深層海水 與其他資訊

 

從外太空看地球,它是一顆藍色的水球,因為海洋覆蓋了地球表面四分之三的面積。如果從地球上所有水的體積來評估,海水約占了百分之九十七點五,其他的百分之二點五才是包括南北極與高山上長年積雪與冰,及河川、湖泊、地下水、土壤中的水、大氣中的水等等的淡水,可見海水在地球水圈上的份量。

 

從海洋學觀點來看
地球上海洋的平均深度大約是四千公尺深,但是怎麼樣來劃分海水是屬於表層、中層或深層及底層呢?這是無法以標尺上的絕對數字來冒然區分的。基本上海洋學界的表、中、深、底層水的分法,與海水的各項特性密切關係,它對水團及環流的關注遠遠大於標尺上的絕對數字,因此絕對數字上的多少公尺水深其實只是一個印象與概念。一般學術界所認知的「深層」應該都泛指一千公尺以下的海水,英語通常以Deep Ocean Water;DOW,或Deep Sea Water;DSW稱之,這也是學術界所謂「海洋深層水」的稱呼由來。

為何除了台灣也包括日本的產業界都以海平面兩百公尺深度以下來定義所謂的「深層海水」呢?台灣行政院於2005年4月核定「深層海水資源利用及產業發展政策綱領」,就明確指出「深層海水是斜溫層以下的海水,陽光無法進入,具低溫、富礦物質及營養鹽、清澈乾淨、病原菌稀少等特性」。斜溫層是個海洋科學專有名詞,它是代表海洋深度剖面中溫度梯度最大的某個深度範圍,也就是溫度隨深度加大而減小的變化率最大的水層,一般多發生在水深二百公尺到一千公尺的區間,地球上各大洋中,各個不同區域就有各自不同深度與型態的斜溫層,而且每個地點的斜溫層都會隨季節、洋流、風向甚至河川入流量而變化,台灣東部的太平洋海洋環境,斜溫層平均約在海平面二百公尺以下。

【太平洋的水溫垂直分佈圖】

(資料來源:藤田大介、高橋正征,海洋深層水利用學-基礎かち應用實踐まで-,2006)

什麼是湧升流(upwelling)?
所謂湧升流(upwelling)是指海洋中流速微小的海水垂直運動,其上升流速非常緩慢,大約可以每秒10-3公分計算,所以一天大約上升一公尺左右,因此一般很難由直接量測方法測知。
它是一種很重要的海洋現象,因為它會把三、四百公尺深的次表層海水帶到表層來,一般次表層海水含有較豐富的營養鹽,這些高養分的海水帶來大量的浮游生物,然後引來魚群,因而形成良好的漁場。世界上魚產較豐富的地方,大部分都是湧升流明顯的地方。
台灣附近海域目前發現兩處湧升流現象區域,分別是台灣東北外海與台灣東南沿海,主要是因為黑潮流經受海底地形影響所產生。

湧升流的成因
形成湧升流的原因有三,「風力」、「地形」、「冷暖水團」等。
● 風力:當風沿海岸平行吹,由於受地球自轉科氏力的影響,表層海水會離岸而流,次表層海水會升上來補充,就產生湧升流。
● 地形:海底地形變化造成海流流向變化,而產生漩渦,這裡就容易引起湧升流。另外,當洋流遇上陸棚斜坡、海底隆起或海底山時也會發生湧升流現象。
● 冷暖水團:冷水團較重,暖水團較輕,當兩者交會引起冷水團下沉、暖水團上升,這種上下移動的水流就形成湧升流。

夏威夷因地形因素而產生湧升流(改繪)

 

日本的定義

在日本,海洋深層水其實也沒有非常嚴謹的官方定義或學術定義,日本水產廳也因此在1999年(平成11年)開始補助設置深層水汲水管,而為了有補助事業之認定標準,就必須定義深層水,因此該廳於2000年(平成12年)11月指導設立水產廳關係團體「水產深層水協議會」,此協議會在2001年(平成13年)4月27日發表了「深層海水之定義」。其內容為「深層水之資源性價值在於安定之低溫性、清淨性與富營養性,因此須要定義深度為基準來確保與保證此資源特性,以現在時點之『深層海水』之定義如下。」即「光合作用有機物不從事生產,分解性卓越,而且超過『冬季之鉛直混合所能達到深度』之海洋水」,另外定義中也附註以下之說明「此深度一般認為約200 m左右,不過超過200 m 深度之水域亦有可能沒有具有資源利用價值特性,因此深層海水取水者事前要充分檢證所規劃水域之海洋水是否與利用目的相符合。」此定義是基於當時對於深層水性質之理解狀況所制定出來的,並以水產利用的視野進行歸納整理。

廣義及狹義定義

另外在2005年出版的「日本深層海水產業統計」一書中,曾嚐試將海洋深層水做廣義與狹義的定義,廣義定義:「水深超過二百公尺以下的海水,陽光照射不到,無法行光合作用,無植物及浮游生物,水質不受大氣變動影響者」,狹義定義:「有大洋性深層海流循環流經,有湧升現象將深層海水體帶至中表層海域,水齡必須超過上千年的時間」。基本上台灣的深層海水定義有絕大部份的內涵是參考日本的相關定義,不論是台灣或是日本在考量產業開發海洋深層水的目的不外乎是拿來利用,於是利用海洋深層水這項資源來創造價值活動的經濟及技術可行性也不能完全不考慮,所以二百公尺以下這個相對妥協的數據才會因應而生。至於二百公尺以下深到多深,則見仁見智,理論上每一個深層海水的取水管,都應該依目的的不同與地域特性,選擇佈放到各自最佳的取水點上才對,因此絕對數字二百公尺的意義就可存乎於心了。

 

深層海水年齡怎麼測?

大氣中含有具放射性的碳14,並且不斷的衰變成為氮,所以大氣中碳14與碳12的量會保持一定的比例。海洋因為不斷和大氣交換二氧化碳,所以海洋表層水中之放射性碳14和正常的碳12之比例也會和空氣一致。
極區冷而密的海水下沉流出,流到各主海洋很深的部份,成為深層海水。當表層海水一經下沉,和大氣不再接觸,這裡就會產生新的碳14,隨深海水緩慢流動,經過年代演進碳14也進行同位素的放射性衰變,量就逐漸減少。若利用碳14的一定衰變率與深層海水中碳14的穩定遞減,就不難推估出這股深海水究竟是多少年前沉降,迄今多大年齡了。

西太平洋各種水深之海水平均年齡

(資料來源:高橋正征,日本海洋深層水産業化技術発展の経験,水利產業發展技術論壇論文集,2004)

 

如果說海洋學術界以「海洋深層水」來界定具備某種特性的海中水體與水團,那麼「深層海水」應該可以說就是產業界將具備「海洋深層水」特性的海水資源開發後拿來利用,這種創造加值的過程,不論是被當成原料、冷媒或是被開發產製成商品等,均以簡要的「深層海水」或「深海水」稱之。其實不論用什麼名稱,涵義上應該是一致的,也就是所講的與所說的雖然字面上不一樣,但就是同一件事。日本一般民眾所謂的「深海」可以從岩波書店出版的「広辞苑」辭典中查知一二,其中註釋「深海,海較深的部份,一般指海面下二百公尺深以下的地方。」另外也說明「這個地方,陽光無法照射到,植物無法行光合作用,所棲息的動物仰賴表層海水帶來的生物或遺骸為營養源。」由以上註譯,似乎隱約又看到「海洋深層水」或「深層海水」的相關定義說詞,所以一般社會大眾的習慣用法常會以二百公尺上下來截然劃分淺海或深海。這種概念式的認知,常常才會是導引產業用語主要關鍵。當然日本產業界慣用的深層海水定義,與「広辞苑」的「深海」註釋也必然有其一定的關係。

深層海水?海洋深層水?深海水?

無論我們用「海洋深層水」或「深層海水」亦或是「深海水」來稱呼取自海洋斜溫層以下,具備低溫、乾淨、熟成與高營養鹽、多元平衡礦物質特性的海水。這種特性的海水資源,如何積極發揮它們的價值在有益於國際民生的利用課題或產品開發上,才是當務之急。反觀浪費資源與心力到處說三道四比長論短,或似是而非大放厥詞,甚至虛偽做假胡亂命名定義來誤導社會大眾,才可能是阨殺這項台灣剛萌芽產業的最大兇手,也才對得起上天對台灣賦予海洋深層水開發潛力的恩賜。

陽光無法眷顧的寶貝

美國在1979年投入海洋溫差發電(Ocean thermal energy conversion, OTEC)的發展
-首度利用深層海水進行海洋能源開發
日本在1996年進入深層海水產業化發展階段
-廣泛地將深層海水應用融入日常生活
台灣在2005年成功佈設第一支深層海水汲水管線,並同步啟動能源利用及產業化研發
-正式開啟深海藍金新紀元

~ Deep Sea Water~

前述已介紹過什麼是深層海水,大家一定會問那麼那裡才可以取得深層海水呢?如果以海洋科學的1000公尺深以下的海水才稱為海洋深層水而言,幾乎地球上有80%左右的海水都屬於深層海水;若以一般200公尺深來界定,那麼更有高達95%的海水都可以稱為深層海水。照前述推論,深層海水應該是到處都有而且取之不盡用之不竭的資源才對。所以,要取得深層海水若不拘陸基或海基形式,且不考慮經濟成本與汲水效益,的確放眼大洋處處都是機會點。但是事實卻不然,任何深層海水的開發都有其效用的目標所在,不論採陸基或海基式,受到各區域地理自然條件的限制,在經濟、技術與環境等的可行性考量也勢必無法避免,當深層海水以其特性被定位為產業原材料來開發時,長期且具規模的陸基式產業基地的思維更無法迴避。因此,在那裡取水?取水點的海水特性與海域地形環境,取水工程的環境、技術與經濟的可行性,才是決定那裡值得投入汲取深層海水的考量。

大尺度的海洋深層水環流
海洋表層海水受太陽照射,加上大氣循環所造成的壓力差及地球自轉所形成的科氏力影響,形成了又快又急且持續時間很久的風吹流,這些大尺度的海洋環流多屬於表層的海洋環流,例如黑潮、加利福尼亞流、灣流、北太平洋赤道流…等等均屬之。當這些表層洋流輸送到地球南北兩端的極地時,因寒冷而降溫,因乾燥蒸發而鹽度變高,因凍結釋出鹽分,使得這股水密度變大變重而緩慢下沉到深處,然後順著深海往赤道方向慢慢流。在北大西洋格陵蘭附近的沉降水,穿過赤道南下一直到南極海,與在南極威德爾海沉降的海洋深層水混合,再以順時鐘方向沿南極海循環。
其中一部份因偏向力流入印度洋深層,在印度洋赤道附近湧升,另一部份則流入太平洋深層,在北太平洋赤道附近湧升,即為北太平洋赤道流。這些由於海水密度不均勻所引起的流動,一般稱為溫鹽環流,也稱為太洋的輸送帶。上層海洋環流因較易觀測資料較多,型態與行為較為人知;深層的溫鹽環流不易觀測資料很少,大都是由間接證據推論,科學家也推論溫鹽環流循環地球一周可能要1500年的時間。
目前有關溫鹽環流的循環路徑系統,多屬概念示意階段,尚有待更多海洋科學證據來修正、確認它的形式與行為。原作者Wallace Broecker於1980年代提出此概念,也陳述這個概念並不能真實的反映出全球溫鹽循環系統,它僅是以海洋中垂直循環運動之冷、暖流的效應所推得的初略概念。各個區域的溫鹽水團是否存在,與形態特性等的詳細資料,則有待各國海洋科學家持續的努力探索。因此,我們也不能簡化到以目前這個初略的概念循環是否經過其地域,做為各地域是否具深層海水開發潛力的指標,它只能代表全球大尺度的深層海水在那的參考。

