Effect of Alkaline Ionized Water on Stabilization of Antioxidation, Antithrombosis and Antibacterial Activities

In this study, the stable maintenance of bioactivity in alkaline ionized water (AIW) and antibacterial effects of AIW were evaluated to confirm benefits of AIW. As controls, purified water (PW) and tap drinking water (DW) were used. The pH and ORP (oxidation-reduction potential) of AIW, PW and DW used were 9.5 and 120 mV, 7.2 and 144 mV, and 7.3 and 564 mV, respectively. High level of minerals was observed in DW (DW>AIW>PW of mineral contents). Concentrations of $Ca^{++}$ and $Na^+$ in DW were 14.5, and 8.4 mg/l, respectively, while no $Ca^{++}$, $Mg^{++}$, $K^+$, and $Na^+$ were detected in PW. Evaluation of antioxidant activities for AIW, PW and DW showed that the waters did not act as antioxidants. However, the DPPH (1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl) or superoxide radical scavenging activities or reducing power of vitamin C were stably maintained in AIW and PW, though not in DW, against heat treatment ($60^{\circ}C$) or vigorous shaking (120 rpm) at $37^{\circ}C$. Similarly, after aspirin treatment at $60^{\circ}C$ for 1 hr, the antithrombosis activity in PW and AIW was 62.6% and 55.3%, while that of DW was 52.1%. Furthermore, cell growth analysis and viable cell count of Escherichia coli H7:O157 in PW, AIW and DW showed that AIW and DW, not DW, have antibacterial activities. Our results suggest that the state of water, for example pH, ORP and mineral contents of water, should be considered in medicine or food industries, and that AIW has high potential for utilization in various fields.

항산화, 항혈전 및 항세균 활성의 안정화에 미치는 알칼리 이온수의 영향

Alkaline ionized water (AIW)의 유용성을 검증하기 위한 연구의 일환으로, 생리활성물질의 AIW에서의 활성유지 및 AIW의 항균효과를 검토하였다. 실험에 사용한 물은 AIW (pH 9.5, ORP 120 mV), 정수기를 통과한 정수(PW: pH 7.2, ORP 144 mV) 및 상수용수(DW: pH 7.3, ORP 564 mV)로, 각각의 미네랄 함량은 DW>AIW>PW순으로 나타났다. 특히 DW의 경우 14.5 mg/l의 Ca 이온을 비롯하여 상당량의 미네랄이 확인되었으며, PW에서는 Ca, Mg, K 및 Na 이온이 전혀 검출되지 않았다. AIW, PW 및 DW 자체의 항산화력을 DPPH radical 소거능, 환원력 및 superoxide radical 소거능으로 평가한 결과 매우 미미하였으며, 차이가 인정되지 않았다. 그러나 각각의 물에 vitamin C를 첨가하고($25\;{\mu}g/ml$), $37^{\circ}C$에서 2시간 동안 120 rpm의 속도로 교반하거나, $60^{\circ}C$에서 2시간 정치한 후 잔존 항산화 활성을 평가한 결과, DW에서는 항산화활성의 빠른 감소가 나타났으나 PW 및 AIW에서는 항산화 활성을 유지하였다. 또한 각각의 물에 항혈전제로 사용되고 있는 aspirin을 첨가하고(30 mg/ml), $60^{\circ}C$에서 1시간 열처리 후 잔존 항혈전 활성을 평가한 경우에도 PW>AIW>DW순으로 활성유지효과가 나타났으며, 각각의 잔존활성은 초기 활성의 62.6%, 55.3% 및 52.1%로 나타났다. 각각의 물에 Escherichia coli H7:O157 균주를 초기 OD600 0.18로 조정한 후 $37^{\circ}C$에서 3시간 진탕배양한 경우에도 PW 및 AIW에서는 빠른 생육 감소가 나타났으나, DW에서는 오히려 일시적인 생육증가 후 서서히 감소하였다. 이러한 결과는 생균수 측정에서도 유사하게 나타나 PW 및 AIW에서는 E. coli 생육억제 효과를 확인할 수 있었다. 본 연구결과는 향후의 식품 및 의료산업에서 용매로서의 물의 상태도 고려되어야 함을 제시하고 있으며, 다양한 분야에서의 AIW 이용 가능성을 제시하고 있다.