładzie wyników badania wody w Warszawie (Wodociąg Północny, Kwiecień 2017 r):

W zakresie domowych metod  filtracji można wyróżnić dwie metody wpływające istotnie na poziom mineralizacji i stopień oczyszczenia wody:

Odwrócona osmoza – to technologia, której funkcją celu zastosowania jest dogłębne oczyszczenie wody. W sposób fizyczny, poprzez usunięcie do kanalizacji usuwa do 99,9% wszystkich metali ciężkich zawartych w wodzie (rtęć, ołów, kadm, arsen, glin). Także związki chloru, fluoru oraz THM są skutecznie usuwane z wody w ramach tej technologii.

Porównanie rodzajów i zakresów filtracji:

Niestety nie jest to technologia selektywna, co oznacza, że wraz z usunięciem pierwiastków i związków toksycznych, usuwane jest także znaczna część minerałów. Stąd nowoczesne systemy odwróconej osmozy wyposażone są we wkłady mineralizujące, które wtórnie wprowadzają minerały do uprzednio oczyszczonej wody. Dzięki wkładom mineralizującym uzyskuje się dodatkową łączną mineralizację sięgająca nawet do 200 mg/l, przy jednoczesnym bardzo głębokim oczyszczeniu, co stawia tę technologię jako dobrą alternatywę dla wód butelkowanych, szczególnie przy zastosowaniu wody dla niemowląt i dzieci, gdzie zalecane są wody o niskim stopniu mineralizacji. Do tego w odróżnieniu od wód butelkowanych, w nowoczesnych systemach filtrujących nie stosuje się szkodliwych związków np. Bisfenolu A (BPA),używanego powszechnie do utwardzania butelek plastikowych do wody (przykład rozwiązania filtracyjnego z odwróconą osmozą i skutecznym mineralizatorem wykonane w technologii BPA FREE).

Jonizacja wody – jonizacja wody nie jest stricte technologią służącą oczyszczaniu wody. Niemniej ma ona bardzo istotny wpływ na strukturę jonową wody i jej charakterystykę. Podczas procesu elektrolizy w jonizatorze powstają dwie frakcje wody: woda alkaliczna, która skupia jony pierwiastków alkalicznych (wapń, magnez, potas, sód) oraz woda kwaśna, (skupiająca pierwiastki kwasotwórcze (siarka, fosfor, fluor, chlor).

                              Proces elektrolizy w produkcji wody alkalicznej:

Wodą pitną uzyskaną w procesie elektrolizy jestwoda alkaliczna, którą charakteryzuje wyższe o około 30-50% (w zależności od mocy jonizacji) stężenie pierwiastków alkalicznych, aniżeli w wodzie wejściowej, zasilającej urządzenie. To pozwala na osiągnięcie w wodzie alkalicznej (przygotowanej na bazie wody kranowej) stężeń wapnia i magnezu porównywalnych do wód średnio mineralizowanych, butelkowanych (około 100 mg/l jonów wapnia oraz 20 mg/jonów magnezu). Woda alkaliczna posiada także inne wartościowe cechy jak obniżony potencjał przeciwutleniania (w przeciwieństwie do wody kranowej, czy butelkowanej jest antyoksydantem), lepsza struktura, czy niższe napięcie powierzchniowe oraz większa zawartość tlenu. Więcej o procesie jonizacji można przeczytać tutaj.

.

WAPŃ I MAGNEZ – GŁÓWNE PIERWIASTKI W WODZIE

Wapń (Ca2+) – to główny makroelement stanowiący około 20% składu mineralnego wody. W organizmie jest głównym budulcem kości. Odpowiada także za uszczelniające działanie naczyń krwionośnych. Jako pierwiastek alkaliczny jest wykorzystywany przez organizm do utrzymania równowagi kwasowo – zasadowej. Zalecane dzienne spożycie wynosi 1000 mg/dzień (dla dorosłego mężczyzny) i wzrasta wraz z wiekiem. W wodzie stężenia wapnia wynoszą od 20 mg/l (wody butelkowane stołowe/źródlane) do nawet 400 mg/l w wodach bardzo wysoko mineralizowanych. Najczęściej spotykane  stężenie wynosi od 50 do 100 mg/l w wodach butelkowanych oraz 30-120 mg/l w wodach wodociągowych.