全球海洋溫鹽環流循環模式圖

(資料來源:藤田大介、高橋正征,海洋深層水利用學-基礎かち應用實踐まで-,2006)

 

海洋水的大循環

(資料來源:高橋正征,日本海洋深層水産業化技術発展の経験,水利產業發展技術論壇論文集,2004)

海洋深層水的循環

(資料來源:田村光政,高知県における海洋深層水利用の現状と展望について,第23回中日工程技術研討會-水資源組 深層海水利用論文集,2003)

地球規模性的海水大循環(Brockers et al., 1985)

(資料來源:室戶海洋深層水 高知縣海洋深層水對策室網站,

http://www.pref.kochi.jp/%7Esinsosui/about/about.html)

海洋深層水循環圖

(資料來源:株式会社 アクアミレニア-伊豆大島海洋湧昇水研究所-網站,

http://www.aqua-oshima.co.jp/yusho/yusho.htm)

中尺度的海洋深層水在那?
如果以全球大洋溫鹽環流來認知才是深層海水的話,日本海是個大陸邊緣海,與大洋循環完全扯不上關係,但是眾所週知,日本及韓國的深層海水產業發展,日本海扮演舉足輕重的角色,日本海是深度高達4000公尺的邊緣海,並以水深約200公尺的對馬海峽與津輕海峽與北太平洋區隔開來,因此日本海有獨自形成一格的深海水系統,這就是我們必須以區域尺度的角度進一步探索深層海水在那裡的主因。
經由兩個海峽流入或流出的關係,加上海上風力影響,使日本海水深200公尺以上的表層海水與其他更深層海水的循環非常活絡,依據吉川等人(1999)研究指出,日本海上部固有水與深層水皆在冬季時受海參崴週邊之強烈海面冷卻影響,所產生之對流性沉降,混合層朝向中深層下降,在與週圍水混合之同時,密度面上是慢慢以逆時鐘方向循環,這種循環時間約為100~300年左右,許多證據已證明日本海這自成一格的深海水系統,在各種海水化學特性上也都呈現其獨特處,在各種應用上也發揮一定的效用與價值。

日本週邊之中、深層水之分布

(資料來源:藤田大介、高橋正征,海洋深層水利用學-基礎かち應用實踐まで-,2006)

 

另外,靠近太平洋西岸的日本列島週邊的深層海水起源,近年來也經學界證實由三種組成,其一、源自南北極地的沉降水,這股深層海水大致位在1500公尺深以下,其二、是起源於亞寒帶海域的鄂霍次克海及白令海的沉降水,這股水介於水深500公尺至1500公尺間,其三、則是太平洋之表層水約在300公尺以上的水域。這與西岸裏日本的日本海深層水系統又有很大差別。

台灣深層海水的來源為何?
台灣東部海域的海水基本上屬於西菲律賓海水團(Gong et al. 1992)。此水團雖沒有絕對的化學定義,但其與南海、東海地區的垂直結構卻有明顯的不同,最主要的是表層(0~300公尺)有一層很厚的混合層,是黑潮所帶來的高溫高鹽海水。但300~1000公尺間有一陡峭的溫躍層,營養鹽濃度隨深度逐漸升高,至1100公尺時達到最大值,磷酸鹽、硝酸鹽濃度在此深度可達2.9及42μm,氮磷莫耳比(μ/p natio)呈一穩定的14.6比值。台灣大學海洋研究所的學者指出,台灣東部附近海域200公尺以下的海水是由三種不同來源的水所混合:1.南北極地沉降水,由極地沉降至3000公尺以下,2. 鄂霍次克海及白令海沉降水,在台灣東部沉至600公尺深左右,3.太平洋中央表層水,由黑潮帶至蘭嶼附近時沉至150公尺左右。因此,台灣東部海域不能說沒有大尺度全球性之鹽溫環流經過,全世界大洋的深海都有南北極水團的溫鹽特徵,台灣是整個循環的一部份當然也不例外。

由此可知,不同區域的海洋深層水條件各自不同,這也可以說是相對於全球大尺度循環下,再分別聚焦到不同區域的中尺度深層海水在那裡的探索。總之,如何精確掌握個別區域的水團特性,充分發揮它的價值,才是開發深層海水的硬道理。

 

 

台灣西部有深層海水嗎?
台灣西部海域之深度絕大部分淺於100公尺,尤其是台灣海峽北部,亦即澎湖群島以北,其水深多半淺於80公尺。澎湖群島四周之海床多礁石,深度變化大。澎湖群島與台灣之間為一北尖南寬的海槽-「澎湖水道」。澎湖水道為一細砂質海床,其水深介於100-200公尺之間。台中至安平一帶外海,距岸15公里以內,水深都不及40公尺,沿岸淺灘以及堰洲島散布很廣。澎湖群島之西南方亦為一淺灘,名之為「台灣灘」,深度亦淺於40公尺,屬於淹沒的水下丘陵。台灣灘最淺之處僅有100公尺,低潮時甚至會露出水面。

因此,基本上在台灣西部海域的海水,幾乎都是剛來自陸源的水與最表層的海水混合成的表層海水。若根據前述「深層海水」之定義,在台灣西部海域是無法取得深層海水的。

(圖片來源:國家海洋學研究中心-海洋資料庫,http://140.112.65.17/odbs/MGG/mgd/index.html)

 

在那裡佈管取水最容易!

日本海洋深層水協會代表理事中島敏光博士,認為除了大、中尺度這種以海洋科學探討的角度來判釋深層海水在那之外,當面臨開發應用的實際需要,汲水佈管選址的最理想位置為何?這種相較小尺度的探索,深層海水在那?就顯得格外有意義。他認為有自然湧升(upwelling)現象發生的地方,是最容易汲取到理想深層海水的所在,因為基本上可以把它視為已經不是我們單向的去抽它;而是它已經湧升到一定程度,讓我們更容易來抽它,這已是雙向的作為,自然事半功倍。

以下就簡要圖示幾個較可能發生自然湧升現象的地方:

 

(參考資料:中島敏光,日本における海洋深層水産業の発展政策について,深層海水資源利用政策與產業推動交流研討,2005)

 

台灣東部是得天獨厚的深層海水開發基地

台灣位於歐亞大陸塊與太平洋板塊及菲律海板塊三者交接處,相互作用擠壓的結果,不但造成了台灣島的豐富地形與地質,也造就了台灣東部海域的許多特殊海底地形。例如:島弧(呂宋島弧、琉球島弧)、海脊(恆春海脊、花東海脊、加瓜海脊、耶雅瑪海脊、花蓮海脊、新城海脊)、海槽(南縱海槽、台東海槽、南澳海槽、沖繩海槽)、峽谷(台東峽谷、花連峽谷)、海盆(花東海盆、和平海盆、南澳海盆、東南澳海盆)、海溝(琉球海溝)…等等。這些複雜且具變化的海底地形,對台灣東部海域的海水物理及化學特性都會造成一定的影響。綜觀台灣東部海域從琉球島弧以南(宜蘭南澳以南)到恆春半島這段約300公里的海岸線,離岸不到10公里的海底水深已達1000公尺,離海岸30公里左右就降到4000公尺水深。甚至有些地方離岸不到5公里海底水深已可達700~800公尺深,這種天然的自然條件,在全世界而言就是非常難得的偶然。以中國大陸從東北鴨綠江口到南邊與越南的交界,這18000外公里的海岸線,受大陸棚地形影響,可以說找不到任何一個夠深度的深層海水開發場址,這種情形在全球各洲的幾個大陸的海岸線,海域下幾十公里到幾百公里的大陸棚地形幾乎是司空見慣的常態。反之,台灣東部這短短約300公里的海岸線因受惠於位在大陸棚與大陸斜坡邊緣,地形陡降之故,成就了汲取深層海水的大利基。

中國大陸東部沿海海底地形圖

(圖片來源:國家海洋學研究中心-海洋資料庫,http://140.112.65.17/odbs/MGG/mgd/index.html)

另外,台灣東部海域有著名的黑潮洋流通過,黑潮流幅寬約100~150公里,影響深度可達800~1000公尺左右,表面流速約達1~1.5公尺每秒,往越深處流速就比較緩慢,一般主軸離岸大約50~150公里,但有時流幅也會向海岸逼近,甚至切到陸地,簡單的形容黑潮就像一條體態可以隨環境變化,在東部海域蜿蜒前行的蛇般,可忽左忽右,也可忽深忽淺的變化運動。它具有高溫、高鹽及高傳輸能量的特性,由於攜帶大量的熱能、鹽份及水量由南向北運移,因而對西北太平洋地區的氣候與生態環境造成相當深遠的影響。黑潮起源自菲律賓東方的太平洋北赤道洋流,一發源就進入了台灣東部海域往北向流,在台灣東南沿海時便遭遇到前述提及的南縱海槽、花東海脊、台東海槽與呂宋島弧等南北延伸的複雜地形。因此,在台灣東南部海域形成了湧升流現象,將深層海水中的豐富營養鹽帶到海表層,造就該海域成為良好的漁場;同樣在台灣的東北角海域也是由於黑潮強勁的北向流,碰到突然變淺的琉球島弧,導致深處海水湧升現象,帶來豐富的營養鹽而形成良好的漁場。這兩處的湧升流現象是早經台灣海洋科學界所確認,算得上是現象明顯且稍具規模的。但台灣東部各地方海域的陸上及海下地形千變萬化,是否可能因為特殊地形效應與海洋水文氣象間的交互變化,進而產生局部性小尺度的湧升現象,並導至深層海水湧升到更淺的海域,就有賴大家更進一步的觀測與探討研究了。

總之,相較於全球各地,台灣不論從何種條件評量,都是得天獨厚的最佳深層海水開發基地,這何嚐不是老天爺給台灣的一個恩賜。

2005年,台灣獨立佈設第一支深層海水汲水管線並成功汲取上岸,代表著深層海水的遠景不再只是紙上談兵,而是正式邁向藍金產業的新紀元。
深層海水之所以被喻為「藍金」,從它豐富的特性便可窺出一二。與表層海水相較之下,深層海水具有低溫、潔淨、營養鹽含量豐富、熟成安定、礦物質平衡等特性,具有多樣化產業應用的潛力。

