氢气影响食品营养和保鲜作用

氢气被证明是许多疾病的一种治疗剂。与它的生物医学益处并行的是，最近的报告表明，氢气在园艺和食品工业领域也有许多应用。包括富氢水、富氢饮料和含氢大气产品在内的许多氢渗透产品已经商业化，或者至少在实验室规模上进行了研究。氢气处理过的作物具有植物化学物质（如花青素和类黄酮）的防腐特性和更长的保质期。食用经过氢气处理的作物和富氢饮料可以为消费者提供许多健康和营养益处。本报告讨论了关于在作物生产和食品加工中使用分子氢的最新知识，以及它们对消费者健康和营养的潜在益处。

前言

氢气最近引起了世界各地不同领域如健康、农业和食品的许多实验室的关注。氢作为宇宙中最小的分子和最轻的气体，被许多健康医学专家称为“奇迹”化合物，因为它具有各种有益的健康效果 [1]。尤其是在日本、中国、韩国和美国的许多研究实验室揭示了氢气对不同疾病的各种治疗属性。体外、体内以及动物和人类的研究将氢气的有益效果与其独特的物理、化学和生物性质联系起来。通过不同实验室的许多研究证明的氢气的特定特性包括，例如，疏水性、抗氧化性、抗自由基、抗癌、抗炎、抗凋亡和信号调节器。在健康领域应用氢气的另一个重要优点是它不会干扰细胞内的代谢氧化还原反应，不会减少细胞色素c的氧化血红素，并且能够作为间接调节剂积极影响某些信号转导途径 [2]。

氢气对健康的积极影响鼓励植物科学家评估其对植物生长和作物质量的潜在效果。此外，其他研究人员开始研究氢气在食品工业中作为不同目的的食品添加剂的潜在用途。在这份报告中，我们将回顾关于氢气在作物生产和食品加工中的使用的最新研究，以及其对消费者的营养和健康益处的潜力。

氢气的性质

氢气最初由罗伯特·波义耳（Robert Boyle，1627–1691）产生，但他将其与普通空气混淆。法国人亨利·卡文迪什（Henry Cavendish，1731–1810）是第一个通过向各种金属（锌、铁和锡）添加酸（盐酸和硫酸）来制备氢气的人 [3]。卡文迪什在他于1766年发表在《哲学汇刊》杂志上的第一篇论文中将氢气描述为“易燃空气”，我们今天称之为氢气。

氢气是一种无色、无味、无臭的气体，是宇宙中发现的最小分子和最古老的元素。氢气是电中性的、非极性的，分子量为2 Da [4]。由于其小尺寸、高扩散率和非质子性质，氢气可以穿透不同的生物组织、屏障和膜 [5]。氢分子在化学上是惰性的，非常稳定，不与周围物质相互作用，也不形成氢键。这些性质有助于氢分子通过生物聚合物和组织的传递 [6]。氢分子在生物材料和大分子如天然橡胶和聚乙烯中的移动性估计为每分钟1毫米 [6]。

氢分子在环境条件下以气态存在，在-253°C和1大气压下以液态存在 [7]。氢气在水中的溶解度在NTP下为1.6 mg/L，这个值随着温度和压力的增加而增加 [8]。

关于生物性质，即使在高浓度下，氢气也是一种惰性且无毒的气体，对身体生理参数如温度、血压、pH或pO2没有影响 [9]。此外，氢气足够温和，既不干扰代谢氧化还原反应，也不影响调节信号的ROS，即超氧阴离子、过氧化氢和⋅NO [10]（表19.1）。

