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消費者注意③「非晶質ケイ素っていったい何?」

「非晶質ケイ素(シリカ)って?いろいろな商品に書いているけど、いったい何が違うの?」
ケイ素の販売サイトの説明で良く使われているこれらの言葉に疑問を持たれる消費者の方は多いと思います。たとえば、「非晶質」という言葉を調べると次のような科学的な説明が見られます。『非晶質(ひしょうしつ)とは、結晶のような長距離秩序はないが、短距離秩序はある物質の状態。これは熱力学的には、非平衡な準安定状態である』。さっぱり意味がわかりませんね。本ページでは、もう少し平たい言葉で説明していきたいと思います。

【要点1】ケイ素(シリカ)には構造上の違いである結晶質と非晶質という区別と、水に溶ける度合の(可溶度率)異なる水溶性(易溶性)と不溶性(難溶性)がある。
【要点2】自然状態では植物の中のケイ素(シリカ)は非晶質であり、鉱物の中のケイ素は結晶質。しかし、それらの構造は加熱、薬品抽出など加工の方法で変化する。
【要点3】とくに「稲由来のケイ素(シリカ)は可溶化率が高く、人体の吸収率が高いこと」が海外研究で明らかにされている。

「植物性ケイ素(シリカ)=非晶質、鉱物由来ケイ素(シリカ)=結晶質」なの??

それでは次に、「非晶質」と「結晶質」についてはどのように違うのでしょうか?
ケイ素といえば、通常、土や岩に含まれている鉱物(ミネラル)の一種です。実は、地球上で酸素の次に多い元素がケイ素になります。1番多い酸素が49.5%もあり、2番目に多いケイ素も25.8%もあります。その次はアルミニウムで7.3%まで下がります。
ケイ素(シリカ)には、「結晶質」と「非晶質」があります。身近でわかりやすいものに例えて説明すると、結晶質のものはガラス、水晶、石英、珪砂(鉱物)などに含まれており、水に溶けず、生物には吸収されず、発がん性があると言われています。非晶質のものは、シリカゲル(乾燥剤)、珪藻土などです。非晶質のものなかに水溶性のケイ素があります。
そこで、シンプルに、「植物由来ケイ素(シリカ)=非晶質、鉱物由来ケイ素(シリカ)=結晶質」と説明しているホームページもありますが、それは完全に事実とは言い切れません。シリカ(=二酸化ケイ素(SiO2)、もしくは二酸化ケイ素によって構成される物質の総称)は圧力や温度などの条件により、さまざまな形(結晶多形)をとります。これによりシリカは水晶や石英などの結晶性シリカと、シリカゲル・未焼成の珪藻土や生物中に存在する非結晶性シリカの2つに大別されます。
もともとの植物にあるケイ素(シリカ)は非晶質ですが、高温(例えば800℃以上)で焼成すると結晶質に変化します。そのため、植物に含まれているケイ素は非晶質ですが、必ずしも「植物由来=非晶質」とは言い切れません。また、非晶質だからと言って全てが水溶するわけでもないことは溶解度のところで説明した通りです。「自然に存在する植物由来ケイ素=非晶質」とは言えます。
また、乾燥剤として使用されているシリカゲルは非晶質ですが、不溶性です。つまり、非晶質ケイ素のなかには、水溶性と不溶性があるのです。
一方、水晶などの鉱物は、もともとは結晶性で不溶性です。しかし、薬品融解・薬品抽出などのいろいろな処理方法を併用し、鉱物由来のケイ素を非晶質に変えていると説明しています。それが事実なら、「鉱物由来=結晶質」とも言い切れないことがわかります。「水晶等の鉱物=結晶質」とは言えます。
また、天然水に含まれるケイ素(シリカ)は、大地に含まれている一部の非晶質のケイ素(シリカ)が地下水に溶解したものと考えられます。(ただし、地下水のpHが中性なので、溶解度は低い)

以下にある非晶質と結晶質ケイ素(シリカ)をわかりやすく比較説明するホームページの情報のうち、参考になるところを抜粋しています。
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結晶質ケイ素と非晶質ケイ素

原料 鉱物中のケイ素 植物中のケイ素
結晶状態 結晶性 非結晶性
発がん性 有り(世界保健機構指定) 無し(未指定)
カラダへの吸収率 ◎ (粒子が小さいため)
不要物の排出率 ◎ (多孔質のため)

■安全性

世界保健機構のWHOでは、鉱物由来の結晶性ケイ素は発がん性を作用させるグループに分類しております。他方植物由来の非結晶性ケイ素は発がん性を作用させる物質には属さないグループに分類されているそうです。(2013年9月5日 化学工業日報)

■吸収率

鉱物系の粒子の大きさと比較して、60分の1と植物性の粒子は非常に小さいためカラダへの吸収率に優れているそうです。(2009年1月7日 日刊工業新聞)

■排出率

植物性は非結晶性のため表面に不要物を吸着する空孔(穴)が多数存在しています。他方鉱物系は結晶系のため表面積が非常に小さい(100分の1)そうです。そのため、植物性の珪素は多数の不要物を吸着して体外に排出してくれるそうです

※以下のサイトより引用抜粋。(鉱物と植物のケイ素の対比説明がわかりやすかったため)
「セレンディピティ 2016年9月8日掲載記事「水溶性ケイ素サプリメントに安全な植物性ケイ素が誕生!」より抜粋」http://www.my-favorite.xyz/silica/plant-silica/

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このように基本的に、植物の中のケイ素は非晶質であり、鉱物の中のケイ素は結晶質です。一方で、必ずしも、鉱物由来だから結晶質・不溶性で、植物由来だから非晶質・可溶性とは限りません。抽出法補や処理方法により変わりうるので、製法を含めて、メーカーの説明内容をしっかり確認することが重要になります。

