含金属组合物及其制备方法和用途 矿物质即所选的微量金属元素是人类良好健康状况所需的饮食部分，这种观点已被完全确立。矿物质的缺乏会导致健康状况不良和特殊疾病。在人体所需的矿物质中，例如有金属锌、镁、铜、铁和硒。人体需要可溶形式的微量矿物质，由此相应的金属离子在血流中是可生物利用的。
随着高度加工和方便食品的增加，出现了当今状况中一般饮食不能包含足够的维生素和/或矿物质的忧虑。基于维生素和矿物质补充剂是食品成分而不是药物，所以它们在没有处方的条件下可以随处获得。
本发明特别涉及矿物金属组合物及其制备方法和它在人或动物矿物质“运送”系统中的用途。已知矿物盐本身如硫酸锌、硫酸铁等会溶解在水溶液中形成相应的离子如带Zn2+和Fe2+和SO42+。但是，已经观察到在血流中的溶液中矿物金属离子在被细胞摄取利用方面是不容易被生物利用的。所以至少有两种矿物‘结合’系统可用于提高这些离子的生物利用度。目前可获得的大多数矿物质补充剂都是基于无机螯合剂结合系统。在这类组合物中，所需的矿物元素如锌、镁等在化学上是能够结合成螯合物从而使矿物离子的生物利用度更显著地受到消弱。消化系统从细胞摄取的螯合物结合剂中沥滤矿物元素存在着困难。这就限制了它们的生物利用度。基于螯合物地矿物质补充剂明显限制了矿物质元素的人体吸收，一些为所表现出的7到10％。认为剩余含量的矿物质没有被吸收到血流中，而是循环到了尿或粪便中。当螯合物能够在大肠中起絮凝剂的作用时，螯合剂结合的铁矿物补充剂尤其会引起便秘。最好是用另外一种提高了矿物元素生物利用度的矿物质‘运送’系统克服这种缺点。
其他矿物补充剂组合物基于与有机谷氨酸盐粘结剂结合的矿物盐。基于谷氨酸盐结合的矿物运送系统的一种产品是口服的含锌锭剂。但是，不仅谷氨酸盐运送系统证实了以与上述鳌合剂相似方式限制了矿物元素/离子的生物利用度，而且谷氨酸锌锭剂尤其容易在口腔中留下不想有的着色污点。所以最好用可提供更好矿物元素生物利用度的另外一种矿物运送系统克服这种具体缺陷。
因此，可总结为现存的鳌合物和谷氨酸盐结合矿物组分能够运送这类矿物元素进入血流的只是各矿物元素总含量的很小比例，并经过相当长的时间，由此限制了特殊矿物质的生物利用度。
本发明人已经考虑过现存矿物质运送系统如鳌合物和谷氨酸盐质运送系统及其缺陷。本发明本身提供了另外一种矿物质运送系统，这种系统基于已发现不仅在血流含量而且在血流吸收时间方面都可提高特殊矿物质的生物利用度的非常不同的组分。
本发明人提供了他的发明的好几个方面，都是基于含有矿物质或其他金属元素的组合物、制备这种组合物的方法和这种组合物的用途，它涉及到人或动物饮食用矿物质补充剂领域之外的好几个不同技术领域，即使用该组合物治疗疾病或紊乱的医疗状况、处理或纯化水或污物、用作杀藻剂、杀真菌剂和消毒剂并且用于处理控制腐蚀的金属基质。
所以，本发明的第一方面提供含金属的组合物，它实际上含有：
(i)至少一种溶于水时形成金属离子的水溶性金属化合物，
(ii)至少一种这里所定义的金属离子改性剂，
(iii)至少一种酸，和
(iv)水，
该组合物的pH值小于6而电解电势在10毫伏以上。
本文所用的术语“金属”包括具有金属性能的半金属如硒。
这种组合物优选基本上由含有任何优选添加剂的前述组分组成，更优选由这类组分、任选添加剂和任何平衡的不可避免的杂质组成。
本发明的第二方面提供了制备第一方面所限定的组合物的方法，包括将(I)溶于水，加入(ii)并混合或使其溶解，然后加入(iii)，同时监控组合物的pH值和电解电势直到每次测定都达到所要求保护的数值。
