Химия пука
Пук — это не просто воздух: это сложная смесь до дюжины разных газов, каждый из которых образуется своим биохимическим процессом в кишечнике. Понимание его химии раскрывает на удивление изощрённую метаболическую историю.
Состав газа
Средний пук состоит примерно из 59 % азота, 21 % водорода, 9 % углекислого газа, 7 % метана и 4 % кислорода — при этом менее 1 % приходится на следовые газы, включая сероводород, метантиол и диметилсульфид. Точный состав значительно варьирует между людьми и приёмами пищи. Примечательно, что не все производят метан: лишь около 30–40 % людей несут метаногенных архей (прежде всего Methanobrevibacter smithii), необходимых для его производства. У производителей метана как побочный эффект стул более «плавучий» — факт, одновременно научно интересный и социально неприемлемый для упоминания за ужином.
Откуда берётся каждый газ
Азот и кислород попадают в основном как проглоченный воздух, хотя большая часть реабсорбируется до достижения прямой кишки. Водород — главный продукт бактериального сбраживания непереваренных углеводов в толстой кишке; он образуется в огромных количествах и тоже реабсорбируется и выдыхается через лёгкие. Углекислый газ — побочный продукт как ферментации, так и реакции между желудочной кислотой и панкреатическим бикарбонатом в тонком кишечнике. Метан производится исключительно метаногенными археями, действующими на водород. Соединения серы образуются, когда бактерии метаболизируют серосодержащие аминокислоты из белков.
Горючесть: наука за мифом
Да, газы технически можно поджечь — но реальность тоньше, чем предполагают интернет-ролики. Водород и метан — горючие компоненты, оба горят слабым синим пламенем. Чтобы произошло воспламенение, концентрация этих газов должна достичь нижних пределов горючести (4 % для водорода, 5 % для метана). На практике кишечный газ разбавлен негорючими азотом и углекислым газом, что делает надёжное воспламенение затруднительным при обычных обстоятельствах. Явление реально, но непостоянно — а попытки воспроизвести его в клинической или академической обстановке настоятельно не рекомендуются.
Связь с кишечным микробиомом
Точный химический состав вашего метеоризма — по сути отпечаток вашего кишечного микробиома, сообщества триллионов бактерий, архей и грибов, живущих в кишечнике. Разные микробные виды производят разные метаболические побочные продукты. Рацион с разнообразной клетчаткой питает разнообразный микробиом, который производит различные ферментационные газы. Антибиотики резко меняют микробиом за считаные дни, часто вызывая усиленный метеоризм, поскольку оппортунистические бактерии временно разрастаются. Приём пробиотиков, ферментированные продукты и изменения питания — всё это измеримо смещает состав газов метеоризма: ваши газы буквально отражают то, кто вы внутри.
Химические факты
- Пук содержит до 12 разных газов одновременно.
- Сероводород токсичен в высоких концентрациях — но концентрации в пуке слишком низки, чтобы навредить.
- Лишь 30–40 % людей производят метан в своих газах — это определено генетически.
- Газ пука тёплый: температура тела означает, что он выходит примерно при 37 °C.
Интересный факт
Термиты — самые плодовитые «химики пука» в мире. Их совокупные выбросы метана — производимые кишечными микробами, переваривающими целлюлозу, — дают, по оценкам, 1–3 % глобального атмосферного метана ежегодно. Один термитник может выделять больше метана, чем корова.
Источники
- 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.