氢的作用及其对食品工业的影响

⊙文 刘慧卿 王琳 解立斌 文贇

1.河北云悦生物科技有限公司；2.河北诺氢科技有限公司；3.石家庄学院

将各种影响人体生命状态的物质的生长、加工过程与氢元素进行深度结合，从而促使其保持原始天然的生命状态和属性，进而保持其生物活性的系统性技术方法，即为氢觅自然生态还原技术【NERT】。

一、关于植物产氢的依据

许多微生物可以通过氢化酶产生或分解氢气，即具有氢气代谢的能力。早在1896年，Jackson等就发现蓝藻Anabaena具有放氢现象（Jackson，1896）。蓝藻是含叶绿素a、但不含叶绿体（区别于真核生物的藻类）且能进行产氧光合作用的单细胞原核生物，它的出现使整个地球大气从无氧状态发展到有氧状态，从而孕育了好氧生物的进化和发展。这是氧气与氢气共存于同一生物体的最早证据。

氢化酶被发现是在20世纪30年代（Stephenson，1 9 3 1）。几年后，G a f f r o n等研究发现绿藻Scenedesmussp.D.3在“暗反应”中可以氧化氢气并固定二氧化碳（Gaffron，1939&1940），或在光照下释放氢气（Gaffron，1942）。绿藻的细胞与高等植物相似，有细胞核和叶绿体，也有相似的色素、贮藏养分及细胞壁的成分，其色素中以叶绿素a和b最多，还有叶黄素和胡萝卜素，故呈绿色。这是最早在低等真核细胞中发现氢气代谢。

高等真核生物叶绿体氢气代谢的研究相对进展缓慢。1946年，Boichenko发现分离出的叶绿体可以产生氢气，并推测在某些高等植物体内也存在氢化酶（Boichenko，1946）。1964年，Renwick等发现冬黑麦、萝卜、豌豆、西红柿等高等植物的种子萌发可以产生氢气（Renwick，1964），并证明这并非是种子携带的微生物污染而造成的。

1982年，Mal’tsev S.V.发现离体豌豆叶绿体能够产生和消耗氢气，但并无后续研究，有关高等植物吸氢酶活性也只有这1篇报道（Mal'tsev，1982）。近年来，陆续发现水稻、苜蓿和拟南芥等高等植物均可产生内源性氢气（Xie，2012；Zeng，2013；Jin，2013），在植物的基因组中也发现一些基因与氢化酶基因同源，并监测到植物中这些推测的氢化酶基因表达的变化，但尚缺少这些基因蛋白表达水平的确认和氢化酶功能的确认。

二、关于动物产氢的依据

肠道气体代谢涉及多种过程，如气体产生、利用、排泄等。为理解肠道气体功能，很有必要梳理肠道内气体的生理学特征，尤其是气体产生量、消耗量和肠道气体稳态调节机制。

人体肠道气体产量的测定有不同方法。1956年，Bedell等采用经典的测定肺体积的方法对人体胃肠道气体进行测试，发现正常人平均胃肠道气体为115mL。Greenwald等利用低压气体膨胀原理，计算出胃肠道气体为111mL。Levitt使用空肠注入氩气的肠冲洗技术对上述结果进行研究，这种方法用肛门内气体成分中的氩气比例来反推肠道内气体含量，结果发现胃肠道平均气体体积为100mL，个体差异比较大，范围为31-200mL。胃肠道内气体体积存在很大的个体差异，气体成分在胃肠道不同部位和个体之间也有非常大的区别。胃内气体和空气最接近，而屁的成分则个体差异很大，往往和整个消化道代谢过程有关。

