おならの化学
おならはただの空気ではありません。腸内のさまざまな生化学的プロセスによって生成される、最大12種類のガスが混合した複雑な混合物です。その化学組成を理解すると、驚くほど洗練された代謝の物語が見えてきます。
ガスの組成
平均的なおならの組成は、窒素約59%、水素21%、二酸化炭素9%、メタン7%、酸素4%で、残り1%未満に硫化水素、メタンチオール、ジメチルスルフィドなどの微量ガスが含まれています。正確な組成は個人や食事内容によって大きく異なります。注目すべきは、すべての人がメタンを生産するわけではないということです。メタン生産に必要な古細菌（主にMethanobrevibacter smithii）を腸内に持つ人は全体の約30〜40%に過ぎません。メタンを生産する人は副次効果として浮きやすい便になる傾向があります。これは科学的に興味深い事実ですが、夕食の席で話題にするのは控えるべきでしょう。
各ガスの発生源
窒素と酸素は主に飲み込んだ空気から来ますが、その多くは直腸に到達する前に再吸収されます。水素は結腸内で細菌が未消化の炭水化物を発酵させる際の主要な産物であり、大量に生産され、その一部は再吸収されて肺から呼気として排出されます。二酸化炭素は発酵と小腸内での胃酸と膵臓の重炭酸塩の反応の両方の副産物です。メタンはメタン生産古細菌が水素に作用することで生成されます。硫黄化合物はタンパク質中の含硫アミノ酸を細菌が代謝する際に生成されます。
引火性：神話の背後にある科学
技術的には、おならに点火することは可能です。ただし実際はインターネットの動画が示すほど単純ではありません。水素とメタンが可燃性成分で、どちらも薄い青い炎を上げて燃焼します。点火が起きるには、これらのガスの濃度が下部可燃限界（水素で4%、メタンで5%）に達する必要があります。実際には、腸内ガスは不燃性の窒素や二酸化炭素で希釈されているため、通常の状況では安定した点火は難しいのです。この現象は実在しますが、一貫性があるとは言えません。臨床的または学術的な環境での試みは強くお勧めしません。
腸内マイクロバイオームとの関係
あなたのおならの正確な化学組成は、腸内マイクロバイオーム——腸内に生息する何兆もの細菌、古細菌、真菌のコミュニティ——の指紋のようなものです。異なる微生物種は異なる代謝副産物を生成します。多様な食物繊維が豊富な食事は多様なマイクロバイオームを育て、多様な発酵ガスを生産します。抗生物質は数日以内にマイクロバイオームを劇的に変化させ、日和見細菌が一時的に増殖することで腸内ガスが増加することがよくあります。プロバイオティクスの摂取、発酵食品、食事の変化はすべておならのガス組成を測定可能な程度に変化させます。あなたのおならは文字通り、内側にいるあなた自身を反映しているのです。
化学的な豆知識
- おならには同時に最大12種類の異なるガスが含まれています。
- 硫化水素は高濃度では有毒ですが、おならの濃度は害を及ぼすにはあまりにも低すぎます。
- おならにメタンを生産するのは人類の30〜40%のみ——これは遺伝的に決定されています。
- おならのガスは温かく、体温のため約37℃で排出されます。
豆知識
シロアリは世界最大のおならの化学者です。腸内微生物がセルロースを消化する際に生成されるメタンの排出量は、年間大気中のメタンの推定1〜3%に相当します。シロアリの塚一つから、牛一頭以上のメタンが放出されることもあります。
出典
- Levitt, M.D. (1998). Follow-up of a flatulent patient. Digestive Diseases and Sciences.
- Strocchi, A. & Levitt, M.D. (1992). Factors affecting hydrogen production. Gastroenterology.