低溫性

從海洋學的觀點來看,海水若以溫度垂直變化來區分,可簡單的分為表層(Surface layer)、斜溫層(Thermoeline)及深水層(Deep Zone)。表層海水因為風浪的影響使其可以充分混合,因此溫度差異不大,故又稱為混合層(Mixer layer)或同溫層(Isothermal layer),通常深度約為0~200公尺。而斜溫層則是指在混合層以下到約1000公尺深處,因陽光照射無法穿透,故海水溫度隨深度驟降,又稱為躍溫層。從水深1000公尺以下,海水溫度隨深度緩慢下降,呈現穩定低溫狀態的區域稱為深水層。
深層海水所具有低溫的特性,便是因深度因素所促成,且不受季節變化的影響。台灣東部海岸這種斜溫層特性從200公尺深至1000公尺深處非常明顯,水的溫度也從200公尺深的約15℃降到
1000公尺深的約4℃,足足離海水表面年平均溫度超過20℃。

典型海水溫度垂直分佈圖(改繪)
(資料來源:海洋學概論,1972)

 

 

台灣東岸海域1995~2005春季平均溫度圖

(資料來源:國家海洋學研究中心-海洋資料庫,http://www.ncor.ntu.edu.tw/ODBS/index.html)

 

潔淨性

蔚藍的海洋,蘊藏著豐富的寶藏,但人類無止境的掠奪及破壞,使得海洋逐漸地變調;陸地上排放的廢水、海洋航運的油污、海拋的垃圾都對海洋造成了無法挽回的傷害。Marq de Villiers在「水:了解人類最珍貴的資源」一書中便提到,當人們在海邊享受陽光、盡情嬉戲的同時,無法計量的防曬油已經成為海洋中的汙染物。而人類所使用的各種藥品或保健食品的殘留物,正以無法想像的速度污染著地表的水源,當然也包括了廣大無界的海洋。這些物質包含抗生素、類固醇、麻醉劑、鎮定劑、洗髮精、咖啡因...等,充斥在日常生活中的藥品或用品中,其污染程度相較之下雖不算高,但具有反應性質且不易消失的特性,卻是不容忽視。

這些人類所產生的物質或許一年總數已高達幾千噸,科學家甚至在北海的表層水中發現一種用於減輕低膽固醇含量的藥物-「克羅非比酸」(Clofibric acid)。據估計,克羅非比酸在海水中大約存在有40~96噸,而每年更增加50~100頓左右的驚人數量。在1970年代,羅馬俱樂部報告「成長的界限」中便已指出,世界大戰後大量使用的殺蟲劑-DDT,在南極企鵝的體內也都發現了它的蹤跡,足証地球的表層海水已受到非常嚴重的汙染,尤其是一般監偵測難以做的微汙染。

南極企鵝的身上有多少殺蟲劑?

室戶海洋深層水細菌數變化情形
(資料來源:田村光政,第23回中日工程技術研討會,2003)

台灣東部海域總細菌數隨深度變化情形
(資料來源:龔國慶,96年度深層海水人才菁英培育講習會,2007)

 

科技的進步使得海洋受到極大的威脅,那麼深層海水是否也會遭受汙染?以垂直分層的海水特性來說,深度超過混合層以下的海水,受到表面風力及海流的影響不大,加上海水層流的關係,深層海水與表層海水發生對流機會不易,因此深層海水相較於表層海水則具有一定的潔淨性。另外,若能經由海水定年來鑑測水團的年齡是屬千百年前就沉降入海洋深部的水體,受近代環境公害所導致的微汙染機會自然可以避免,這樣的深層海水也可以稱得上是隔絕自陸地或大氣污染源的天然潔淨水。工業技術研究院在2006年,針對新竹南寮表層海水及花蓮三棧深層海水進行環境賀爾蒙檢測發現,存在於表層海水的塑化劑及環境賀爾蒙等物質,在深層海水中皆未檢出,此結果並發表於經濟部「2006深層海水研發成果及商品化發表會」。

表層與深層海水污染物質檢出情形

污染物質分析項目

(資料來源:經濟部深層海水研發成果及商品化發表會論文集,2006)

熟成安定性

一般位於某一定深度的海水,不論其來源為何,但它從與大氣接觸的海表面沉降到現在的時間至少都有幾百年甚至上千年。位於海的深部且水齡為幾百年或上千年的水團大都是經過長時間的緩慢循環再加上高壓與大氣隔絕的影響,進而成為成分穩定的海水。若能進一步證實這些採自海中深部的海水與源自南北極的融冰有關,經由上千年的緩慢移動,才成為目前的原料或水源,其價值自然更高。此外,根據日本的研究指出,深層海水具有水分子團較小的特性,相較於水分子團較大的水,具備較大的滲透(Penetration)與萃取(Extraction)能力,細胞將可較易吸收。

水分子團小檔案

什麼是水分子團?

水分子的結合是如同葡萄般聚集在一起的。一般來說,自來水的水分子團約由10~15個水分子組合而成;但由於水分子團屬動態結構,水分子間的氫鍵可能因環境、溫度等因素而導致斷裂,進而形成較小的水分子團。較小的水分子團一般組成約為4~8個水分子。

水分子團示意圖

 

水分子團如何測定?

日本電子株式會社於1990年提出以17O的NMR(Nuclear Magnetic Resonance)核磁共振方式量測水分子的半高寬,藉以間接判斷水分子團的大小。該方法是以17O波峰的半高寬代表水分子間的作用力大小,而水分子間的相互作用力與水分子團大小呈正比關係;因此當水分子團越大時,其相互作用力亦越大,17O的半高寬也越大。

17O-NMR圖譜

(資料來源:1.生きている温泉とは何か;2.電解水基礎研究,節約用水季刊第21期)

 

豐富營養鹽

一般表層海水由於陽光可以穿透,光合作用的進行與海中生物的食物鏈運作的結果導致營養鹽被大量消耗,同時也營造了豐富的生態環境。另一方面,深層海水多位於陽光無法穿透的深度水層中,沒有光合作用,導致有機物被分解成為無機營養鹽類,成為海洋中的天然肥料。這些植物生長所必須的營養鹽類(例如:硝酸鹽、磷酸鹽、矽酸鹽…等),在海水中的溶存比率與生物體組成極為相近(C:N:P=106:16:1),且營養鹽類濃度隨著海水深度變化有增加的趨勢。

各大洋營養鹽濃度垂直變化情形

(資料來源:海洋深層水利用学―基礎から応用・実踐まで―,2006)

台灣東部海域營養鹽濃度變化情形

(資料來源:知識型水利產業技術開發計畫(2/2)-深層海水環境水質基本調查,2006)

 

礦物質平衡性

海洋是地球最大的「礦場」,礦物質主要來源是來自陸地岩層受到雨水沖刷而融入海中;除雨水沖刷外,海底火山也會直接將礦物質噴散至海水中。Rachel L. Carson在《The Sea Around Us》中指出,平均每40億公升的海水中就含有1億6千6百萬公噸的溶解性礦物質,而全球海水所包含的礦物質總量則高達5萬兆噸的驚人數字。這些藉由雨水匯集來到海中的礦物質,在海水中處於持續性被利用及補充的狀態,其在海水裡的留住時間(Residence time)通常都較海水的混合時間(Mixing time)為長,因此水溶性礦物質在海洋中多呈現均勻分佈的動態平衡。

海水中豐富的水溶性礦物質,為補充人體每日所需礦物質的優良來源之一;且因深層海水的潔淨特性,使得萃取出來的礦物質濃縮液較表層海水所製造的更為純淨。具有平衡性的海洋礦物質,為人體機能運作不可或缺的重要物質,雖然它只是個小配角,但是缺少它將可能使得免疫機能降低,影響人體的吸收及代謝作用。

人體礦物質組成的平衡性

人體内礦物質之間的運作有如相嵌的齒輪,必須在一定的比例下共同運作才能達到健康的效果。下圖是主要礦物離子在人體內相互促進與抑制的關係圖,這意味著我們必須同時攝取適合,有益人體吸收或代謝的均衡礦物質組合,才能發揮各種礦物質在人體內所扮演的功能。

「愚弄全球的食物」作者,擁有專業營養師執照的Carol Simontacchi經過對照組食物調理試驗獲得的結果,主張礦物質對腦部運作與身體各部位的運作有重要的影響,均衡的攝取礦物質能夠促進腦部發育(尤其是兒童),穩定情緒,讓身心健康。

例如鎂是三百多種酵素的輔因子,其中大部份是腦部的酵素,用來產生細胞內的能源。鎂使肌肉舒張,鈣則使肌肉收縮,鎂與鈣在神經的刺激反應上,是互相制衡的力量。缺鎂會使人處於緊張狀態、易怒、憂鬱等精神方面的疾病,因為缺鎂讓鈣的濃度相對偏高,鎂的濃度不足以平衡鈣的興奮作用,神經系統一直處於興奮狀態,造成人有過動,心靈無法平靜的傾向。鈣與鎂是相輔相乘又互相制衡的兩個元素,失去兩者之間的平衡都將造成身體與心靈莫大的傷害,所以礦物質強調的是均勻與平衡,由深層海水濃縮萃取的天然礦物質就具備這樣的特性。

(資料來源:愚弄全球的食物,2006;好水 好健康,2003;礦物質的聚會,2003)

生命之源始於海洋

海洋是生命的發源地,就像是母親的子宮孕育著無數的生命,在數千萬年後,我們的體內還保留著海洋的痕跡。Rachel L. Carson在《The Sea Around Us》中寫到「我們的生命起始於母親子宮內的迷你海洋」,我們的血液和海水一樣帶有鹹味,甚至連礦物質元素比例都與海水相近。這間接代表著海水與生物體有密不可分的關係,是人體攝取均衡礦物質的重要來源。

陸地上富含礦物質的岩石經過長期日晒雨淋以及地面、地下水的沖刷,大量礦物質被溶解運移到海洋中。或許可以這麼說,科學家推論遠古時期生命是起源於海洋,而所有生命結束後經過久遠歲月沖刷,最終也是回到海洋,因此海水容納了從遠古至今所有生物與無生物所留下的軌跡,或者說成份,不幸的是也包括近代人類文明所產生的污染。所慶幸的是近代人類所留下的污染的軌跡大多尚停留在200公尺以上的表層海水,而200公尺以下的中、深層海水還保留著遠古純淨,無近代工業所產生之微污染且富含大量平衡穩定的礦物質與其他生物所需的資源。

(資料來源:好水 好健康,2003)

在「即效!海洋深層水の美肌パワー」及「驚異のミネラルパワ―海洋深層水」等書中皆提到海水與人體血液的離子成分具有相似的組成,意味著人類在進化的過程中,在體內還留有一部分的海洋,甚至在人類母體內的羊水組成比例都與海水相近,僅為濃度上的差異。

海水及人體血液之離子組成
(資料來源:即效!海洋深層水の美肌パワー)