表19.1 氢分子生物学效应汇总

l 一种选择性抗氧化剂，对强自由基（即羟基自由基(⋅OH)和过氧亚硝酸盐(ONOO–)）有效，而不影响信号调节的活性氧（O2、H2O2和NO）。

l 对细胞无毒性影响。

l 气体信号分子。

l 氧化还原和细胞内信号的调节器。

l 细胞抗氧化防御的调节器。

l 缓解氧化应激。

l 下调内质网。

l 自由基清除剂。

l 基质金属蛋白酶的调节器。

l 细胞内蛋白信号的调节器。

l 细胞内信号的调节器。

l 基因表达的调节器。

l 血管功能的调节器。

l 调节心肌对缺血/再灌注损伤的反应。

l 调节细胞对应激条件的反应。

l 不干扰细胞代谢的氧化还原反应。

l 不干扰细胞内信号传导。

l 不干扰酶促反应。

l 在治疗浓度下与其他气体的反应性低，并且缺乏

l 对一氧化氮(NO⋅)没有反应性。

l 能够穿透生物膜，包括血脑屏障和组织。

l 由于缺乏氢化酶基因而在体内不产生。

l 具有抗过敏功能。

l 诱导抗氧化系统（血红素加氧酶-1、SOD、过氧化氢酶、髓过氧化物酶）。

l 减少促炎因子的表达（NF-κB、TNF-α、白细胞介素(IL)-1β、IL-6、IL-10、IL-12、CCL2和干扰素(INF)-γ、ICAM-1、PGE2和PGE2，高迁移率族蛋白1）。

l 刺激能量代谢。

l 理想的抗癌有效抗氧化剂。

l 减少促炎细胞因子。

l 抗炎。

l 抗凋亡。

l 防止LDL氧化的保护剂。

l 抑制肿瘤坏死因子-α (TNF-α)诱导的单核细胞对内皮细胞的粘附。

l 刺激巨噬细胞泡沫细胞中的胆固醇外流。

l 保护内皮细胞免受TNF-α诱导的凋亡。

l 降低收缩压。

l 防止血乳酸增加。

l 神经保护剂（增强胃饥饿素的产生）。

关于日常使用氢气的安全性。氢气的可燃范围在空气中为4至75体积百分比，在NTP氧气中为4.1至94.0体积百分比，爆炸极限在NTP空气中为18.3至59体积百分比，在NTP氧气中为15至90体积百分比[15, 16]。使用氮气稀释的氢气（体积比为4/96）可以得到具有还原性的安全气体混合物[17]。然而，氢气的最安全形式是其可溶形式，例如富氢水、富氢盐水（HRS）和富氢眼药水等各种产品。

氢气在食品加工中的使用

许多研究旨在将氢气结合到不同的食物中。由于氢气容易融入液体并且考虑到安全问题，液体成为首批用于此目的的产品。逐渐地，富氢水在实验室和工业规模上生产，并成为一种商业“功能性水”，特别是在日本、中国、韩国和美国[18]。

富氢水

富氢水的历史始于德国一个名为Nordenau的小镇，那里的人们患有不同的慢性疾病，包括糖尿病、肿瘤、胃炎和肠炎，在使用一座废弃矿井中的泉水后痊愈，他们将这一奇迹称为“Nordenau现象”[1]。一位日本医生，George Tseng博士研究了这种水，发现它富含氢气。在世界其他地方的泉水中也发现了同样的现象，例如法国的Lourdes、墨西哥的Tlacote和印度的Nadana。与正常健康人相比，日本百岁老人呼出的氢气水平高出四倍[1]。

1960年，日本使用了一种电解装置来制备富氢水，后来成为了一种医疗设备。如今，富氢水在药店有售，大多数体育健身房都安装了富氢水供应商[6]。

由于其各种生物特性和不同的健康益处，富氢水可以被认为是功能性水[19]。摄入富氢水后20分钟，大约40%被身体吸收[20]。

尽管在正常室温条件下氢气在水中的溶解度较低，但其小尺寸使得少量的氢气包含大量的氢分子。例如，抗坏血酸的分子量为176，维生素E为153，β-胡萝卜素为150，而氢为2。氢气的小尺寸特性使其与其他抗氧化剂一样能够穿过血脑屏障[9]。

富氢水的生产方式有很多，包括氢气鼓泡、水电解和镁与水的反应。

氢气注入制备氢水

将氢气注入饮用水是制备富氢水的一种简单方法。这种方法依赖于至少10分钟向饮用水中鼓泡纯氢气。尽管这种方法在达到高溶解氢水平方面不是很有效，但被认为是获得健康益处的合理方法[21]。还有其他制备过饱和氢水的方法。特别是在电解碱性水中，氢气微气泡的过饱和表现出许多物理化学和生物特性。过饱和碱性水中氢气粒子的平均直径估计分布在20至300纳米之间，浓度高于饱和水平即0.75 mM[22]。

