我们每天会吃下去很多像纤维素这样难以消化的多糖，它们在穿过小肠的过程中可能会产生13升易燃的氢气，这可是很危险的。幸好，实际上我们放出来的只是屁而已，相比于暴露在空气中的可燃气体，屁味虽然让人觉得不那么愉悦，但是造成的麻烦好像小了很多。为什么这些氢气最后都变成屁了呢?而且据说屁还能被科学家和大夫用来诊断疾病，这又是怎么实现的呢?
我们肯定不可能产生那么多氢气，要不然我们不早就飘走了？所以氢气是怎么变成屁的？
还好我们每个人的肠道里都有那么一些细菌可以消耗掉氢气。图片来源：Biomedical Imaging Unit, Southampton General Hospital/Science Photo Library
我们的结肠中大概生活着两千克的微生物，它们每天会消耗大约40克多糖。结肠中的细菌可以将每克碳水化合物转化为三分之一升氢气，这样算来每天就大约会产生13升。但肠道中的微生物可是很擅长把消化时产生的物质转化为其他物质的，而厚壁菌门细菌(Firmicutes)所产生的氢气也可以成为其他细菌的原料。比如，有的细菌会使硫离子和氢气反应产生硫化氢，这种气体不仅有一定毒性和臭鸡蛋的味道，本身还十分易燃。古生菌(Archaea)可以让四分子氢气和一分子二氧化碳反应生成一分子甲烷和两分子水，从而降低可燃性。
所以在经过这一系列的化学变化后，屁里都含有哪些化学物质？各自的量又是多少？
从肠道排出的气体其实大部分都是无味的，大约四分之一只是单纯的氧气和氮气，另外四分之三是肠道菌群产生的二氧化碳、氢气和甲烷。当然，你也闻到过，人和人屁味道的差别还是挺大的，想必成分也有所不同，美国明尼阿波利斯退伍军人事务医疗中心的胃肠病学家Michael LevittIn就发现，只有三分之一的人肠道中有能产生甲烷的细菌。从上世纪70年代开始，Levitt就在开展关于肠道气体组成的研究，有时还会将导管插入患者的直肠收集他们的屁。他也亲自尝试过这个装置，并坦言这确实会让人菊花一紧。
1998年，Levitt的团队通过直肠插管对6名健康女性和10名健康男性在4个小时内产生的屁的组成进行了详尽的研究。研究对象的总产气量范围在106ml到1657ml之间，其中最多的人大约能产生500ml氢气，但是只有4人的屁中含有甲烷。Levitt团队的测量结果还发现，产生气味的成分并不会消耗太多的氢：硫化氢，甲硫醇这种闻起来像是烂白菜的成分，以及有大蒜气味的二甲硫醚，总共加起来平均只占屁中的50ppm。
我们每天会放多少屁？
4小时内，16名研究对象放屁次数在3到9次之间，每次约有100ml。这个频率与1998年澳大利亚新南威尔士大学Rosemary Stanton和 Terry Bolin二人对健康人所做的研究相符。Stanton解释说，他们之所以要研究放屁，是因为有些人认为膳食纤维使胀气增多是消化不良的表现，从而避免食用。他们对60名男性和60名女性进行调查，让他们记录每天的放屁次数和食物摄取。结果表明，男性每天会放屁2到53次，平均12.7次，女性每天1到32次，平均7.1次，放屁的次数会随着纤维的摄入量增多。研究表明放屁是十分普遍的，Stanton说：希望打算摄取更多膳食纤维的人对此做好准备。
屁只在肠子里产生，那它和我们的健康能有什么关系?
有证据表明，肠道细菌的失衡与肠易激综合征(IBS)等疾病会造成屁中氢气和甲烷含量的变化，来自英国西英格兰大学的Ben de Lacy Costello说。甲烷气体可能导致便秘，因为它们似乎会抑制肠蠕动。同样，硫化氢也会抑制肌肉收缩，这可能与肠壁损伤、炎症性肠病(IBD)和结肠癌有关。然而，气体测试的可靠性也存在一些问题，比如无法从中得知为什么人的肠道中会产生这么多的氢气和甲烷。而且Levitt也表示，他也不相信甲烷会与肠易激有关。
Costello分析粪便挥发气体的装置(一张有气味的图片)。图片来源： Ben De Lacy Costello / ref 6
因此，De Lacy Costell和他的同事们不再直接研究屁中的气体成分，转而去调查粪便挥发出的低浓度化合物。起初，他们在容器中把粪便和培养基混合起来以模仿大肠环境，然后通过塑料管道吸出或是泵出容器内上方空气，并通过气相色谱-质谱联用分析其中成分。研究人员在其中发现了297种化合物，包括挥发性的硫化物，以及吲哚、粪臭素等和粪便气味有关的分子。不过，他们也发现了很多好闻的物质，比如如果可以设计一个仅根据挥发出来的气体就能分析样品化合物组成模式的仪器，那么在无需明确知晓具体物质的条件下就可以检测疾病。De Lacy Costello说。到目前为止，该系统通过粪便区别IBS患者与IBD患者的准确率可以达到76%。De Lacy Costello的团队也开发了一种电子鼻，尝试以此作为疾病早期预警与结肠癌筛查的工具。
所以之后有可能通过验屁直接诊断疾病么？
在未来，我们很有可能通过直接监测粪便、皮屑、呼气这些身体的排出物就能诊断出某些疾病，De Lacy Costello说，这肯定是全世界科学家追求的目标。不过，Levitt认为，只有像他自己所做的那样采用直肠插管来直接采集捕捉屁，用屁做检测才能成为，否则等屁放出来，被空气的稀释以后会让微量成分的检测变得十分不可控。所以，这个想法可能没办法实际应用。
豆子真的会让人放更多的屁吗？
2011年，三个不同的实验都表明，参与者在开始吃菜豆或是烤豆的那天放的屁都会比往常更多。但是随着时间推移，受试者身体渐渐就适应了豆子的摄入，几周后，放屁的频率就会下降到正常水平，Levitt也亲身经历过这种影响。关于豆子的个体差异和时间差异十分有趣，我对此也不是十分了解。他说，但是当我一旦给别人吃豆子，他们肠道的产气量无疑要比吃其他的碳水化合物时多很多。
有什么好的方法可以控制放屁吗？
不要憋得太久，这可能会让易感人群感到疼痛甚至得上IBS，Stanton说，避免使用膳食纤维可能会减少屁的产生，但是膳食纤维在很多方面都非常重要，比如降低患结肠癌、痔疮，以及憩室病的风险等。燕麦和许多水果中的可溶性纤维可以促进肠道中好细菌的增长，这些细菌可以产生短链的脂肪酸，由肠道吸收后可以降低胆固醇和血糖水平，减小结肠癌患病几率。Levitt还尝试过让受试者在持续一周的时间里每天吃四次活性炭，结果表明吃活性炭对控制屁的气味和量没有任何作用。因此，如果你想少放屁，除了不吃膳食纤维这个不推荐的方法外，唯一的选择可能就是别吞下太多的空气。所以，只要屁不会造成你生理上的疼痛，你和你身边的人都应该学会宽容一些。
参考文献：
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原文链接：
https://www.chemistryworld.com/feature/explainer-the-chemistry-of-farts/2500168.article
