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文／ 沒鹿角的喬巴｜果殼網科普作者
-ology 是一個特別科學的詞根，簡單說就是「－學」的意思。比如 musicology 就是研究音樂（music）的「音樂學」。類似的還有很多，像是 methodology（方法學），sexology（性學）······
有本暢銷書叫《Fartology》，顧名思義就是一本研究屁的科學的書，不知道這本書的作者是不是真的是一位 Fartologist。不過，真的有一大批科學家在認真研究著生活中我們每天都接觸、其實卻不太了解的屁（的科學）。
我們一天產生了多少屁？
在人類的大腸裡，生活著可能多達 2 kg 的微生物。每天，在我們的腸道裡，這些微生物可以發酵大約 40 g 的碳水化合物，產生大約 13 升的氣體[1]。但是實際上，從我們腸道出來的氣體並沒有這麼多－－一方面是因為腸道微生物的數量是在變化的，所以它們不能穩定的產生這麼多氣體；另一方面是因為，通過發酵產生的氫氣，可能在被排除體外之前已經被其他微生物利用，變成了其他的化合物了[1]。
屁是什麼組成的，每種成分是多少呢？
研究屁組成成分的學科，也被科學家自己戲稱為「屁組學」！其實屁的組成和比例對每個人來說是非常不一樣的，因為我們每個人每天的飲食和腸道微生物都不完全一樣。我們腸道裡面釋放的氣體，大多數是沒有氣味的—— 25% 是我們吸進的氧氣和氮氣，剩下的主要氣體例如二氧化碳、氫氣、甲烷也是沒有味道的。屁的主要味道來自佔屁體積不到1% 的氨、揮發性胺基酸，以及短鏈脂肪酸等氣體。
提到「屁組學」，就不得不提到美國的腸道學家邁克爾·萊維特（Michael Levitt）的研究。從上世紀 70 年代起，萊維特就開始研究不同人屁的組成。他經常在患者同意後，將一個管子插入到的患者的直腸裡面去收集屁的樣品。有的時候實在是找不到實驗對象，也會拿把自己當做樣品。
收集屁的實驗裝置，可沒有這張圖這麼簡單······。圖／123rf.com.cn 正版圖庫
在一項實驗中，萊維特曾經將管子放在志願者直腸內長達四個小時，目的是分析他們腸道的「產氣」狀況（想想實驗的樣子，不要太美好）。實驗結果表明，產氣的總體積在 106~1657 ml 的範圍內，最大值和最小值相差了將近 16 倍。只有 4 名志願者的屁中檢測到了甲烷的存在，這是因為只有大約三分之一的人類腸道中有產生甲烷的細菌，而不攜帶這類細菌的人是不會產生甲烷的。產氣最多的志願者也僅僅產生了 0.5 升的氫氣。像硫化氫和甲硫醇這些味道強烈的氣體，在每個屁中只占到百萬分之一那麼一點（50 ppm） [2]。
人一天平均放屁多少次？
在萊維特的實驗中，16 名志願者在四個小時的時間內放了 3~9 次屁，平均每個屁的體積為 100 ml [2]。萊維特的實驗結果和另外一個由澳大利亞新南威爾士大學開展的研究結果一致。新南威爾士大學的這個研究中，記錄了 60 名男性和 60 名女性的飲食和放屁次數，發現男性平均每天放 12.7 次屁（2~53 次不等），女性則為 7.1次（1~32 次不等）。放屁的次數和攝入食物中纖維的含量呈正比——纖維含量越高的時候，屁的次數也越多[3]。
放屁會傳播致病微生物嗎？
同樣是在澳大利亞，一名護士一天無意中問醫生卡爾. 克魯茲爾尼奇（Karl Kruszelnicki），如果她在無菌的手術室裡面放屁，會不會將有害的病菌傳染給正在手術台上的病人，最終導致病人被感染。卡爾醫生被這個簡單的問題給問愣了，於是專門設計了一個巧妙的實驗來驗證這個問題。
卡爾醫生讓他的助手在無菌的環境下對著細菌培養皿放屁：一組是在不穿褲子的條件下對著培養皿放屁，另一組是在穿著褲子的條件下對著培養皿放屁。然後，在培養箱中培養它們，第二天再檢測培養皿上是不是有細菌的生長。
在最終的發表的論文裡面，卡爾醫生在論文裡是這麼描述實驗結果的：在不穿衣服的條件下，對著培養皿放屁，培養皿中最終會有常見腸道和皮膚微生物生長。微生物在培養皿中生長呈圓環形，圓環形可能完全是由屁對培養皿的衝擊形成的；細菌是無害的種類，是我們常見的皮膚和腸道微生物。有趣的是，在穿著褲子的條件下，微生物並沒有在培養皿上生長。所以，穿著褲子的條件下，放屁這個途徑似乎不怎麼會傳播微生物 [4]。嗯！看看什麼是科學家的嚴謹！
所以，不用太擔心放屁會傳播致病微生物，盡情地放吧！圖片來源：123rf.com.cn正版圖庫
