天然蘇打水體外清除自由基的因素探討

文 / 王培培，張宏緒，楊東霞（哈爾濱市綠巖水研究所）

天然蘇打水體外清除自由基的因素探討

文 / 王培培，張宏緒，楊東霞（哈爾濱市綠巖水研究所）

既往研究證明天然蘇打水有體外抗氧化作用，本文進一步探討天然蘇打水中具有抗氧化作用為何種成分，以及其有關(guān)的因素是什么，本研究以世罕泉天然蘇打水為例，對主要成分為NaHCO3的不同濃度及其分解的Na+與HCO3-為主要對象進行探討對抗氧化的貢獻。

一、實驗材料與試劑儀器

1、實驗材料：

（1）瓶裝世罕泉天然蘇打水（NaHCO3含量大約在600mg/L）；（2）375mg/L NaHCO3溶液；（3）600mg/L NaHCO3溶液；（4）2500mg/L NaHCO3溶液；（5）自來水；（6）世罕泉天然蘇打蒸餾水；（7）世罕泉天然蘇打去離子水；（8）5mg/L—10g/L NaHCO3溶液。

2、試劑與儀器：

9mmol/L硫酸亞鐵溶液，8mmol/L雙氧水溶液，9mmol/L 水楊酸—乙醇液， 均為市售分析純。

FA2004N—電子分析天平，PHS—3C pH計，722s可見分光光度計，均為上海精密科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)。

二、實驗原理與方法

1、實驗原理

清除自由基（·OH—羥自由基）的測定原理

參照fenton反應(yīng)的方法，利用H2O2與Fe2

+反應(yīng)產(chǎn)生·OH羥自由基，但由于·OH具有很高的反應(yīng)活性，存活時間短，不易測得，若在反應(yīng)體系中加入水楊酸，以有效地捕捉·OH，并產(chǎn)生有色產(chǎn)物。該產(chǎn)物在510nm處有強吸收，若在此反應(yīng)體系中加入具有清除·OH功能的被測物，便會與水楊酸競爭·OH，其褪色程度與清除自由基能力成比例。采用固定反應(yīng)時間法，在相同體積的反應(yīng)體系加入一系列不同濃度的各水樣（具有清除功能·OH），并以蒸餾水為參比，同時做試劑空白。在510nm處測定各濃度下的吸光度，依據(jù)其褪色程度測定被測物對·OH的清除作用，其清除率計算公式如：

2、清除自由基·OH的測定方法

（1）于4支10ml比色管中分別加入（1）（2）（3）（5）水樣4.0ml、3.2ml、2.4ml、1.6ml、0.8ml、0ml加蒸餾水至4.0ml。各管水樣濃度為100%（原液）、80%、60%、40%、20%、空白；

（2）于3支10ml比色管中分別加入（4）（6）（7）水樣4.0ml、3.2ml加蒸餾水至4.0ml。各管水樣濃度為100%（原液）、80%。

（3）向上述各管中依次加入9mmol/L硫酸亞鐵溶液、8.8mmol/L雙氧水溶液各1ml混勻，再加入9mmol/L水楊酸-乙醇1ml溶液混勻。

（4）靜止24小時后，離心取上清液分別測定其吸光度值。

三、結(jié)果與討論

1、試驗結(jié)果與認識

結(jié)果見表1。

表1 幾種溶液清除羥自由基的效果 （%）

由表1可得如下認識

（1）表1中，溶液3與溶液1（世罕泉天然蘇打水）NaHCO3含量相同，其兩者抗氧化性相同；溶液6和溶液7為經(jīng)過去除離子處理后的天然蘇打水，離子含量為0，當(dāng)然不含NaHCO3，沒有抗氧化能力。

（2）溶液2與溶液3 中NaHCO3含量之比為63%，而兩溶液清除率的百分比也為63%。溶液4中NaHCO3含量遠大于600mg/L，但不同梯度濃度的清除率無變化均為100%，可見，600mg/L NaHCO3溶液的抗氧化性已達到100%，其濃度再增加抗氧化性也不增加了。

（3）溶液1和溶液5比較，所取自來水中的離子含量少，其中的NaHCO3含量更少，pH值呈中性，在不同梯度下的清除率幾乎為0，可知所取自來水無抗氧化（清除·OH）能力。

由此可知，天然蘇打水中的抗氧化能力與其NaHCO3含量密切相關(guān)。

2、不同濃度NaHCO3溶液的pH值與抗氧化

以蒸餾水為溶劑，配制一系列由低濃度（5mg/L）到高濃度（10g/L）的NaHCO3溶液系列，分別測定其pH值情況（見表2、3）。

表2

表3

由上述系列可見，NaHCO3溶液在一定濃度范圍內(nèi)，隨濃度增加，pH值也增加，濃度為600mg/L NaHCO3溶液的pH值為最大值，此時的抗氧化能力也最大（100%見表1）。由上可見，NaHCO3溶液濃度在600mg/L以下時，隨著溶液中NaHCO3量增多，溶液的pH值增大，抗氧化性也增強；但超過600mg/L后，抗氧化性、pH值不隨溶液中NaHCO3含量的增加而增加，抗氧化性不再增加。

3、抗氧化性與溶液離子種類pH值的關(guān)系。

（1）Na+和HCO3-清除自由基的作用

前述表明NaHCO3有抗氧化作用，此作用是Na+還是HCO3-的作用？做了如下試驗：

表4 Na+、HCO3-作用比較

按照NaHCO3模擬溶液，配制Na+與HCO3-呈一定摩爾比的NaCl溶液和KHCO3溶液，觀察其抗氧化性（·OH清除率），由表4可見，NaHCO溶液中起抗氧化作用的是堿性離子HCO-33（清除率為93.6%），而非Na+作用。

（2）pH值與清除自由基的關(guān)系

前述可見，弱堿性的有抗氧化作用，抗氧化作用是否與堿性物質(zhì)都有關(guān)？于是做了如下探討（表4）：

表5 pH值與抗氧化能力

表5為取相同濃度（300mg/L）的NaHCO3、Na2CO3、NaOH三種堿性溶液，分別測定其pH值和抗氧化（·OH清除率）結(jié)果。

由表5可見，并非僅HCO3-有抗氧化性，堿性離子CO3-、OH-均有抗氧化性，在相同濃度下，其pH值NaOH＞Na2CO3＞NaHCO3，抗氧化性也是OH-＞CO3-＞HCO3

-。而生活中的NaOH與Na2CO3屬于強堿，不能食用，NaHCO3可以食用，且應(yīng)用廣泛。天然蘇打水中的HCO3-在一定濃度范圍內(nèi)，pH值會隨溶液濃度的升高而升高。抗氧化性也相應(yīng)提升。可見，抗氧化性（·OH清除率）與溶液的pH值有一定的關(guān)系，但并非隨溶液中堿性離子濃度的升高抗氧化性就會增強。

4、從本研究得到的印象

（1）世罕泉天然蘇打水抗氧化性最強

由上引申可知，人體對·OH自由基的清除能力，在一定范圍內(nèi)會隨體液的pH值的升高而增強，當(dāng)NaHCO3溶液含量為600mg/L時，抗氧化性達到最大值。而世罕泉天然蘇打水中的NaHCO3量恰在600mg/L左右，即NaHCO3含量為600mg/L以上的天然蘇打水抗氧化能力最強。由此可見，常飲天然蘇打水，可以清除容易引起人體疾病的·OH自由基，非常有益于健康。

（2）本研究認定了天然蘇打水抗氧化能力強的機制，這是本文的重要意義。

（略）