纳米技术也被研究用于制备纳米材料增强型氢气。这种方法的优点包括：（1）氢气的长期释放，（2）氢气浓度高，（3）无需催化剂，以及（4）使用可生物降解材料[18]。制备了装载氨硼烷的中空介孔二氧化硅纳米颗粒（AB@hMSN），用作植物长时间可持续氢气供应的释氢纳米材料[23]。Epelle及其同事的综述讨论了用于生物氢气生产的不同纳米材料[24]。

水电解制备氢水

电解还原碱性水（ERAW）或电解还原水（ERW）、碱性离子水（AIW）或电解阴极水（ECW）是通过电解过程产生的，它们以改善胃肠问题、高血压、糖尿病和癌症等健康益处而闻名[25]。在日本，卫生劳动福利部宣布（通知编号112），碱性电解饮用水有助于改善慢性腹泻、消化不良、肠道发酵活动异常和胃酸度等胃肠症状[25]。

在水电解过程中，氢气在阴极（负极）产生，可以获得高达2 ppm的氢气浓度。当电子流经电路时，阳极室产生质子和氧气，导致水的pH值下降至4-6，氧化还原电位值上升至+900 mV，并积累了一些矿物离子，如HCO3−、Cl−、HSO4−、NO3−[25]。在阴极，产生羟基离子和氢气，导致水的pH值上升至8-10，氧化还原电位下降至−600 mV，并积累了一些矿物阳离子，如Na+、K+、Ca2+、Mg2+。

在电解器中，避免富氢水被电解产物如臭氧和氢氧根离子污染是很重要的[6]。饮用水的监管标准建议pH值在6.5到9之间，这意味着不同类型的富氢水都符合这些标准[25]。

镁与水反应制备氢水

这种方法基于将镁材料（棒或条）放入饮用水中，产生氢气和氢氧化镁Mg(OH)2。形成的氢氧化镁不溶于水，医学上被分类为治疗偶尔便秘的泻药，并且还可作为抗酸剂来治疗胃酸过多引起的症状[26]。

氢水的包装和储存

富氢水必须用铝袋或罐装包装，因为这些包装可以使氢气浓度稳定超过6个月[21]。然而，其他材料如玻璃和聚乙烯不适合包装富氢水。

富氢水中溶解的氢气水平取决于富氢水包装顶部空间的气体组成。在开放的包装中，即与空气接触时，氢气将在大约8小时后逸出。然而，在包含氢气的顶部空间下，氢气可以维持更长时间，即数月。与开放包装中的氢气气泡水类型相比，Mg-富氢水中的氢气可以保持更长时间[21]。然而，据报道，即使氢气水平低至0.8 ppm，也具有与更高浓度即1.5 ppm相似的健康益处[27]。

消费时产品中的氢气水平很重要。由于氢气能够穿透包括玻璃和塑料在内的各种包装材料，因此选择适当的氢气注入过程以及气密性非氢渗透包装（通常推荐包含铝的包装）是很重要的。

富氢水的基本性质

富氢水的物理化学性质根据制备方法的不同而有所差异。由于形成了氢氧化镁，Mg-富氢水的pH值呈碱性，范围在8到10之间。电解还原碱性水的pH值也有类似的数值[25, 28]。而氢气气泡水的pH值略呈碱性，最高可达8[29]（表19.2）。

表19.2 富氢水的物理化学性质[30]

a 所有参数均在25°C下测量。EC代表电导率；TDS代表总溶解固体；DO代表溶解氧。

b 控制水是通过将自来水通过煅烧陶瓷过滤器、活性炭过滤器和磁化棒过滤得到的。

c HRW（氢富水）是通过相同的水设备获得的，不同之处在于自来水先经过前两个过滤器，然后与镁-碳氢存储复合材料发生反应。

研究表明，饮用富氢水不仅安全且被身体良好容忍，而且对消费者健康有各种有益的影响[4]。更多细节将在“氢气处理食品的营养和健康益处”一节中讨论。

富氢饮料

热处理饮料可能会导致营养成分如维生素、色素和黄酮类物质以及感官质量如颜色、香气、味道和风味的氧化降解。将氢气注入饮料可以缓解热处理和储存期间的恶化反应[31,32,33,34]。此外，氢气在饮料中的注入减少了产品中的溶解氧含量，从而更好地保护了营养和感官质量。

