天然苏打水体外清除自由基的因素探讨

文 / 王培培，张宏绪，杨东霞（哈尔滨市绿岩水研究所）

天然苏打水体外清除自由基的因素探讨

文 / 王培培，张宏绪，杨东霞（哈尔滨市绿岩水研究所）

既往研究证明天然苏打水有体外抗氧化作用，本文进一步探讨天然苏打水中具有抗氧化作用为何种成分，以及其有关的因素是什么，本研究以世罕泉天然苏打水为例，对主要成分为NaHCO3的不同浓度及其分解的Na+与HCO3-为主要对象进行探讨对抗氧化的贡献。

一、实验材料与试剂仪器

1、实验材料：

（1）瓶装世罕泉天然苏打水（NaHCO3含量大约在600mg/L）；（2）375mg/L NaHCO3溶液；（3）600mg/L NaHCO3溶液；（4）2500mg/L NaHCO3溶液；（5）自来水；（6）世罕泉天然苏打蒸馏水；（7）世罕泉天然苏打去离子水；（8）5mg/L—10g/L NaHCO3溶液。

2、试剂与仪器：

9mmol/L硫酸亚铁溶液，8mmol/L双氧水溶液，9mmol/L 水杨酸—乙醇液， 均为市售分析纯。

FA2004N—电子分析天平，PHS—3C pH计，722s可见分光光度计，均为上海精密科学仪器有限公司生产。

二、实验原理与方法

1、实验原理

清除自由基（·OH—羟自由基）的测定原理

参照fenton反应的方法，利用H2O2与Fe2

+反应产生·OH羟自由基，但由于·OH具有很高的反应活性，存活时间短，不易测得，若在反应体系中加入水杨酸，以有效地捕捉·OH，并产生有色产物。该产物在510nm处有强吸收，若在此反应体系中加入具有清除·OH功能的被测物，便会与水杨酸竞争·OH，其褪色程度与清除自由基能力成比例。采用固定反应时间法，在相同体积的反应体系加入一系列不同浓度的各水样（具有清除功能·OH），并以蒸馏水为参比，同时做试剂空白。在510nm处测定各浓度下的吸光度，依据其褪色程度测定被测物对·OH的清除作用，其清除率计算公式如：

2、清除自由基·OH的测定方法

（1）于4支10ml比色管中分别加入（1）（2）（3）（5）水样4.0ml、3.2ml、2.4ml、1.6ml、0.8ml、0ml加蒸馏水至4.0ml。各管水样浓度为100%（原液）、80%、60%、40%、20%、空白；

（2）于3支10ml比色管中分别加入（4）（6）（7）水样4.0ml、3.2ml加蒸馏水至4.0ml。各管水样浓度为100%（原液）、80%。

（3）向上述各管中依次加入9mmol/L硫酸亚铁溶液、8.8mmol/L双氧水溶液各1ml混匀，再加入9mmol/L水杨酸-乙醇1ml溶液混匀。

（4）静止24小时后，离心取上清液分别测定其吸光度值。

三、结果与讨论

1、试验结果与认识

结果见表1。

表1 几种溶液清除羟自由基的效果 （%）

由表1可得如下认识

（1）表1中，溶液3与溶液1（世罕泉天然苏打水）NaHCO3含量相同，其两者抗氧化性相同；溶液6和溶液7为经过去除离子处理后的天然苏打水，离子含量为0，当然不含NaHCO3，没有抗氧化能力。

（2）溶液2与溶液3 中NaHCO3含量之比为63%，而两溶液清除率的百分比也为63%。溶液4中NaHCO3含量远大于600mg/L，但不同梯度浓度的清除率无变化均为100%，可见，600mg/L NaHCO3溶液的抗氧化性已达到100%，其浓度再增加抗氧化性也不增加了。

（3）溶液1和溶液5比较，所取自来水中的离子含量少，其中的NaHCO3含量更少，pH值呈中性，在不同梯度下的清除率几乎为0，可知所取自来水无抗氧化（清除·OH）能力。

由此可知，天然苏打水中的抗氧化能力与其NaHCO3含量密切相关。

2、不同浓度NaHCO3溶液的pH值与抗氧化

以蒸馏水为溶剂，配制一系列由低浓度（5mg/L）到高浓度（10g/L）的NaHCO3溶液系列，分别测定其pH值情况（见表2、3）。

表2

表3

由上述系列可见，NaHCO3溶液在一定浓度范围内，随浓度增加，pH值也增加，浓度为600mg/L NaHCO3溶液的pH值为最大值，此时的抗氧化能力也最大（100%见表1）。由上可见，NaHCO3溶液浓度在600mg/L以下时，随着溶液中NaHCO3量增多，溶液的pH值增大，抗氧化性也增强；但超过600mg/L后，抗氧化性、pH值不随溶液中NaHCO3含量的增加而增加，抗氧化性不再增加。

3、抗氧化性与溶液离子种类pH值的关系。

（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+还是HCO3-的作用？做了如下试验：

表4 Na+、HCO3-作用比较

按照NaHCO3模拟溶液，配制Na+与HCO3-呈一定摩尔比的NaCl溶液和KHCO3溶液，观察其抗氧化性（·OH清除率），由表4可见，NaHCO溶液中起抗氧化作用的是碱性离子HCO-33（清除率为93.6%），而非Na+作用。

（2）pH值与清除自由基的关系

前述可见，弱碱性的有抗氧化作用，抗氧化作用是否与碱性物质都有关？于是做了如下探讨（表4）：

表5 pH值与抗氧化能力

表5为取相同浓度（300mg/L）的NaHCO3、Na2CO3、NaOH三种碱性溶液，分别测定其pH值和抗氧化（·OH清除率）结果。

由表5可见，并非仅HCO3-有抗氧化性，碱性离子CO3-、OH-均有抗氧化性，在相同浓度下，其pH值NaOH＞Na2CO3＞NaHCO3，抗氧化性也是OH-＞CO3-＞HCO3

-。而生活中的NaOH与Na2CO3属于强碱，不能食用，NaHCO3可以食用，且应用广泛。天然苏打水中的HCO3-在一定浓度范围内，pH值会随溶液浓度的升高而升高。抗氧化性也相应提升。可见，抗氧化性（·OH清除率）与溶液的pH值有一定的关系，但并非随溶液中碱性离子浓度的升高抗氧化性就会增强。

4、从本研究得到的印象

（1）世罕泉天然苏打水抗氧化性最强

由上引申可知，人体对·OH自由基的清除能力，在一定范围内会随体液的pH值的升高而增强，当NaHCO3溶液含量为600mg/L时，抗氧化性达到最大值。而世罕泉天然苏打水中的NaHCO3量恰在600mg/L左右，即NaHCO3含量为600mg/L以上的天然苏打水抗氧化能力最强。由此可见，常饮天然苏打水，可以清除容易引起人体疾病的·OH自由基，非常有益于健康。

（2）本研究认定了天然苏打水抗氧化能力强的机制，这是本文的重要意义。

（略）