JP2005021875A - 水の酸化還元電位を維持する方法 - Google Patents

Abstract

【目的】酸化体と還元体の混合状態にある水の酸化還元電位を、少なくとも−４００ｍＶ以下に維持すること。
【構成】水温１０℃の水道水５００ｍｌを殺菌、脱塩素処理を施し、さらに精密濾過処理を施して異味、異臭、不純物を除去し、シリカ系石英斑岩に金属を担持させた還元触媒に接触させながら、水素ガスを、ガス圧０．５ＭＰａで３分間吹き込み、０．５ｇのＬ−アスコルビン酸を添加する。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、水の酸化還元電位を低位値に維持する方法に関する。より詳細に述べれば、酸化体と還元体の混合状態にある水に水素を吹き込んで、水の酸化還元電位を低下させる技術において、その値を−４００ｍＶ以下に維持する方法に関する。

最近飲用水に対する関心が頓に高まってきている。この理由は、殺菌だけを第１義的に考えて処理されている水道水がまずいということと、人々の健康に対する志向が高くなっていることである。

それと共に水に関する科学的な研究も盛んになってきた。従来、水は、分子式Ｈ_２Ｏで表される無色、無味、無臭、中性で、安定した物質であると考えられ、且つ、取り扱われてきた。然しながら、近年研究が深まるにつれて、水は単なるＨ_２Ｏで表される単純な物質ではなく、水分子が幾つか集まった（Ｈ_２Ｏ）ｎのような塊（クラスター）を形成しているのではないかと考えられるようになってきた。

そして、多種多様な手段で水を活性化してクラスターを小さくすることが考えられてきた。また、水の活性化の１つとして、水の酸化還元電位と、生体内反応も研究されるようになってきた。

生体内には種々の酸化還元系が存在し、またその中の多くは相互に共役して生体内酸化還元反応に関与している。生体内酸化還元系の酸化還元電位は、反応の自由エネルギー変化および平衡定数と直接に関係しており、これらの反応の方向を予言するのに役立つものである。

人体の臓器、或いは生体内反応の酸化還元反応は電位が低く、通常−１００ｍＶ〜−４００ｍＶの範囲であり，そのｐＨは、３〜７の範囲である。体液の酸化還元電位が高くなると活性酸素が滞留し易く、器官に障害が出てくると云われている。とくに、腸内微生物が活発に活動して栄養成分を消化吸収する腸内は、嫌気性の還元雰囲気に維持されている必要がある。

たとえば、生体内における、（酢酸＋ＣＯ_２＋２Ｈ^＋／α−ケトグルタル酸反応）の酸化還元電位は−６７３ｍＶ、（酢酸＋ＣＯ_２／ピルビンル酸反応）の酸化還元電位は−６９９ｍＶ、（酢酸＋２Ｈ^＋／アセトアルデヒド酸反応）の酸化還元電位は−５８１ｍＶ、フェレドキシンの酸化還元電位は−４１３ｍＶ、（キサンチン＋Ｈ^＋／ヒポキサンチン＋Ｈ_２Ｏ）の酸化還元電位は−３７１ｍＶ、（尿酸＋Ｈ^＋／キサンチン＋Ｈ_２Ｏ）の酸化還元電位は−３６０ｍＶ、（アセト酢酸＋２Ｈ^＋／β−ヒドロキシ酪酸反応）の酸化還元電位は−３４６ｍＶ（シスチン＋２Ｈ^＋／２システイン反応）の酸化還元電位は−３４０ｍＶである。

このように生体内における酵素、補酵素、代謝関連物質の反応は、酸化還元電位が低い環境下にある。また、酸化還元電位が低い水、または食品は、身体を酸化させる活性酸素や、１個又はそれ以上の不対電子を有する分子或いは原子、即ち、フリーラジカルを分離、消去する作用があって、ＳＯＤ（スーパーオキシドジムスターゼ）という活性酸素消去酵素の反応を促進させると云われている。

酸化還元反応を始めとする体内の代謝反応の場を提供しているのが、体液である。体液は生体のほぼ６０％を占めている。体液は、水を中心として、電解質、タンパク質等を重要な構成要素としている。これが、酸化還元電位が低い水が生体内にとって有効な理由である。

ところで、水道水の酸化還元電位は＋４００〜＋８００ｍＶ、天然のミネラルウオーターや環境庁名水百撰に選定されているような湧水の酸化還元電位は＋２００ｍＶ〜０の範囲、ｐＨが６．５〜８の範囲である。これらの水が、酸化還元電位において、酸化還元電位が−１００ｍＶ〜−４００ｍＶの範囲の生体臓器とバランスがとれないと考えられる。