本发明的第三方面提供了第一方面所定义的组合物的用途，例如这种组合物用于预防或治疗一种或多种下列病原性疾病，即细菌、真菌或病毒感染、逆转录病毒感染如AIDS或肝炎C，尤其包括含铜的这类组合物治疗一种或多种下列疾病，即霍乱、沙门氏菌、志贺氏菌、大肠杆菌和衣原体。
本发明第四方面提供了第一方面所定义的组合物用于制备治疗疾病或紊乱如一种或多种前述疾病或紊乱的药物的用途。
本发明第五方面也提供了第一方面所定义的组合物作为杀菌剂或杀藻剂、絮凝剂、杀病毒剂和/或杀真菌剂在处理水或含水物或污水、排放物、工业和家庭废物的用途。
本发明第六方面提供了第一方面所定义的组合物给金属基质形成抗腐蚀涂层或电镀层从而起抗金属腐蚀的密封剂作用的用途。
本发明第七方面提供了第一方面所定义的组合物作为抵抗食品的细菌或真菌损坏的杀菌剂和/或杀真菌剂的用途。
金属离子改性剂优选是可通过消化系统有效运送含金属矿物元素离子并以生物可利用方式进入血流的结合剂而不是鳌合剂或谷氨酸盐。这类结合剂可以是例如络合剂、缓冲剂或螯合剂。最优选使用可溶性铵化合物如一种或多种下列铵盐：氯化铵、硫酸铵或磷酸铵。
这类金属离子改性剂在保持和持续电解电势方面显得特别有效。
本发明基于发明人这样的发现，即在酸性含水介质中从选择的含金属电解质可以配制成适合人或动物血流和其他用途改良的金属矿物质运送系统，该系统显示了很长时期稳定的可测电解电势。尤其这类组合物是被意外发现的，当它被摄取或吸收时，使得矿物离子更快地被肌体的细胞摄取利用，并且在血流中在给定时间后可生物利用的矿物质的重量百分比方面更有效和更持续。另外，由于已经发现的提高的有益作用，含有金属矿物元素的离子似乎更具有生物活性。含有金属矿物元素的离子似乎被极化，带有总的阳离子电荷。所以，在本发明的组合物中，金属元素的作用似乎被金属离子改性剂协同性地提高。特别是这似乎是含锌和镁组合物的情况。
在本发明优选的技术方案中，金属组合物是矿物金属类的组合物，并能够穿过皮肤、粘膜或其他粘膜经皮起作用，甚至更快地吸收进入血流。
用于饮食补充剂或医疗用途的优选组合物的技术方案能够以可生物利用的和潜在的更具生物活性形式在至多10分钟例如在6到10分钟内能够提供高达90％吸收到血流中的矿物元素重量。所以这种饮食或医疗用途的酸性电解水溶液形式的组合物能够给身体的细胞摄取提供快速的矿物元素离子的运送，所需要的矿物很少通过尿液和/或粪便浪费掉。
在含铁或锌作物矿物元素的优选组合物中，可能会避免上述的螯合的谷氨酸铁和锌的缺点，同时在更短的时间内提供更多的血流中可用的这些矿物元素并再以更具生物活性的形式出现。
用于人或动物饮食或医疗用途的本发明组合物优选基于在含水组合物中存在至少一种水溶性金属化合物如矿物金属盐，它进一步包含第一方面所限定的组分并且所有这些组分已经被US-FDA选定为GRAS(通常认为是安全的)食品添加剂或其他化学物质。
为了制备人或动物饮食或医疗用途的本发明组合物，最好选用下列一般制备方法：
一般方法
(a)所需的金属如矿物元素如锌是以这些金属的可溶性盐如硫酸锌存在的。这就是在通常室温例如20℃左右剧烈搅拌下将这些盐混入水中以使其完全溶于优选1升的蒸馏水(相对于去离子水)中。由此在水溶液中形成相应的金属矿物离子。
