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综述:电解水的功效与作用

来源:电解水机 编辑:James&Ani 时间:2019-08-21 08:07:51

原文标题:电解水生物学效应综述,原创: 孙学军 氢思语。

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在功能水,特别是电解还原水的研究方面,日本有比较好的发展。还原水包括电解和天然两种类型,这些水具有清除细胞活性氧的作用,对糖尿病、癌症、动脉硬化、神经退行性疾病和血液透析副作用等氧化应激相关疾病具有潜在预防和治疗作用。还原水的作用基础是因为这种水含有还原氢原子、氢分子、纳米金属颗粒和纳米氢化金属。

综述:电解水的功效与作用

从事氢气医学的学者一般对这些说法不认可,但因为这种水一般都含有氢气,而氢气也具有上述效应,完全能解释这种作用,所以电解水本来就是一种氢水。科学要求是最简化解释,用最简单的道理来解释最多的现象,可能是这些现象背后的真实故事。不过对还原水的一些研究和历史进行回顾,非常有利于理解氢气生物医学的思路来源,给后人开展研究提供更客观的借鉴,因为氢气生物学效应的研究并不是那个人突发奇想的结果,而是有长期的学术积累和进化过程的,这个长期的过程主要就是关于电解水的研究。

水在食品领域有重要地位,对食品味道、硬度和保存都有影响。功能食品的研究目前非常流行,虽然功能水的相对不那么出名,但是饮用水也有生理功能,确实有一些具有健康促进功能的水(Shirahata 2002、2004)。过去十年中,全球环境污染已经成为一个重大的社会问题,饮用水质量越来越令人担忧。随着时间的推移,空气污染物随着水在土壤、河流、雨和农产品等扩散。

水的生理功能非常重要,人类身体大约含有60-80%的水,根据相关成分,水的生理功能大致可分为以下这些。1)水的自身作用。作为多种生物分子的基本溶剂,为细胞功能提供基本活动环境条件。生物分子的水化作用和水分子布朗运动是蛋白质等生物分子实现功能的基础(Iwaki, 2009)。2)水分子产生的物质效应。来自水分子的原子和分子如质子、氢原子、氢分子、氧分子和活性氧,都具有重要生物效应。3)溶解在水中的物质。如矿物质、矿物纳米颗粒、无机物、有机物和气体。

(对水的功能研究有多种分类方法,这种根据成分进行的分类有利于寻找产生功能的物质基础,是其重要特点。)

功能水是具有特定功能的活性水。有人很不认可这个说法,认为水就是水,只有止渴作用,其他作用都是扯淡,我说这话才扯淡,水不只止渴,也能预防中暑,还能洗脸刷牙用。把水变成活性水的方法有很多,例如可以用电解、磁场处理、放射线、超声、气泡、强水流和挤压、矿物质和岩石等等。

根据日本功能水协会定义,功能水是其功能和治疗作用被科学阐述或功能可以被验证的人工处理水。在各种功能水中,电解水是被研究最充分(现在氢水被研究更充分)。还电解原水是电解阴极附近的水,电解氧化水则是阳极附近的水。电解氧化水或电解酸性水因为含有次氯酸、氯气和臭氧具有消毒功能,电解还原水则具有还原作用具有健康促进作用。(Bari, 2003) (Fig. 1A).

电解还原水(pH8)是日本非常流行的健康水

电解还原水(pH8)是日本非常流行的健康水,根据其物理化学或特点,这种水有时候被称为碱性电解水、碱性离子水或碱性阴极水。这种水中含有丰富的氢气分子,具有负氧化还原电位和活性氧清除活性(Shirahata et al., 2007) 。

参考前苏联1920年前后关于水电解的研究资料,日本学者synnohl西斯龙电机公司电机医学研究员诹访方季(Machisu Suwa)是电解水的创始人,他从关注水电之间关系开始,于1931年他开始开展电解碱性离子水对动物植物影响的研究。1952年开发出自己的电解水技术,这种电解水设备将阳极和阴极用离子膜隔为双槽,能同时获得碱性和酸性电解水。此后诹访元先生多次对日本全国各个地区的水质进行了全面调查,使用不同地区的水分别进行电解研究,比较这些水电解后效应的差别。在诹访方季的持续努力下,与东京大学Akiba教授合作从1954年开始电解水首先应用在农业,1960年开始作为健康促进水用于医疗,1966年日本卫生、劳动和福利省同意电解还原水对慢性腹泻、消化不良、胃肠道异常发酵、抗酸剂、胃酸过多,并授权一类家用电解水机。(见碱性离子水设备协会网站http://www.3aaa.gr.jp/english/alkali/kl.html)

以下内容根据电解水设备协会网站信息整理:

诹访方季1952年研发了第一台电解水设备。此后,Suwa博士和东京大学Akiba教授合作,1954年开始生产农业用电解水机(西斯龙农用电解水机),主要用于水稻种植,对电解水的农业应用进行了研究。这个时候日本报纸有个热门话题就是“西斯龙农业技术Synnohl agriculturalmethod"。

这个时期,医学应用试验比较困难,但诹访方季奋力争取,经过积累临床试验数据,多名临床医生和大量普通民众实践应用经验,1958年,Suwa终于开发出第一台人用电解水机西斯龙液装置,1960年成立第一个电解水医学研究组织:西斯龙液医学科学研究学会,这个阶段实现了将电解水从农业转向医学应用。该学会在诹访方季等推动下,致力于将电解水应用于家庭疾病治疗,这种具有奇迹般疾病治疗效果的水形成了一股小热潮。1962年,来自长野县和京都的两家企业蹭着热度分别向当时的内阁福利局(后来的厚生劳动省)申请将电解水机作为医疗设备(注意不是诹访方季的机器)。

因为不同地区的自来水存在很大差异,导致这些设备制造的电解水特征不同,效果也不一样。为了获得类似pH,这些设备使用时先添加一定量乳酸钙再进行电解。最后电解水机以西斯龙液制造机名义被批准生产,并在医药事务法被认定为医用物质制造机。

Anode water (alkaline ionized water):

Drinking is effective against chronicdiarrhea, indigestion, abnormal stomach or intestine fermentation, acidcontrol, and acid indigestion

Cathode water (acidic water): 

Can be used as a weakly acidic astringent forbeauty purposes.

(From the Bulletin of the Monitoring and Guidance Dept. of the Ministry ofHealth and Welfare, Pharmaceutical Monitoring Vol. 57, issued on October 19,1992)

这期间还有一个关于电解水机的重要背景,1965年10月8日厚生劳动省药事管理局给所有县长送了一份763号制药公告,提醒注意他们注意电解水的有效作用和医用电解水制造设备的认定。

此后电解水发展进入快车道,一个个被批准生产的医用物质制造机(电解水机)进入市场。

电解水技术也有了进一步发展,1979年就出现能直接连接自来水上一种持续电解水机,随后还增加了纯水净化功能。此后碱性离子水的概念开始出现。

此后关于电解水各种研究报告发表,许多学会协会相继建立,关于饮水和健康的关系受到广泛重视,电解水的作用也逐渐被日本社会接受认可。1992年6月。碱性离子水被一家电视新闻节目介绍为“神水” "Wonder water",在这个节目中,碱性离子水用于医院内治疗疾病,这些作用超过被认定的范围,例如能治疗糖尿病等,这些作用报道来自医疗机构,此后出现一波探索电解水更多种医疗作用的趋势。

为了避免这种夸大趋势,日本家用健康设备工业协会2部所有生产和销售碱性离子水机的企业,于1992年9月成立碱性离子水设备协会。该协会目的是指导民众判断关于电解水的准确信息和规范应用,以利用这种方法获得健康生活质量。

电解水机被社会认可但作用逐渐被夸大,1992年12月,日本国家消费者事务中心对大众媒体关于电解水的报道提出质疑。1993年3月26日这以议题被日本公益委员会的《日本膳食》再次提出。日本厚生省要求相关企业提供关于电解水质量、效果和安全性等方面的科学证据。碱性离子水设备协会接受了这一要求,1993年2月任命了碱性电解水审查委员会,委员会主席是京都大学Itokawa教授,委员会用最新科学证据对电解水活性、安全性和有效性分别进行调查。

1994年委员会提交一份报告确认电解水的安全性,1997年提交了关于电解水对胃肠道疾病的有效性报告。

根据这些研究结果,协会通过修改电解水机标准进一步提高了设备要求。1999年在25届日本医学会年会上,调查委员会发表了"Electrolytic Functional Water in MedicalTreatment"报告,这是国际第一篇对电解水开展的双盲对照临床试验报告,证明了碱性电解水有效性。

1994年在电解水应用比较火热的时期,在日本厚生省支持下成立“功能水基金会”。1999年Hayakawa报道给大鼠连续8周饮用碱性离子水能显著降低断链脂肪酸,但对粪便肠道菌没有影响。pH10碱性还原水对大鼠肠道内负ORP电位有明显影响,上述会议报道的1996年1月-19991月期间一项双盲安慰剂对照试验对电解水安全性进行评估,受试者主要包括烧心、烦躁不安、腹胀、慢性腹泻和便秘。安慰剂对照水是用自来水活性炭过滤,实验组用这种水的电解水。受试者实验组84人,对照组79人。连续14天每个人饮用水量每天至少500毫升。