长时间以来，人们已经知道将气体掺入饮料中，尤其是在碳酸饮料（富含二氧化碳的饮料）中[35]。然而，最近一些研究人员开始研究将氢气注入饮料。2003年，Alwazeer及其同事在巴氏杀菌步骤之前用H2/N2（4/96，体积比）富集橙汁，他们发现这个过程可以在7周的储存期间保持产品的抗坏血酸和颜色[31, 33, 34]（表19.3）。此外，经过N2-H2气体处理的氢气注入橙汁可以限制腐败微生物损伤细胞的生长。而且，氢气注入的果汁在储存期间颜色保持得更好。

表19.3 氢气注入对新鲜（单强度）橙汁和完全巴氏杀菌橙汁（90°C，1分钟）稳定性的影响[31]

在另一项研究中，一种富含2%亚麻籽油的乳饮料被注入了由H2/N2（4/96，体积比）组成的气体混合物。氢气注入的乳饮料减少了氧化降解并在储存期间保持了颜色[32]。在另一项研究中，由H2BEV公司（美国）生产的一种含有刺激一氧化氮产生的瓜氨酸的氢气注入饮料名为Hydro Shot，显示出改善认知功能的效果[36]。

富氢水洗涤黄油

在食品加工和准备过程中使用的水对最终产品的安全和质量起着重要作用。水大约占食品生产中清洗和消毒操作总量的95-99% [37]。洗涤是不同食品工艺中的一个重要步骤，旨在消除如灰尘、昆虫和污垢等外来物质，减少微生物负荷、杀虫剂和杂质。洗涤过程中使用的水的物理化学和生物质量会影响最终食品产品的质量。洗涤过程中使用的水应达到饮用水质量标准，尤其是微生物负荷以及重金属和其他污染物含量 [37]。

由于富氢水的特殊属性，其在洗涤步骤中的使用可以为产品和消费者带来许多优势。在我们团队最近发布的报告中，我们揭示了当在洗涤原生态发酵黄油时使用富氢水后，黄油的物理化学和感官属性得到了改善 [38]。此外，富氢水洗涤的黄油限制了酸度值（ADV）的增加，并展现出最高的色泽。这表明，用富氢水洗涤原生态黄油可以改善黄油的物理化学和感官属性。

重金属会攻击身体的所有生物组分，导致无法修复的改变，如蛋白质的构象变化、脂质过氧化和DNA损伤，从而引发许多严重疾病，如癌症 [39]。包括地表水、地下水和海水在内的不同饮用水源可能会被重金属污染 [40]。在我们实验室进行的一项研究中，用普通自来水洗涤原生态黄油显示出砷（As）、镉（Cd）和铅（Pb）含量增加 [41]。而当用富氢水洗涤原生态发酵黄油时，重金属含量，即As、Cd、Sb和Hg显著降低。这些结果再次显示了在食品准备中考虑富氢水的重要性。富氢水可以减轻重金属诱导的氧化和炎症损伤在动物模型中的毒性效应 [42, 43]。

生物胺（BAs）是具有生物活性的分子，它们可以对中枢神经和血管系统产生影响，其致病性影响范围从头痛到死亡 [44]。BAs存在于各种食物中，尤其是发酵产品，如腌菜、葡萄酒、啤酒、鱼、肉和乳制品 [45]。发酵和腐败微生物都可以参与食品中氨基酸的脱羧反应，形成有害的生物胺。在我们团队最近发表的一项研究中，我们证明了用富氢水洗涤发酵黄油可以显著限制冷藏期间BAs的形成 [29]。经过90天的储存后，与用普通自来水洗涤的黄油样品相比，富氢水洗涤的黄油显示出最低的BAs含量，特别是色胺、2-苯乙胺、精胺和亚精胺。这份报告中看到的另一个优势是在冷藏期间氢气对酸奶发酵菌生长没有抑制作用。