(b)当所有的金属盐都完全溶于蒸馏水时，加入至少一种金属离子改性剂，优选鳌合剂、缓冲剂或络合剂，如一种或多种可溶性铵盐例如一种或多种硫酸铵、氯化铵、柠檬酸铵和磷酸铵，将其混入溶液溶于其中。
(c)向步骤(b)中所获得的含水混合液中仔细并缓慢地加入至少一种酸性成分(例如硫酸和/或柠檬酸或盐酸)，优选使用测定计量器，以降低混合液的pH到优选水平并同时具有可测定电解电势直到也达到优选水平。电解电势的数值优选用毫伏计测定和监控。好几种商业上可购得的瞬时读数pH测量仪能够通过简单调节作为毫伏计量器发挥作用。应当加入足量的酸以控制pH和电解电势的数值。制备用于饮食和医疗的含水含金属组合物优选含矿物金属的这类组合物的方法可以比作是电测滴定的一种形式。
本发明人已经观察到在许多实施方案中，完成步骤(c)后，加入一种或多种适当的酸，最优选所选定的GRAS酸，组合物在相对高的电解电势下具有与动态平衡溶液相关的行为。可以在步骤(c)中观察到放热反应。在许多实施方案中的含水组合物也似乎证实一般的阳离子溶液的特点，即包括金属元素的正电荷阳离子数目上超过了阴离子。而且当存在于血流中时，这类阳离子似乎被吸引并由此破坏或损坏具有全部负电荷的致病细胞如细菌、真菌或病毒细胞。
为了进一步详细说明本发明的所有方面，现在以表格形式列出了大量非限定性的实施例以更完整地理解本发明，并使本领域普通技术人员对本发明的这些或其他实施方案能够实施。在每个实施例中的制备方法都相应于上文已经概括的一般方法，使用1升蒸馏水或在实施例13a中使用860ml蒸馏水。
对医疗领域的使用，将该制剂以1滴到15滴的范围溶于更多的水中根据病情的严重程度每天口服一次、两次或三次。
对非医疗领域的使用，所用量可以按照经济、所需作用、被处理的物质(如水)的量而改变。精确用量是相对很少要求保护高的并可以由使用者调节。
应当理解为当金属化合物是硫酸盐时，所述金属离子改性剂优选也是硫酸盐并且所述酸优选为硫酸。
相似地，当金属化合物是氯化物时，所述离子改性剂也优选是氯化物而所述酸优选是盐酸。当金属离子改性剂是磷酸盐时，优选使用磷酸作为酸，无论使用什么金属盐作金属离子源。 实施 例号组合物中的矿物质 或其他金属元素 化合物/用量金属离子改性剂/用量 酸/用量 任选添加剂 最终 pH最终电解电势，毫伏(mv) 使用的领域 1 铜硫酸铜150g硫酸铵75g硫酸98％37.5mls - ＜1.5 350-380医疗，抗菌，尤其是抗幽门螺杆菌 2 铜硫酸铜150g硫酸铵75g硫酸98％可变* - 1-2 ＞300医疗，抗真菌治疗 3 铜硫酸铜150g硫酸铵75g硫酸98％可变 - ＜2 ＞350医疗，关节炎镇痛 4 铜硫酸铜200g硫酸铵75g硫酸98％可变 - 1.5 ＞350基本的铜饮食补充剂 5 镁硫酸镁/150g硫酸铵75g硫酸98％可变维生素B1维生 素B3 1-2 ＞350医疗，抗病毒 6 镁硫酸镁/150g硫酸铵75g硫酸98％可变 - 1-2 ＞350医疗，哮喘的治疗或预防 7 镁硫酸镁/150g硫酸铵75g硫酸98％可变 - 1-2 ＞350医疗，中风的治疗和预防 8 镁硫酸镁/150g硫酸铵75g硫酸98％可变 苹果酸 1-2 ＞350医疗，慢性疲劳综合征的治疗 9 镁硫酸镁/100g磷酸铵60g浓磷酸40ml 苹果酸40g 1-2 ＞350就象实施例8也用于抗患有逆转录病毒疾病如AIDS和/或肝炎C患者的副作用 10 镁硫酸镁/150g硫酸铵75g硫酸98％可变 天然利尿剂 1-2 ＞350医疗，缓解月经前的紧张 11 镁硫酸镁/150g硫酸铵75g硫酸98％可变 褪黑激素 缬草 1-2 ＞350医疗，治疗失眠 12 镁硫酸镁/200g硫酸铵75g硫酸98％可变 - 1-2 ＞350基本的镁饮食补充剂 13 硒硫酸硒150g硫酸铵75g硫酸98％可变 - 1-2 ＞350医疗，治疗癌症 13a 硒硒酸H2O3Se 50g硫酸铵80g浓磷酸40ml - 1-2 ＞350用于治疗癌症、肝炎C和AIDS的组合物。