《一颗屁的科学》:为什幺屁会臭?男性与女性的屁有什幺差异?

为什幺屁会臭?

我们都喜欢自己的屁味(拜託别装了,你有吧),尤其是在密闭空间,或者在棉被帐篷里享用「闷锅」(注1)的时候。不过,那股味儿究竟如何炮製出来?

辛勤的细菌在消解结肠中的食物余渣时,会製造高度挥发性气体,这是屁味之始。这个美妙的过程称为新陈代谢,此时複杂的分子被分解为较简单的分子(分解代谢),并製造出新的分子(合成代谢),还有大量的气体。

放屁所排出的气体大多数是无味的(氮气、氢气、二氧化碳都没有气味,甲烷也没有),但同时被製造出来的那一丝丝带气味的挥发气体就比较有意思了。这些气体的特别不只是因为它们超难闻,还有它们的挥发性,也就是说这些气体很容易飘散为蒸气(注2),这使它们能够在空气中四处浮动,钻进我们的鼻子里。

每颗屁都含有各种不同的化合物,这是食物分解时一併产生的,一般来源是肉类、坚果、穀物与豆类中的高浓度蛋白质。最熏臭的屁经常是在分解食物中的胺基酸(蛋白质的组成基础)时产生的,许多食物中都有胺基酸,而豆类、起司和肉类中特别多,这些食物不见得能为屁量升级,但通常可以加料调味。

从屁股到鼻子的飞行航道很简单:放屁后,这些挥发气体被空运出来,藉着布朗运动,一路进入我们周遭的空气(我们四周的空气里基本上有成亿上兆的分子是肉眼看不到的。它们不停地移动,碰撞彼此,从初始位置扩散,混乱无固定模式)。数量规模如此巨大,以至于气体是相对均匀地蔓延散开,混入大气中,从屁股到鼻子,还有更远的地方。

最有味的屁闻起来像:

    硫化氢=臭掉的鸡蛋硫氢甲烷=烂掉的高丽菜三甲基胺=生鱼肉硫代丁酸甲酯=起司粪臭素=有点像猫屎吲哚=带有花香的狗屎甲硫醚=高丽菜硫醇=鸡蛋

接着嗅觉登场了。在你呼吸时,那些挥发的气味物质会被吸进鼻腔,顺着通道前进,最后遇上嗅觉皮膜里的黏液,嗅觉皮膜连结着脑中的嗅球(位于额头后方的大脑旁);黏液会持续流动,每十分钟左右先前的黏液就被取代掉,有些气味分子会融入黏液,然后被嗅觉化学受器侦测到,这些受器是侦测气味化学物质的小构造,会透过一小片邮票大小的神经元,将微小的电子讯号传送到嗅球,再经由轴突(你可以想像成超级细小的微型电缆)传到大脑,大脑会转译讯号,将屁味的感觉提供给你。

这里有个小祕密:气味分子实际上如何与气味受器产生反应,将代表某特殊气味的特定讯息递送出去,仍然是个谜。过去的人认为是以「钥匙对应锁」的方式进行:每个气味分子就像是把钥匙,能符合特定化学受器的锁孔,但问题是,我们能闻到大约一兆个不同的气味化合物,就需要一兆个不同的化学受器,这不太可能。此外,现在已知可编码为气味接收器的基因有四百个,如果你认为眼睛只用了四个接收器就能产生我们看见的所有颜色,那幺嗅觉仍是悬案应该不令人意外。

实用建议

我经常在半夜感觉自己需要排气放风一下,但又不确定那气味会是芬芳香甜,还是消化不良的轰然酸臭。为了顾及我老婆的感受(她相当重视睡眠品质),通常我会用手去盖住,放肆地一洩而出,然后就可以把它引向自己的鼻子,远离她的(她拥有超乎常人的优异嗅觉)。仔细想想,也许我真是不懂得分享。

气味列表屁屁气体
(或挥发气味分子)

气味
(我自己订的腐臭量表,从1到10)

