氫水產品知多少?一文了解!

2023-11-02   納諾巴伯氫友會

原標題:氫水產品知多少?一文了解!

近十多年來,氫醫學效應研究成果的市場轉化進展迅速,氫分子供體的醫療和保健價值受到廣泛關注和重視。一些氫供體技術日臻成熟,各種氫供體產品也走出實驗室進入消費品市場,甚至進入保健品和醫用品市場。

今天小納同學帶領大家來重點看看氫供體品類之——飲用產品。也就是我們俗稱的「氫水」。

上海納諾巴伯配圖,圖片來源於網絡

(一)產品介紹及分類

富氫水為溶解有一定濃度氫氣的飲用水,在標準條件(20C、101.325kPa)下 100ml水中可以溶解1.83ml氫氣(0.8mmol/L、1.6mg/L或1.6ppm)。許多廠家採用納米氣泡氫技術,可製備2.5ppm以上的超飽和富氫水。

目前在市場上已經有一系列相關產品。按照產品類型,有富氫水機、富氫水杯、罐(袋)裝富氫水等產品。按照富氫水的製作方法,可以分為電解水、物理混合富氫水、產氫材料製作富氫水等方式。

1.電解水

電解水法源於工業中的電解水技術。電解水已有近百年的發展歷史,但過去並不清楚其發揮生物學效應的主要成分。在 2007 年日本學者提出了氫氣的生物學效應後,人們逐漸將電解水演變成電解富氫水產品。

將水置於裝有正、負電極的電解槽內進行電解,在電場作用下,水電解成氫氣和氧氣。

陰極反應:2H2O+2e-=H2+2OH-

陽極反應:2H2O-4e-=O2+4H+

由此可見,在陰極會產生氫氣及氫氧根離子,陽極會產生氧氣及氫離子,在電解水的過程中陽極與陰極之間如果用一個特殊的膜隔開,就會產生鹼性水與酸性水。最早在日本等國家的一些應用場景中,酸性水可以用作日常洗滌,鹼性水可以飲用,對人體會產生益處,這可能就是氫氣的效應。

電解水的過程中也可能發生副作用,會產生臭氧和氯。

產生臭氧:3H2O-6e-= O3+6H+

產生氯:2CI--2e-= Cl2

有廠家通過濾芯來吸收余氯和臭氧,更好的方法是採用質子膜氫氧分離的電解方法,可以將陰極產生的氫氣排到水中,而在陽極產生的氧氣、臭氧、余氯等都排出杯體,不進人水中。

電解水技術存在一定安全風險,需要有嚴格的安全技術保障,同時電解用到的關鍵材料、水質等也都有嚴格的要求。

2.物理混合富氫水

目前最為標準、應用也最廣的氫水製備技是物理混合法。此方法是採用物理方法將氫氣和水進行充分混合,以達到溶氫的目的,並且不會產生化學副產物。富氫水中氫氣濃度的高低取決於相關工藝技術。

氫氣在水中溶解度小且易擴散,普通氫氣氣泡在水中會快速上升到表面並逃逸,因此在常溫常壓下,使用普通電解水技術很難製備超飽和富氫水。納米氣泡比普通氫氣氣泡表面積大、在水中上升速度慢、氣泡表面電荷富集,且氣泡穩定性好、壽命長,因此可以極大地促進氣體的溶解。對於氫氣來說,納米氣泡技術可以提高其溶解度並使其快速溶解。採用納米氣泡物理溶氫技術,將純氫氣與水通過納米混合,並結合高壓等手段,可以製備飽和甚至超飽和的富氫水,氫氣含量可以到達 3ppm 以上。

