Air alkali pertama kali dikembangkan di Jepang dan sangat popular di sana sebagai air yang bermanfaat bagi kesehatan. Air akali disebut juga electrochemically reduced water, alkaline electrolyzed water, alkali-ionic water, alkaline cathodic water, danalkaline ionized water (AIW). AIW memiliki ciri-ciri antara lain pH yang basa (8-10), nilai oxidation-reduction potential (ORP) yang sangat rendah (negatif), dan kandungan hidrogen terlarut yang tinggi.1,2
Lebih dari 50 tahun yang lalu, ilmuwan Jepang berhasil mengembangkan proses berbasis air melibatkan elektrolisis yang terdiri atas kompartemen katoda dan anoda yang dipisahkan oleh membran yang permeabel terhadap ion, sehingga memungkinkan pemisahan komponen asam dan basa. Pada tahun 1950, teknologi ini diaplikasikan ke sektor medis dan ionizer air dikembangkan untuk penggunaan domestik. Sejak saat itu, air untuk konsumsi tersebut dinamakan Alkaline Ionized Water. Pada tahun 2005, ionizer air diizinkan untuk digunakan oleh publik. Air disaring melalui minimal satu atau lebih filter karbon untuk mengurangi level klorida air keran dan menghindari kerusakan sel elektrolisis. Air yang disaring harus memiliki kandungan mineral minimal 50 mg/L agar dapat menjalani proses elektrolisis pada ruangan yang terdiri atas anoda dan katoda yang dipisahkan oleh diafragma semi permeable yang terbuat dari plastik. Elektroda sendiri terbuat dari titanium yang dilapisi dengan platinum. Proses elektrolisis menghasilkan air asam dan teroksidasi pada anoda. Sebaliknya, air alkali tereduksi dihasilkan pada kompartemen katoda. Di sini, kation mineral (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, dst) terakumulasi, dan seiring produksi ion hydroxyl dan hidrogen, pH air berubah menjadi antara 8 dan 10, dan diperoleh potesi redoks yang sangat rendah (negatif), yaitu sekitar −600 mV.3
Sekarang konsumsi air alkali semakin marak di masyarakat. Penjualan air alkali dalam kemasan dan mesin “alkalinisasi air” dilakukan melalui hampir semua media, termasuk internet, buku, dan video. Dari hasil penelitian didapatkan bahwa semakin banyak pasien yang mengandalkan internet untuk memperoleh informasi kesehatan, padahal tidak semua informasi yang didapatkan teruji kebenarannya. Manfaat kesehatan dari air alkali sendiri masih kontroversial. Selanjutnya, akan dibahas berbagai studi yang meneliti mengenai efek air alkali dan hubungannya dengan kesehatan.
Air Alkali sebagai Anti Oksidan
Manfaat AIW diduga berhubungan dengan kandungan molekul hidrogen terlarut (H2) yang tinggi serta oxidation-reduction potential (ORP) yang negatif. Riset in vitro pertama Shirahata dkk (1997) menunjukkan kemampuan AIW menghancurkan ROS seperti superoxide radicals (O2−•) dan hydrogen peroxide (H2O2), serupa dengan kerja enzim superoxide dismutase (SOD) dan catalase (CAT). Penelitian menunjukkan bahwa AIW dapat menjadi scavenger spesies oksigen reaktif (ROS) dan menghambat kerusakan DNA yang disebabkan oleh ROS in vitro. Tapi, pada tahun 2007, riset in vitro menunjukkan bahwa H2 hanya secara selektif mengeliminasi radikal hydroxyl HO•, namun tidak memiliki kerja langsung pada superoxide O2−• dan H2O2 yang diproduksi selama metabolisme seluler. Kerja SOD dan CAT sendiri melibatkan kontribusi molekul anti-oksidan eksogen seperti asam askorbat, glutathione, flavonoid, dan polyphenols, yang bekerja lebih efisien dibandingkan dengan H2 terlarut dalam AIW. Aktivitas anti-oksidan AIW yang diukur melalui inhibisi oksidasi molekul biologis juga tidak berbeda bermakna dengan molekul anti-oksidan eksogen tersebut. Selain itu, konsentrasi H2 dalam AIW juga menurun dengan cepat setelah air dididihkan, yang menandakan bahwa elemen H2 tersebut tidak stabil dan air harus dikonsumsi secepatnya.1,3