注记硫化氢(H2S)

臭掉的鸡蛋。
9分

浓度偏高时,毒性增强,变得易燃、有腐蚀性且可能爆炸。产生自多种膳食纤维,蛋白中也有许多卵白蛋白,分解后与氢发生反应会生成硫化氢。

估计有50%的人口胃肠中有硫酸盐还原菌,才会产生这种气体。

甲硫醚(CH3SCH3)各种描述都不同,较像是烤豆子、甘蓝菜、甜玉米与腐烂肉类的综合体。
7分有时在石油精炼、食物调味与造纸过程中使用。硫氢甲烷又称作甲硫醇(CH3SH)

臭鼬一样难闻的臭鸡蛋,又带点大蒜味。
7分

类似甲硫醚,可掺入家用瓦斯,使原本无味的甲烷「能被闻得到」。气味强烈,即使浓度只有十亿分之十(10 ppb)也闻得出来。三甲基胺(C3H9N)

腐臭鱼肉、汽油、阿摩尼亚、家用瓦斯
8分

在食品加工调味中,用来增添鱼腥味,甚至是猪肉味。硫代丁酸甲酯(C5H10OS)

起司、鸡蛋、硫磺。
7分

存在于草莓香气中。有时添加在食物中,可提升奶香、番茄香、果香与料理香气。粪臭素又称作3-甲基吲哚(C9H9N)

汽油、瓦斯、猫屎。
7分

有人认为它被美军用做一种非致命祕密武器。当我们消化食物,尤其是肉类、蛋白、黄豆时,会从色胺酸产生这种物质。吲哚(C8H7N)

一般兽类身上的气味、柳丁花香。
7分

与粪臭素类似,是从肠胃里的色胺酸分解中产生的。用于香水製造,特别是合成茉莉精油。男性与女性的屁有什幺差异?

有一篇了不起的研究报告刊载在英国医学期刊《Gut》(1998:43:100-104),它说得很清楚,女性的屁远比男性的臭(不好意思,也许有人发现我正在振臂叫好)。而且不只是较臭一点点,是没得比的爆臭。这是因为女性的屁中,臭味气体的浓度比较高。研究发现,和男性的屁相比,女性臭屁里的硫化氢浓度高出200%,硫化氢的量多出90%,另外,甲硫醇的浓度也多了20%。而且资深屁臭裁判员(别怀疑,就是有人干这行)测试后,判定女生放的屁很明显比男生的刺鼻。没错,虽然这是个小型实验,只有十六个自愿受试者,但这个小众研究领域的特色就是样本数少,几乎没参考文献。你看看嘛!差200%啊!臭屁女,闪边去吧!

「女性的屁比男性的更容易点燃……」

可是谈到屁量时,情况就完全不同了。这项特别的研究显示,不管是每次的平均排气量(男生每颗屁量118毫升,女生则是89毫升),或者单论放屁次数(男女生放屁次数比是52:35),男生都是压倒性完胜。去,噗噗男,快滚开!

当然,还是有不同的观察,汤姆林(Tomlin J)、路易斯(Lowis C)与李德(Read NW)所做的研究〈健康自愿受试者的正常胃肠排气〉指出:「女性与男性的排放量相同。」呿,这说明了这块领域多幺乏人问津,显然需要投入更多研究。来吧,朋友们来试试吧,你很有机会拿到极富韵味的诺贝尔奖。

女性的屁比男性的更容易点燃,因为女性体内製造甲烷的细菌比例较高,生产的屁就有更多甲烷。大约60%的女性产生甲烷的量挺可观的,男性只有四成有这幺多甲烷,这或许也是女性整体说来屁量较少的原因,因为製造甲烷的细菌需要许多氢气来生产甲烷。有报导说,荷尔蒙补充疗法(HRT)据说会让人更容易放屁,因为其中的孕激素使食物通过肠道的速度变慢,于是更多食物会转变成屁。

有没有办法将屁存放在罐子里呢?