現在、酸化体と還元体の混合状態にある水、たとえば水道水の酸化還元電位をマイナスにする方法として、たとえば電気分解法、高周波電流印加法等幾つか提案されている。然しながら、いずれも酸化還元電位の値とｐＨのバランスが、生体内酸化還元反応の観点から、理想的な方法ではなかった。

そこで、本発明者は、現在、酸化体と還元体の混合状態にある水、たとえば水道水の酸化還元電位を、生体の臓器のそれ、すなわち、−４００ｍＶ以下にする方法として、原料水を、シリカ系石英斑岩に金属を担持させた還元触媒と接触させながら、水素を吹き込む方法を採用した。

この方法の場合、酸化還元電位を−６００ｍＶ程度にまで低下させることができるが、１０日間程度で、原料水の酸化還元電位に戻るという欠点がある。

発明が解決しようとする課題

従って、発明が解決しようとする課題は、酸化体と還元体の混合状態にある水の酸化還元電位を、少なくとも−４００ｍＶ以下に維持することである。

発明が解決しようとする別の課題は、酸化体と還元体の混合状態にある原料水を、シリカ系石英斑岩に金属を担持させた還元触媒と接触させながら、水素を吹き込んで、原料水の酸化還元電位を、一旦−６００ｍＶ程度に低下させ、さらに、少なくとも−４００ｍＶ以下に維持することである。

発明が解決しようとするさらに別の課題は、酸化体と還元体の混合状態にある原料水、をシリカ系石英斑岩に金属を担持させた還元触媒と接触させながら、水素を吹き込んで、原料水の酸化還元電位を、一旦−６００ｍＶ程度に低下させ、さらに、少なくとも−４００ｍＶ以下に維持することができる物質を提供することである。

課題を解決するための手段

本発明者は理論に拘束されることを好むものではないが、課題を解決するための手段を策定するために、採用したネルンスト（Ｎｅｒｎｓｔ）の法則を解説する。

生体反応の中には、酸化還元反応を伴う反応が多く、代謝反応等に極めて重要な役割を担っている。また、生体に限らず、酸化体と還元体を含んだ系（溶液）において、白金のようにそれ自体は酸化還元反応に関与しない不活性な電極を、その溶液に浸すと、電極間に電位差が現れる。この電位差が、酸化還元電位（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ−Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ＝ＯＲＰ）で、単位はｍＶで表す。今、ある物質の酸化体の活量を［Ｏｘ］、還元体の活量を［Ｒｅｄ］と表すと。両者の混合状態は、式（１）で表される。
［ＯＸ］＋ｎｅ→［Ｒｅｄ］ （１）
（ｅは電子、ｎは移動する電子数）
（１）で表した電極反応式の酸化還元電位（ＥｍＶ）は、ネルンスト（Ｎｅｒｎｓｔ）の式（２）で表される。
Ｅ＝Ｅ_０＋（ＲＴ／ｎＦ）ｌｎ［Ｏｘ］／［Ｒｅｄ］ （２）

式（２）において、Ｒは、気体定数（８．３１Ｊｍｏｌ^−１Ｋ^−１），Ｔは絶対温度（Ｋ），Ｆはファラデー定数（９６４０６ＪＶ^−１）である。Ｅ_０は、［ＯＸ］＝［Ｒｅｄ］の時の標準酸化還元電位である。

式（２）において、ｌｎ［Ｏｘ］／［Ｒｅｄ］は、自然対数である。従って、分母、即ち［Ｒｅｄ］を、分子、即ち［Ｏｘ］より、極端に大きくすればするほど、酸化還元電位Ｅのマイナス（−）値を大きくすることができることになる。即ち、理論的には、還元体［Ｒｅｄ］の活量を、酸化体［Ｏｘ］の活量より、大きくすればするほど、酸化還元電位をマイナス（−）値にすることができる。

従って、上記課題を解決するための手段は、酸化体と還元体の混合状態にある原料水を、シリカ系石英斑岩に金属を担持させた還元触媒と接触させながら水素を吹き込んで、原料水の酸化還元電位をマイナス電位に低下させる方法において、還元体［Ｒｅｄ］の活量を、酸化体［Ｏｘ］の活量より大きくすることである。