Mekanisme penghancuran ROS dari AIW tampaknya rumit dan dihipotesiskan oleh Shirahata sebagai berikut. AIW mengandung molekul hidrogen dan nanopartikel mineral. Molekul hidrogen dan hidrogen aktif mungkin adalah faktor regulasi redoks yang dapat memicu ekspresi gen enzim antioksidatif. Aktivitas penghancuran ROS hanya dapat terjadi bila terdapat hidrogen teraktivasi dalam bentuk atomik. Konversi ini terjadi melalui aksi katalis nanopartikel mineral. Karena alasan ini, Shirahata dan koleganya mengusulkan bahwa hidrogen aktif distabilisasi oleh nanopartikel Platinum (PtNPs), yang dihasilkan melalui degradasi elektroda selama proses produksi AIW berlangsung. Riset in vitro mereka menunjukkan bahwa NPs dalam AIW memiliki efek serupa dengan SOD dan CAT, memperkuat kerja H2 terlarut.1,3
Tanpa adanya katalisator seperti Platinum, akitivitas in vitro H2 terhadap ROS tidak dapat berlangsung, kecuali untuk radikal HO (hydroxyl). Oleh karena itu, melaksanakan studi in vivo lebih lanjut sangat penting untuk mengetahui mekanisme kerja H2 pada level jaringan dan kemungkinan aktivasinya oleh PtNPs. Namun yang menjadi masalah adalah nanopartikel Platinum sendiri bersifat sangat reaktif, yang toksisitasnya belum banyak diteliti dan masih belum dimengerti. Studi toksikologi oleh Saitoh dkk menyatakan bahwa AIW tidak memiliki risiko buruk bagi kesehatan manusia. Tidak didapatkan tanda-tanda intoksikasi berdasarkan pemeriksaan klinis, level parameter darah, urin, atau histopatologi jaringan. Namun, dalam penelitian tersebut kontaminasi AIW oleh NPs dan konsekuensi biologisnya tidak dieksplorasi. Dengan demikian, konsumsi AIW mungkin bermanfaat sebagai antioksidan bila (1) dapat ditunjukkan bahwa mekanisme fisiologis anti oksidan dalam tubuh telah terlampaui, dan (2) NPs tidak memiliki efek toksik pada tubuh.3
Efek Metabolik Air Alkali
Beberapa efek metabolik terkait konsumsi air alkali yang telah diteliti antara lain adalah penurunan level glukosa, kolesterol, dan trigliserida dalam darah, perbaikan fungsi metabolik dengan cara menekan produksi radikal bebas (pada mencit dengan sindrom metabolik), proteksi sel beta pankreas dari kerusakan oksidatif, serta penurunan kenaikan berat badan pada mencit obese melalui regulasi homeostasis kolesterol. Efek metabolik tersebut diduga berhubungan dengan kemampuan AIW sebagai scavenger ROS.Penelitian mendapatkan bahwa AIW dapat menjadi scavenger ROS intraseluler pada sel HIT-T15 beta pankreas hamster, dan mempercepat sekresi insulin.Percobaan Li dkk (2002, 2005, 2010, 2011) mendapatkan hasil bahwa AIW menekan kerusakan oksidatif yang diinduksi oleh alloxan pada mencit dengan diabetes tipe 1. AIW juga rmemperbaiki kerusakan toleransi glukosa pada mencit dengan diabetes tipe 2 dan memperbaiki gejala diabetes.1,3,4