99%的肠道气体成分是氮气、氧气、二氧化碳、氢气和甲烷，氮气占11%-92%，氧气占0%-11%，二氧化碳占3%-54%，氢气占0%-86%，甲烷占0%-56%，其中，氮气和氧气是空气的主要成分，二氧化碳是人体内最多的气体，氢气和甲烷则是肠道内细菌代谢产生的气体。其他不足1%的肠道气体成分包括氨、硫化氢、吲哚、3-甲基吲哚（粪臭素）、挥发性胺和短链脂肪酸。人们曾经长期认为肠胃胀气的主要原因是芳香族氨基酸分解的恶臭味产物如吲哚、粪臭素，其实这是一种错误看法，许多含硫化合物如硫化氢、二甲基硫化物和甲硫醇才是屁臭的主要原因。在78%的样品中，硫化氢是含硫气体的最常见成分，一般也是强烈臭味的原因。在呼吸气中一般检测不到含硫化合物，目前也缺少含硫化合物在胃肠道病理生理学过程中的作用研究。

人类和动物大肠内的细菌可以利用小肠不吸收的能量物质发酵产生氢气，作为大肠内的一种重要代谢物，这些氢气大多被其他细菌利用，小部分被肠道粘膜吸收并通过肺呼吸和肛门排出体外（Levitt 1969，Levitt et al.1974）。氢气一般只在病理状态下才会大量积累在大肠，比如碳水化合物吸收障碍或者大量摄取人体不直接吸收的食物如大豆。减少肠道内消耗氢气的细菌活力，也可以提高肠道内氢气的积累，比如利用特异性抗生素杀死氢气代谢菌就可以显著提高肠道氢气水平。

综上，人体和动物自身产生氢是毋庸置疑的，而线粒体能量代谢的整个过程全部有氢的参与，其是能量代谢的重要物质。

三、氢是生命延续的代表

从宇宙诞生之初到生命产生直到人类的产生，有一种物质始终伴随着人类，即构成宇宙和生命最基础的物质——氢元素。

在宇宙诞生之初，只有氢和氦两种元素，通过氢和氦不断的核聚变过程，促进了后续系列性的元素以及地球的形成。在氢、氧、水、阳光这4种生命要素的作用下，地球上形成了最初的生命以及生命的循环系统。在生命进化的过程中，氧气、水、阳光可以通过外部获取，而生命体自身则具备了产生氢的能力，以此保持生命体的平衡状态。

在整个生态系统进化的过程中，逐渐形成了完整的生态平衡系统。太阳通过氢的核聚变释放能量并传递到地球，植物通过光合作用吸入二氧化碳和光能，在叶绿体内通过氢元素的能量传递，最后产生能量并释放氧气。动物以及人通过呼吸作用呼吸氧气，在线粒体内通过氢元素的传递产生能量并释放二氧化碳。我们惊奇地发现，氢贯穿了生命的整个周期，而当生命体失去生命后，氢能量传递的过程和自身产氢的过程也随之终止。所以，失去生命的果实会腐烂、失去生命的动物也会腐化，其本质的问题是失去了能量的来源与传递，即氢的产生与传递。

我们可以看下整个自然系统，绝大多数的食草类动物是直接吃生的草、果实，获取了最为完整的食物并产生能量；绝大多数的食肉类动物是及时性地捕食具有生命力的动物，然后在最短的时间内吃掉。在这套完美的自然系统中，不同属性的氢通过进食过程进行了内传递，即在生命体没有完全将氢释放前完成了进食的过程。而这些动植物均拥有强大的自愈能力和生存能力，排除自然衰老的原因，很少有疑难杂病的出现。相比之下，我们人类是唯一对食物进行深度加工的生物，而且随着工业化进程的加剧，深度加工越来越严重，伴随而来的疑难杂病以及慢性疾病都比农耕时代有了大幅度的提升。这其实是生命的退化，是我们距离自然越来越远的结果，是无法获得最原始的生物活性的结果。

再看看我们吃的水果，绝大多数经过了长途运输，有的甚至保存半年以上；我们吃的肉食绝大多数是冷冻超过半年以上，我们吃的蔬菜绝大多数距离新鲜采摘有5-10天的时间，而我们吃的其他深加工产品其原材料超过半年已经是一种常态。城市化的进程让我们距离自然越来越远，让我们距离生命活性氢的传递也越来越远。

