ในบรรดา functional waters นั้น น้ำอิเล็กโทรไลซ์ ถูกตรวจสอบมากที่สุด Electrochemically reduced Water (ERW) ถูกผลิตขึ้นใกล้ขั้วแคโทด (ขั้วลบ) และ electrochemically Oxidized Water (EOW) ถูกผลิตขึ้นใกล้ขั้ว anode (ขั้วบวก) ซึ่งการดื่ม ERW มีประโยชน์ต่อสุขภาพตามที่กล่าวไว้ EOW เรียกอีกอย่างว่า น้ำอิเล็กโทรไลซ์ชนิดกรด (electrolyzed acidic water) และเป็น functional water ที่มีฤทธิ์ในการฆ่าเชื้อ ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการที่มีกรดไฮโปคลอรัส, ก๊าซคลอรีนและโอโซน (Bari, Sabina, Isobe, Uemura และ Isshiki, 2003)
การดื่ม ERW (pH 8 – 10) เพื่อสุขภาพ เป็นที่นิยมในญี่ปุ่น ERW ยังมีชื่อเรียกอีกว่า alkaline electrolyzed water (AEW), alkali-ionic water, alkaline cathodic water และ alkaline ionized water (AIW) ขึ้นอยู่กับลักษณะทางกายภาพและเคมีของน้ำ ERW มี pH เป็นด่าง, มีโมเลกุลของไฮโดรเจนเป็นจำนวนมาก และมีค่า oxidation reduction potential (ORP) เป็นลบ และมีประสิทธิภาพในการกำจัดอนุมูลอิสระ (รีแอกทีฟออกซิเจนสปีชีส์ – ROS) (Shirahata et al., 2007)
การวิจัยเรื่อง ERW เริ่มขึ้นในญี่ปุ่นเมื่อปี ค.ศ. 1931 และการประยุกต์ใช้เพื่อการเกษตรเป็นครั้งแรกเกิดขึ้นในปี 1954 ในปี 1960 ERW ถูกนำไปใช้กับการดูแลทางการแพทย์ ในฐานะที่เป็นน้ำที่เป็นประโยชน์ต่อสุขภาพ และในปี 1966 กระทรวงสาธารณสุขแรงงานและสวัสดิการของประเทศญี่ปุ่นรับรองว่า ERW มีประสิทธิภาพในการใช้ในโรคร่วงเรื้อรัง, อาหารไม่ย่อย, กระบวนการหมักย่อยในทางเดินอาหารผิดปกติ และ ภาวะการ
ในปี ค.ศ. 1994 เพื่อส่งเสริมการใช้น้ำอิเล็กโทรไลต์ในสังคม the Functional Water Foundation จึงได้ถูกจัดตั้งขึ้น โดยได้รับการสนับสนุนจากกระทรวงสาธารณสุขแรงงานและสวัสดิการของญี่ปุ่น Hayakawa (1999) รายงานว่า หนูที่ได้รับน้ำอัลคาไลอิออนิกเป็นเวลา 8 สัปดาห์ พบว่า มีปริมาณของกรดไขมันชนิดสายสั้น (short chain fatty acids) ในไส้ติ่ง ต่ำกว่าในหนูกลุ่มควบคุม อย่างไรก็ตาม น้ำอัลคาไลอิออนิคไม่ส่งผลกระทบต่อแบคทีเรียในลำไส้ หนูที่ดื่ม ERW ที่ pH 10 นั้นมีค่า ORP ลบ ในลำไส้มากกว่าหนูกลุ่มควบคุม
การศึกษาแบบ doubleblind placebo-controlled study เพื่อดูประสิทธิภาพของ Alkaline ionized water (AIW) ได้ถูกทำขึ้นโดยใช้อาสาสมัครที่มีอาการทางทางเดินอาหาร เช่น กรดไหลย้อน, อึดอัดท้อง, ท้องอืด, ท้องร่วงเรื้อรัง และอาการท้องผูก โดยทำในระหว่างมกราคม 1996 ถึง มกราคม 1999
น้ำที่ใช้เป็นตัวควบคุม คือ น้ำบริสุทธิ์ที่ได้จากน้ำประปาโดยกรองผ่าน activated charcoal filter หลังจากนั้นผ่านกระบวนการอิเล็คโทรไลซิส ได้เป็น alkali-ionized water (AIW) จำนวนผู้ป่วยในกลุ่ม AIW มี 84 คน และ 79 คนในกลุ่มที่ใช้น้ำบริสุทธิ์ ผู้ป่วยได้ดื่ม AIW อย่างน้อย 0.5 ลิตร/วัน ที่ pH 9.5 หรือน้ำบริสุทธิ์ เป็นเวลา 2 สัปดาห์ ผลการวิจัยพบว่า AIW ทำให้อาการต่างๆดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะในคนที่มีอาการท้องเสียเรื้อรังที่ดื่ม AIW พบว่ามีอาการดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (94.1%) เมื่อเทียบกับผู้ที่ดื่มน้ำบริสุทธิ์ (64.7%) (Tashiro, Kitahora, Fujiyama, & Banba, 2000)