具有治疗黑素瘤迹象的该组合物的局部制剂 14 铁硫酸铁200g硫酸铵75g硫酸98％可变 - 1-2 ＞350基本的铁饮食补充剂 15 锌硫酸锌150g硫酸铵75g硫酸98％可变 维生素C 1-2 ＞350医疗，抗病毒特别是抗逆转录病毒如AIDS和/或肝炎C 16 锌硫酸锌200g硫酸铵75g硫酸98％可变刺激剂-咖啡因，尼古丁和人参 1-2 ＞350医疗，altertness促进剂，潜在的宿醉药物 17 锌硫酸锌150g硫酸铵75g硫酸98％可变 - 1-2 ＞350基本的锌饮食补充剂 18 锌硫酸锌200g硫酸铵75g硫酸98％可变维生素B5维生素B6为加速锌的运送 1-2 ＞350医疗-抗化疗的副作用 18a 锌硫酸锌200g硫酸铵65g浓磷酸40mls柠檬酸30g(催化剂)和丙酮酸50g(辅酶) 1-2 ＞350与实施例43-致，更优选的制剂，适合于患有由逆转录酶抑制剂损坏的线粒体机能障碍或其他的AIDS患者 19 铜硫酸铜150g磷酸铵75g磷酸可变 - 1-2 ＞350杀真菌剂，土壤杀菌剂，可替代甲基溴，皮肤杀真菌剂 20 铜硫酸铜150g氯化铵75g浓盐酸可变 - 1-2 ＞350如实施例1 21 铜硫酸铜150g氯化铵75g浓盐酸可变- 1-2 ＞350如实施例3 22 铜硫酸铜150g氯化铵75g浓盐酸可变- 1-2 ＞350医疗，杀真菌剂，口用和/或局部制剂 23 锌硫酸锌150g氯化铵75g浓盐酸可变- 1-2 ＞350医疗，抗病毒 24 铜硫酸铜200g硫酸铵75g硫酸98％可变- 1-2 ＞350水纯化-消毒剂 25 铜硫酸铜200g硫酸铵75g硫酸98％可变- 1-2 ＞350水处理-杀藻剂 26 铜硫酸铜200g硫酸铵75g硫酸98％可变- 1-2 ＞350水处理-游泳池消毒剂 27 铜硫酸铜200g硫酸铵75mg硫酸98％可变- 1-2 ＞350污水处理-消毒剂 28 铁硫酸铁150g硫酸铵75mg硫酸98％可变- 1-2 ＞350水处理-絮凝剂 28a 铁硫酸铁II单水化合物133.33g(FeSO4·H2O)分子量＝151.91每摩尔Fe含量＝55.85Fe含量＝36.76％(重量)硫酸铵66.66mg浓硫酸99％33.33ml- 0.79 391水处理，絮凝剂，除去有机物 28b 铁硫酸铁II七水化合物200g(FeSO4·7H2O)分子量＝278.01Fe含量＝20.08％(重量)硫酸铵100mg浓硫酸99％50ml- 0.17 385如实如实施例28a 28c 铁硫酸铁III单水合物200gFe2(SO4)3硫酸铵100mg浓硫酸99％50ml- 0.15 404如实如实施例28a 28d 铁 氯化铁III 200gFeCl3氯化铵100mg盐水35-38％(体积)，比重1.1850ml - -0.45 436如实如实施例28a 28e 铝氯化铝 300g分子量241.43，Al 含 