说实在的,收集屁是想做什幺呢?好,想像我们有一座国家屁气银行,不是蛮不错的吗?为躲避核弹攻击而兴建的高科技地底洞穴,储存低温封藏、从古至今的屁,这意思有点像千禧年种子银行(Millennium Seed Bank),只是比较不⋯⋯土里土气。若可以为后代子孙保留那些伟人、善人的直肠正气(也许小人物和恶徒的也行),我们的世界是不是会更加丰富?想像一下,我们的小孩可以吸亨利八世、沃尔西主教(Cardinal Wolsey)或凯萨琳皇后(Catherine of Aragon)的屁息,而不是读什幺解散修道院这种历史事件。我打赌凯萨大帝的屁是猫屎味的,埃及豔后的屁闻起来非常像春天潮溼的人行道。达文西的屁一定有奥勒冈青草味。你想闻闻谁的屁呢?宝嘉康蒂的?成吉思汗的?耶稣的?

想长期保存气味会遇上一个耐人寻味的问题,但我们先来谈谈若要为自己打造屁气档案库,第一步该怎幺做?其实简单得要命,总归到阿基米德的浮体原理。你要做的就只是等一颗即将喷发的屁,弄到一座浴缸,取得有适合盖子的玻璃罐。第一步,愉快地放一缸洗澡水,不是泡泡浴那种,然后脱掉衣服,抓着玻璃罐噗通下水。躺下来后拿掉玻璃罐盖子,将它整个没入水中,让里头充满水。保持罐子在水中注满水的状态,底部朝上,放到你屁眼上方。

都就定位后,痛快地让屁喷发,尽可能多排一些(请注意,我们不接受那种「水水」的屁喔,这可是阖家观赏时段),应该有气泡会飘进罐子里,与气泡上升浮力等重的水量则会被排出来。基本上,气体会上升推进,将水向下挤,然后气体就被关在罐子里了。现在阖上盖子锁紧,转回来让开口朝上,罐子中的水流到底部,屁会向上升至顶部。就这幺简单,十八世纪的人称这招为「向下排水集气法」。若想分析屁的气体,只要将罐子浸入较大的水域中,颠倒过来后再打开,伸入针筒去抽取气体就行了。

屁的臭味会维持多久?

好了,收集屁的实际操作方式已经有了,但咱们的国家屁气银行还有些隐忧。收集来的屁能维持多久呢?为此我和塞拉教授(Andrea Sella)吃了一顿很带劲的印度素食拼盘料理,讨论了非常久。这位化学家任教于伦敦大学学院化学系,他的上课方式十分劲爆,对安全卫生的态度随随便便,让他在系上臭名响亮。我超爱他,你如果遇上他,肯定也会。

现在的麻烦是,屁封闭在罐子里,会冒出几个状况影响原本捕捉到的气味。你别忘了,那些气味是由带有特定味道组合的挥发性分子组成,很可能发生变化反应,万一它们与周遭其他分子产生反应,交互作用下可能生出全然不同的气味分子,甚至气味完全消除。比方说,硫化氢最终就可能与空气,或你的屁的其他成分产生反应,形成第三种物质。

屁味面对的威胁包括:

    与屁之中(或者玻璃罐与浴缸水中)的水蒸气发生反应,导致气味成分在水中溶解。氧化(氧气增加,或者在化学反应中损失电子)。接触到紫外线时特别容易发生,紫外线与氧分子发生作用,导致屁不易维持的性质因氧化而消失。与屁里的其他气体发生反应。与容器材料发生反应。玻璃的化学惰性很强,所以不需要担心它,但金属盖与塑胶封套就可能造成问题。

我们应该抓紧机会,好好闻屁,就像我们「珍惜今朝」一样,把握裆下,及时吸了 !好吧,国家屁气银行是有难度的,不过要是气体冷却,也许温度低到-196ºC 足以造成液态氮,甚至低到-253ºC 出现液态氢,化学反应就会减缓,气味就可以保留住,你瞧!国家屁气银行行得通呢。噢呜,不好意思,我得先闪人,印度拼盘在起反应了⋯⋯

动物也放屁吗?