Wapń z wody charakteryzuje się dobrą wchłanialnością i przyswajalnością przez organizm. Niemniej ogólny stopień przyswajalności wapnia istotnie zależny od związków towarzyszących, którymi dla wapnia są witamina D3 oraz witamina K2, pozwalające na jego transport do tkanek.

Magnez (Mg2+) – to minerał niezbędny do prawidłowej pracy mięśni serca i układu sercowo – naczyniowego. Pełni też ważne role regulacyjne systemu neurologicznego. Odgrywa ważną rolę w wytwarzaniu i magazynowaniu energii w postaci wysokoenergetycznych związków. Wpływa w ten sposób na poprawę koncentracji, pamięci oraz nastroju. Będąc katalizatorem spalania węglowodanów (glukozy), odpowiada za dostawę energii do tkanek i komórek organizmu, zwłaszcza do wrażliwych na jej niedobór komórek nerwowych mózgu.

Zalecane dzienne spożycie wynosi  400 mg/dzień (dla dorosłego mężczyzny). W wodzie stężenia wapnia wynoszą od 5 mg/l (wody butelkowane stołowe/źródlane) do nawet 100 mg/l w wodach bardzo wysoko mineralizowanych. Najczęściej spotykane  stężenie wynosi od około 20 mg/l w wodach butelkowanych oraz 10 mg/l w wodach wodociągowych.

W procesie absorpcji wapnia i magnezu przez organizm występuje wzajemna zależność od proporcji tych dwóch minerałów. Jako właściwą przyjmuje się proporcję 2:1 jonów wapnia do jonów magnezu. Wapń i magnez to pierwiastki, które odpowiadają także za twardość wody (większe ich stężenie nadaje wodzie większą twardość).

 .

MINERAŁY Z WODY, A SUPLEMENTACJA

Minerały występujące w wodzie stanowią niewielki odsetek wszystkich niezbędnych organizmowi pierwiastków. Zasadniczo rolę wody można rozpatrywać jedynie jako wsparcie w suplementacji dwóch makropierwiastków tj wapnia i magnezu, gdyż pozostałe albo nie występują w ogóle w wodzie, albo ich stężenia są śladowe w stosunku do zapotrzebowania organizmu.

Poniżej na przykładzie wody butelkowanej średnio zmineralizowanej zaprezentowano w jakim odsetku woda może uzupełniać poziom makroskładników w diecie:

Z powyższego wynika, że jedynym makroelementem, na którego suplementacje może mieć wpływ woda jest wapń. Przy spożyciu 1 litra wody o mineralizacji 110 mg/l wapnia, uzupełniane może być do 11% rekomendowanego dziennego spożycia (RDS).  Aby w pełni zrealizować RDS dla wapnia  należałoby spożyć aż 9 litrów wody, a dla magnezu aż 21 litrów. W przypadku potasu, którego stężenie wynosiło 10 mg/l jego udział w realizacji dziennego RDS jest już marginalny.

Przede wszystkim woda nie dostarczy organizmowi ważnych składników odżywczych, takich jak białka, aminokwasy, węglowodany, witaminy, tłuszcze, a także niektórych ważnych minerałów (np. krzemu, żelaza, fosforu czy jodu).

Stąd ważne jest zastosowanie zrównoważonej diety ukierunkowanej na uzupełnienie pierwiastków z pożywienia. Zawartość makropierwiastków w pożywieniu jest znacząco większa, aniżeli spotykana w wodzie. Stąd na przykład zaledwie jedna szklanka soku pomarańczowego może dostarczyć tyle wapnia, co 2 litry wody.