Selain itu, penelitian pada hewan percobaan dengan sindrom metabolik menunjukkan bahwa level glukosa, kolesterol total, dan trigliserida berkurang secara siginifikan. AIW juga memiliki efek protektif terhadap akumulasi lipid dan kolesterol dalam tubuh. Lee dkk melakukan eksperimen pada mencit yang dibuat menjadi obese dengan cara diberi makanan tinggi lemak. Dalam percobaan tersebut, pemberian AIW memperlambat kenaikan berat badan pada mencit, serta mengontrol akumulasi lemak pada hepar. Data molekuler juga menunjukkan bahwa pemberian AIW menginduksi ekspresi gen CYP7A1 yang mengkode cholesterol 7a-hydroxylase, langkah pertama dan utama dalam jalur sintesis bile acid, yang merupakan mekanisme utama pengeluaran kolesterol dari tubuh.2
Perubahan dalam pH air minum juga dilaporkan mempengaruhi komposisi mikrobiota usus dan metabolisme glukosa dari 2 penelitian pada mencit non-obese diabetes. Namun, berlawanan dengan hasil penelitian pada mencit, pada manusia dewasa muda, konsumsi air dengan pH alkali tidak memiliki efek signifikan pada mikrobiota usus, regulasi glukosa, atau low-grade inflammation.5
Air Alkali dan Masa Hidup (Lifespan)
Teori terkini mengenai penuaan menyatakan bahwa baik level ROS yang tidak cukup maupun yang berlebihan dapat memperpendek lifespan.Yan dkk (2010) telah melaporkan bahwa cacing nematoda (Caenorhabditis elegans) yang dikembangbiakkan dalam media dari AIW memiliki masa hidup yang lebih panjang secara signifikan melalui aktivitas scavenger ROS dari AIW. Komponen aktif yang berhubungan dengan efek tersebut diduga adalah nanopartikel platinum (PtNps), bukan molekul hidrogen.1,3
Selain itu, penelitian pada populasi 150 ekor mencit mendapatkan bahwa mulai dari tahun kedua kehidupan, nonparametric survival plots menunjukkan bahwa mencit yang diberi minum air alkali menunjukkan ketahanan hidup (survival) yang lebih baik dibandingkan kelompok kontrol. Analisa statistik menunjukkan air alkali dapat memperpanjang usia hidup terkait efeknya terhadap aspek “deselerasi faktor penuaan”. Pemeriksaan histologi ginjal, usus, jantung, hepar, dan otak menunjukkan tidak ada perbedaan signifikan antara kelompok AIW dan kontrol, menandakan bahwa tidak ada patologi spesifik yang berkorelasi dengan konsumsi air alkali. Namun model percobaan ini belum dapat digeneralisasi dan diekstrapolasikan pada model lain, termasuk pada manusia.1,3,6
Air Alkali dan Penyakit Kulit
Lee dkk juga melakukan percobaan pada mencit yang dipaparkan dengan UV-B untuk memicu penyakit kulit. Ternyata mandi dengan AIW secara signifikan memperbaiki kerusakan kulit. Mekanisme efek ini adalah perbaikan ketidakseimbangan sitokin pro- dan anti-inflamasiyang dipicu oleh radiasi UV. Pada kelompok AIW, level interleukin IL-1β, TNF- α dan IL-12p70 menurun, sedangan IL-10 meningkat. Mandi dengan AIW juga mengurangi jumlah sel mast pada dermis dan memicu aktivitas glutathione peroxidase (GPx). Peningkatan aktivitas GPx menandakan proteksi kulit dari AIW terhadap akumulasi ROS yang diinduksi UVB. Efek imunomodulator ini dapat diteliti lebih lanjut pada penyakit kulit dengan karakteristik imbalans sitokin.2
Air Alkali dan Kanker
Informasi yang beredar di masyarakat menyatakan bahwa diet zaman modern membuat tubuh menjadi asam yang menimbulkan berbagai penyakit, termasuk kanker, osteoporosis dan kardiovaskuler, sehingga memicu promosi diet berbasis alkali (basa). Promotor diet ini mengklaim bahwa mengubah pilihan makanan menjadi makanan yang bersifat basa dapat digunakan untuk mengobati kanker karena diet yang bersifat basa akan menetralisir asiditas tubuh yang diduga memicu kanker.7