生命源自海洋意念圖

資料來源:
[1]廖榮文,「海洋學概論(再版)」,財團法人台北市徐氏基金會出版部,1972。
[2]國家海洋學研究中心-海洋資料庫,http://www.ncor.ntu.edu.tw/ODBS/index.html
[3]Marq de Villiers.,「水:了解人類最珍貴的資源」,閱讀地球文化事業有限公司,2005。
[4]「日本MOA的自然農法」,英文漢聲出版有限公司,1997。
[5]田村光政,高知県における海洋深層水利用の現状と展望について,第23回中日工程技術研討會-水資源組 深層海水利用論文集,2003。
[6]龔國慶,「台灣深層海水環境水質及其標準檢驗方法」,96年度深層海水人才菁英培育講習會,2007。
[7]工業技術研究院,「深層海水應用於化妝品開發之研究」,經濟部深層海水研發成果及商品化發表會,2006。
[8]大河内正一,「生きている温泉とは何か」,株式会社くまざさ出版社,2003。
[9]詹舒斐、陳仁仲、王今方,「電解水基礎研究」,節約用水季刊第21期,經濟部水資源局,2001。
[10]藤田大介、高橋正征,「海洋深層水利用学―基礎から応用・実踐まで―」,(株)成山堂書店,2006。
[11]知識型水利產業技術開發計畫(2/2)-深層海水環境水質基本調查,經濟部水利署,2006。
[12]Rachel L. Carson,「The Sea Around Us(大藍海洋)」,柿子文化事業有限公司,2006。
[13]卡洛×西蒙泰奇,「愚弄全球的食物」,先覺出版社,2006(7版)。
[14]張慧敏,「好水好健康」,生智文化事業有限公司,2003。
[15]張慧敏,「礦物質的聚會」,葉子出版股份有限公司,2003。

深層海水具有穩定低溫,富含氮、磷營養鹽,清淨且病原菌少又含有豐富之礦物質等特性,根據其不同特性可直接或間接應用於水產養殖、食品飲料、休閒理療、溫差發電、冷凍空調、醫藥研製、化妝品等。如下圖即為一個多段利用之規劃示意圖。

深層海水多段利用示意圖(手繪改繪)

在直接利用方面則包括以下幾項:
(1)深層海水之穩定低溫-可應用於溫差發電、建築物空調、溫控農業(如催花溫室、蔬果根系冷卻)、魚貨保鮮等。
(2)深層海水之清淨且病原菌少且富含氮、磷營養鹽-可直接將深層海水汲取至表層進行海域肥沃化,聚集漁群,形成人工漁場。另外亦可作為水產養殖之水源,如高經濟價值之水產種苗培育(如九孔、鮑魚、鱈魚、龍蝦等)、藻類培養(如綠藻、珪藻、紅藻等)。
(3)深層海水之清淨且病原菌少又含有豐富之礦物質-直接可應用於沐浴、海洋理療。
在間接利用方面,深層海水經過除鹽、分離、濃縮等特殊處理程序後,除鹽後之淡水可提供飲用,其中屬於高價值產品為濃縮後之高礦物質水,主要利用範圍如下:
(1)在農業用途可調製礦物質培養液、土壤改良劑。
(2)在化妝品用途可調製保濕、保養品。
(3)在食品用途可調製食用鹽、食品發酵(如麵包、啤酒、清酒等)、食品醃製(醬油、醬菜等)。此外日本赤穗化成株式會社更應用於保健機能食品,開發並證實深層海水調製之高礦物質水對於脂肪代謝與血壓作用方面特別具有功效。

溫差發電(Ocean Thermal Energy Conversion;OTEC)

所謂溫差發電,乃是利用海洋表層溫海水與深層低溫海水在熱交換器中,將溫海水所具有的熱能轉變為動能,推動渦輪產生電力。一般溫海水與冷海水的溫度差如在20℃以上,即可產生淨電量。因此表層海水若與1,000公尺下溫度差20℃左右,就有較佳的利用價值,在緯度30°N與30°S範圍內的海洋都符合這條件。美國於1979年首次在夏威夷證實海洋溫差發電可發出淨電力,此即所謂MINI-OTEC計畫。這是個海上型封閉式循環的設計,總發電量50kw,淨電力為10kW。日本人也於1981年在南太平洋的諾魯島(所羅門群島北方)建立一個陸上型封閉式實驗電廠,為該類型的世界第一座。它的總發電量為120kW,淨電力為31kW。此例證實海洋溫差發電可以提供穩定的電源。美國進一步於1993年在夏威夷建立一座陸上型開放式循環海洋溫差發電實驗廠,設計容量為210kW。

(改繪)

深層海水資源的特性相當豐富,可應用的領域包羅萬象,包含前述提及的能源應用、農業利用、水產養殖及食品加工等,都是適合發展的方向。其中,在食品應用方面,更是替台灣的飲用水產業注入一股新概念。

深層海水飲用水熱鬧登場

2007年夏天台灣掀起一股「深層海水」熱潮,各家廠商紛紛推出不同訴求的深層海水飲用水,宣告深海藍金的戰國時代已經到來。深層海水飲用水強調含有豐富的礦物質及絕佳的潔淨性,在價格定位及瓶裝容量上都跟以往的純水及礦泉水不同,主打訴求有潔淨健康、鹼性調理、窈窕美麗…等。

福爾摩沙在地商品

由台灣自行投入取水工程的廠商推出的產品就有:東潤生技、海灣集團及台海公司等廠商,這三家廠商同時也是台灣擁有自有水源的供應商;其中台海公司為台灣肥料與生產悅氏礦泉水的名牌食品公司於2006年所合資成立。其他像是味丹企業則推出以鹼性水為訴求的飲用水;海灣出品、藍津公司代理的產品則是以纖體為主訴求,包裝為”啞鈴水瓶”設計,明確的將商品定位導向健康與活力。另外還有萬家香、大家優藻生技及洪百里生技等廠商所推出的產品,多是採用海灣公司的水源,由花蓮在地工廠代工產製的商品。

這些商品的水源都是來自美麗福爾摩沙的花蓮七星潭海域,目前這些廠商的製程方式都一樣,是利用深層海水經過R.O.逆滲透產製的除鹽水加上深海層水經過E.D.電透析設備所產製的高濃度陽離子或陰離子水,經添加調製而成的各種不同硬度口感與機能的飲料水,產品洋溢著濃厚的海洋風味。但是因為海水中含有溴離子成分,所以在包裝飲用水的殺菌消毒過程中若以臭氧消毒還是可能產生溴酸鹽,因此在生產過程中還是要必須多加小心。

(改繪)

逆滲透產水製程 (改繪)

註:由於深層海水之潔淨性較表層海水為高,因此於製程前端用來作為浮游雜質去除之砂濾前處理設備,則較無使用之必要性。

(資料來源:藤田大介、高橋正征,「海洋深層水利用学―基礎から応用・実踐まで―」,(株)成山堂書店,2006。)

什麼是電透析(Electro-dialysis)?

電透析是利用電性薄膜去除水中離子的一種分離法。在陽極板與陰極板間交替置入數個陽離子交換膜及陰離子交換膜,利用外加電流使帶正電的離子往陰極移動,而帶負電的離子則往陽極移動。利用此程序可將水溶液中陰陽離子分離、濃縮,進而得到濃縮液(Concentration)及滲出液(Diluate),滲出液也就是一般所稱的除鹽水。

雖然市面上所使用的電透析設備都宣稱可將深層海水中的一價離子(例如:鈉離子、氯離子…)及二價離子(例如:鈣離子、鎂離子…)分離,但對於「濃縮液」裡所保留的鈣、鎂離子濃度卻是相當的低。因此,利用這種方法產製的陽離子水加上R.O.水所調製的深海層水飲用水,雖然含有少量的鈣、鎂離子,但其實深層海水所富含的礦物質元素卻都已經所剩無幾。

電透析原理示意圖 (改繪)

 

飄洋過海來到寶島

除了在地商品以外,2007年也有許多進口產品。7-11在夏天推出高品質好水的專案活動,引進日本Dydo的深海層水;以自然簡約、環保訴求聞名的無印良品,也在架上販售來自日本富山灣、硬度為1500 ppm的深層海水;恒暉國際集團則宣稱進口自夏威夷歐胡島透過船隻自行於海上汲取的深層海水到台灣分裝。越來越多的進口商品來到寶島,為台灣的深層海水飲用水市場帶來不一樣的異國風情。
市售的深層海水相關商品玲瑯滿目,各家產品為了能夠在眾多商品中吸引消費者的目光,在包裝設計上都是別出心裁,希望能成為脫穎而出的那支產品,惟各家產品在特性與機能上的訴求,是否如廣告上所宣稱的一樣,真的就有賴聰明的消費者高度智慧的判斷囉!

深層海水VPC驗證

為了能讓消費者聰明選則深層海水的飲用水產品,經濟部標檢局在2006年開始受理「深層海水包裝飲用水自願性產品驗證」業務,受理對象以國內產製的深層海水包裝飲用水為主。驗證的重點分為三大部分:
(一)海水來源必須為台灣宜蘭、花蓮、台東地區,取水深度須大於200公尺;且生產廠場應與產品水源取自相同縣境行政區域內的定點取水設施。
(二)產製工廠須符合政府相關規定,例如:行政院衛生署GHP(Good Hygienic Practice,良好衛生規範)。
(三)產品標示(例如:中文標示、營養標示)須符合行政院衛生署食品衛生管理法規定,並標示鈣、鎂離子濃度(硬度);產品衛生部分則要符合包裝飲用水及盛裝水衛生標準;產品容器部分則需合乎食品器具、容器、包裝衛生標準的相關規定。
符合上述相關規定的產品,標檢局便會頒發「深層海水自願性產品驗證標誌」,消費者在選購的時候可以多加注意。

什麼是VPC?

什麼是VPC?

VPC(Voluntary Product Certification)指的是自願性產品驗證,為經濟部標檢局針對產品所執行的公正獨立符合性評鑑,用來證明廠商產製的產品是符合指定的標準以及試驗項目。

深層海水VPC就是針對深層海水包裝飲用水產品所建立的「自願性」驗證,廠商可自願提出驗證申請,符合標準者則會發給驗證標章;可藉此提供消費者選購資訊,以避免購買到魚目混珠的產品。

深層海水自願性產品驗證標誌有三種,圓形圖示中的DSW指的是Deep Sea Water,後3碼則為取水的深度。

(資料及圖片來源:經濟部標檢局網站,http://www.bsmi.gov.tw)

 

健康喝好水

市售的飲用水琳瑯滿目,有深層海水、RO水、電解水、礦泉水、蒸餾水、鹼性水、能量水…,各式各樣的水充斥在飲用水市場,但是到底哪一種才是好的飲用水?

健康好水

其實不管是哪一種水,要稱得上「健康的飲用水」就必須要注意水中絕對不能含有危害人體健康的物質,而且除了適度溶入氧與二氧化碳外,也要含有適量的礦物質及微量元素,pH值接近中性的偏弱鹼性,千萬別小看這些物質,在人體裏可都分別扮演著舉足輕重的角色。此外,飲用硬度適中的水,對於人體的健康也是有很大的助益。

大家普遍認為,水的硬度高就象徵著水質不好,但硬水只是鈣、鎂離子的含量較多,煮沸之後容易沉澱而形成水垢。其實鈣、鎂離子也是人體中不可或缺的礦物質,在1960年代便有醫學研究曾經探討過飲用水硬度跟心血管疾病死亡率之間的關聯,結果顯示飲用水硬度較高地區的居民,因心血管疾病死亡的比例較低。但要注意的是,任何的礦物質及微量元素攝取過量或不足都是不好的,所以要謹慎的適量攝取,以免造成身體的負擔。

 

什麼是硬度?