量26.98％(重量)氯化铵150g盐酸35-38％(体积)，比重1.1850ml - -0.98 466如实施例28a 29 铜硫酸铜150g氯化铵75g浓盐酸可变 - 1-2 ＞350如实施例1 30 铜硫酸铜150g氯化铵75g浓盐酸可变 - 1-2 ＞350如实施例26 31 铜铜氯化铵75g浓盐酸可变 - 1-2 ＞350污物处理-固体污物的消毒剂 32 铜硫酸铜150g硫酸铵75g硫酸98％可变 - 1-2 ＞350食物保藏，杀真菌剂，喷洒在水果和蔬菜上 33 铜硫酸铜150g硫酸铵75g硫酸98％可变 - 1-2 ＞350食物保存-肉；类消毒剂 34 铜硫酸铜150g硫酸铵75g硫酸98％可变 果糖 1-2 ＞350花卉、树木和灌木的保护，如圣诞树保护-杀菌剂和杀真菌剂 35 铜硫酸铜150g硫酸铵75g硫酸98％可变 - 1-2 ＞350食品保存-海产品的保存 36 铜硫酸铜150g硫酸铵75g硫酸98％可变 - 1-2 ＞350食品保存-水果和蔬菜保存 37 铜硫酸铜150g氯化铵75g浓盐酸可变 - 1-2 ＞350食品保存-食品加工区卫生消毒剂 38 铜硫酸铜300g硫酸铵82.5g硫酸89％可变 - 1-2 ＞350金属保护-金属密封、电镀和抗腐蚀 39 镍硫酸镍300g硫酸铵82.5g硫酸89％可变 - 1-2 ＞350如实施例38 40 镍硫酸镍200g硫酸铵75g硫酸89％可变 硫酸锌 1-2 ＞350工业用杀藻剂和杀菌剂，尤其用于冷却塔抑制军团菌属细菌 41 钛硫酸钛300g硫酸铵82.5g硫酸89％可变 - 1-2 ＞350如实施例38 42 钒硫酸钒300g硫酸铵82.5g硫酸89％可变 - 1-2 ＞350如实施例38 43 锌硫酸锌150g磷酸铵75g磷酸可变 柠檬酸 1-2 ＞350医疗，用于修复损伤/破坏的线粒体，例如在患有AIDS患者目前服用多种治疗AIDS的药物 44 镁硫酸镁150g磷酸铵75g磷酸可变 苹果酸 1-2 ＞350医疗，用于修复损伤/破坏的线粒体，例如在患有AIDS患者目前服用多种治疗AIDS的药物 45 锌硫酸锌150g磷酸铵75g磷酸可变柠檬酸和丙酮酸 1-2 ＞350医疗，用于治疗ME慢性疲劳综合征 46 镁硫酸镁150g磷酸铵75g磷酸可变 苹果酸 1-2 ＞350医疗，用于治疗ME慢性疲劳综合征
*N.B.可变是指调节到所要求保护的具体pH和mV数值所用的量，优选低pH和高mV。
从这些实施例中可以看到这些组合物除了含有金属如优选矿物质、金属离子改性剂、酸和水外，还可以包括一种或多种其他附加的组分。以实施例为例，在饮食补充剂或医疗用途的锌矿物质组合物，优选掺有一种或多种水溶性维生素C、B5和B6，每种似乎都对加速锌矿物质经血流运送到细胞起到一定作用，从而提高了有益的锌离子作用。
在治疗或预防病毒感染的镁矿物质组合物中，优选包括维生素B1和B3以促进或协同镁离子这种有益的的抗病毒特性。
在治疗慢性疲劳综合征的镁矿物质组合物中，优选包括苹果酸，因为苹果酸可用于相同的目的。治疗PMT(月经前紧张)的基于镁的组合物也优选包括天然利尿剂来缓解水的停留并且预期治疗失眠的这类组合物，也优选包括已知的睡眠促进剂如缬草或眼睛快速运动补充剂如褪黑激素。
预期提高活力和抗疲劳作用的锌矿物组合物可进一步包括一种或多种下列或其他刺激剂：咖啡因、尼古丁和人参。
当把本发明组合物用作快速摄取的矿物质来源时，它显示出下列特性和优点：
