這是一篇有味道的文章——關於屁的幾個問題

艾科思

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你每天可能會放1升屁。

我們每天會吃下去很多像纖維素這樣難以消化的多糖，它們在穿過小腸的過程中可能會產生13升易燃的氫氣，這可是很危險的。幸好，實際上我們放出來的只是屁而已，相比於暴露在空氣中的可燃氣體，屁味雖然讓人覺得不那麼愉悅，但是造成的麻煩好像小了很多。為什麼這些氫氣最後都變成屁了呢？而且據說屁還能被科學家和大夫用來診斷疾病，這又是怎麼實現的呢？

我們肯定不可能產生那麼多氫氣，要不然我們不早就飄走了。

所以氫氣是怎麼變成屁的？

還好我們每個人的腸道里都有那麼一些細菌可以消耗掉氫氣。

我們的結腸中大概生活著兩千克的微生物，它們每天會消耗大約40克多糖。結腸中的細菌可以將每克碳水化合物轉化為三分之一升氫氣，這樣算來每天就大約會產生13升。但腸道中的微生物可是很擅長把消化時產生的物質轉化為其他物質的，而厚壁菌門細菌（Firmicutes）所產生的氫氣也可以成為其他細菌的原料。比如，有的細菌會使硫離子和氫氣反應產生硫化氫，這種氣體不僅有一定毒性和臭雞蛋的味道，本身還十分易燃。古生菌（Archaea）可以讓四分子氫氣和一分子二氧化碳反應生成一分子甲烷和兩分子水，從而降低可燃性。

所以在經過這一系列的化學變化後，屁里都含有哪些化學物質？各自的量又是多少？

從腸道排出的氣體其實大部分都是無味的，大約四分之一只是單純的氧氣和氮氣，另外四分之三是腸道菌群產生的二氧化碳、氫氣和甲烷。當然，你也聞到過，人和人屁味道的差別還是挺大的，想必成分也有所不同，美國明尼阿波利斯退伍軍人事務醫療中心的胃腸病學家Michael LevittIn就發現，只有三分之一的人腸道中有能產生甲烷的細菌。從上世紀70年代開始，Levitt就在開展關於腸道氣體組成的研究，有時還會將導管插入患者的直腸收集他們的屁。他也親自嘗試過這個裝置，並坦言「這確實會讓人菊花一緊——不僅對患者而言，對在患者身上使用這一裝置的研究者也會這樣」。

1998年，Levitt的團隊通過直腸插管對6名健康女性和10名健康男性在4個小時內產生的屁的組成進行了詳盡的研究。研究對象的總產氣量範圍在106ml到1657ml之間，其中最多的人大約能產生500ml氫氣，但是只有4人的屁中含有甲烷。Levitt團隊的測量結果還發現，產生氣味的成分並不會消耗太多的氫：硫化氫，甲硫醇這種聞起來像是爛白菜的成分，以及有大蒜氣味的二甲硫醚，總共加起來平均只佔屁中的50ppm。

4小時內，16名研究對象放屁次數在3到9次之間，每次約有100ml。這個頻率與1998年澳大利亞新南威爾士大學Rosemary Stanton和Terry Bolin二人對健康人所做的研究相符。Stanton解釋說，他們之所以要研究放屁，是因為有些人認為膳食纖維使脹氣增多是消化不良的表現，從而避免食用。他們對60名男性和60名女性進行調查，讓他們記錄每天的放屁次數和食物攝取。結果表明，男性每天會放屁2到53次，平均12.7次，女性每天1到32次，平均7.1次，放屁的次數會隨著纖維的攝入量增多。研究表明放屁是十分普遍的，Stanton說：「希望打算攝取更多膳食纖維的人對此做好準備。」

屁只在腸子里產生，那它和我們的健康能有什麼關係？

有證據表明，腸道細菌的失衡與腸易激綜合征（IBS）等疾病會造成屁中氫氣和甲烷含量的變化，來自英國西英格蘭大學的Ben de Lacy Costello說。甲烷氣體可能導致便秘，因為它們似乎會抑制腸蠕動。同樣，硫化氫也會抑制肌肉收縮，這可能與腸壁損傷、炎症性腸病（IBD）和結腸癌有關。然而，氣體測試的可靠性也存在一些問題，比如無法從中得知為什麼人的腸道中會產生這麼多的氫氣和甲烷。而且Levitt也表示，他也不相信甲烷會與腸易激有關。

