近十多年来，氢医学效应研究成果的市场转化进展迅速，氢分子供体的医疗和保健价值受到广泛关注和重视。一些氢供体技术日臻成熟，各种氢供体产品也走出实验室进入消费品市场，甚至进入保健品和医用品市场。

今天小纳同学带领大家来重点看看氢供体品类之——饮用产品。也就是我们俗称的“氢水”。

上海纳诺巴伯配图，图片来源于网络

（一）产品介绍及分类

富氢水为溶解有一定浓度氢气的饮用水，在标准条件(20C、101.325kPa)下 100ml水中可以溶解1.83ml氢气(0.8mmol/L、1.6mg/L或1.6ppm)。许多厂家采用纳米气泡氢技术，可制备2.5ppm以上的超饱和富氢水。

目前在市场上已经有一系列相关产品。按照产品类型，有富氢水机、富氢水杯、罐(袋)装富氢水等产品。按照富氢水的制作方法，可以分为电解水、物理混合富氢水、产氢材料制作富氢水等方式。

1.电解水

电解水法源于工业中的电解水技术。电解水已有近百年的发展历史，但过去并不清楚其发挥生物学效应的主要成分。在 2007 年日本学者提出了氢气的生物学效应后，人们逐渐将电解水演变成电解富氢水产品。

将水置于装有正、负电极的电解槽内进行电解，在电场作用下，水电解成氢气和氧气。

阴极反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-

阳极反应：2H2O-4e-=O2↑+4H+

由此可见，在阴极会产生氢气及氢氧根离子，阳极会产生氧气及氢离子，在电解水的过程中阳极与阴极之间如果用一个特殊的膜隔开，就会产生碱性水与酸性水。最早在日本等国家的一些应用场景中，酸性水可以用作日常洗涤，碱性水可以饮用，对人体会产生益处，这可能就是氢气的效应。

电解水的过程中也可能发生副作用，会产生臭氧和氯。

产生臭氧：3H2O-6e-= O3+6H+

产生氯：2CI--2e-= Cl2↑

有厂家通过滤芯来吸收余氯和臭氧，更好的方法是采用质子膜氢氧分离的电解方法，可以将阴极产生的氢气排到水中，而在阳极产生的氧气、臭氧、余氯等都排出杯体，不进人水中。

电解水技术存在一定安全风险，需要有严格的安全技术保障，同时电解用到的关键材料、水质等也都有严格的要求。

2.物理混合富氢水

目前最为标准、应用也最广的氢水制备技是物理混合法。此方法是采用物理方法将氢气和水进行充分混合，以达到溶氢的目的，并且不会产生化学副产物。富氢水中氢气浓度的高低取决于相关工艺技术。

氢气在水中溶解度小且易扩散，普通氢气气泡在水中会快速上升到表面并逃逸，因此在常温常压下，使用普通电解水技术很难制备超饱和富氢水。纳米气泡比普通氢气气泡表面积大、在水中上升速度慢、气泡表面电荷富集，且气泡稳定性好、寿命长，因此可以极大地促进气体的溶解。对于氢气来说，纳米气泡技术可以提高其溶解度并使其快速溶解。采用纳米气泡物理溶氢技术，将纯氢气与水通过纳米混合，并结合高压等手段，可以制备饱和甚至超饱和的富氢水，氢气含量可以到达 3ppm 以上。

上海纳诺巴伯配图，图片来源于上海纳诺巴伯

3.产氢材料制作富氢水

多种材料可以与水发生反应产生氢气。将这些材料与水放在起，可以方便地制备富氢水。早期开始，人们就已经采用金属镁来制备氢水。例如，用镁做的氢水棒，放入装有饮用水的容器中，氢水棒周围就会产生氢气泡，可以随时制备富氢水；某些富氢水机制氢的原理也是将镁粒子加人滤芯中，反应产生的氢气随水流一起流出。金属镁方便经济，但不太稳定，因为镁易氧化，导致效果下降。此方法能快速方便地制造氢水，但为保持产氢效率，必须定期清洗或更换材料。氢化镁作为制备氢水的材料，可以提供更高的氢气产量，同时氢气稳定性高、使用更安全[MgH2+2H2O=Mg(OH)2+2H2↑]。相类似的材料还有氢化钙等。镁、钙本身也是人体需要的重要元素，显然对人体而言相对安全，但需要注意血液镁离子浓度过高产生的问题。

另外，还有其他形式的氢供体材料用于产生富氢水。比如富氢水瓷片，这类产品主要是由陶瓷、硅酸盐矿物等基础材料融合镁合金、锌合金压制成型的。富氢水瓷片可应用于功能水杯、功能水壶等。将富氢水瓷片置入杯内，倒入纯净水或白开水，通过与水反应，形成氢离子和氢氧根离子，氢离子结合后形成氢气释放并溶于水中形成富氢水。

（二）代谢动力学特点

饮用氢水后会通过消化道和门静脉系统进入血液循环，并到达全身各处。人体试验表明，饮用氢水后，呼出气体中氢气浓度迅速升高，10~ 15min 至最高浓度，此后氢气浓度下降，60~150min 降低至初始水平。

Shimouchi 等研究认为，饮用氢水后氢气在上消化道的分压迅速增加，并扩散至消化道黏膜下血管中，并随后呼出。进一步的数据分析表明，饮用氢水中 72% 的氢气随呼吸排出体外，0.1% 的氢气通过全身皮肤排出体外，据此推测，至少20%的氢气被人体消耗。研究比较了不同的氢水饮用体积(100ml、200m和300ml)、不同的氢气浓度(0.21mmol/L、0.41mmol/L、0.58mmol/L)等对呼出气体的影响。随着饮用氢水体积的增加，呼吸气中氢气峰值浓度增加；浓度越高，呼出气体中氢气浓度也越高。饮用 300ml 0.4mmol/L 氢水，呼出气体中氢气浓度可达 36ppm以上。也有实验测得饮用 300ml 1.2mg/L(0.6mmol/L)氢水，呼出气体中氢气浓度可达56.8ppm。饮用氢水后呼出气体中氢气浓度差异可能与体重、饮用氢水浓度和速度以及饮食或禁食情况导致的初始氢气基线水平不同等有关。

研究者们在动物实验中也测得了饮用氢水后的相关数据。大鼠灌胃 4ml 富氢水，5min内心房血中氢气浓度达到最高值(4umol/L)，并于约30min 回到基线水平；主动脉血中氢气最高浓度约为心房血的 1/10，而当在采血时夹紧气道，主动脉血中氢气浓度与心房血中基本一致。这说明大量氢气会通过呼吸排出体外。各组织中氢气浓度检测结果显示，肝脏中氢气的最高浓度远高于肾脏。另一篇文献显示，大鼠(体重约230g)灌胃3.5ml 0.8mmol/L的氢水，3min后心脏静脉血中氢气浓度可达5umol/L。Liu等检测发现，灌胃氢水后氢气在大鼠脾、胰腺、肠道及肝中的浓度较高。

以上数据表明，饮用氢水会直接作用于消化系统，在胃肠道、肝等部位达到较高浓度。由此提示可能对这些部位的疾病会产生更直接的影响，也有可能对肠道菌群产生一定影响。

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