上海納諾巴伯配圖,圖片來源於上海納諾巴伯

3.產氫材料製作富氫水

多種材料可以與水發生反應產生氫氣。將這些材料與水放在起,可以方便地製備富氫水。早期開始,人們就已經採用金屬鎂來製備氫水。例如,用鎂做的氫水棒,放入裝有飲用水的容器中,氫水棒周圍就會產生氫氣泡,可以隨時製備富氫水;某些富氫水機制氫的原理也是將鎂粒子加人濾芯中,反應產生的氫氣隨水流一起流出。金屬鎂方便經濟,但不太穩定,因為鎂易氧化,導致效果下降。此方法能快速方便地製造氫水,但為保持產氫效率,必須定期清洗或更換材料。氫化鎂作為製備氫水的材料,可以提供更高的氫氣產量,同時氫氣穩定性高、使用更安全[MgH2+2H2O=Mg(OH)2+2H2]。相類似的材料還有氫化鈣等。鎂、鈣本身也是人體需要的重要元素,顯然對人體而言相對安全,但需要注意血液鎂離子濃度過高產生的問題。

另外,還有其他形式的氫供體材料用於產生富氫水。比如富氫水瓷片,這類產品主要是由陶瓷、矽酸鹽礦物等基礎材料融合鎂合金、鋅合金壓製成型的。富氫水瓷片可應用於功能水杯、功能水壺等。將富氫水瓷片置入杯內,倒入純凈水或白開水,通過與水反應,形成氫離子和氫氧根離子,氫離子結合後形成氫氣釋放並溶於水中形成富氫水。

(二)代謝動力學特點

飲用氫水後會通過消化道和門靜脈系統進入血液循環,併到達全身各處。人體試驗表明,飲用氫水後,呼出氣體中氫氣濃度迅速升高,10~ 15min 至最高濃度,此後氫氣濃度下降,60~150min 降低至初始水平。

Shimouchi 等研究認為,飲用氫水後氫氣在上消化道的分壓迅速增加,並擴散至消化道黏膜下血管中,並隨後呼出。進一步的數據分析表明,飲用氫水中 72% 的氫氣隨呼吸排出體外,0.1% 的氫氣通過全身皮膚排出體外,據此推測,至少20%的氫氣被人體消耗。研究比較了不同的氫水飲用體積(100ml、200m和300ml)、不同的氫氣濃度(0.21mmol/L、0.41mmol/L、0.58mmol/L)等對呼出氣體的影響。隨著飲用氫水體積的增加,呼吸氣中氫氣峰值濃度增加;濃度越高,呼出氣體中氫氣濃度也越高。飲用 300ml 0.4mmol/L 氫水,呼出氣體中氫氣濃度可達 36ppm以上。也有實驗測得飲用 300ml 1.2mg/L(0.6mmol/L)氫水,呼出氣體中氫氣濃度可達56.8ppm。飲用氫水後呼出氣體中氫氣濃度差異可能與體重、飲用氫水濃度和速度以及飲食或禁食情況導致的初始氫氣基線水平不同等有關。

研究者們在動物實驗中也測得了飲用氫水後的相關數據。大鼠灌胃 4ml 富氫水,5min內心房血中氫氣濃度達到最高值(4umol/L),並於約30min 回到基線水平;主動脈血中氫氣最高濃度約為心房血的 1/10,而當在采血時夾緊氣道,主動脈血中氫氣濃度與心房血中基本一致。這說明大量氫氣會通過呼吸排出體外。各組織中氫氣濃度檢測結果顯示,肝臟中氫氣的最高濃度遠高於腎臟。另一篇文獻顯示,大鼠(體重約230g)灌胃3.5ml 0.8mmol/L的氫水,3min後心臟靜脈血中氫氣濃度可達5umol/L。Liu等檢測發現,灌胃氫水後氫氣在大鼠脾、胰腺、腸道及肝中的濃度較高。

以上數據表明,飲用氫水會直接作用於消化系統,在胃腸道、肝等部位達到較高濃度。由此提示可能對這些部位的疾病會產生更直接的影響,也有可能對腸道菌群產生一定影響。

免責聲明:本文僅作信息交流之目的,內容節選自書籍《氫醫學基礎與應用》第七章第一節p199-200,納諾巴伯氫友會不對其科學性、有效性等作任何形式的保證。若內容涉及健康建議,僅供參考勿作為健康指導依據。

溫馨提示:氫氣不是藥物,不能代替藥物治療疾病!