富氢水洗涤橄榄油

在橄榄油制造过程中，橄榄果实在压榨步骤之前会被洗涤。与其他食品工艺类似，清洁步骤（或作为成分）中使用的水的质量会影响最终产品的质量和安全。在我们实验室，我们的团队测试了在橄榄油制备过程中使用富氢水洗涤橄榄果实的效果。结果显示，与用自来水洗涤制成的橄榄油相比，最终橄榄油的营养质量，即酚类、黄酮类和抗氧化剂得到了更好的保护（未发表的数据）。

此外，在另一项研究中，我们发现在洗涤粗制橄榄渣油（COPO）时使用富氢水显著提高了油的质量 [46]。

酸度和过氧化值降低，而油的颜色、酚类和黄酮含量在富氢水洗涤的COPO样品中比用普通水洗涤的那些有所增加。这扩展了富氢水在洗涤过程中的潜在应用，包括植物油行业。这个问题也为产品带来了额外的好处，其中酚类化合物有助于保护油脂并增强其味道、风味和香气，在富氢水洗涤过程中得到了更好的保护。关于消费者，高含量的营养素和植物化学物质可以更好地提供日常营养需求并增强预防性健康。

氢气包装食品

改性气调是一种广泛用于保持各种新鲜和加工食品的长期保质期并保护它们的感官和营养品质的方法。二氧化碳、氧气和氮气是这种方法中常用的气体 [47]。然而，我们实验室最近的研究显示，将氢气与其他气体结合使用可以为产品带来许多优势。这种新方法被称为还原气调（RAP），因为包括在大气配方中的氢气具有还原性质。

我们发现，使用包含氢气的气体配方可以保持鱼类即虹鳟鱼片在+2°C下的质量达到15天 [48]。此外，在淡水和海水鱼，即虹鳟鱼和鲭鱼，在冷藏期间生物胺的形成在含氢样品中与对照组相比受到限制 [49]。在两种鱼类中形成的不同类型的BAs，即杂环、芳香和脂肪族二胺（组胺、酪胺、腐胺、尸胺）在RAP包装的鱼类样品中比改性气调（MAP）的鱼类样品在更强程度上被抑制。

在另一项研究中，我们发现，在氢气气调（RAP）下包装的白奶酪在储存期间的质量指标和微生物负荷得到了保护 [50]。与MAP样品相比，颜色和可滴定酸度最接近新鲜样品的值是在含氢气氛奶酪样品中观察到的。

在另一项研究中，还测试了氢气气调（RAP）以延长新鲜水果的保质期。使用氢气气调（RAP）可以将草莓的保质期延长至8周 [51]。在12周的储存期间，可以保护水果的感官和营养品质。与MAP和对照样品相比，氢气气调（RAP）还显示出最高的总可溶性固体（TSS）、坚固度、颜色、酚类和花青素含量以及抗氧化活性。氢气似乎在储存期间保护了敏感的植物化学物质和色素免受氧化恶化。

富氢水泡菜

泡菜是通过使用盐水来准备的，这种盐水促进乳酸菌（LAB）的生长并抑制腐败微生物。由于LAB主要产生乳酸而形成的酸性介质有助于保持低pH条件，从而防止产品的酶促和微生物学恶化。然而，像其他发酵产品一样，泡菜也面临着生物胺形成的风险。

在最近发表的一项研究中，我们的团队发现，在制备泡菜盐水时使用富含氢的水（富氢水）可以限制红甜菜泡菜在发酵和储存期间生物胺（BAs）的形成[44]。与普通水制备的泡菜相比，富氢水制备的泡菜中生物胺的水平，即酪胺、2-苯乙胺、组胺、色胺和腐胺的水平较低。这项研究揭示了传统泡菜制备方法包括生物胺形成的风险，而在这些产品的制备中使用富氢水可以避免这一安全隐患。

氢气在作物生产和保护中的使用

由于氢气在健康研究中证明的多生物学功能，特别是在中国，许多实验室开始探索氢气在农业和作物生产领域的潜在益处。

富氢水增加作物的植物化学物质浓度

许多近期研究揭示了使用富氢水在许多作物栽培中的有利效果。富氢水可以通过不同的方法在农业中使用，包括浸泡种子和果实、喷洒叶片、灌溉土壤以及加入水培溶液。富氢水还可以增加作物如萝卜中的花青素和多酚含量，以及苜蓿中的黄酮含量[52]。