ต่อมา The Japanese Society for Functional Water ได้ถูกก่อตั้งขึ้นในปี 2001 และทำการศึกษาเชิงรุกเกี่ยวกับ functional watersหลากหลายชนิด รวมถึง ERW ด้วย ตั้งแต่นั้นมาจนถึงปัจจุบัน
จากข้อมูลทางคลินิกชี้ให้เห็นว่า ERW มีส่วนช่วยให้โรคที่เกี่ยวข้องกับความเครียดจากออกซิเจน (oxygen stress-related diseases) มีอาการดีขึ้น (Hayashi & Kawamura, 2002) ผู้เขียนรายงานว่า ERW กำจัด ROS และยับยั้งความเสียหายของ DNA ที่เกิดจาก ROS ในหลอดทดลอง (Shirahata et al., 1997) อิเล็กโทรดที่ผลิตจากไทเทเนียมเคลือบด้วยแพลตตินัม มักจะใช้ในอุปกรณ์การผลิต ERW เชิงพาณิชย์ ที่แผ่นทองคำขาวด้านแคโทด จะมีการสร้างอะตอมไฮโดรเจน (active hydrogen) และโมเลกุลไฮโดรเจนขึ้น รวมถึงอนุภาคนาโนของแร่ธาตุ และ mineral nanoparticle hydrides ก็เกิดขึ้นเช่นกัน
reduced waters ตามธรรมชาติ (Natural reduced waters – NRWs) เช่น น้ำจาก Hita Tenryosui ในญี่ปุ่น และน้ำจาก Nordenau ในประเทศเยอรมนี ก็มีคุณสมบัติ ROS-scavenging เช่นเดียวกัน (Li et al., 2002)
จากการสำรวจด้านสุขภาพและโภชนาการแห่งชาติในปี 2007 มีผู้ป่วย 22.1 ล้าน ซึ่งคิดเป็นหนึ่งในหกของประชากรทั้งหมด เป็นผู้ป่วยโรคเบาหวาน หรือเป็นผู้ที่สงสัยว่าจะเป็นโรคเบาหวานในญี่ปุ่น
โรคเบาหวานแบ่งออกเป็นสองประเภทใหญ่ๆ : เบาหวานชนิดที่ 1 ต้องพึ่งอินซูลิน และเบาหวานประเภทที่ 2 ไม่ต้องพึ่งอินซูลิน
เบาหวานชนิดที่ 1 มีสาเหตุมาจากการขาดอินซูลิน เนื่องจากความเสียหายที่เกิดจาก oxidative damage ของเบต้าเซลล์ของตับอ่อนซึ่งถูกโจมตีโดยเซลล์ภูมิคุ้มกัน เบาหวานชนิดที่ 2 ก็มีความเกี่ยวข้องกับการเกิด oxidative damage ของเซลล์กล้ามเนื้อและเซลล์ไขมัน เนื่องจากความเครียด, hyperphagia (การกินมาก
ERW, น้ำจาก Hita Tenryosui และน้ำจาก Nordenau
แสดงประสิทธิภาพในการกำจัด ROS ภายในเซลล์ในตับอ่อนหนูแฮมสเตอร์ (b cell line HIT-T15 cells) และมีประสิทธิภาพในการเพิ่มการหลั่งของอินซูลินได้อย่างน่าทึ่ง oxidative damage ที่เกิดจาก alloxan ซึ่งเป็นตัวเหนี่ยวนำให้เกิดโรคเบาหวานชนิดที่ 1 ถูกระงับโดย ERW และ NRW ในเซลล์ และในหนูทดลองที่ถูกทำให้เป็นโรคเบาหวานประเภทที่ 1 ด้วย alloxan (Li et al., 2002, 2005, 2010, 2011)
ERW, น้ำจาก Hita Tenryosui และน้ำจาก Nordenau สามารถกำจัด ROS ในเซลล์หนู L6 myotube และเพิ่มการดูดซึมของน้ำตาล (Oda et al., 1999) น้ำจาก Nordenau และน้ำจาก Hita Tenryosui ส่งเสริมการเกิด phosphorylation ของอินซูลินรีเซ็บเตอร์ ผ่านการยับยั้งการทำงานของ tyrosine protein
phosphatase ซึ่งเป็นโปรตีนที่ไวต่อรีดอกซ์ และกระตุ้นการทำงานของ PI3 kinase และ Akt รวมทั้งส่งเสริมการเกิด translocation of the sugar transport carrier GLUT4 ไปยังเซลล์เมมเบรนเพื่อส่งเสริมการดูดซึมน้ำตาล (Shirahata et al.,2001, 2007) น้ำเหล่านี้ยังช่วยลด sugar tolerance damage ในหนูทดลองที่เป็นเบาหวานชนิดที่ 2 (Gadek & ชิราฮาตะ, 2002; Osada et al., 2010) ERW ที่ผลิตจากน้ำประปา ช่วยให้อาการของหนูทดลองที่เป็นโรคเบาหวาน มีอาการดีขึ้น (Jin et al., 2006; Kim, Jung, Uhm, Leem, & Kim, 2007; Kim & Kim, 2006)