Namun, American Institute of Cancer Research and the Canadian Cancer Society telah menyatakan bahwa tubuh memiliki sistem yang mengatur pH sistemik dengan ketat dan makanan yang dikonsumsi hanya mempengaruhi pH urin dan bukan tingkat asiditas (keasaman) tubuh. Penelitian menunjukkan bahwa pH urin berubah sesuai respon terhadap perubahan diet, namun tidak untuk pH darah. Ginjal dapat mengekskresikan asam secara efektif untuk mempertahankan keseimbangan pH sistemik dan pH urin tidak mewakili pH sistemik.7
Memang terdapat beberapa bukti bahwa beberapa sel kanker dan tumor tumbuh dengan baik di lingkungan yang asam di laboratorium dan terapi kanker juga dapat dipengaruhi oleh pH. Diduga bahwa perubahan homeostasis asam basa dalam lingkungan mikro tumor sering terdapat pada patologi kanker dan jaringan interstisial tumor memiliki penurunan kemampuan buffering dibandingkan jaringan normal, dan bersama dengan produksi sisa metabolik yang tinggi, tumor dapat menyebabkan lingkungan ekstraseluler yang asam. Dalam Raghunand dan Gillies (2001) dinyatakan bahwa dari beberapa studi in vitro dan penelitian pada hewan ditemukan bahwa alkalosis metabolik dapat bermanfaat dalam meningkatkan efek regimen pengobatan kanker. Namun, penelitian tersebut masih dalam tahap pencarian hipotesis dan tidak dapat diekstrapolasikan pada manusia. Selain itu, belum ada review sistematik yang mengevaluasi bukti hubungan antara diet berbasis asam/dan atau basa, atau efektivitas air alkali, dengan etiologi atau terapi kanker.7
Namun, terdapat hipotesis berbeda terkait efek pencegahan dan pengobatan kanker dari AIW, efek ini diduga tidak berhubungan dengan pH AIW, melainkan dengan aktivitas anti oksidan-nya. Berbagai penelitian menunjukkan bahwa AIW menyebabkan pemendekan telomer pada sel kanker, menekan angiogenesis tumor dengan caramenghancurkan ROS intraseluler, menekan ekspresi gen dan sekresi vascular endothelial growth factor, serta memicu apoptosis pada sel leukemia HL60 manusia. Penelitian lain menunjukkan konsumsi air alkali ditoleransi dengan baik dan meningkatkan respon tumor terhadap kemoterapi metronomik dan juga kualitas kehidupan pada hewan dengan kanker stadium lanjut.1,6
Selain itu, pada tahun 2001, Komatsu dkk mempublikasikan bahwa sel adenocarcinoma paru manusia A549 dan sel fibrosarcoma manusia HT1080 menunjukkan potensi redoks yang lebih rendah saat dipaparkan dengan AIW, yang menghasilkan penurunan tingkat pertumbuhan, sedangkan sel fibroblas normal TIG-1 tidak terpengaruh. Shirahata dkk juga menunjukkan bahwa saat sel A549 atau sel carcinoma servix HeLa dikembangbiakkan dalam medium yang terbuat dari AIW, morfologi sel tersebut berubah drastis, sedangkan morfologi TIG-1 tetap normal.Dalam kedua penelitian tersebut, telomer menjadi lebih pendek setiap sel kanker membelah diri, menandakan bahwa AIW menurunkan kemampuan pengikatan telomer dengan telomerase.Nisikawaa dkk mempelajari bahwa efek protektif AIW ini berhubungan dengan PtNPs, karena didapatkan bahwa PtNPs diabsorpsi dalam sel endotel usus. Namun apakah PtNps sendiri memiliki efek toksik terhadap tubuh masih belum jelas.3
Efek Air Alkali terhadap Dehidrasi