特に「稲由来ケイ素は可溶化率・人の体内への吸収率が高い」という研究結果
結晶質・非晶質という言葉とは関係なく、鉱物の中のケイ素と、植物の中のケイ素とは根本的にどのように違うのでしょうか?
たとえば、植物性のケイ素は、「生命体(植物)のフィルターを通過したケイ素である」ということもまた事実です。稲などの植物は、実際に根からケイ素を吸収しています。おもしろいことに、ケイ素はそれが含まれる素材によって、人の体内への吸収率が違うという研究結果も発表されています

また、とくに稲由来ケイ素は可溶化率が高いことがわかっています。実は、次のページで、植物性ケイ素をさらに分類して比較説明している中で詳しく説明していますが、渡辺和彦先生(人体の必須ミネラルの長年の研究者)が著書『ミネラルの働きと人間の健康』のなかで、さまざまな野菜や果物、食品に含まれるケイ素の可溶化率・人の体内への吸収率を調査した海外の研究データ(Jugdaohsingh et al. 2002)を引用し、「米(または稲)由来のケイ素は、野菜・果物などの他のケイ素と比較して、『ケイ素可溶化率・人の体内への吸収率』が約2倍も高い」ことをご指摘されています(※1)。
※1(渡辺和彦著 (2011) 『ミネラルの働きと人間の健康』 農文協 P16,30,31 (参考文献の紹介)

このようなことから、本サイトにおいて、「非晶質」「水溶性」という面でお勧めのケイ素サプリメント商品としては、必然的に、イネ科由来ケイ素を原料とする「健骨・健歯・健康美 ライシア(フレスコ・ヘルスケア)」Amorphous100(メディエーションズ)」ということになります。「からだ天国(グラント)」、「ライスシリカプレミアム/RICE SILICA PREMIUM(クレディ創食)」もイネ科由来ケイ素を原料としていますが、濃縮液タイプのサプリメントということで、薬品等で融解をしてケイ素を無理に溶かしていることも加味して考える必要があります。

水晶等(鉱物・結晶質)から非晶質や水溶性のケイ素は作れるの?

(強力な薬品で可能!某技術者の独自の製造方法を一挙公開!!)

本当に、水晶等(鉱物・結晶質)から非晶質や水溶性のケイ素(シリカ)は作れるのでしょうか?
実は、私たちは、実際にはそれが不可能であり、濃縮液メーカーの虚偽の可能性もあるのではないかと疑い、第三者機関も活用して調査分析をした時期がありました。公平を期すために明示しますと、結論として、「強力な薬品を使えば、水晶等の鉱物(結晶質)から非晶質や水溶性のケイ素は作ることは可能である」と思われるため、『虚偽』と断定することはできません。
一方で、私たちは、これまで薬品等で融解する必要がある、と何度も述べてきました。実のところ、調査に協力していただけた化学研究者(匿名希望)によれば、以下の工程で石英や水晶などの鉱物から水溶性ケイ素を作ることができるそうです。しかし、製造過程で苛性ソーダなどの危険薬品を使用しますので、一般の方は絶対に真似をしないでください、ということでした。その方法を以下に開示にします。
この方法では、二酸化珪素(SiO₂)の他に、水酸化ナトリウム(NaOH)、ケイ酸ナトリウム(Na₂SiO₃)などの合成化学物質が関係しているようです。これらの安全データシート(>SDS)を確認したところ、いずれも「危険有害性」が指摘されている強力な薬品となります。「この強力な薬品を使う方法だと、本来は原料の水晶には含まれていないナトリウム(Na)が最終製品に含まれることになる」ということです。

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化学研究者が教える独自の「水晶(鉱物)から水溶性ケイ素を作る方法!」

(注意:危険薬品を使用します。一般の皆様は絶対に真似をしないでください)

① 水晶 (SiO₂)のガラス化 (非昌質化)
・SiO₂が主成分の水晶(結晶質)を1,650℃以上で融解(融点:1,600℃)させ、その後急激に冷却して、ガラス(非晶質)を作製する。

②ガラス(SiO₂)の粉砕
・①のSiO₂が主成分のガラスを粉砕する。

③ケイ酸ナトリウム(Na₂SiO₃)粉末の作製
・粉砕したガラス(SiO₂)と水酸化ナトリウム(苛性ソーダ:NaOH)を加熱融解させて作製し、水分を飛ばす。(ケイ酸濃度:28%程度)
SiO₂ + 2NaOH >→Na₂SiO>₃+ H₂O>↑

④ケイ酸ナトリウム(Na₂SiO>₃)の溶解(pH11.5付近において)
・水の電離。
H₂O → H⁺+OH⁻
・ケイ酸ナトリウム(Na₂SiO>₃)を水溶させると、ナトリウムイオン+ケイ酸イオンに電離。
Na₂SiO>₃→ >2Na⁺SiO>₃²⁻
・ケイ酸イオンは、水と反応し、ケイ酸イオンと水酸化物イオンになる。
SiO>₃²⁻ + 2H₂O→ >H₃SiO₄ OH⁻
・一部のケイ酸イオンは、水と反応し、ケイ酸分子と水酸化物イオンになる。
SiO>₃²⁻ + 2H₂O + H>⁺ →>H₄SiO₄ OH⁻

結果、ケイ酸ナトリウム水溶液(水溶性ケイ素溶液)は、水素イオン(H>⁺)が減り、水酸化イオン(OH⁻)が増えることにより、強アルカリ性を示すことになる。また、元々水晶には無い、ナトリウム(>Na⁺)も溶液中に検出されることになる