มีรายงานว่า 45% ของผู้ป่วยเบาหวานประเภทที่ 2 จำนวน 411 คน (อายุเฉลี่ย 71.5 ปี) ที่ดื่มน้ำจาก Nordenau 2 ลิตร/วัน มีระดับน้ำตาลในเลือดและระดับ HbA1c ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ หลังจากดื่มน้ำนี้เป็นเวลา 6 วัน และมีระดับลดลงอีกหลังจากดื่มต่อเนื่องในระยะยาว
นอกจากนี้ ระดับคอเลสเตอรอลในเลือด, ไลโปโปรตีนความหนาแน่นต่ำ (LDL) และระดับ creatinine ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ
และระดับไลโปโปรตีนความหนาแน่นสูง (HDL) เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ การดื่มน้ำนี้เป็นเวลานานส่งผลให้เปอร์เซ็นต์ของผู้ป่วยที่มีอาการดีขึ้น เพิ่มมากขึ้น (Gadek, Hamasaki, & Shirahata, 2009; Gadek, Li, & Shirahata, 2006)
ในการทดสอบทางคลินิกแบบเปิดที่ดำเนินการที่โรงพยาบาลกลางแห่งแรกในเมืองจี๋หลิน ฉางชุนในประเทศจีน ผู้ป่วยโรคเบาหวาน 65 คน และผู้ป่วยที่มีไขมันในเลือดสูง 50 คน ดื่มน้ำจาก Hita Tenryosui 2 ลิตรต่อวันเป็นเวลา 2 เดือน ส่งผลให้ระดับน้ำตาลในเลือดลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ใน 89% ของผู้ป่วยที่เป็นโรคเบาหวาน นอกจากนี้ ไตรกลีเซอไรด์ในเลือดและระดับคอเลสเตอรอลรวมในเลือด ของ 92% ของผู้ป่วยไขมันในเลือดสูงลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (Osada et al., 2010)
ยิ่งไปกว่านั้น มีการทดลองแบบ double-blind random clinical
trial ในผู้ป่วยที่เป็นโรคเบาหวานประเภท 2 จำนวน 29 คน ที่โรงพยาบาลฟุกุโอกะโทคุไซยุไค เมืองฟุกุโอกะ ประเทศญี่ปุ่น
ระดับ 8-OH dG (เป็นเครื่องหมายของการเกิดออกซิเดชันภายใน) ในปัสสาวะของผู้ป่วยที่ดื่มน้ำจาก Hita Tenryosui 1 ลิตรต่อวัน
เป็นเวลา 6 เดือน ลดลงอย่างมาก (Matsubayashi Hisamoto, Murao, & Hara, 2008) นอกจากนี้ ในการทดลองทางคลินิกแบบ double-blind กับผู้ป่วย 100 คน โดยดำเนินการที่มหาวิทยาลัยฮิโรชิมา ตั้งแต่เดือนพฤศจิกายน 2008 ถึงกันยายน 2009 โดยให้ดื่มน้ำจาก Hita Tenryosui 2 ลิตร/วัน พบว่า มีผลต่อต้านกลุ่มอาการ metabolic syndrome เช่น starved blood sugar levels,
ความดันเลือด, โคเลสเตอรอลรวม, LDL โคเลสเตอรอล, GOT, g-GTP และระดับไตรกลีเซอไรด์, ดัชนีภาวะหลอดเลือด และระดับกรดยูริค ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ และมีการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของระดับ leptin รวมถึง ท้องผูกมีอาการดีขึ้น (Higashikawa,
Kuriya, Noda, & Sugiyama, 2009)
ทฤษฎีล่าสุดเกี่ยวกับความชรา พบว่า การมีระดับ ROS ที่พอเหมาะในสิ่งมีชีวิต จะช่วยยืดอายุขัยของสิ่งมีชีวิตได้ และการมีระดับ ROS ทั้งที่ไม่เพียงพอและมากเกินไป จะทำให้อายุขัยเราสั้นลง เราได้รับรายงานว่า ERW ช่วยยืดอายุไส้เดือนฝอย (Caenorhabditis elegans) อย่างมีนัยสำคัญ โดยการกำจัด ROS ในไส้เดือนฝอย (Yan et al., 2010)