本発明において、還元体の活量を増大する具体的な方法は、酸化体と還元体の混合状態にある原料水を、シリカ系石英斑岩に金属を担持させた還元触媒と接触させながら水素を吹き込んで、原料水の酸化還元電位をマイナス電位に低下させる方法において、食品衛生法或いはその他の関連法規で容認された人体の生命と健康に安全な還元剤を、予め原料水に、若しくは原料水の酸化還元電位を一旦マイナス電位に低下させた後で、添加することである。

本発明で使用できる還元剤は、食品衛生法、或いは他の関連法で認められたものでなければならない。これらの例を挙げると、Ｌ−アスコルビン酸、Ｌ−アスコルビン酸ナトリウム、Ｌ−アスコルビン酸ステリアン酸エステル、Ｌ−アスコルビン酸パルミチン酸エステル等のビタミンＣ類、トコフェノール類、β−カロチン、フラボノイド、カプサイシン、ポリフェノール類、クエン酸類、エリスロビン酸等である。特に好ましいのは、天然物起源のビタミンＣ類、たとえば、上述したＬ−アスコルビン酸類、或いはトコフェノール類、β−カロチン、フラボノイド、ポリフェノール類、クエン酸類である。これらは、単品でも、または混合して使用することができる。

本発明の基本的な方法である酸化体と還元体の混合状態にある原料水を、シリカ系石英斑岩に金属を担持させた還元触媒と接触させながら水素を吹き込んで、原料水の酸化還元電位をマイナス電位に低下させる方法自体は公知であるので、詳細は割愛するが、以下に概略を述べる。

シリカ系石英斑岩、たとえば、電気石等ある種の特定の鉱石と水を接触させて、ミネラル成分を溶出させて水を活性化させようとする試みは従来から提案されてきた。然しながら、単に水を、電気石等ある種の特定の鉱石と接触させただけでは、ミネラル成分の水への溶出速度が極めて遅く、効率が悪い。

そこで、本発明者は、シリカ系石英斑岩を担体として、その表面に還元性金属を担持させた還元触媒と原料水を接触させ、且つ、水素を吹き込んで、水の活性化効率、即ち、酸化還元電位降下効率を向上させることとしたものである。

本発明において、シリカ系石英斑岩に担持させる金属は還元性金属で、たとえば、アルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、亜鉛などの電気的陽性の大きい金属、或いは鉄（ＩＩ）、スズ（ＩＩ）、チタン（ＩＩＩ）、クロム（ＩＩ）などの低原子価状態にある金属の塩類が例示される。

本発明で使用する原料水は特段に限定されない。還元体、即ち［ＯＨ−］イオン、及び酸化体、即ち［Ｈ＋］イオンを含有する水、たとえば、活性化処理をしていない水道水、飲用することができる天然水等を使用することができる。いずれも、濾過、脱塩素等前処理をする。

本発明で使用する原料水の温度は特段に限定されず、たとえば、１〜３０℃、好ましくは１０〜１５℃である。然しながら、水温は極端な高温、或いは低温でない限り採用できる。

本発明で使用する水素ガスの注入圧は、たとえば、０．１〜０．９５ＭＰａの範囲である。水素ガスの注入圧がこの範囲ならば、酸化還元電位は、−５５０ｍＶが確保できる。

本発明で水素ガスの注入時間は、たとえば、１０秒〜１０分、好ましくは２〜５分の範囲である。水素ガスの注入時間がこの範囲ならば、酸化還元電位は、−５５０ｍＶが確保できる。水素ガスの注入時間が短過ぎると、電位が不安定であり、長すぎても、電位低下効果に特段の影響はなく、逆にコストを引き上げる。

本発明の方法によって原料水を処理すると、処理当初は酸化還元電位が、ほぼ−５５０ｍＶになり、−４００ｍＶを約３０日間維持することができる。

発明の好ましい実施の形態

以下、発明の好ましい実施の形態を実施例及び比較例により具体的に説明する。
［実施例１］

水温１０℃の水道水５００ｍｌを殺菌、脱塩素処理を施し、さらに精密濾過処理を施して異味、異臭、不純物を除去した。この水を測定した結果、ｐＨが７．０２、溶存酸素量が８．５ｍｇ／Ｌであった。この水を、シリカ系石英斑岩に金属を担持させた還元触媒に接触させながら、水素ガスを、ガス圧０．５ＭＰａで３分間吹き込んだ直後の酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−５６２ｍＶ、７．８であった。次いで、０．５ｇのＬ−アスコルビン酸を添加して、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−５２０ｍＶ、３．７９であった。さらに、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−４７６ｍＶ、３．８２であった。さらに、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−４５１ｍＶ、３．７０であった。
［実施例２］