Air alkali diduga lebih baik dibandingkan air murni terstandarisasi dalam memulihkan rehidrasi dan viskositas darah selama 2 jam periode pemulihan setelah dehidrasi akibat latihan fisik. Penelitian Weidman dkk (2016) menunjukkan bahwa konsumsi AIW dapat menurunkan viskositas darah sistolik secara signifikan dibandingkan kontrol setelah dehidrasi akibat latihan fisik, saat membandingkan perubahan persentase viskositas whole blood pada waktu dehidrasi dan 120 menit setelah pemulihan dan rehidrasi. Sedangkan untuk biomarker status hidrasi lain seperti viskositas darah diastolik, osmolalitas plasma, dan bioelectrical impedance indices tidak didapatkan efek yang signifikan. Heil (2010) juga melaporkan hidrasi yang lebih cepat dan lebih baik dengan AIW dibandingkan kontrol pada 10 atlet sepeda. Marker hidrasi yang dilaporkan di penelitian tersebut adalah urine specific gravity, urine output, konsentrasi protein serum dan retensi air. Atlet sepeda yang diberi AIW menunjukkan urine ouput total yang lebih rendah, urin yang lebih pekat (specific gravity lebih tinggi), dan protein total dalam darah yang lebih rendah, menandakan status hidrasi yang lebih baik. Untuk menimbulkan efek ini dibutuhkan waktu minimal 1 minggu kebiasaan rutin konsumsi air alkali. Namun karena belum terdapat gold standard biomarker yang menggambarkan status hidrasi selama periode pemulihan, masih diperlukan penelitian lebih lanjut.8
Air Alkali dan Exercise
Sampai sekarang masih belum dapat disimpulkan apa dan berapa banyak yang harus kita minum untuk meningkatkan performa olahraga. Inkonsistensi hasil terkait hidrasi dan performa tersebut disebabkan oleh perbedaan dalam protokol eksperimen. Air alkali diduga lebih efektif dibandingkan natrium bikarbonat dalam mencegah asidosis metabolik akibat latihan fisik. Beberapa penelitian pada hewan dan manusia telah mengkonfirmasi efektivitasnya sebagai agen alkalisator untuk terapi asidosis metabolik. Namun, asidosis metabolik yang terjadi selama latihan fisik intensitas tinggi adalah perubahan metabolik yang berbeda, yaitu saat sel dipaksa untuk bergantung pada turnover ATP anaerobik yang memicu pelepasan proton dan penurunan pH darah yang dapat mengganggu performa olahraga. Penggunaan natrium bikarbonat telah terbukti efektif dalam olahraga yang bergantung pada kecepatan dan kekuatan, namun penggunaannya terbatas karena efek samping seperti gangguan gastrointestinal, alkalosis metabolik, dan bahkan edema karena overload natrium.9
Post-hoc tests dari penelitianChycki dkk (2018)menunjukkan peningkatan mean power yang signifikan, penurunan konsentrasi asam laktat yang signifikan saat istirahat dan peningkatan yang signifikan post exercise, peningkatan pH darah dan HCO3 yang signifikan saat istirahat, dan peningkatan HCO3 yang signifikan post exercise pada kelompok yang mengkonsumsi air alkali. Chycki dkk juga mendapatkan bahwa perubahan dalam pH darah dan HCO3 saat istirahat memperbaiki performa anaerobik secara signifikan. Hal ini diduga disebabkan karena transport produk sisa metabolik (yang mengganggu kontraksi otot dan homeostasis seluler) yang lebih efektif, karena peningkatan pH ekstraseluler dan bikarbonat akan meningkatkan efluks laktat dan H+ dari otot, sehingga meningkatkan kapasitas buffering otot dan akhirnya meningkatkan produksi ATP. Variabel lain yang dapat mempengaruhi performa anaerobik adalah viskositas darah. Weidmann dkk (2016) menunjukkan bahwa konsumsi air alkali menurunkan viskositas darah sebesar 6.30% dibandingkan air biasa (netral) (3.36%) pada 100 subjek pria dan wanita yang bergerak aktif. Dengan demikian, hasil penelitian Chycki dkk menandakan bahwa konsumsi air alkali meningkatkan hidrasi, memperbaiki keseimbangan asam basa dan kemampuan latihan anaerobik.8,9