ERW ทำให้ telomere สั้นลงในเซลล์มะเร็ง (Shirahata et al., 1999) ยับยั้งการสร้างเส้นเลือดใหม่ของเนื้องอก โดยการกำจัด ROS ภายในเซลล์ และยับยั้งการแสดงออกของยีน และการหลั่งของ vascular endothelial growth factor (Ye et al., 2008) ERW ยับยั้งการเติบโตของเซลล์มะเร็งและจุลินทรีย์ (Hamasaki et al., 2005; Komatsu et al., 2001) และทำให้เกิดการตายของเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาวมนุษย์ HL60 พร้อมกับมีการสร้างกลูตาไธโอนในเซลล์เพิ่มขึ้น (Tsai, Hsu, Chen, Ho, & Lu, 2009) ERW ทำให้เซลล์ K562 กลายเป็น megakaryocytes (Komatsu และคณะ, 2003)
ERW ยับยั้งการเกิด Cu2þ-catalyzed oxidation ของ LDL ของมนุษย์ และยับยั้งระดับไตรกลีเซอไรด์ในหนูที่เลี้ยงด้วยอาหารที่มีไขมันสูง (Abe et al., 2010) น้ำที่เติมไฮโดรเจนก็มีประสิทธิภาพในการยับยั้งภาวะหลอดเลือดแดงแข็งด้วย
ERW ยับยั้งการตายของเซลล์ประสาทจาก oxidative stress (Kashiwagi และคณะ, 2005) น้ำที่เติมไฮโดรเจนก็แสดงให้เห็นถึงผลในการต่อต้านความเสื่อมของระบบประสาทแบบต่าง ๆ เช่นเดียวกัน
ปัจจุบัน มีการตรวจสอบอย่างเข้มข้นในการประยุกต์ใช้ ERW กับการฟอกเลือด เพื่อสร้างแนวทางวิธีใหม่ในการฟอกเลือดโดยใช้ ERW (Huang, Yang, Lee, & Chien, 2003; Huang et al., 2006, 2010; Nakayama et al., 2007, 2009, 2010; Zhu et al., 2011)
น้ำที่เติมไฮโดรเจนสามารถยับยั้งผลข้างเคียงของยาต้านมะเร็งได้
Kitagawa, Liu และ Ding (2011) รายงานว่า ตัวทำละลายอินทรีย์ และส่วนประกอบพิเศษบางอย่างที่สกัดได้จากน้ำ Hita Tenryosui กระตุ้นการทำงานของ aquaporin ในการทำให้น้ำเข้าสู่เซลล์ ส่วนประกอบดังกล่าว ที่เคลื่อนที่ผ่าน aquaporin เชื่อว่าเป็นตัวกระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันของเซลล์ ซึ่งจะช่วยในการป้องกันและ / หรือการรักษาโรคเรื้อรังบางอย่าง
Naito และคณะ (2002) รายงานว่า การดื่มน้ำอัลคาไลน์อิเล็กโทรไลต์ (AEW) ต่อเนื่องในระยะยาว ช่วยยับยั้งการบาดเจ็บของเยื่อเมือกในกระเพาะที่เกิดจากแอสไพรินในหนู น้ำอิเล็กโทรไลต์ที่มีไฮโดรเจนสูง ได้รับการพิสูจน์แล้วว่า มีความปลอดภัยต่อการเกิดการกลายพันธุ์, ความเป็นพิษต่อพันธุกรรม และมีความปลอดภัยในการดื่มระยะยาว (Saitoh, Harata, Mizuhashi, Nakajima, & Miwa, 2010)
ERW แสดงผลในการปกป้องตับจากการถูกทำลายโดย CCl4 ในหนู (Tsai et al., 2009) น้ำอัลคาไลน์ที่แตกตัวเป็นไอออน (AIW) ช่วยลดภาวะของ metabolic acidosis ในสัตว์ทดลอง (Abo-Enein, Gheith, Barakat, Nour, & Sharaf, 2009) ERW ยังมีผลป้องกันอาการเมาค้างด้วย (Park et al., 2009) ซิลิกาไฮไดรด์ ที่พบในน้ำจากหมู่บ้าน Hunza ในปากีสถาน พบว่าช่วยระงับการเกิดพิษต่อตับจากคาร์บอนเตตระคลอไรด์ในหนู (Tsu et al., 2010)
ปัจจุบัน มีการตีพิมพ์เอกสารการศึกษาจำนวนมาก เกี่ยวกับผลของโมเลกุลไฮโดรเจนที่มีอยู่ใน ERW ในการยับยั้งโรคที่เกี่ยวกับความเครียดออกซิเดชัน (oxidative stress-related diseases)