Ｌ−アスコルビン酸に換えて、０．５ｇのトコフェノールを使用したことを除いて、実施例１と同じ手順を繰り返した。処理直後の酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−５６０ｍＶ、７．７であった。次いで、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−４４０ｍＶ、３．６０であった。さらに、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−４３８ｍＶ、３．８０であった。さらに、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−４１０ｍＶ、３．７３であった。
［実施例３］

Ｌ−アスコルビン酸に換えて、０．５ｇのβ−カロチンを使用したことを除いて、実施例１と同じ手順を繰り返した。処理直後の酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−５８０ｍＶ、７．５であった。次いで、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−４８０ｍＶ、７．６１であった。さらに、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−４７２ｍＶ、７．８４であった。さらに、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−４６２ｍＶ、７．７５であった。
［実施例６］

Ｌ−アスコルビン酸に換えて、０．５ｇのクエン酸を使用したことを除いて、実施例１と同じ手順を繰り返した。処理直後の酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−５４２ｍＶ、７．１であった。次いで、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−４２１ｍＶ、３．６０であった。さらに、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−４２１ｍＶ、３．８６であった。さらに、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−４１０ｍＶ、３．７０であった。
［実施例７］

Ｌ−アスコルビン０．３ｇと、トコフェノール０．２ｇを混合して使用したことを除いて、実施例１と同じ手順を繰り返した。処理直後の酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−５４０ｍＶ、３．８であった。次いで、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−４８６ｍＶ、３．７３であった。さらに、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−４７０ｍＶ、３．８３であった。さらに、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−４６２ｍＶ、３．７１であった。
［比較例］

水温１０℃の水道水５００ｍｌを殺菌、脱塩素処理を施し、さらに精密濾過処理を施して異味、異臭、不純物を除去した。この水を測定した結果、ｐＨが７．０２、溶存酸素量が８．５ｍｇ／Ｌであった。この水を、シリカ系石英斑岩に金属を担持させた還元触媒に接触させながら、水素ガスを、ガス圧０．５ＭＰａで３分間吹き込んだ直後の酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−５６２ｍＶ、７．８であった。次いで、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ−４５８ｍＶ、７．２８であった。さらに、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ２３１ｍＶ、７．５６であった。さらに、１０日後に酸化還元電位、ｐＨを測定した結果、それぞれ２４１ｍＶ、７．６０であった。

発明の効果

請求項１に記載した発明により、酸化体と還元体の混合状態にある水、たとえば、水道水の酸化還元電位を、少なくとも−４００ｍＶ以下に、ほぼ３０日間維持することができる。

請求項２または３に記載した発明により、酸化体と還元体の混合状態にある水、たとえば、水道水の酸化還元電位をマイナスにする効率がよくなる。

請求項４に記載した発明により、食品衛生法等諸法規で認められている食品添加剤を使用するので、人体に悪影響を与えることなく、酸化体と還元体の混合状態にある水、たとえば、水道水の酸化還元電位を、少なくとも−４００ｍＶ以下に、ほぼ３０日間維持することができる。

Claims (4)

1. 酸化体と還元体の混合状態にある原料水を、シリカ系石英斑岩に金属を担持させた還元触媒と接触させながら、水素をガス圧０．１〜０．９５ＭＰａで、１０秒〜１０分間吹き込んで原料水の酸化還元電位をマイナス電位に低下させる方法において、還元体の活量を、酸化体の活量より大きくすることにより酸化還元電位を−４００ｍＶ以下に維持する方法。
2. 金属が、アルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、亜鉛等から成る群から選択された電気的陽性の大きい金属である請求項１に記載した方法。
3. 金属が、鉄（ＩＩ）、スズ（ＩＩ）、チタン（ＩＩＩ）、クロム（ＩＩ）等から成る群から選択された低原子価状態にある金属の塩類である請求項１に記載した方法。
4. 還元体の活量の増大を、Ｌ−アスコルビン酸、Ｌ−アスコルビン酸ナトリウム、Ｌ−アスコルビン酸ステリアン酸エステル、Ｌ−アスコルビン酸パルミチン酸エステル等のビタミンＣ類、トコフェノール類、β−カロチン、フラボノイド、カプサイシン、ポリフェノール類、クエン酸類、エリスロビン酸、及びこれらの混合物から成る群から選択された還元剤を添加して行う請求項１〜３項のいずれか１項に記載した方法。