屁里屁外的科学

2023-04-02 01:02
大自然探索 2023年4期
关键词:臭鼬硫醇臭味

造屁食物有哪些?

和吃喝拉撒一样,放屁也是人的自然生理过程。

一个成年人平均每天要放15个屁,胃肠有问题的人会多放一些。国际著名医学期刊《新英格兰医学杂志》曾报道过一位放屁特别多的患者。在五年的住院期间,这位患者平均每天放34个屁。最多时,仅四小时内他就放了70个屁,他的最高日放屁纪录是单日141个。一天放上百个屁肯定是太多了,但如果你一天一个屁也不放,而且你还觉得肚子胀胀的,那你可能要去医院检查下患便秘、肠道息肉或肠梗阻的问题。

按体积计,屁中约75%的气体来自肠道细菌分解膳食纤维的过程,另外约25%来自你吃东西、喝水时吞下的空气。有人放的屁一点儿也不臭,很可能是因为他们吃东西或喝水时吞进了过多空气,这种症状名为“吞气症”。通常情况下,人们很难意识到自己吃东西或喝水时吞进了太多空气,不过,解决这个问题的方法也很简单:吃慢一点儿。

黄豆吃多了爱放屁,这句俗话得到了科学的印证。黄豆这类含多种碳水化合物的食物是最能造屁的食物之一,其中催屁成分主要是棉籽糖和水苏糖这两类寡糖(3~10个单糖分子聚合而成的碳水化合物),它们都属于水溶性膳食纤维。

都说膳食纤维能促进排便,改善新陈代谢,这话不假,但寡糖这种膳食纤维比较特殊。人体缺乏分解寡糖的酶,黄豆被我们吃进肚子后,其中含有的寡糖能够完整抵达结肠,并被那里的细菌分解消化,产生大量气体。结肠积累的大量气体在寻找一切机会逃出体外,好在不远处就是肛门,只要你稍微放松警惕,这团憋闷了好久的气体就会冲破“城门”。除了黄豆等豆类食物,土豆、红薯、花菜、水果、牛奶等食物也含有寡糖。

作为重要的粮食,豆类同时含有碳水化合物、蛋白质和脂肪这三种重要的营养素,如果仅仅是因为吃了容易放屁就放弃那么好的食物,岂不可惜?于是,不少人想方设法要除去豆类里令人讨厌的寡糖,比如在烹煮豆类前长时间浸泡豆类,试图让其中的水溶性寡糖溶解到水中。对于此,美国农业部的科学家格蕾表示,浸泡豆类的唯一作用是缩短其烹调时间,至于对减少寡糖,或者对让吃豆子的人少放些屁,其实没多大用。相反,最有效的解决办法是养成长期吃豆类的习惯:如果一个人经常吃豆类,其肠道微生物组就会逐渐适应并做出调整,从而逐渐减少因吃豆类而产生的过多气体。

屁会传播疾病吗?

一护士曾问澳大利亚医生卡尔:“如果医护人员在无菌手术室放屁,会不会引起患者感染?”卡尔当时无法回答这个问题,这让他心里很不爽。于是,不久后他联系了他的微生物学家朋友卢克,并设计出了一个验证实验。两人找来一名志愿者,让他在无菌环境里,分别在穿裤子和不穿裤子的情况下,朝距离自己屁股5厘米的培养皿里放屁。

经过一晚上的时间,第二天,承受“无裤屁”的培养皿里已经长出了菌斑,而另一个培养皿则没有任何菌斑。进一步观察发现,菌斑中只含有两种细菌,且都是无害的,它们是人体肠道内和皮肤上的常见菌种。

有的屁为什么这么臭?

著名科学家富兰克林曾专门写过一篇研究屁的论文。在论文中,富兰克林认为,气味难闻恐怕是放屁造成尴尬的主要原因。因此,他在文中探讨了如何通过服用药物改造臭屁,从而消除臭屁中难闻的气味。在他看来,如果屁不再难闻,那么在大庭广众下“放风”也就不太会令人难堪。

其实,组成屁的绝大部分气体都是没有气味的,而真正让人反感和恶心的成分只占屁体积的1%。那么,这1%究竟都是些什么成分?