Costello分析糞便揮發氣體的裝置（一張有氣味的圖片）

因此，De Lacy Costell和他的同事們不再直接研究屁中的氣體成分，轉而去調查糞便揮發出的低濃度化合物。起初，他們在容器中把糞便和培養基混合起來以模仿大腸環境，然後通過塑料管道吸出或是泵出容器內上方空氣，並通過氣相色譜-質譜聯用分析其中成分。研究人員在其中發現了297種化合物，包括揮發性的硫化物，以及吲哚、糞臭素等和糞便氣味有關的分子。不過，他們也發現了很多好聞的物質，比如α-和β-蒎烯、檸檬烯等。通過這些化合物含量的不同，或許就能區分出健康人和患有潰瘍性結腸炎，或因艱難梭狀芽胞桿菌和空腸彎麴菌感染而腹瀉的人。

所以蒎烯和檸檬烯的存在會使糞便有松樹和檸檬的氣味么？

也許吧，但這些化合物的含量都很低，而引起臭味的吲哚，糞臭素和硫化物還是佔主導地位的，De Lacy Costello說。

科學家們研究屁和糞便中的物質到底有什麼用？

在2014年發表的一項研究中，他們用更簡單也更便宜的金屬氧化物半導體探測器代替了質譜儀，這使得整個系統都更加小型化。「如果可以設計一個僅根據揮發出來的氣體就能分析樣品化合物組成模式的儀器，那麼在無需明確知曉具體物質的條件下就可以檢測疾病。」De Lacy Costello說。到目前為止，該系統通過糞便區別IBS患者與IBD患者的準確率可以達到76%。De Lacy Costello的團隊也開發了一種「電子鼻」，嘗試以此作為疾病早期預警與結腸癌篩查的工具。

所以之後有可能通過驗屁直接診斷疾病么？

「在未來，我們很有可能通過直接監測糞便、皮屑、呼氣這些身體的排出物就能診斷出某些疾病，」De Lacy Costello說，「這肯定是全世界科學家追求的目標。」不過，Levitt認為，只有像他自己所做的那樣採用直腸插管來直接採集捕捉屁，用屁做檢測才能成為，否則等屁放出來，被空氣的稀釋以後會讓微量成分的檢測變得十分不可控。所以，這個想法可能沒辦法實際應用。

2011年，三個不同的實驗都表明，參與者在開始吃菜豆或是烤豆的那天放的屁都會比往常更多。但是隨著時間推移，受試者身體漸漸就適應了豆子的攝入，幾周後，放屁的頻率就會下降到正常水平，Levitt也親身經歷過這種影響。「關於豆子的個體差異和時間差異十分有趣，我對此也不是十分了解。」他說，「但是當我一旦給別人吃豆子，他們腸道的產氣量無疑要比吃其他的碳水化合物時多很多。」

「不要憋得太久，這可能會讓易感人群感到疼痛甚至得上IBS，」Stanton說，「避免使用膳食纖維可能會減少屁的產生，但是膳食纖維在很多方面都非常重要，比如降低患結腸癌、痔瘡，以及憩室病的風險等。燕麥和許多水果中的可溶性纖維可以促進腸道中「好」細菌的增長，這些細菌可以產生短鏈的脂肪酸，由腸道吸收後可以降低膽固醇和血糖水平，減小結腸癌患病幾率。」Levitt還嘗試過讓受試者在持續一周的時間裡每天吃四次活性炭，結果表明吃活性炭對控制屁的氣味和量沒有任何作用。因此，如果你想少放屁，除了不吃膳食纖維這個不推薦的方法外，唯一的選擇可能就是「別吞下太多的空氣」。所以，只要屁不會造成你生理上的疼痛，你和你身邊的人都應該學會寬容一些。