硬度一般指「鈣與鎂」離子的總濃度,又可分為鈣硬度及鎂硬度。兩者之合稱『總硬度』簡稱「硬度」,通常以碳酸鈣(CaCO3)濃度(mg/L)表示。其計算公式如下:
總硬度as CaCO3(mg/L)=2.5×鈣離子濃度(mg/L)+4.2×鎂離子濃度(mg/L)

何謂RO水?

RO水(Reverse Osmosis Water)又稱「純水」,顧名思義就是非常純淨的水。這種利用薄膜製程處理產製的純水,已將水中的病原菌、雜質、礦物質、微量元素、無機鹽類...移除,可作為純淨無虞的飲用水。但近來有醫學專家陸續指出,由於純水中缺乏維持人體機能運作所需的礦物質及微量元素,因此不建議長期飲用。更何況在科學園區裡,如此純淨的水可是用來清洗晶圓、避免雜質殘留的最佳選擇,試想這樣的水是否真的是我們所需要的?

貼心小建議

很多民眾為了確保家中飲用水的乾淨及安全,都會裝設淨水器來把關。但如果沒有注意淨水器的清潔或定期更換濾心等耗材,小心淨水器反倒成為細菌孳生的溫床,導致飲用水的水質比沒有經過淨水器處理的來的糟,那可真是得不償失。

何謂電解水?

早在1965年日本厚生省就核准製造電解水生成器,且定位為醫療器具材,同時也承認它對腸胃疾病的療效。電解水是利用電解方式改變水的pH值及氧化還原電位,並產生鹼性陽離子水及酸性陰離子水。鹼性水通常用於飲用、清洗食物、保健醫療、植物澆灌等用途;酸性水則可作為收斂水、殺菌、容器清潔等。此外,根據研究報導指出,電解水亦有水分子團較小的特性,對於人體的吸收有一定程度幫助。

但要注意如果家中水源為地下水,則不適合裝設電解水機,因為地下水可能含有重金屬等其他污染物質,電解後反而導致飲用水水質更差;另外,家中自來水若為偏硬水,則要注意極版的結垢問題,記得要定期清理。總之,電解水生成器的好處並非放諸四海皆準的,使用者如何掌握自己體質況應地置宜適材適用趨吉避凶,實有賴更具智慧的抉擇。

何謂礦泉水?

嚴格來說,符合國家標準的天然礦泉水必須具備純粹從地底湧出,不需人為加工、濾淨水質,且經化驗證實含有豐富天然礦物質,甚至產地必須在一定高程以上,且水源方圓十公里以內不可有水質污染的變因存在,再加上在產地直接包裝與不斷檢驗等的要求。而目前台灣市售一般所謂的礦泉水是指於地表自然湧出或經人工開發且未受污染的地下礦水,通常含有較為豐富的礦物質及微量元素,於特定區域所產生的礦泉甚至含有非常少見的稀有元素;在中古世紀的歐洲,經過岩脈層層焠鍊的礦泉水還只是貴族才能飲用的水源。而礦泉水除可作為一般飲用水外,也有保健理療的特殊功效,當然這都須視水源特性而定。例如:法國薇姿(Vichy)礦泉,除作為瓶裝礦泉水、化妝品等用途外,也是法國政府認定為『特殊患者或老年人福利保障條款』的特定休養地點。(資料來源:溫泉資源效能運用提昇技術研究,經濟部水利署,2007)

您不可不知

雖然飲用礦泉水補充水分也可同時吸收人體所需的礦物質,對於人體健康可說有一定程度的助益。但值得注意的是,礦泉水多以瓶裝水型態呈現,在這些看似清澈透明的瓶裝水,純淨表象的背後卻有驚人的連鎖污染問題。美國太平洋學院水資源專家計算發現,每公升的進口瓶裝水,平均消耗250毫升的石油。光是美國用於瓶裝水的塑料原料,每年就超過150萬桶石油,相當於10萬輛車的年耗油量。此外,配銷過程中也免不了能源消耗,一罐瓶裝水從工廠到用戶手中,可能已經旅行過半個地球。飲用後的棄置塑料空瓶,高達8成無法有效回收利用而成了垃圾,焚化會產生有毒氣體,掩埋又需要千年時間才能自然分解,這些都是不容小覷的環境負擔。

何謂蒸餾水?

蒸餾水是指一般水體經過高溫煮沸後,蒸發所形成的水蒸氣再經冷卻所集結而成。在蒸餾的過程中,水中的雜質、重金屬、汙染物及礦物質等都會被分離,因此水質相當純淨,常被用作實驗用水。
一般來說,醫生都不建議長期飲用RO水及蒸餾水等純淨水,因水中不含鹽份,可能導致人體電解質失衡;且缺乏人體必需的礦物質及無機鹽類,將可能危害人體健康。

何謂還原水?

還原水指的是水中的溶氧量較少且處於還原狀態,通常以氧化還原電位(ORP)來表示此性質。以一般自來水來說,其氧化還原電位約200~500 mV,屬於氧化水。還原水則多發現於地下水脈,地理條件使深層水隔絕了與大氣的接觸,水中含有的溶氧會逐漸地消耗,因此地下水脈多處於還原狀態。
若以化學反應來說,氧化還原反應是電子的移動與傳達,是一種同時產生的反應;氧化是釋出能量,還原則是儲存能量或使能量保持在較高的狀態。近年來的研究發現,人體含有過量的活性氧(為一種自由基)是引發身體疾病的元素之一,故有利用還原水強大的氧化作用做為人體抗氧化防禦的一種說法。(資料來源:早川英雄,健康好水自己造,世茂出版社,2001)

何謂深層海水?

深層海水所調製的飲用水含有豐富的礦物質且為弱鹼性還原水,可以說是最天然且優質的液態礦脈。利用深層海水所精煉萃取的礦物質濃縮液(Nigari)可添加於一般飲用水,以補充水中所缺乏的礦物質及微量元素。利用礦物質濃縮液也可調製出各式的機能性飲料,在日本已有許多醫學報導指出,飲用適量的深層海水飲用水,對於動脈硬化及血壓上升具有預防的可能性;相關研究報導也顯示,深層海水飲用水對於胃幽門螺旋桿菌增殖情形有抑制的效果(詳細介紹請參閱p.XX)。

什麼是NIGARI?

海水與人類人血液中所含之礦物質極為接近,海水號稱生命之母,地球上所有生命幾乎都源自海洋,人類演化至今,血液中的成份亦幾乎沒有變化過;把這樣的海水以科技方法精煉萃取,去除水份同時把海水中的主要成分氯化鈉結晶濾除,再經過多次濃縮結晶濾除的手續,最後殘留下來成琥珀色的液體,一般俗稱就叫做苦汁;英文稱為Bittern;日文叫做にがり英文拼音為Nigari;中文的意思應該較貼近所謂的「鹵汁」,若以科學的角度審視應該最適合以海水的礦物質濃縮液來稱呼它。Nigari苦汁顧名思義以舌頭舔起來是帶苦味的,主要成份為氯化鎂,另外還有氯化鈣、氯化鉀、氯化鈉與鐵、錳、磷…等等的常量與微量元素。

鎂,現代人在攝取上嚴重不足,2004年4月日本厚生勞動省(相當於台灣的衛生署)認定鎂為營養機能食品之一,並被普遍認為可活化筋肉緩和情緒的重要元素;依據日本主婦與生活社的資料顯示,現代人多數有礦物質缺乏的傾向,導致糖尿病、高血壓、癌症等現代病的滋生,苦汁具有豐富的礦物質,不但可補充人體需要的礦物元素,在減肥、抑制癌症、抗過敏、降低血壓、消解便秘、改善失眠症、減緩神經緊張、皮膚保濕等都有其效果,已廣泛應用於各種產品。

 

AQUA LOHAS的NIGARI 主要成分

存在於地球上的100多種元素中,海水約含蓋80幾種,而構成人體的34種元素在海中亦幾乎全數含有;本公司所產製之「礦物質濃縮液」主要成分除了氯化鎂之外,同時亦保留了氯化鈉、氯化鉀、硫酸鎂及硒、鍶等海中所有的礦物質。 本公司所產製之「礦物質濃縮液」原材料是取自花蓮七星潭海域海面下數百米之深海水,每一噸的海水僅可提煉15公升的成品,由於採用的是先進的膜式分離濃縮與中溫低壓濃縮萃取法,在分段濃縮製造過程,可依需要精準控制成分與濃度,並確保經由提煉過程後對深層海水原有內涵成分之天然性與平衡性不致受到破壞。有別於一般採用製鹽設備以高溫高壓煮沸,所取得結晶鹽以外殘留副產物內涵殘餘什麼成分就是什麼成分的作法。

怎麼製造NIGARI?

一般Nigari 苦汁的製造方法很多,包括日照曬鹽法取得之上澄液、鍋爐製造法取得之濃縮液、電透析法、逆滲透法、冷凍濃縮法以及低溫低壓濃縮法等,每一種方法都有其優點與缺點,更不是一種方法就能滿足所有需求;本公司所採用之製造法包括:採用電透析、奈米滲透、逆滲透等設備的整合系統外,也採用自行研發改良之多段低、中溫低壓濃縮萃取技術,並搭配精密遠端監控技術,以製造各種主題成分內涵之高品質礦物質濃縮液。一般苦汁製造方法介紹如下:

日照曬鹽法  

自古以來的一種傳統製鹽方法,海水取上來之後直接注入鹽田,利用陽光照射的力量除去水分,所得到的上澄液,就是苦汁。台鹽在早年於台南七股附近的鹽田就是這種傳統方法,現在台鹽除了苗栗通宵鹽廠尚有抽取海水,以離子電透析法製造精鹽外,其他的鹽大都是自澳洲進口,少量進口來源為墨西哥和印度;日照曬鹽法由於效率較低,目前採用此法製造者並不多,但是對崇尚自然風者,本法據有不可抗拒的吸引力。

鍋爐製造法 

取上來的海水,倒入巨大的鍋盆後,在下方直接以火燒煮,水分逐漸蒸發之後,所殘留下來的結晶物與鹽水,經過過濾結晶物後所得到的濃厚鹵水,就叫苦汁,日本以往普遍採用此方法製作,改良方式為採取鍋爐蒸氣加熱或配合真空泵;但是耗費鉅大能源,以及加熱器上的厚重結垢問題,形成維護管理上的障礙,為本法之缺點。

電透析法

電透析法乃利用離子交換膜與陰陽電極之吸引力之膜分離法;離子交換膜為附有電荷之多孔質膜,具有管控陽離子或陰離子通過之性質,電透析法將這些陰陽離子交換膜組合起來,便可進行將溶解於水中的離子成分除去、濃縮或分離之功能;此分離法之駆動力為電力,調整電壓與電流便可達到控制水中離子濃度之目的;本法之關鍵技術為陰陽離子交換膜,國內並不具有製造能力,主要來源為日本與美國。

電透析法的代表性應用為海水濃縮以製造食塩或鹵水(苦汁),一般可將海水濃度由3.5%濃縮至18%,硬度約為30,000 ppm(as CaCO3)左右;電透析裝置由大至小有各式不同的尺寸,操作容易,廣泛應用於食品界、醫學界、水處理等之鹽類去除或濃縮;由於此法在離子篩選與分離有其獨特效能,亦為本公司採用作為調理苦汁或各式水基之重要技術。