结果显示碱性离子水能显著改善腹部不适。特别是慢性腹泻患者改善率高达94.1%,对照组只有64.7% (Tashiro, 2000)。

日本药品、化妆品和医疗设备法2005年修订时,根据科学研究证据,一种电解水设备被重新授权为家用医疗设备。这种设备制造的碱性电解水被认定为改善胃肠道症状。日本功能水协会2001年成立,对电解水等各种功能水作用进行了总结。

电解水生物学研究

本文从电解水效应机制和基础临床研究等方面,全面介绍电解水研究内容。

一、氢气和纳米矿物质是电解水作用的基础

(氢思语:从事功能水和电解水研究的学者,认为电解水的抗氧化作用是氢气和纳米金属物,纳米金属是电解过程中从电极释放出来的杂质,如果是产生效应的基础,最合理的办法是直接把纳米矿物质添加到水中,因为电解释放的颗粒很难进行质量品质控制,不适合应用。)

 临床数据提示,电解水对氧化应激相关疾病有改善作用(Hayashi & Kawamura, 2002)。1997年,Shirahata等报道电解水能清除活性氧,抑制活性氧诱导的DNA损伤。电解水过程在阴极附近产生强还原效应,形成高电场。铂金镀钛电极常用于商用电解水机,在电极铂金表面,电极时会产生活性氢原子和氢气分子。矿物质纳米颗粒和纳米金属氢化物也能形成。分析也证明用氢氧化钠溶液电解水含有少量纳米铂颗粒,人工合成铂纳米颗粒具有清除超氧阴离子、过氧化氢和羟基自由基的作用(Hamasaki et al., 2008;Kajita et al., 2007)(见图 2)。

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人工合成纳米铂金颗粒也能通过催化作用活化氢气分子为氢原子。天然还原水如日本Hita Tenryosui水和德国的Nordenau水,也具有清除活性氧的活性(Li et al., 2002),图3是关于纳米颗粒催化活化氢气的机制。

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二、还原水对糖尿病的治疗作用

电解水对糖尿病作用的研究是电解水被批准应用后的扩展研究,也是许多应用还原水消费者发现的一些效应促使了这种研究。在氢水效应研究中,也有一些关于氢水抗糖尿病的动物和人体研究。但是我认为,氢水对糖尿病的虽然有一定效果,但是这种效果并不是非常强,也缺乏普遍性或针对性,很难成为一种糖尿病基本治疗工具。

糖尿病的发病率逐渐增加,已经成为影响人类健康的重要因素。糖尿病有两种基本类型,一型和二型糖尿病。一型糖尿病是因为胰岛素分泌细胞被免疫破坏,导致胰岛素分泌量不足,二型糖尿病是因为胰岛素受体功能不足,二型糖尿病主要是氧化损伤骨骼肌和脂肪细胞,引起氧化损伤的因素主要包括营养过剩、运动不足和各种应激。在仓鼠胰岛素B细胞系HIT-T15,电解还原水和天然还原水都显示清除细胞活性氧的功能,并能显著提高胰岛素分泌。四氧嘧啶可诱导一型糖尿病动物模型,电解水还原水能抑制其糖尿病表型(Li et al., 2002, 2005, 2010, 2011) 。电解和天然还原水对L6肌肉细胞活性氧有清除作用,促进其糖尿病摄取功能(Oda et al., 1999)。Nordenau和HitaTenryosui天然还原水能抑制酪氨酸蛋白磷酸酶从而促进胰岛素受体磷酸化。酪氨酸蛋白磷酸酶是一种氧化还原敏感蛋白,胰岛素受体磷酸化可激活PIK3激酶和Akt,也能促进葡萄糖转运蛋白GLUT4的细胞膜转位,促进葡萄糖摄取(Shirahata et al.,2001, 2007)。这些还原水也能缓解二型糖尿病小鼠模型的糖耐量损伤(Gadek & Shirahata, 2002; Osada et al.,2010)。电解还原水对糖尿病症状的改善作用有更多研究(Jin et al., 2006; Kim, Jung, Uhm, Leem,& Kim, 2007; Kim & Kim, 2006)。

据报道,411名二型糖尿病患者,平均年龄71.5岁,每天饮用Nordenau水2升,6天后45%的受试者血糖和糖化血红蛋白HbA1c显著降低(6天下降?)。长期饮用后,血糖和糖化血红蛋白指标进一步下降,胆固醇、低密度脂蛋白和肌酐水平显著下降,高密度脂蛋白水平升高(Gadek, 2009; Gadek, 2006)。在中国吉林第一人民医院的一项开放试验中,65名糖尿病患者和50名高脂血症患者,每天饮用2升Hita Tenryosui日田天領水连续2月,结果发现89%糖尿病受试者血糖水平下降,92%高脂血症受试者甘油三酯和总胆固醇水平显著下降(Osadaet al., 2010)。在日本福冈Tokusyukai医院的一项双盲随机对照临床试验中,29名二型糖尿病患者连续6月每天饮用1升日田天領水,尿液中8羟基脱氧嘌呤含量显著下降(Matsubayashi,2008)。