Efek Air Alkali terhadap Saluran Pencernaan
Konsumsi air alkali yang diproduksi dengan mesin elektrolisis domestik telah disetujui di Jepang pada tahun 1965 oleh Ministry of Health, Labour and Welfare untuk terapi penyakit saluran cerna. Penelitian klinis double blind pertama mengenai gangguan gastrointestinal dipresentasikan di 25th General Assembly of the Japanese Medical Conference pada April 1999 dan dipublikasikan oleh Tashiro dkk. Pada penelitian ini, sukarelawan mengonsumsi 1 liter AIW setiap hari selama 12-15 hari. Hasilnya didapatkan perbaikan gejala klinis yang meliputi diare kronis, konstipasi, fermentasi usus yang abnormal, hiperasiditas lambung, dyspepsia, serta hypercholia. Hal ini sebagian berhubungan dengan pH AIW yang basa, sehingga dapat menetralisir asam dalam lambung.2,3
Dari berbagai hasil penelitian di atas, dapat diketahui bahwa studi yang dilakukan sebagian besar in vitro dan dilakukan pada hewan percobaan. Oleh karena itu, diperlukan studi in vivo lebih lanjut dan studi pada manusia untuk mendapatkan hasil yang dapat dipertanggungjawabkan. Dari rangkuman hasil penelitian-penelitian tersebut, maka hingga saat ini belum ada dasar rasional yang cukup untuk melarang atau merekomendasikan penggunaan air alkali sebagai air yang bermanfaat bagi kesehatan.
Kontributor :
dr. Carolina Jessica
Triage IGD RSUP Dr. Sardjito Yogyakarta
DAFTAR PUSTAKA
- Shirahata S, Hamasaki T, Teruya, K. Advanced research on the health benefit of reduced water. Trends in Food Science and Technology 2012; 23: 124-31.
- Ignacio RMC, Joo KB, Lee KJ. Clinical effect and mechanism of alkaline reduced Journal of Food and Drug Analysis 2012; 20(1): 394-97.
- Henry M, Chambron J. Physico-Chemical, biological and therapeutic characteristics of electrolyzed reduced alkaline water (ERAW). Water2013(5): 2094-115.
- Duta SS. Health Benefit of Alkaline Water. 2019. https://www.news-medical.net/health/Health-Benefits-of-Alkaline-Water.aspx (diakses 11 Juli 2019).
- Hansen TH, Thomassen MT, Madsen ML, Kern T, Bak EG, et al. The effect of drinking water pH on the human gut microbiota and glucose regulation: results of a randomized controlled cross-over intervention. Scientific Reports 2018: 16626.
- Magro M, Corain L, Ferro S, Baratella D, Bonaiuto E, et al. Alkaline Water and Longevity: A Murine Study. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine 2016.
- Fenton TR, Huang T. Systematic review of the association between dietary acid load, alkaline water and cancer. BMJ Open 2016 (6).
- Weidman J, Holsworth Jr RE, Brossman B, Cho DJ, St.Cyr J, et al. Effect of electrolyzed high-pH alkaline water on blood viscosity in healthy adults. Journal of the International Society of Sports Nutrition 2016 (13):45.
- Chycki J, Kurylas A, Maszczyk A, Golas A, Zajac A. Alkaline water improves exercise-induced metabolic acidosis and enhances anaerobic exercise performance in combat sport athletes. PLoS ONE 2018,13(11): e0205708.
No Comments