许多报告揭示了富氢水可以改善作物的生长。例如，富氢水可以有效提高黑莓的发芽速度、生长速度以及包括游离香草酸、对香豆酸、芥子酸、结合芥子酸、钙和铁在内的生物活性植物化学物质的浓度，以及羟自由基清除率[53]。作物中植物化学物质的增加可以为消费者带来许多营养益处。

氢气延长农作物货架期

新鲜的农作物由于其较高的水分含量和营养丰富，容易受到包括生物、物理和化学因素在内的不同腐败危害。为了保护新鲜农作物不致恶化，可以采用多种方法，如冷藏、冷冻和改良气调（MAP）。MAP技术依赖于使用高浓度的二氧化碳（CO2）和低浓度的氧气来减缓作物的新陈代谢，降低酶活性，并抑制腐败微生物的生长[47]。最近，一种基于在包装气氛中加入氢气与其他气体的MAP改良版本已经被评估。

这种新方法就是还原气调包装，其特征是能保护水果的营养成分。其他研究显示还原气调包装能保护白色鲜奶酪和鱼的质量。中国有许多研究使用氢气熏或氢水侵泡均能延长猕猴桃的保鲜时间。氢气处理能减缓果实的成熟衰老进程，包括降低呼吸速率和乙烯生成量，增强猕猴桃果实的抗冷性，保持猕猴桃果实的感官品质。

摄入氢处理食品的健康和营养益处

摄入含氢产品的潜在健康和药用益处

关于食品和人体消费中使用氢气的规定

许多食品和卫生管理部门已批准氢气供人类食用。在欧洲共同体中，氢气被视为一种食品添加剂，编号为E494，在婴幼儿食品和饮料中的应用达到了最高允许水平[59]。氢水(富氢水)的摄入被批准可以随意使用，并且比稀释后的更有效[2]。

摄入富氢水的健康益处的一些案例

全球许多实验室证明了氢气的生物医学益处。摄入氢气最简单、最安全的方法就是像氢水或富氢饮料这样的注入形式。

例1:每天摄入氢水或富氢饮料可以减少疲劳，增加力量产出，并提高使用者的认知功能 ，如注意力、速度和可塑性[60]。氢水不仅改善了身体状况，还改善了使用者的心理状况，如情绪、焦虑和自主神经功能[61]。

例2:长期饮用氢水可以刺激身体的能量代谢，导致脂肪和体重减少，血浆葡萄糖、胰岛素、甘油三酯以及总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平的降低，这对于预防代谢综合征是有益的[11, 62]。

例 3: 氢水(富氢水)的摄入可以增加能量产生，通过中和有害自由基以及减少运动后疲劳的发展，为一般消费者特别是运动员提供了额外的好处[63]。这些有益效果可以加入到氢气在许多体外、体内、动物试验和临床研究中证明的众多优势之中。

例 4: 氢水的摄入被证实有助于预防或延缓2型糖尿病和胰岛素抵抗[64]。每天饮用900毫升的氢水，连续8周，能够降低低密度脂蛋白(LDL)水平并正常化葡萄糖耐受水平，表明氢水的摄入有助于脂质和葡萄糖代谢，从而预防或延缓2型糖尿病和胰岛素抵抗。

例 5: 在大鼠身上显示，经过2天的氢水摄入，可以改善肾功能障碍[65]。氢水对庆大霉素诱导的肾毒性具有改善效果。

例6: 出于预防性治疗目的的氢水摄入，显示出其在延迟帕金森病在大鼠模型中的发展和进展方面的能力[66]。此外，一项为期48周的氢水摄入试验研究显示，大多数帕金森病患者的状况有所改善[67]。

氢气的生物医学特征

饮用富氢水后，呼吸中氢气的最高浓度在10分钟后达到峰值，然后在60分钟后降至基线水平[20]。通过富氢水摄入的氢气约有40%被身体消耗[2]，而大约0.1%的氢气从皮肤表面释放[20]。