Dla porównania, poniżej podano zawartość wapnia i magnezu w wybranych produktach spożywczych:

Zawartość wapnia w produktach (miligramy na 100 gram):

Zawartość magnezu w produktach (miligramy na 100 gram):

.

MINERALIZACJA WODY, A WYPŁUKIWANIE MINERAŁÓW

Można spotkać się z twierdzeniem, iż picie niskozmineralizowanych wód źródlanych oraz wody wodociągowej pozyskanej z systemów filtrujących jest nie zalecane, a wręcz szkodliwe dla organizmu, ponieważ prowadzi do wypłukiwania minerałów.

Zgodnie z aktualnym Rozporządzeniem Ministra Zdrowia minimalny próg mineralizacji wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi wynosi 60 mg/l. Taka ilość minerałów nie przyczynia się do zaburzeń równowagi wodno – elektrolitowej ani do wypłukiwania pierwiastków z organizmu, ponieważ nerki – organ zarządzający m.in. gospodarką wodno – elektrolitową – mają zdolność regulacji ilości wydalanych elektrolitów. Tak więc jeżeli pijemy wodę niskozmineralizowaną będziemy wydalać więcej rozcieńczonego moczu, jednak nie spowoduje to straty minerałów, które wówczas są wchłaniane do krwi z kanalików nerkowych a nie usuwane razem z moczem.

Woda niskomineralizowana (w tym kranowa, czy filtrowana o sumie składników mineralnych 60 – 500 mg/l) są bezpieczne dla osób w każdym wieku i świetnie spełniają swoją funkcję, która polega przede wszystkim na nawadnianiu organizmu.

 .

PODSUMOWANIE

Z przedstawionych danych wynika, że w zakresie suplementacji makroelementów woda raczej nie jest ich kluczowym źródłem dla zaopatrywania organizmu. Niemniej w przypadku nawet niewielkiego stopnia mineralizacji wody, można w niewielkim stopniu uzupełniać poziom wapnia i magnezu.

Woda wodociągowa, z poziomem mineralizacji zbliżonym do popularnych nisko mineralizowanych, czy stołowych wód butelkowanych jest dla nich  bardzo dobrą alternatywą o ile zadba się o odpowiednią jej filtrację.

W zakresie rozwiązań filtracyjnych w kontekście zwiększenia mineralizacji wody najbardziej odpowiednią techniką jest filtracja z jonizacją wody za pomocą jonizatora, (na przykład modelu jonizatora przepływowego), która oprócz kondensacji jonów alkalicznych podwyższa także pH oraz nadaje redukcyjny potencjał wodzie w postaci rozpuszczonych przeciwutleniaczy (jonów OH- powstałych w trakcie elektrolizy).

Z kolei przyjmując głębokie oczyszczenie jako nadrzędną funkcję systemu filtracji, najlepszym rozwiązaniem będzie system odwróconej osmozy z mineralizacją wykonany w technologii BPA FREE. Takie rozwiązanie filtracyjne zapewni wodę wolną od metali ciężkich i związków toksycznych mająca odpowiedni stopień mineralizacji i polecaną szczególnie dzieciom (ze względu na znacząco niższe normy zawartości czynników szkodliwych w wodzie).

Woda dla dzieci powinna spełniać szczególne wymagania. Dla niemowląt i dzieci do 3 roku życiarekomendowana jest woda niskomineralizowana (ogólna zawartość soli mineralnych nie jest większa niż 500 mg/l), niskosodowa (zawartość sodu niższa od 20 mg/l), niskosiarczanowa (zawartość siarczanów niższa niż 20 mg/l). Nie powinno stosować się wody średnio- i wysokozmineralizowane, ponieważ wysoka zawartość soli mineralnych prowadzi do obciążenia nerek niemowlęcia.

Dodatkowo materiał, z którego wykonane jest opakowanie nie powinien zawierać Bisfenolu A (BPA).  Od marca 2011 roku zgodnie z postanowieniem Komisji Europejskiej, produkcja i import butelek do karmienia dzieci, zawierających Bisfenol A(BPA) jest zabroniony na terenie Unii Europejskiej.