雖然屁裡面的硫化氫在高濃度的時候對人體是有毒的，但低濃度時卻可以幫助我們的身體。
英國埃克塞特大學之前的一項研究中發現，當人體處於疾病狀態時，細胞面臨著壓力也會產生微量的硫化氫。這些微量的硫化氫可以幫助細胞內的粒線體在壓力狀態下保持正常的功能。當細胞──尤其是血管細胞──沒有接收到這些微量的硫化氫氣體，細胞死亡的機率會顯著的增加。
實驗中，實驗人員設計了一種叫做 A39 的化合物，可以將生產硫化氫氣體過程中必須的酶傳送到細胞裡，實驗的結果表明這些酶確實改善了細胞的健康狀況。
不過論文發表後被一些人錯誤的解讀為時不時地聞一聞屁，會讓身體變得更好，預防中風心臟病和老年癡呆的發生。其實，研究人員只是在討論實驗的時候提到了這種可能性 [5]。
屁被憋回去的時候，發生了什麼？
有的時候我們在公共場合想放屁又不方便放，強忍了一小段時間之後又不想放了。屁去哪兒了？
憋著屁不放的時候，屁就會被腸壁細胞吸收、進入血液，所以憋了一段時間之後你就又不想放屁了。進入血液的屁會隨著血液循環到全身，先被肝臟過濾、然後到達肺，從肺部排出體外。
除了人類，動物們放屁嗎？
爬蟲類也會放屁嗎？會。圖／giphy
當然！比如說老鼠、斑馬，甚至爬蟲類的蛇、鬆獅蜥，都會放屁。但也有不放屁的動物──比如說鳥類，因為它們本身就不長的腸道不能儲存氣體。很多海洋生物也是不放屁的，比如貝類和螃蟹。其實在所有已知的動物物種中，哪些會放屁、哪些不會，我們知道的並不多。
然而，屁中的甲烷是一種重要的溫室氣體，研究動物的屁、更多地了解來自動物的甲烷排放，對於研究全球氣候變化有著重要的意義。基於這個原因，阿拉巴馬大學的尼克·卡盧索（Nick Caruso）專門建立了一個關於動物屁研究的開放數據庫，給同行科學家們提供了一個記錄分享各種動物屁研究的結果 [6]。尼克和同事們相信，通過這樣的數據共享，他們不僅可以更快的了解新的知識，同時也能為全球的氣候變化做一份貢獻。
科學家們也曾詳細的研究過狗和牛的屁。為了收集到足夠的屁，實驗動物不得不背著這個氣囊走來走去，氣囊通過一根管子與腸道相連，腸道裡的「廢氣」被收集在氣囊裡，用於各種實驗。在對「狗屁」的研究中，科學家們得到了以下的結論 [7]：
- 硫化氫含量越高的時候，屁的味道越惡臭
- 屁的形式無論是在不同狗之間，還是對於同一隻狗，都是在變化的
- 狗食物中如果含有木炭、絲蘭萃取物或者醋酸鋅，狗都會一直放屁，但不會那麼惡臭
- 屁或許可以在一定程度上能反映狗的健康狀況
用於收集狗（左，圖片來源：參考文獻[7]）和牛（右，圖片來源：參考文獻[8]）腸道內氣體的裝置。
其實說了那麼多，就是想表明一個觀點：屁和我們的身體健康一定是息息相關的。然而，屁的研究還只是處於起步的階段。關於屁，還有很多問題是科學家現在回答不了的。Fartology 還有很多學問可以做。
如何快速驅散一個屁？
日本曾經在一個節目裡做過模擬實驗。當一團氣體（實驗用的是有顏色的氣體）從身體向後方射出之後，向前移動身體的結果是，氣（屁）會一直跟著你。所以，正確的操作是向側面移動，這樣氣體會在最短時間內擴散開來。如果同時在身後揮舞手臂效果會更好。
PS：僅以此文獻給用「仙氣」啟發我的女朋友
（果殼網編輯：明天）
參考文獻
- Explainer: The chemistry of farts.
- FL Suarez et al, Am J Physiol., 1997, 272, G1028
- TD Bolin and RA Stanton, Eur J Surg, 1998, 164, 115
- Hot air? BMJ : British Medical Journal. 2001;323(7327):1449.
- B Szczesny et al, nitric Oxide, 2014, 41, 120-130
- Rabaiotti, D. and N. Caruso (2017). Does It Fart?: The Definitive Field Guide to Animal Flatulence, Quercus Publishing.
- A scientific study of dog farts—I could not make this stuff up.
- This Is How You Turn Cow Fart Gas into Energy.
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