拉贝奥蒂(Dani Rabaioitti)与卡鲁索(Nick Caruso)都是很棒的生态学家。他们合作处理我们这时代的伟大问题之一:「牠放屁吗?」并在推特引发了热烈讨论,动员全世界的动物专家一起集思广益。他们很慷慨,同意我将他们的一些成果拿来与大家分享,更多内容发表在他们的杰作《牠会放屁吗?》(Quercus出版社,2017年)一书中。为了回报他们,我向他们保证你会去买一本,这应该没问题吧?

动物放屁吗?注记鲱鱼是为了彼此沟通,牠们会吞下空气再放屁排出。山羊是二○一五年有架载了两千头山羊的飞机迫降,原因是山羊排放了过量气体。牛是牛的确会放屁,不过打嗝所製造的气体更多。农牧业整体温室气体排放的三分之一都来自牛群,每天总共排出六百公升,其中大约有二百五十公升是甲烷。那真是超级多。袋鼠是屁没有牛那幺多,但和马差不多。僧帽水母不牠们没有肛门,进食须利用消化酶将食物液化。蜘蛛未知大部分蜘蛛利用有酶的毒液,在体外进行消化过程。大象是牠们有巨大的消化道来分解像树皮这样粗糙的食物。鸟类不鸟类没有产生屁所需的肠道细菌,消化过程也十分迅速。白蚁是虽然体型迷你,但是白蚁数量庞大,产生的甲烷占全世界排放量的5∼19%。金鱼不虽然胃肠内确实有造屁的细菌,金鱼比较可能打嗝。药丸虫稍微药丸虫将含氮废物转化为阿摩尼亚,然后一阵阵喷出,通常会花几分钟,但有时候要耗上一小时,甚至更久。 注释

[1] 闷锅是把头部也一起紧紧包在棉被里进行的放屁行为,对朋友或伴侣进行此行为时非常欢乐,但也极度危险,据说是摩嫚(Ethel Merman)与鲍宁(Ernest Borgnine)婚姻破局的原因之一。

[2] 不少概念科学家常常没对一般大众讲解清楚,以至于连带延伸的任何知识也都没被了解,真叫人火大,这里是其中一个例子,就由我来说明吧,物质型态变化过程如下:一、固体;二、液体;三、气体;四、离子体。但实际上并不是这幺泾渭分明,因为水即使在比沸点低许多的温度,也可能以气态存在。比方说,把溼毛巾摆在阳光下,水分子会慢慢蒸发,直到毛巾乾掉。由于本身携带能量,水分子会在彼此周围跳动,若刚好有个水分子撞击其他分子的力道大得足以使它逸出毛巾,它便成为气态分子,即使它的温度比水的沸点100ºC还低。就像布朗运动一样,这是随机的,但由于发生的数量规模如此庞大,有上兆个分子参与,所以变成必然的。会迅速逸散成蒸气的物质就是有挥发性的:他们容易跳出目前的物质,飞驰在空气中。

书籍介绍

本文摘录自《一颗屁的科学》,时报出版
*透过以上连结购书,《关键评论网》由此所得将全数捐赠联合劝募。

作者:史蒂芬‧盖兹(Stefan Gates)
译者:林柏宏

一本不同凡响的放屁研究报告书!

屁是什幺东西?屁为什幺难闻?所有生物都会放屁吗?

针对人体惊奇的甲烷製造能力,这是史上第一本进行全面科学观察的着作。从食物变成屁气的过程、肠气背后的奇异原理,屁音、屁味、文学中的屁,还有历史上最厉害的放屁人,内容保证带来阖家欢乐,让人脑洞大开,爆笑到掉裤头!

特别收录

独门造屁配方(竟然有这种东西!)40种屁的委婉讲法(这得学起来……)《一颗屁的科学》:为什幺屁会臭?男性与女性的屁有什幺差异? Photo Credit: 时报出版
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