发现氢水中的氢气可以选择性地与强自由基反应，即羟基自由基（⋅OH）和过氧化亚硝酸盐（ONOO−），这些自由基能无差别地与许多细胞成分发生反应，包括膜、核酸、脂质和蛋白质，导致DNA损伤、脂质过氧化和蛋白质变性[68]。幸运的是，氢气不与身体中具有重要生理功能的其他有益自由基反应，即超氧阴离子、HO和⋅NO（表19.1）。此外，氢气还显示出其他积极的生理效果，如抗炎、抗凋亡、抗突变、氧化还原平衡剂和信号调节器（表19.1）[68]。

氢气在预防性治疗医学中扮演着重要角色。由于大多数疾病是在特定的压力条件下由自由基过量产生而引起的，摄入氢气可以选择性地中和并减轻最具侵略性的自由基。模拟酶促抗氧化系统，即过氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化酶，在摄入氢气后可以增强身体对抗氧化相关疾病的抵抗力。太田小组报告总结了氢气和富氢水的不同生物和健康益处[2]。

根据最近发布的报告，通过富氢水方法生产的作物含有更高水平植化素，食用这些经过氢气处理的产品应该能有效提供消费者日常所需的大量植化素。

富氢水对植物化学生物利用度的潜在作用 

任何食品的营养益处不仅取决于其营养素和非营养素的含量，还取决于这些化合物的生物可及性和生物利用度。酚类化合物的生物活性取决于它们的生物可及性和生物利用度。蛋白质和多酚类化合物之间的相互作用通过不同的非共价键（包括氢键、疏水相互作用和范德华力）形成可溶性和不可溶性复合物[69]。这些相互作用影响蛋白质的结构，导致其功能性、可消化性、生物可及性和生物利用度发生变化。例如，发现咖啡和柑橘类水果中的绿原酸能够与某些乳清蛋白结合；蓝莓和蔓越莓提取物能够与花生蛋白相互作用并结合[69]。蛋白质和酚类化合物之间的这些相互作用导致酚类化合物的抗氧化活性降低。据报道，摄入溶解在脱脂牛奶中的枣汁酚类物质会降低血浆中咖啡酸、原儿茶酸和香草酸的浓度以及血浆抗氧化能力，与在水中摄入这些酚类物质相比，Westar大鼠的血浆抗氧化能力有所下降[70]。

许多内在和外在因素可以影响蛋白质和酚类化合物之间的相互作用，包括分子量、化学基团的类型和位置、pH值、温度以及食物中发现的其他化合物的相互作用[69]。

在最近发表的研究中，水中注入氢气被发现可以增加植物化学物质的提取，包括酚类、黄酮类、花青素和抗氧化活性[71]。当在番茄皮、苹果皮、柠檬皮、胡萝卜、红甜菜和卷心菜[72,73,74,75]以及橄榄油[76]的植物化学物质提取过程中使用富氢水代替普通水时，一些黄酮类和非黄酮类化合物如表儿茶素、儿茶素、芸香苷、没食子酸、绿原酸、对香豆酸和反式阿魏酸的提取量增加了数倍。在米奶制备中使用富氢水增强了产品中一些必需矿物质和氨基酸的含量[77]。

这些近期的报告显示，在饮食中使用氢水可能会增加各种植物化学物质的提取，包括酚类化合物和抗氧化剂。这假设了在餐中摄入或刚吃完饭时摄入富氢水可以增强一些植物化学物质的提取（释放和解放），从而提高这些分子的生物可及性和可能的生物利用度。然而，需要进一步的研究来确认在摄入富氢水后，一些营养素和非营养化合物的生物可及性和生物利用度是否会发生变化。

结论

在农作物生产和食品加工中使用氢气可以为消费者、生产者和加工者带来许多营养、健康和经济上的优势。消费经过氢气处理的食品还可以提供大量的日常植物化学物质营养需求，改善表现和情绪，增强身体的预防状态，并有助于治愈消费者的一些氧化相关疾病。

后注：本文作者来自伊朗，内容非常混乱，主题不集中，语言不清楚。主要是为了保持完整性，否则不会费力介绍。