禽舍内经常会出现氨气浓度过高的情况,尤其是在冬季。高浓度的氨气对动物和人类都會造成一定伤害

臭鸡蛋、温泉和火山的气味——硫化氢

屁里含有的硫化氢微不足道,但我们的嗅觉感受器对硫化氢的敏感度却非常高,每20亿个分子中只要存在2个以上的硫化氢分子,我们就能嗅到。硫化氢有股明显的臭鸡蛋味,是一种有毒气体。当空气中硫化氢的体积比上升到千分之一以上时,人就会有生命危险。

口臭很大程度上也是因为甲硫醇

烂白菜、堆肥的臭味——甲硫醇

屁里含有的微量甲硫醇的气味实在是让人难以忍受,其实不只是屁,口臭很大程度上也是因为甲硫醇。因为甲硫醇臭得让人刻骨铭心,所以煤气或天然气中会添加适量的甲硫醇,这么做就是为了让用户第一时间发觉煤气或天然气泄漏。曾有科学家对比过屁中各种臭味气体并得出结论:甲硫醇对屁臭味贡献最大。因此,如果你放了一个富含甲硫醇的屁,那么在屁飘出房间之前,任何遮掩手段都于事无补。

鸡舍的气味——氨气

如果谁的屁熏得周围人睁不开眼睛,那这个屁里的氨气可能有点多。不过,人屁里那点儿微量的氨气是很难达到这个效果的,河马屁或大象屁“辣眼睛”的概率会大些。氨气会刺激眼睛和呼吸道黏膜,吸入过量氨气还会引起肺水肿。禽舍內经常会出现氨气浓度过高的情况,尤其是在冬季。高浓度的氨气对动物和人类都会造成一定伤害。

粪便的臭味——吲哚

吲哚属于芳香杂环有机化合物。高浓度的吲哚闻起来有浓重的粪臭味,但奇怪的是,低浓度的吲哚却具有花香味,是许多花香(比如茉莉花香、栀子花香)的组成部分,因此吲哚会被用来制作香水。

细心的你或许已经发现,上述五种气味成分中,三种是含硫化合物。某些食物含有更丰富的硫元素,例如玉米、豌豆、花菜(以及所有十字花科蔬菜)、桃子、牛肉……不过,如果为了避免放臭屁而少吃或再也不碰这些高硫食物,那可就得不偿失了——硫元素能构建和修复DNA,能保护细胞免受损伤,可以调节基因表达,还是许多蛋白质的重要组成元素。一个人要是缺乏硫元素,其皮肤、关节和韧带的状态都不会很好,还会因为慢性炎症而产生各种健康问题。这样看来,我们大可不必谈硫色变,和健康相比,放臭屁只能算“屁大点儿事”。

海风的腥味、变质蔬菜的气味——二甲基硫醚

海风的腥味很大一部分是二甲基硫醚造成的,它们来自海洋微生物的代谢活动。许多微生物的代谢活动都会产生二甲基硫醚,我们的肠道微生物活动也会产生这种臭味物质,生产过程离不开酵母的食品中也不可避免地含有二甲基硫醚,例如啤酒。啤酒中过多的二甲基硫醚会带给饮用者非常不悦的腐烂蔬菜的气味。比起前两种硫化物,二甲基硫醚虽然在臭味上稍逊一筹,但带给人的厌恶感却一点儿也不逊前两者。

动物世界的放屁之最

恐龙

为什么说某些恐龙的屁为改善地球大气做出过贡献呢?在侏罗纪和白垩纪期间,大型蜥脚类恐龙每天要吃下大量的植物(例如蕨类、苏铁和木贼)。这些植食性恐龙不咀嚼植物,而是将枝条和嫩叶完整吞下,让自己长长的消化道和生活在其中的大量微生物去分解和消化植物。微生物代谢活动会制造大量气体,这些气体被排出体外后进入大气,其中就包括甲烷、二氧化碳等温室气体。温室气体能够提高大气储存热量的能力,让地球变得温暖。不过,作为恐龙的后代,绝大多数现代鸟类已经失去了放屁的本事——它们的消化道太短,食物在消化道内停留的时间不足以让微生物发酵食物产生气体,因而今天绝大多数鸟类都不会放屁(鸵鸟等消化道足够长的鸟类例外)。

臭鼬

臭鼬放的屁堪比生化武器,这种说法一点儿也不夸张。臭鼬这个名字听上去就很臭,在臭鼬分布广泛的北美洲地区,当地人可谓谈臭鼬色变,甚至人们一旦在家中发现入侵的臭鼬,立刻就会夺门而出,有多远跑多远。臭鼬屁真能臭得让人弃家出逃?有人曾这样描述过臭鼬屁的威力:“那味道闻上去就像烧焦的橡胶混合了严重腐烂的臭蒜,其间还夹杂了杀虫剂的刺鼻气味……一旦沾上臭鼬的喷射物,那么令人头晕呕吐的气味能持续半个月之久……”臭鼬的肛门附近有两个专门合成臭味物质的腺体。经检验,臭鼬屁中含有硫醇、羧酸硫醇酯和甲基喹啉,其中一些成分具有强烈的臭味,能让臭鼬的天敌放弃捕食臭鼬的念头;还有一些成分能刺激黏膜——被臭鼬屁喷到的人甚至会出现短暂失明。