※ 此圖取材自日本網站,請重新繪製,以免侵權 *

逆滲透法

此法與海水淡化所採用之方法並無不同,利用高壓馬達,一般需大於海水逆滲透壓23 kg/cm2的2倍以上(即大於46 kg/cm2),將海水擠壓過逆滲透膜,海水在通過逆滲透膜時,所有的離子幾乎都被去除,透過端的水除水分子外幾乎不含其他離子,水質接近純水,而未透過膜的這一端,離子漸漸被濃縮,一般可濃縮約一倍,海水的鹽分由3.5%提高至7%左右;嚴格講起來僅為海水的濃縮液,仍稱不上苦汁,若要製作為苦汁,仍需使用其他方法進ㄧ步濃縮提高濃度。

冷凍濃縮法

一般物質溶入水中之溶液經冷却後,由於水乃純粋之結晶,與其他分子相較,晶格非常小,故氷之結晶中,除水分子外,其他分子無法混入;利用此原理,可將溶液中的水分凍結,經洗浄脫冰之流程後,可取得純淨濃縮液。採用冷凍濃縮法有下列幾個優點:1.無須燃燒加熱,安全性極高;2.不會產生有害氣體、悪臭;3.省能源。(僅需蒸發式6分之1左右,約25℃每結凍一噸水約需93度電);4.飲料、醫藥品等應用本濃縮法,可減少風味、營養分之破壞與流失。但是冷凍濃縮法也有幾個缺點有待克服,分別是本方法無法高倍數濃縮,且濃縮速率很慢仍須提升。

AQUA LOHAS深層海水礦物質濃縮液製造技術概述:

分段濃縮萃取,確保品質成分

 

AQUA LOHAS公司以取自花蓮七星潭外海的深層海水,以多段濃縮萃取技術搭配成份調理技術,提供各種不同需求的礦物質濃縮液產品。有關產品的製作,首先在設置於花蓮七星潭畔東昇深層海水養殖場取水現地的AQUA LOHAS公司花蓮深海水提濃廠,先進行濃縮粗鍊,約有8~9成的水分在這裡已去除,然後直接載送至座落於新竹工業技術研究院育成中心裡的公司實驗工廠進行多段精煉萃取與調理製程;為確保品質並兼顧衛生安全,製程中除了以UV進行環境滅菌外,所有的製程都透過網路視訊結合精密水質監測儀器,全程24小時全自動化監控製作的所有細微項目步驟。對於AQUA LOHAS公司產品而言,有別於一般製程方式以紫外線、臭氧、或高溫等滅菌方式,本公司在製作、貯存、運輸採用的是膜式除菌,這種方法除了可有效除菌外,由於不會像其他滅菌方式將細菌『遺骸』殘留在產品中,故更能提高產品品質,目前日本較先進之製造流程也都是採取這樣的方式。

1. AQUA LOHAS公司花蓮深海水提濃廠
現地取水、現地即時製作、遠端全程監控、確保衛生品質與特性。
主要製程如下:
(1). 深海取水
(2). 膜式脫硫、脫水: MF+UF+NF+RO 
(3). 多段低壓蒸發濃縮:
(4). UF保全除菌
(5). UV環境滅菌
(6). 低溫冷藏貯桶

(改繪)

2. AQUA LOHAS公司礦物質濃縮液精煉萃取調理工廠

在花蓮取水現地經過初步濃縮提煉的濃縮液半成品,運至新竹工研院育成中心本公司後,立刻進行再次膜式除菌,然後進入下一段精煉萃取的製程,不同成分的深層海水鹽、因應不同需求的各種礦物質主題的濃縮液,都在這裡被製作、調理生產出來。

主要製程如下

(1). 膜式除菌脫硫

(2). 多段低壓濃縮萃取

(3). 電透析(ED)離子篩選分離

(4). 各式水質調理、水基製作

(5). 低溫冷藏品管

(改繪)

 

整體而言,本公司之礦物質濃縮液製作流程,可分為四個STAGES,每個STAGE產出之水質,交互運用調配,即可滿足不同行業不同產品的需求,詳參下圖:

AQUA LOHAS之深層海水基礎原料產製流程(改繪)

3. AQUA LOHAS公司因應未來發展需要,將正式申請進駐政府開設的科學園區設廠,屆時一定產能的生產工廠將依此原型放大。

 

天然海鹽與精緻海鹽的差異

大部份的精緻海鹽乃採用離子交換膜電透析法所製出海鹽,係以天然海水經過濾去除懸浮雜質後,再以陰陽離子交換膜所組成之電透析設備濃縮,並將濃縮液經過蒸發後所得取之結晶物,再經高溫乾燥,適合大規模生產,內含99.5%的氯化鈉;由於精鹽是以電透析法製造,會將天然海鹽中的其他成份如鎂、鈣等礦物質成份除去,如此一來,食入單純的氯化鈉便容易與體內的鎂、鈣等成份一起隨尿液排出體外,因此容易使體內流失鎂、鈣等礦物質,現代人普遍健康意識提高,明白精鹽不宜多吃 ;而天然海鹽系利用日照曬鹽法、鍋爐製造法或較先進的低溫低壓濃縮法,僅脫去海水中的水分,而保留所有海水內元素,所獲得之結晶物;除了含氯化鈉外,還富含有益身體的礦物質成份,如氯化鎂、氯化鈣、硫酸鈣及數十種微量元素等,食入體內重要元素較易取得平衡與保留。

食的妙用

在21世紀的今日,忙碌的工作、緊湊的行程、氾濫的資訊…充斥在現代人的生活當中,無形的壓力也逐漸地累積。而這可怕的無形壓力,是導致人體免疫力降低、情緒不穩定及代謝功能失調的主要原因之一;此時適量地補充礦物質,將是調節身體機能同時紓解身心壓力的一大良方。
以往從蔬果中即可充份攝取體內所需的礦物質,但現在由於人類過度耕作及濫用化學肥料的結果,導致土壤所含的礦物質流失,即使攝取再多的蔬果也無法獲得足夠的礦物質,也因此產生許多「文明病」。
生命的五大基本營養素(蛋白質、醣類、脂質、維他命、礦物質)中,礦物質在人體的組成雖然只佔少部分的比例(無機鹽(鈣、磷、鈉、鉀、鎂等的總稱)只佔4%),但卻是人類進行生命活動不可或缺的重要物質。例如:人體的免疫系統機能除需攝取動物性蛋白質來維持作用外,具有免疫作用礦物質也是不可或缺的重要元素,如鐵、鋅、鎂等一旦缺乏時,將會降低免疫作用。因此,利用深層海水所焠煉的礦物質濃縮液(Nigari),可調節體內礦物質的平衡;藉由礦物質的輔酶作用,以維持人體酵素活動、平衡體液及能量補給等重要功能。

表層海水Nigari VS. 深層海水Nigari

因為Nigari是將海水以幾十萬倍的濃縮純化得來,表層海水中看得見看不見的汙染,經如此高度濃縮後,也一樣被提濃出來與Nigari伴生在一起,這種情形在乾淨的深層海水就不可能發生。

調節血脂

日本研究成果

日本農林水產省食品綜合研究所-鈴木平光醫學博士,於「驚異のミネラルパワ―海洋深層水」一書中指出,深層海水礦物質濃縮液(Nigari)對於血液中脂質的代謝具有改善效果。該研究利用稀釋至1.2%的深層海水、表層水、純水進行3個月的老鼠飲水試驗,結果發現深層海水群組的老鼠血液所含的膽固醇與肝臟磷脂肪濃度,皆較純水及表層海水群組為低;此外,該研究也同時給予老鼠正常攝取量10倍濃度的稀釋深層海水,結果對於脂質代謝情形與正常攝取量相比並無明顯差異。藉此推論若深層海水濃度能控制得當,將有防止動脈硬化、心肌梗塞及腦梗塞的可能性。

 

 

純水、表層海水及深層海水對於脂質代謝的影響

(資料來源:驚異のミネラルパワ―海洋深層水)

 

什麼是高血脂?

血液中的脂肪即稱為血脂,主要包含膽固醇及三酸甘油脂。當血液中總膽固醇≧240mg/dl、三酸甘油脂>400mg/dl,且其他指數皆大於標準值時,即為高血脂症的高危險群。一般來說,血中脂肪過高除可能導致高血脂外,也可能造成心肌梗塞、血管阻塞、動脈硬化等病變,這些都是近年國人10大死亡原因的前幾名。
高血脂的成因除了遺傳或代謝功能失調之外,過量攝取膽固醇含量極高的食物,如:動物內臟、蛋黃等,以及肥胖、飲食過為油膩等,都是造成高血脂的原因之一。

台灣研究成果

國內學者在2006年經濟部水利署所主辦的「深層海水資源利用政策與知識交流研討會」,發表「深層海水對血脂之影響及其在飲料開發之運用」;會中提到,該試驗是以餵食高膽固醇飼料的小鼠進行血脂變化情形的探討。結果顯示,連續8週飲用經逆滲透處理及經電透析處理後之花蓮外海深層海水,小鼠血液中三酸甘油脂有降低的情形;而連續8週飲用經電透析處理後之深層海水及以去離子水稀釋之深層海水(10%, v/v)對於高膽固醇飲食小鼠血中膽固醇上升情形有抑制的效果,同時也印證深層海水飲用水可降低飼料中脂肪與膽固醇被吸收的程度。

改善高血壓及動脈硬化

日本赤穗化成株式會社、福島縣立醫科大學及日本海洋事業株式會社等單位在「第9回日本海洋深層水利用研究會全國大會」中共同發表「室戸海洋深層水かろ調製した高ミネラル飲料の動脈硬化および高血圧予防効果に関する研究」一文。文中提及,在前次發表的研究論文中發現,6個月齡的高膽固醇兔子在動脈硬化發病不久後飲用自室戶深層海水礦物質濃縮液(Nigari)調製的高礦物質飲料,對於大動脈硬化病變與血壓上升情形有改善的功效。

進一步以動脈硬化發病初期的4個月齡高膽固醇兔子進行試驗,讓發病初期的高膽固醇兔連續6個月飲用自室戶深層海水礦物質濃縮液(Nigari)調製的高礦物質飲料,結果顯示長時間飲用可有助於抑制血壓上升且對於大動脈硬化病變有改善的傾向。依此結果可以推論,含有豐富礦物質的飲用水,對於人體機能的運作具有相當的助益,未來亦可能發展成為有助於預防生活習慣病症(例如:肥胖症、糖尿病、高血壓及動脈硬化等心血管疾病)的來源之一。

在1978年,已有芬蘭學者針對各國民眾攝取的飲食中所含之鈣與鎂比例與罹患缺血型心臟病(ischemic heart disease, IHD)的風險進行探討,結果發現食材中鎂含量越低者(Ca/Mg比例越高者),因缺血型心臟病死亡的機率越高;顯示鈣、鎂攝取不足將導致心罹患血管疾病的風險高漲。

 

各國食材所含鈣/鎂比例與各國因缺血型心臟疾病死亡之關係

(資料來源:Karppanen H, et al., 1978.)