从2008年11月到2009年9月,广岛大学一个双盲临床试验中,100名受试者每天饮用2升日田天領水,结果发现对代谢综合征有很好的缓解作用,许多指标如空腹血糖、血压、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、GOT、gGTP和甘油三酯、动脉硬化指数、尿酸水平、瘦素水平都有不同改善,对便秘也有一定作用(Higashikawa, 2009)。不过需要强调的是,这一临床试验也发现,每天饮用2升天然矿泉水也能改善健康状况。

三、其他效应研究

延长线虫寿命

衰老的一个最近学术观点认为,适当活性氧水平可延长寿命,但活性氧过低和过高都会缩短寿命(Brewer, 2009)。研究发现电解水能通过清除活性氧显著延长线虫寿命(Yan et al., 2010)。该研究作者后来根据研究提出,产生这种作用的原因是因为电解水中含有的微量(ppb水平)纳米铂,而非氢气分子的作用(Yan et al., 2011)。有报道适当浓度的纳米铂本身能通过清除活性氧延长线虫寿命的作用(Kim et al., 2008; Kim, ,2010)。(氢思语:值得注意的是,这个关于纳米铂延长线虫寿命的研究,其剂量达到5uM,是电解水中铂浓度的万倍以上,差别巨大,不符合基本逻辑。)

抗癌作用

还原水能缩短癌细胞端粒(Shirahata et al., 1999),(这和抗衰老的作用有冲突,端粒长是癌症发生的原因,也是细胞抗衰老的原因)。还原水抑制肿瘤血管新生,是通过清除活性氧,抑制促进血管生长的基因(VEGF)表达(Ye et al., 2008)。还原水也能抑制癌症和细菌生长(Hamasaki et al., 2005; Komatsu etal., 2001),诱导淋巴瘤细胞HL60凋亡(Tsai, et al , 2009)。还原水诱导K562细胞向巨核细胞分化(Komatsu et al., 2003)。加入纳米铂,可强烈抑制致癌物质诱导的NIH3T3细胞恶变(Nishikawa et al., 2005)。(本文参考文献来自S. Shirahata et al. / Trends in FoodScience & Technology 23 (2012) 124e131,因为许多参考文献来自会议和书籍,原始文章查找困难,导致信息不一定非常准确。)

慢性病

电解水在抗动脉硬化、抑制神经细胞死亡预防神经退行性疾病和癌症治疗副作用等方面的作用本文没有详细介绍(Abe et al., 2010).(Kashiwagi et al., 2005)。电解水在血液透析方面的临床应用研究是比较突出的领域。(Huang, Yang, Lee, &Chien, 2003; Huang et al., 2006, 2010; Nakayama et al., 2007, 2009, 2010; Zhuet al., 2011).

其他研究

电解水对阿司匹林诱导的胃黏膜损伤,长期饮用氢气电解水无基因毒性和慢性毒性方面的研究(Saitoh, 2010),电解还原水对四氯化碳导致肝脏损伤的保护作用,电解水对动物代谢性酸中毒的治疗作用(Abo-Enein, 2009).,在巴基斯坦Funza水中发现的氢化硅负氢离子具有四氯化碳导致肝脏损伤的保护作用(Hsu et al., 2010).。

Hsu Y W , et al. Protective effects of silica hydride against carbontetrachloride-induced hepatotoxicity in mice[J]. Food and Chemical Toxicology,2010, 48(6):0-1653.

四、结论

大量研究证据说明,电解还原水的健康作用和对氧化应激相关疾病如糖尿病、癌症、动脉硬化、神经退行性疾病和透析副作用等有治疗作用。还原水清除活性氧的机制比较复杂。可能是因为含有氢气和纳米矿物质材料。氢气和活性氢原子可能是新的氧化还原调节因子,能诱导抗氧化酶基因表达。氢气分子可以在金属纳米材料催化下变成氢原子,产生更强的还原作用。金属纳米颗粒自身也有多种抗氧化功能,金属氢化物因为存在负氢离子,能提供更多氢原子,产生类似有机抗氧化剂如维生素C等的类似作用,也是电解还原水发挥作用的可能物质基础。天然还原水可能具有上述作用的一种或几种。对其作用机制的研究需要开展进一步探索。

还原水可能对环境污染带来的作用,如对胚胎的毒性也有意义。电解还原水在食品工业也有价值,对提高食品风味、保鲜保存等都有一定价值。作为生锈的清洗保护液,电解还原水用于半导体工业。环境保护领域,电解水也能保护水体污染,因为对水中细菌等微生物会产生一定作用(电解氧化水的作用更好)。

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