(1)结合金属离子的能力，例如在酸性、电解活性水溶液中通过至少一种金属离子改性剂的作用从盐中结合金属离子的能力。在这方面，金属离子改性剂似乎起可连接金属离子和“缓冲”那些理想的金属离子不从血流除去的结合剂和/或缓冲剂的作用。
(2)在人或动物血流中通过鼻粘膜、食管或胃快速即几分钟内以离子改良形式运送和保留那些矿物金属的能力。
(3)离子改良的矿物金属离子似乎保留在血浆中提高了被细胞摄取特殊矿物金属的生物利用度，而且已经观察到的某些作用似乎显示出它不仅提高了生物利用度，而且也非常意外地提高了这些矿物质的生物活性。这可能是由于含有金属的整体离子正电荷呈现出稳定性的缘故。
(4)离子改良的矿物金属离子保持了可与带负电荷的病毒、细菌或真菌细胞反应形成带这些病原体的络合物的净正电荷。
(5)离子改良的矿物金属离子可在溶液中携带并似乎具有运送电荷的能力。与整个矿物金属运送系统偶合的电荷和所选的矿物金属明显通过降解病原体的膜帮助控制病原体(细菌、真菌和病毒)，络合这些病原体，由此使其失活或其另外不能损害宿主体。在这方面，该矿物金属组合物输送到血流时，能够帮助机体的天然免疫系统抗感染。
(6)就矿物质的数量而言，实际上提高了消化或吸收后血流中的矿物质生物利用度并且实际上减少了消化或吸收后矿物质成为生物可利用的时间，即快速吸收。
(7)除了矿物质补充剂的已知优点外，上文已经意外发现另外的医疗优点。本发明组合物具有前文所述的广泛的各种医疗用途，同时已经表现出的这些优点可用于治疗人疾病，用本发明组合物作兽药矿物质补充剂在动物治疗中也有相似用途。
本发明组合物可以被配制成水溶液并且为了使用和/或销售可以装入滴液瓶中，以方便地加入用来消耗的食品、饮料或水中。另外为了更快速地将矿物质金属吸收到血流中也可以将这种组合物直接用于鼻粘膜。
另外这种组合物也可以这样一种方式在蒸发或冷冻干燥后配制成含有单位剂量的胶囊或以片剂形式存在，其中所述的方式是指通过存在的胃酸pH和电解电势实际上能够恢复到本文所述的优选数值。
为了证实本发明的用途，现在将附图和下列非限定性实施例作为参考。
图1显示了实施例24在各种稀释液下抗大肠杆菌QC菌株的抗菌活性。在37℃暴露1小时。在这些试验条件下，稀释为0.04ppm小的浓度仍然有效降低细菌数99.9％。所推荐的剂量在1ppm。
实际数据：
对照组：(0ppm) 9×104cfu/ml(形成菌落单位/毫升)
1.0ppm： 无可回收的细菌
2.0ppm： 无可回收的细菌
0.04ppm： 12.7cfu/ml
0.008ppm： 1×104cfu/ml
0.0016ppm： 6.4×105cfu/ml
图2显示了用实施例24的制剂处理工厂污水的结果，其中所划分的形成菌落的单位是残余粪便中的大肠菌。得出这些结果的条件如下：
22℃1小时暴露时间
一般废水条件： Mg/L
可溶性氧 4.8
COD 106
pH(最大值) 7.5
pH(最小值) 7.1
铵(NH3-N) 9.0
总N(Kjeldahl) 9.4
氮类(NOx) 3.8
BOD 12
图3显示了实施例24制剂在1ppm浓度下抗大肠杆菌QC菌株的抗菌活性。在37℃1mMPO4缓冲液中暴露1小时。
实际数据：
对照组：(0ppm) 9×104cfu/ml
1ppm： 无可回收细菌
图4中显示了用实施例24的制剂抗各种细菌的进一步结果。条件大部分与图3中所述的相似。
这些图都证实了杀菌活性。