当人类距离自然越来越远的时候，人体自身的自愈能力也在逐步降低，各种慢性疾病频繁来袭，各种疑难杂症越来越多。所以，笔者认为，人类发展到今天，要想获得一种普及化的健康，就需要还原于自然，还原于原生态。让我们吃的食物，就如同新鲜采摘一样，接近于最自然的状态；让我们喝的水，就如同泉眼喷涌而出的天然水；让我们呼吸的空气，就如同森林中最新鲜的空气。缩短人与自然的距离，是人类改善健康的根本性解决方案。

随着科学的发展，人们进一步揭示了氢的独特作用。比如，氢具有还原性，是目前最为安全的还原性物质；氢具有选择性清除恶性自由基的作用，是目前已知的唯一具有选择性清除恶性自由基作用的物质。这些已经发现的对于生物体的作用，进一步揭示了氢对于生物体的重要性，也进一步论证了氢是生命活性的有效传递，只要我们延长氢的传递周期，就可以突破人类健康寿命延伸的关键性问题。而如何在工业化进程的现代，将动植物活性进行有效的保存，则是解决大众健康化生活的根本性问题。

四、氢对食品工业的影响

氢觅自然生态还原技术【NERT】，是一项将各种影响人体生命状态的物质的生长、加工过程与氢元素深度结合，从而促使其保持原始天然的生命状态和属性，进而保持其生物活性的系统性技术方法。

氢觅自然生态还原技术【NERT】包含四项核心工艺和多项专利技术。比如，氢觅分离工艺【QMSP】通过电解、光解、微生物分解等多种方式，获取具有安全属性的氢；氢觅锁氢工艺【QMLP】将氢通过特殊工艺进行长效保存，从而形成基础性技术及原材料；氢觅萃取工艺【QMEP】将物质在氢的环境中进行完整的萃取分离，从而保持物质自身的天然活性，并形成相应具有广泛应用条件的核心性原材料；氢觅混溶工艺【QMMP】将氢与萃取物质经过特殊的混合工艺而融为一体，并具备生命活性的基础特性，从而形成相应的产品。

通过氢觅自然生态还原技术【NERT】生产出的活性食品，又称为“活性食物”，包含活性水、活性植物、活性动物食材等。活性食物是一种可以延长食物生命活性的新型食物，能够最大限度地接近植物、动物活着的生命状态，并延长氢的存储和传递周期。活性食物兼具了目前食物的所有特性，又保持了天然的生命活性。

将氢觅自然生态还原技术【NERT】应用到饼干、糕饼类、面类、火腿、香肠、鱼浆制品等各种食材中，凭借该技术较高的还原力，可以大幅减少食品保存剂的使用量。同时，使用电子自旋共振装置（ESR）可以确认氢有中和、去除有害活性氧的作用，将氢添加到食材中能够提高食品的商品价值，也可以说是会掀起食材革命的基础素材。

对比发现，在未添加任何防腐成分的情况下，未采用【NERT】技术的面包在第7天出现部分霉变、第八天80%霉变、第九天几乎全部霉变，而采用【NERT】技术的面包直到第9天一直未出现霉变。这是因为将【NERT】技术应用到食物中后，使食物处于一种高负电位状态中，具有较强的还原性，并持续释放氢，使食物处于一种生命最原始的状态中，因此，在未添加任何防腐物质的情况下，可以最大限度延长食物的生命周期，保持最为自然的生命状态。

【NERT】技术的最大特点是不会增加生命体的代谢负担，并且具有较强的还原作用，能够利用氢选择性清除恶性自由基的特性，延长食材的生命活性，拉近人与自然之间的距离，让人们能够更近距离地接触自然的生命状态。经过12年的基础性研发，围绕【NERT】技术现已形成了多项专利，对此技术进行了有效保护。未来，【NERT】技术的广泛应用，必然会带来食品工业领域的一次颠覆性革命。