 

新聞集錦                                        2003年12月8日,朗朗日報

深層海水對於動脈硬化與血壓上升具有預防之可能性 
日本赤穂化成株式會社以「含有高濃度礦物質之深層海水礦泉水~天海之水(硬度1000)」進行人體實驗發現,飲用後可對動脈硬化與血壓上昇具有預防之可能性。
2005年11月14日,日本經濟新聞
日本赤穗化成公司之深層海水商品「天海之水」具有下降血壓之功效 
2005年第42回日本臨床生理學會總會中,日本赤穗化成公司發表深層海水商品「天海之水」對於遺傳性高膽固醇血症(KHC)免子實驗中發現具有下降血壓之功效。 

(資料來源:深層海水科技研發服務平台,www.dsw.org.tw)

高血壓小檔案

人體藉由心臟的動力將血液經由血管運送到各個部位,而血液在血管內作用的壓力便稱為血壓。一般來說,理想的血壓為收縮壓<120mmHg、舒張壓<80mmHg;若在長時間休息後所量測的血壓收縮壓>140mmHg、舒張壓>90mmHg,很可能就是高血壓。
在2007年12月號的常春雜誌報導中指出,礦物質鈣、鎂等元素成分,有多項研究證實具降低血壓的護心效果。因此為預防高血壓找上門,平時除了定期量測血壓、適度運動、維持好心情外,飲食方面也要多加注意,要小心限制鹽分的攝取量,並多補充含有鉀、鈣、鎂等礦物質的食物。

提升人體免疫機能

日本武田生活科學中心及赤穗化成株式會社等單位,針對深層海水礦物質對人體免疫機能的影響進行探討,並在「第9回日本海洋深層水利用研究會全國大會」發表相關研究成果。在該研究中採用20位成人(平均年齡42歲)血液之淋巴球細胞進行培養試驗,以深層海水礦物質濃縮液(Nigari)調配之不同鎂濃度的調整液進行培養,並量測自然殺手細胞(Natural Killer Cell;NK Cell)活性。

實驗結果顯示,添加深層海水礦物質濃縮液(Nigari)對於自然殺手細胞的活性有提高的現象(如下圖),且培養液中礦物質濃度與自然殺手細胞活性具有正相關。依此實驗結果初步證明,補充以鎂成分為主的深層海水對於自然殺手細胞活性的提升及維持有一定程度的幫助。

混合深層海水礦物質對自然殺手細胞活性的影響

(資料來源:第9回日本海洋深層水利用研究會全國大會論文集)

此外,赤穗市民醫院與赤穗化成株式會社也探討80名健康成人連續5個月飲用室戶深層海水礦物質濃縮液(Nigari)調製的高礦物質飲料對於生活習慣病症的影響。結果顯示,成員在飲用高礦物質飲料後皆有體內鎂濃度上升、血壓下降、血中總膽固醇降低、便秘改善等情形

自然殺手細胞(Natural Killer Cell)

免疫系統指的是當細菌或病毒等異物入侵人體時,能夠辨識其為「非自體物質」,並攻擊或製造對此類非自體物質產生作用之細胞的整體系統反應。而自然殺手細胞則是整體免疫系統中不可或缺的組成之一,多存在於脾臟、肝臟及末梢血液,屬於淋巴球的一種,是免疫細胞中抵禦外來病毒及細菌的最前線。

 

改善腸胃疾病

赤穗化成株式會社與高知大學在「第53回日本臨床檢查醫學會」及「日本臨床檢查自動化學會第38回大會」發表針對深層海水礦物質濃縮液(Nigari)對於人體腸胃道環境改善助益的研究成果。該試驗以不同硬度之深層海水高礦物質水培養胃幽門螺旋桿菌,並以超純水作為試驗對照組。結果顯示硬度較高(硬度2000、1000 mg/L)的高礦物質水對於胃幽門螺旋桿菌的增殖有抑制效果,且對於此菌種之運動性也有抑制的效用。

得到上述結果後,另以不同鈣、鎂比例的高礦物質水(硬度2000 mg/L)進行培養試驗。觀察發現,鎂含量比例較高的高礦物質水,對於菌株增殖抑制有較佳的效果;而鈣含量比例較高的則對於菌株的運動性抑制效果較為顯著。

不同鈣鎂比例之深層海水高礦物質水對於菌株增殖抑制試驗結果

[A-Mg:200 mg/L、Ca:400mg/L;B-Mg:300 mg/L、Ca:300mg/L;C-Mg:400 mg/L、Ca:140mg/L;D-Mg:480 mg/L、Ca:0 mg/L]

(資料來源:赤穗化成株式會社研究報告,第53回日本臨床檢查醫學會)


不同鈣鎂比例之深層海水高礦物質水對於菌株運動性抑制試驗結果

[A-Mg:200 mg/L、Ca:400mg/L;B-Mg:300 mg/L、Ca:300mg/L;C-Mg:400 mg/L、Ca:140mg/L;D-Mg:480 mg/L、Ca:0 mg/L]

(資料來源:赤穗化成株式會社研究報告,第53回日本臨床檢查醫學會)

幽門螺旋桿菌

幽門螺旋桿菌是引發人體消化道問題的罪魁禍首之一,與胃潰瘍、十二指腸潰瘍、胃炎等消化性潰瘍密不可分。它主要生存在胃前庭幽門,會分泌酵素以破壞腸胃道黏膜,並且可能造成潰瘍反覆發作與長期無法痊癒。最早在人體中發現它是在1983年,在此之前消化性潰瘍被認為是與胃酸分泌、壓力、情緒與食物有關,但後來的研究顯示感染幽門螺旋桿菌是潰瘍發生的一項重要原因。

發酵的妙用

深層海水含有多元均衡礦物質的特性,對於酵母菌的發酵具有促進作用。在日本已藉此特性發展出許多加工產品,諸如麵包的發酵以及啤酒、醬油、味增的釀造等,直接帶動了開發地點的深層海水產業發展。

日本研究成果

在深層海水產業化發展的初期,日本高知工業技術中心便首次將深層海水應用在發酵食品上。研究中將脫鹽的深層海水分別加上不同濃度的深層海水原液進行清酒的釀造。經過15天的發酵後發現,添加適當比例的深層海水具有強化「麴」的發酵作用。而高知縣知名酒廠所釀造的日本酒-「土佐深海」,便是其最早的應用;近期則已應用至啤酒、甜酒等其他酒類的製造。下圖為深層海水提高酵母活性的相關研究成果。

添加不同濃度深層海水之培養基對於酵母之影響


(資料來源:吉田秀樹等,よくわかる海洋深層水―注目度抜群!食品開発から水産業、海洋温度差発電まで)

另外針對深層海水所含的無機離子種類(鈣、鎂、鈉、磷酸根)進行酵母繁殖比較,若以「單一無機離子培養液」或「去除單一無機離子培養液」進行培養發現酵母並無繁殖現象,顯示單一無機離子無法影響酵母繁殖情況。但若以前述4種無機離子組合調配培養液,則得到鎂與磷酸根離子為促進酵母繁殖的必要元素之一的結論。

此外,在麵包的製作時添加適量的深層海水礦物質濃縮液(Nigari),則有助於麵糰發酵,使其膨脹率加大且較為鬆軟;推論為深層海水中的鎂與磷酸根離子促進了酵母的發酵。

台灣研究成果

高雄餐旅學校張明旭教授在2006年經濟部水利署所主辦的「深層海水資源利用政策與知識交流研討會」,也分享其以深層海水礦物質濃縮液(Nigari)製作「液態麵包-啤酒」的心得。該試驗是以硬度200 mg/L的深層海水來釀造啤酒,與市售啤酒比較初步發現,深層海水啤酒口感較為滑順、清爽,且較無苦味。

保養的妙用

海洋療法(Thalassotherapy)源自於西元前500年的古希臘時期,自古以來便被作為皮膚治癒、促進身體新陳代謝、紓壓及身靈淨化的方式之一;此療法利用海洋環境的礦物質及海藻等物質來促進身體的健康及美容保養,以增加皮膚潤澤及治療皮膚病變。由於人體皮膚表層可能有些肉眼無法辨識的隱形傷口,因此將具有潔淨與多元均衡礦物質特性的深層海水用在皮膚疾病的治癒及美肌作用上則更為合適。

改善異位性皮膚炎

日本醫學界自1990年代起便著手進行深層海水對於異位性皮膚炎治療的研究,包含高知醫科大學、高知縣安藝病院皮膚科、京都大學小兒科、東海大學醫學部、富山醫科藥科大學等皆相繼投入。於吉野秀樹編著「よくわかる海洋深層水―注目度抜群!食品開発から水産業、海洋温度差発電まで」一書中提及前述單位研究之成果,顯示深層海水於異位性皮膚炎的治療上確實有其成效。

高知醫科大學在3年間以366名病患進行試驗,其中61%具有療效、36%病況不變、惡化則有3%;同期高知縣安藝病院皮膚科、京都大學小兒科與東海大學醫學部亦以相同方式進行試驗,獲得相近的治療成果。唯此療程進行期間,除以深層海水作為塗抹治療外,必須同時輔以類固醇藥劑及抗原去除等療程;且進行深層海水合併療程前,須事先以貼布試驗確認深層海水之安全性。另需注意的是,以深層海水合併療程進行治療時,也有無效及惡化的案例發生,因此在使用上需格外謹慎。

異位性皮膚炎小檔案

異位性皮膚炎是一種慢性皮膚過敏發炎的病症,患者皮膚會反覆發生搔癢情形,其病因至今尚未明確,但醫界推論應與人體的免疫系統有關。此種皮膚發炎症狀是屬於I型過敏反應(即時型),當塵璊、灰塵等抗原入侵時,異位性皮膚炎患者體內的免疫球蛋白E抗體(IgE)會有製造過多的情況。

而IgE被製造後會與肥滿細胞(mast cell)結合,等下一次抗原入侵時再與抗原結合,但此時肥滿細胞會釋放多種造成過敏發炎反應的物質,如胺基酸,進而引發異位性皮膚炎。

(改繪此圖)

造成I型過敏反應的原因
(資料來源:即效!海洋深層水の美肌パワー)

抑制皮膚活性氧產生

近幾年隨著臭氧層的破壞造成紫外線照射量增加,對於皮膚帶來極大的影響。由於皮膚受到紫外線的照射,將產生活性氧而破壞製造膠原蛋白的纖維芽細胞,導致皺紋的產生;此活性氧便被認為是皮膚組織老化的主要影響因子之一。因此,赤穗化成株式會社在2004年期間針對深層海水礦物質濃縮液(Nigari)所包含的各種礦物質,對於皮膚內活性氧產生所帶來的影響進行探討。

該試驗是在6週齡的6隻雌鼠腹部分別塗抹試樣,包含蒸餾水、以鎂試藥調配之水溶液(Mg:0.01、0.1、1 w/w%)及含鎂之化粧品(Mg:0.05、0.1 w/w%);試樣停留30分鐘後即去除,再加以照射紫外線光波(UVA),然後藉由光學量測裝置測量活性氧產生量。觀察結果發現,當塗抹試樣所含的鎂濃度上升時,活性氧產生量下降;藉此推論塗抹適量之含鎂物質,將可以抑制皮膚內活性氧的產生,進而延緩皮膚老化的情形。