牛屁曾引发火灾

如果要比比哪种动物放的屁总量多,那第一名非牛莫属。牛放屁多的原因是多方面的:首先,人类为了获取肉、奶和皮革而大规模集中饲养牛,据2021年的官方统计数据,全世界共有约10亿头牛;其次,牛以反刍消化模式充分消化饲料,这导致牛消化道中的微生物可以有充足的时间完全分解饲料,并产生大量的甲烷、二氧化碳等气体;最后,目前谷饲(即用玉米、大豆、高粱、大麦等作物按照一定比例配置的饲料)是全球养牛业主要采用的喂食方案,而谷饲牛会比草饲(主要是苜蓿等牧草)牛放更多的屁。牛屁中的甲烷是臭名昭著的温室气体之一,其暖化效应潜能是二氧化碳的几十倍。据统计,每头奶牛平均每年排放的甲烷可达110千克之多!

不过,科学家也不是拿牛屁没辙,他们找到了一种减少牛屁中的甲烷含量的喂养方案。他们发现,在两周时间里进食含海藻饲料的奶牛,它们屁中的甲烷含量比之前下降了50%。不仅如此,牛打嗝排放的甲烷含量也大大减少。

犀牛并不是牛。犀牛是哺乳纲犀科动物的总称,它们放的屁通常很大声,而且因为犀牛是食草动物,所以它们的放屁频率很高。

无论是一场决定你未来的重要面试,还是非常严肃的研讨会议,一个响屁都会瞬间破坏掉和谐的气氛。不过,憋屁本身并不值得提倡。

憋着不放的屁,大部分会留在结肠中,等待下一次爆发;少部分溶解度高的气体会被黏膜吸收,从而进入血液,随着血液在人体内四处游走,其中一部分气体会进入肺部,随呼吸排出体外,但其余气体中的有害成分会长时间停留在体内。因憋屁导致甲烷、硫化氢等气体在肠道内长期停留,还会对肠道形成慢性损伤,从而提高人们患上炎性肠炎的风险。这样看来,比起碍于面子养成长期憋屁的习惯,不如有屁就放,毕竟面子事小,身体事大。

科学家正在尝试建立一个由人工智能驱动的屁声监听系统,希望可以通过屁声的变化无创检测出某些肠道疾病

小知识

海藻有什么神奇魔力,竟能让牛屁的甲烷含量直接减半?原來,牛产生甲烷主要依赖于瘤胃(广式牛杂煲中的牛肚就是瘤胃,这个胃的特征是肌肉层较厚,并富含绒毛状组织)中的产甲烷微生物。这些微生物要分解饲料制造甲烷,就离不开甲基转移酶,而海藻中的溴仿(一种卤代烃)成分刚好能够有效抑制甲基转移酶的活性。简单地说,只要有溴仿存在,牛消化道中的微生物就难以制造甲烷。

屁和放屁的别称

比起碍于面子养成长期憋屁的习惯,不如有屁就放,毕竟面子事小,身体事大

谈屁不雅,因此世界各地都有各自对屁和放屁的别称,比如流浪远方的嗝、穿粪气、腐烂的风、直肠湍流、屎将军发号施令……在英语里,“silent but deadly”(无声但要命,简称SBD)是最广为人知的一种屁的别称。我国古人称如厕通便为“出恭”,称放屁为“出虚恭”,中医称屁为“矢气”。

进入高海拔地区放屁会更响?

不少去西藏自治区旅行的游客在进藏路上都会发现至少两件怪事:一是各种零食的塑料包装袋膨胀并炸裂,二是自己放屁比之前更响。这两件事看似没有联系,其实,其背后的原因都是西藏自治区的大气压较低。因为从低海拔地区进入高海拔地区气压逐渐变低,所以包装袋和我们肚子里的气压相对就显得高了。在医学界,进入高海拔地区放屁更响的这种现象被称为“高海拔排气症”,即在高海拔地区,人会比在低海拔地区更容易排放出更大体积的消化道气体。

一股屁味儿的海王星

自2015年起,天文学家就在海王星的大气层中发现了一大团暗色气体旋涡,总面积约有我国的国土面积那么大。光谱分析表明,这团气体旋涡的主要成分是恶臭的硫化氢,我们的屁里面也有这种物质。这样看来,这团气体旋涡可能是太阳系中最大的一团“屁”了,不过它现在正在逐渐消散。迄今,天文学家在海王星大气中总共发现了5个这样的“屁旋涡”,它们躲在海王星的云层之下,用普通观测手段是观测不到的。不过,科学家利用哈勃望远镜3号宽场相机的蓝光频段发现了它们。可以设想,如果我们有朝一日登上海王星,或许会发现海王星的空气闻上去有股屁味儿。

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