目前,关于水分子簇的大小(小分子团)与口感和健康的关系,已成为人们关注的热点话题,而且众说纷纭,为此笔者根据日本学者藤田纮一郎所著《水の健康学》一书中关于此话题的论述,编辑成此文,向广大读者介绍一下,国外学者的看法和观点,并希望从中有些收获。
一、水分子簇的测定
水无论是固态(冰)、液态或气态,都具有多种不同的性质,而在熔点和沸点上的形态尤为特别。在化学领域中,元素周期表中的同族化合物呈现相似的性质,而水则例外,水的熔点和同系列的其他物质相比高得多。元素周期表中和氧相同的第16族元素氢化物,除水外的其他三种氢化物熔点值随分子量增大而上升,分子量
最大的H2Te在常温下也是气体,只有水显示极高的熔点值。
从水的分子量为18这一数值考虑,它的熔点应在零下100℃,而实际上,水的熔点则为众所周知的0℃。沸点也是一样。从分子量推测水的沸点应为零下80℃,而实际则为100℃。
也就是说,水的分子量虽然仅为18。但它显示的熔点和沸点是更大的分子量化合物才具有的。这说明水不是分子量为18的物质。而是分子量为18的物质聚集在一起形成的集合体。
水分子的“集群”(分子簇)的大小可用核磁共振(NMR),设备测定出来。
为什么NMR可以测定水的分子簇呢?在这里需要做一些简要说明。
大概很少有人用磁石接近水。因为水是完全不带磁性的物质,靠近磁石也不会吸附或排斥。可是,这不过是水分子的性质。实际上,水的原子核能够感受外部磁性,并作出微弱的反应。水中的氢原子核就像地球一样自转,它本身就是一个小磁石。如果从外部施加磁场,这个小磁石就会以磁场的方向为轴,像陀螺一样开始转动。进行旋转运动的氢原子核在遇到电磁波时,以适应转速的周波数吸收电磁波,这叫做共鸣,这种现象被称为核磁共振,取英文“Nuclear Magnetic Resonance”开头字母简称为NMR。
二、水分子簇与口感
自古以来,日本的水被公认是比较可口的。当然,所谓可口与否是很难评价的,因为味觉因人而异。
另外,决定水的滋味的要素也很复杂,有时是水本身的滋味,而有时是水中溶解物的滋味。可是有一点可以肯定的是,冰水的口感比较好。因此可以说水的口感基本上是由温度决定的。
当然,水的口感除水温外还受矿物质含量的影响,这一内容在本文后面我会论述。在这里,我先就水温和口感之间的关系做一些说明。
水最可口的温度在13℃左右。如果是加热的水的话,70℃左右的口感比较好,35~45℃的口感较差。换句话说,接近人体温度的水不可口。
一般来说,可口的水实际上是“水分子簇小”的水。因为《“渺小的水”能救助你》(KK long sellers出版)的作者林秀光从免疫学的角度对水进行过研究。研究表明可口的水和有益健康的水都是核磁共振中测定的“分子簇小的水”。另外,最初用NMR测定水分子簇的日本电子公司的松下和弘也得出了相同的结论。
可是,可口的水真的“分子簇小”吗?
我决定弄清水的分子簇是如何随着水温进行变化的。
因此我向我研究室附近的饮用水制造商借用了NMR设备。之后,研究室里运来了和人身高相仿的大设备。要研究可口的水,就需要和不可口的水做对比。我选择了极其接近理论上的纯水的超纯净水。这种水喝到嘴里的确没有味道,有一种稀薄的感觉。
首先,我调查了超纯净水的分子簇是如何随着温度而变化的。
20℃的超纯净水(抵抗率为18.3MΩ•cm)的分子簇值是60赫兹。随着水温下降,分子簇值变大。因为水温20℃时,分子簇值为60赫兹;而水温10℃时则为78赫兹;当水温下降到5℃,分子簇值增大到85赫兹。
相反,温度上升到30℃时,分子簇值下降到50赫兹;40℃时下降到40赫兹;而70℃时仅为25赫兹,由此可见,分子簇值是随着温度上升而变小。
其次,我测定了向大学研究室供水的文京区自来水的分子簇值。其测定结果和超纯净水的测定结果一样,结论就是随着水温的下降分子簇值明显增大。
如图所示,30℃的自来水分子簇值为105赫兹;20℃为140赫兹;而10℃时上升到175赫兹。
分子簇值随着温度的上升而变小。也就是说,从水温来看,“分子簇大的水”更可口。
三、水分子簇与健康
综合以上实验结果,我们得出的结论是可口的水分子簇大。那么,什么样的水有利于健康呢?
我所就职的大学研究所位于东京都文京区汤岛,我采集了附近的10种水,将这些水分别注入直径2微米的细玻璃管,用NMR测定其水分子簇值。
我首先准备好文京区自来水,这是从朝霞净水厂配送的。其次准备了煮沸后冷却的自来水,此外还准备了强烈核磁共振之后的自来水。作为这些自来水的对照物,我采用的是江东区自来水,这是从金町净水厂配送的。我还预备了在实验室蒸馏过的文京区自来水,做另一项对照物。
我选用流经大学校园前的神田川水和上野的不忍池水作为有害健康的水的代表。不忍池的水呈黄绿色,浮游微生物多,散发霉味。神田川的水比我想象的干净一些,但也有腥味和霉味。同时,我选 用了釜石矿山地下涌出的“仙人秘水”和法国产矿泉水“矿翠” (Contrex)作为有益健康的水的代表。两者都没有进行加热处理,是纯天然的矿泉水,我还准备了伊豆天城山的泉水,这泉水流经伊豆山中我的工作室附近
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