增加皮膚保濕性

日本研究成果

談到以深層海水作為保養品研發的關鍵水基(water-base),就屬日本植村秀(Shu-uemura)最令人印象深刻,他在1988年就推出全球第一支以深層海水為原料的化粧品。而在1998年,Shu-uemura化粧品研究所更以「精製水」、「逆滲透處理後之脫鹽深層海水」、「深層海水原液」等三種液體,塗抹於受試者皮膚表面,進行濕潤感、塗抹觸感及黏著感比較。試驗前並未被事先告知受測液體的成分,經多次反覆測試的結果,脫鹽深層海水及深層海水原液在「溼潤感」及「塗抹觸感」上皆有較佳的評價。

(改繪)

(資料來源:驚異のミネラルパワ―海洋深層水)

台灣研究成果

台灣工業技術研究院與嘉南藥理科技大學化粧品研究所在2006年亦合作開發以深層海水為原料的保養品,並於經濟部生物技術與醫藥工業發展推動小組主辦的「2006深層海水研發成果及商品化發表會」發表研究成果。會中提及,該保養品是以花蓮外海的深層海水作為原料,分別調製為化粧水及精華液,並進行人體保濕性試驗及膚質評估。經立即保濕性及長效保濕性測試得知,本土開發的深層海水保養品,對於「長效保濕性」的效果不亞於市售知名品牌,同時亦優於以一般純水所製作之產品。

提升美肌效果

角質層是皮膚表皮的最外層,裡頭含有保持皮膚柔軟性的天然保溼因子(Natural Moisturizing Factor;NMF),若NMF不足將造成皮膚產生乾燥的情形。在「深層水つてなに?」書中,提到太田祐紀子等在2001年針對深層海水礦物質對於皮膚表皮細胞所產生之影響的研究成果。在研究中發現,深層海水礦物質成分不僅給予皮膚滋潤作用,對於皮膚細胞的新陳代謝也有直接的影響。

深層海水對於表皮細胞的作用

(資料來源:深層水つてなに?)

該研究亦發現,深層海水具有促進表皮細胞分化及增殖的效果,可使角質變得結實且活躍新陳代謝作用。更進一步探討何種深層海水成分造成前述效果時得知,當鈣與矽酸鹽同時存在時,更有助於促進表皮細胞的分化。

鈣與矽酸對於表皮細胞的作用

(資料來源:深層水つてなに?)

礦物質在天然保溼因子(NMF)扮演的角色

天然保濕因子是皮膚角質層中細胞間質的組成之一,為一種協助角質層水分調節的保濕成分,其組成如下。其中礦物質(無機鹽類)成份佔NMF的18.5%,包含鈉、鉀、鈣、鎂、氯、磷酸鹽等。

 

(資料來源:新化粧品學-第二版)
這些礦物質成分具有維持皮膚水份、促進肌膚細胞吸收營養及活化細胞等功能,各種元素成分對皮膚保養可能的功效可以參考下述資料。

Shu-uemura化粧品研究所同時也利用人體皮膚細胞中健康的「纖維芽細胞」及「黑色素細胞」進行培養試驗;結果顯示,添加適當濃度的深層海水將有助於纖維芽細胞的活性提升,同時也具有抑制惡性黑色素細胞活性的效果。經由前述的實驗結果推論,使用適切濃度的深層海水,將可望具有抑制皮膚老化的效用且可促進皮膚細胞的新陳代謝,對於皮膚的美肌作用具有相當程度的提升效果。

皮膚細胞小百科

纖維芽細胞(Fibroblast)存在於皮膚的真皮層,會分泌許多基質,如:多醣類、葡萄胺聚醣、纖維蛋白質等,對於皮膚的彈力與張力影響很大。因此當纖維芽細胞老化時,會降低真皮層組成成分的合成能力,將導致皮膚萎縮失去彈性並產生皺紋。
黑色素細胞(Melanocyte)存在表皮組織的基底層,主要功能為合成黑色素。於皮膚常見的痣或斑為黑色素細胞組合而成,一般來說屬良性現象;但當黑色素細胞不正常增生時,將可能引起黑色素細胞瘤等病變

 

(資料來源:即效!海洋深層水の美肌パワー)

 

種植的妙用

深層海水含有比表層海水豐富很多的營養鹽及多元均衡的礦物質,在日本被廣泛應用在農作物的栽培上,常見的有天然液肥,可作為栽種時土壤改良及葉面散佈使用,並可提升果實的甜度;而以深層海水經電極分離所產生的酸性電解水則有病蟲害的防治效果。

生長活性提升

日本神奈川縣三浦市農協共販利用深層海水進行洋白菜育苗期的種植試驗,將10株種苗以三種水樣作為澆灌水源,水樣分別為A:稀釋50倍的深層海水、B:稀釋500~1,000倍的深層海水、C:自來水或井水。經8次灌溉後發現,以B種深層海水稀釋液(稀釋500~1,000倍)澆灌之種苗生長情形如:根的張力、葉的厚度等,較其他兩者為佳。下圖為室戶市農業用深層海水Nigari的販售訊息及其所含的主成分濃度。

單位:mg/kg
  Na Ca Mg K pH
A商品 36000~42000 73~110 33000~41000 10000~12500 6.0~7.5
B商品 18000~24000 90~120 38000~46000 10000~14000 6.0~7.0

(資料來源:室戶市海洋深層水商品簡介)

此外,室戶深層海水茄子生產組則探討以深層海水種植茄子對於其果實多酚含量的影響,試驗發現以深層海水種植的茄子之綠原酸(Chlorogenic acid)含量較高,有助於提升茄子抗氧化的功能。

蔬菜中的礦物質為什麼減少了?

吃安全無農藥殘留的蔬果、不要過度料理以避免營養成份流失,已經是現代人健康飲食的準則,但是蔬果除了應該無農藥殘留外,究竟現代農耕對蔬果本身的營養成份產生了何種影響?與過去傳統農耕的蔬果成份相比較是不是有所不同呢?答案是蔬果的營養成份普遍降低了,尤其是礦物質跟維生素,至於為何蔬果的營養成份會大幅減少?歸究原因可能包括:
● 成長快速的新品種可能無法自土壤中吸收或合成應有的營養素含量
● 現代農耕無法提供蔬果自然生長的環境
● 化學肥料是造成土壤嚴重缺乏礦物質的主因-聯合國糧農組織(FAO)

就台灣而言,我們分析現今的蔬菜成分並與12年前(1994年)食品衛生處所公佈之蔬菜成份分析作比較。無論是一般蔬菜或有機蔬菜中的微量元素如鋅,這十年來的含量有明顯降低趨勢,與國外的調查結果相符,這是否告訴我們該正視吃下肚的食物是不是足夠提供人體所需的礦物質與微量元素?

美國包心菜、生菜、蕃茄等蔬菜中鈣、鎂、鐵質的歷年含量平均指數(1914~1997)

 

種植果實甜美

1980年代初期,台灣林邊沿海地區因地層下陷導致海水灌進蓮霧種植區域,造成蓮霧果實長不大且呈現紫紅色,但卻意外發現其甜度相當高。探究原因發現,海水倒灌造成土質鹹澀,卻正是適合蓮霧生長的環境,可能是因為土壤中的鹽分限制了果實的水分吸收,進而提升甜度。在日本,則有蕃茄農戶利用深層海水礦物質濃縮液(Nigari)作為培養液,以增加土壤的鹽分及礦物質成分;觀察種植結果發現,甜度可提升至10~13度且果肉較為結實。

 

自然農法vs. 深層海水天然礦物質濃縮液

第二次世界大戰以後,人類便開始無止境的掠奪大自然的資源,化學肥料、農藥及除草劑的濫用以及長期單一作物的大量種植,導致土壤貧脊,造成生態系統的破壞,連同人類的飲食安全及生活環境也受到威脅。因此人類必須與環境取得平衡點,才能確保資源的永續利用。

自然農法便是與大自然和平共存的永續耕作方式,在農作的過程中不施以化學肥料及農藥,藉由土壤及作物自有的生命力,培育健康無污染的食材。而深層海水礦物質濃縮液(Nigari)正是符合共存精神的天然營養補充劑,由深海焠鍊的無機鹽及營養鹽類,給予土壤充足的養分,恢復植物的基礎營養來源。

資料來源:
[1]上野川修一,「圖解過敏與免疫的機制」,世茂出版有限公司,2002。
[2]佐々木貴子,「驚異のミネラルパワ―海洋深層水」,KKべストセラーズ,2001。
[3]陳億乘、張明旭,「深層海水對血脂之影響及其在飲料開發之運用」,深層海水資源利用政策與知識交流研討會,2006。
[4]安川岳志等,「室戶海洋深層水から調製した高ミネラル飲料の動脈硬化および高血壓予防效果に関する研究」,第9回海洋深層水利用研究會全國大會論文集,2005。
[5]Karppanen H, et al. Epidemiological studies on the relationship between magnesium intake and cardiovasculardiseases. Adv Cardiol. 25:9-24., 1978.
[6]木村 美惠子等,「ヒト免疫能(NK活性)に及ぼす深層海水ミネルの影響」,第9回海洋深層水利用研究會全國大會論文集,2005。
[7]小野成樹等,「室戶海洋深層水から調製した高ミネラル飲料の長期飲用が健康狀態に及ぼす影響」,第9回海洋深層水利用研究會全國大會論文集,2005。
[8]赤穂化成株式会社,「室戸海洋深層水から調製したミネラル比の異なる高ミネラル水によるヘリコバクター・ピロリ菌の増殖抑制と運動性抑制に及ぼす影響」,第53回日本臨床檢查醫學會,2006。
[9]赤穂化成株式会社,「室戸海洋深層水から調製した硬度の異なる水によるヘリコバクター・ピロリ菌の増殖抑制と運動性抑制に及ぼす影響」,日本臨床檢查自動化學會第38回大會,2006。
[10]吉田秀樹、高橋正征,「よくわかる海洋深層水―注目度抜群!食品開発から水産業、海洋温度差発電まで」, (株)コスモトゥーワン,2000。
[110]久武陸夫,「海洋深層水の發酵食品ヘの利用」,海洋月刊總特輯海洋深層水-取水與其他資源利用-,海洋出版株式會社,2000。
[12]黑瀨くにお,「即效!海洋深層水の美肌パワー」,駿台曜曜社株式會社,2000。
[13]光井武夫,「新化粧品學(第二版)」,株式會社 南山堂,2004。
[14]Deadsea-cosmetics website,http://www.deadsea-cosmetics.com/deadseawhynew.htm
[15]赤穂化成株式会社,「皮膚内活性酸素産生に及ぼすマグネシウムの影響」,第4回日本抗加齡醫學會,2004。
[16]工業技術研究院,「2006深層海水研發成果及商品化發表會」,2006。
[17]富山湾深層水を考える会,「深層水つてなに?」,北日本新聞社,2001。
[18]黑川裕二,「にがりが効く!」,株式會社主婦と生活社,2003。
[19]神奈川縣三浦市農協共販,http://www11.ocn.ne.jp/~matuwa/
[20]室戶海洋深層水-「深層水なす生産者グループ」,http://www.muroto-nasu.com/
[21]Deep Sea Shop website,http://deepsea.cup.com/19/kawatani/tomato.htm