Explainer: Die Chemie der Fürze

Unangenehme Furzgerüche sind eine kleine Unannehmlichkeit im Vergleich zu der explosiven Gefahr, die von einer Gasansammlung ausgehen kann. Komplexe Kohlenhydrate wie Ballaststoffe aus unserer Nahrung, die unverdaut durch unseren Dünndarm wandern, könnten täglich in über 13 Liter hochentzündlichen Wasserstoff umgewandelt werden.1 Es ist erstaunlich, dass diese potenzielle Gefahr nicht breiter bekannt gemacht wird – und vielleicht noch erstaunlicher, dass Ärzte und Wissenschaftler versuchen, sie zur Diagnose von Krankheiten zu nutzen.

So viel Wasserstoff können wir sicher nicht produzieren, sonst wären wir alle vom Winde verweht? Was soll das?

Bis zu zwei Kilogramm Mikroorganismen bevölkern unseren Dickdarm und fermentieren die etwa 40 g komplexer Kohlenhydrate, die sie täglich erreichen. Die Dickdarmbakterien können pro Gramm Kohlenhydrat etwa einen Drittel Liter Wasserstoff produzieren, was über 13 Litern pro Tag entsprechen könnte. Aber die mikrobielle Masse ist praktisch eine Raffinerie, die teilweise verdaute Nahrung in Substanzen umwandelt, die oft unsere Gesundheit beeinflussen, wobei der von Firmicutes-Bakterien produzierte Wasserstoff auch ein Ausgangsstoff ist.2 Zum Beispiel reagieren einige Bakterien Wasserstoff mit Sulfat-Ionen und bilden Schwefelwasserstoffgas, das nicht nur einen üblen, faulen Eiergeruch mit sich bringt, sondern selbst brennbar ist. Archaea-Mikroben können die Entflammbarkeit auch herabsetzen, indem sie vier Moleküle Wasserstoff mit einem Molekül Kohlendioxid zu einem Molekül Methan und zwei Molekülen Wasser reagieren.3

So, nach all dieser Chemie, welche Gase sind in unseren Fürzen und in welchen Mengen?

Die meisten Gase, die wir aus unseren Därmen freisetzen, sind geruchlos, wobei bis zu einem Viertel einfach Sauerstoff und Stickstoff aus der geschluckten Luft sind. Obwohl – wie Sie sicher schon gerochen haben – Fürze von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich sind, bestehen etwa drei Viertel aus Kohlendioxid, Wasserstoff und Methan, die von unserer Darmflora produziert werden. Nur ein Drittel von uns hat eine methanerzeugende Flora, so der Gastroenterologe Michael Levitt vom Minneapolis Veterans‘ Affairs Medical Centre in den USA. Seit den 1970er Jahren ist Levitt führend in der Bestimmung der Gaszusammensetzung des Darms, indem er manchmal Schläuche in den Enddarm von Patienten einführt, um deren Fürze zu sammeln. Nachdem er die Apparatur sogar an sich selbst verwendet hat, hält er sie für „eine Qual für den Hintern – buchstäblich für die Versuchsperson und im übertragenen Sinne für den Forscher“.

Im Jahr 1998 verwendete Levitts Team rektale Schläuche für eine detaillierte Untersuchung der Zusammensetzung von Fürzen bei sechs gesunden Frauen und zehn gesunden Männern über vier Stunden.4 Die Gesamtgasmenge, die die Versuchspersonen abgaben, reichte von 106 ml bis 1657 ml, aber nur vier gaben Methan ab, und der größte Furz produzierte über einen halben Liter Wasserstoff. Und die Messungen des Teams von Levitt legen nahe, dass die stinkenden Komponenten auch nicht viel Wasserstoff verbrauchen. Schwefelwasserstoff, Methanthiol, das nach verfaultem Kohl riecht, und das knoblauchähnliche Dimethylsulfid machten zusammen im Durchschnitt nur 50 ppm eines jeden Furzes aus.

Wie viele Fürze sind das?

In vier Stunden furzten die 16 Probanden zwischen drei und neun Mal, mit einem durchschnittlichen Volumen von 100 ml pro Furz. Diese Häufigkeit passt genau in den Bereich, den Rosemary Stanton und Terry Bolin von der University of New South Wales in Australien, ebenfalls 1998, bei gesunden Menschen feststellten.5 Stanton erklärt, dass sie das Furzen untersuchten, weil sie „entdeckten, dass die Menschen viele ballaststoffhaltige Lebensmittel meiden, weil sie glauben, dass Blähungen ein Zeichen für eine schlechte Verdauung sind“. Sie baten daher 60 Männer und 60 Frauen, ihre Fürze zu zählen und ihre Nahrungsaufnahme zu verfolgen. Die Männer furzten zwischen zwei und 53 Mal am Tag, mit einem Durchschnitt von 12,7, während die Frauen zwischen einmal und 32 Mal am Tag furzten, mit einem Durchschnitt von 7,1 Mal. Die Anzahl der Fürze war höher, wenn die Menschen mehr Ballaststoffe aßen. Die Studie zeigt, dass Furzen normal ist, sagt Stanton. Ich hoffe, das hat dazu geführt, dass die Menschen bereit sind, mehr ballaststoffreiche Lebensmittel zu essen.‘

Wie können Gase, die nur in unserem Darm produziert werden, etwas über unsere Gesundheit verraten?

Es gibt Hinweise darauf, dass Ungleichgewichte der Darmmikroben, die mit dem Reizdarmsyndrom (IBS) und anderen Krankheiten in Verbindung gebracht werden, Veränderungen im Wasserstoff- und Methangehalt verursachen, sagt Ben de Lacy Costello von der University of the West of England, UK. Es ist möglich, dass Methan zu Verstopfung beitragen kann, da es die Darmmuskelkontraktionen, die als Peristaltik bekannt sind, zu hemmen scheint. Ebenso kann Schwefelwasserstoff die Muskelkontraktion unterdrücken und wird mit Schäden an den Darmwänden und möglicherweise auch mit entzündlichen Darmerkrankungen (IBD) und Darmkrebs in Verbindung gebracht. Allerdings gibt es Fragen über die Nützlichkeit von Atemtests, da viele Menschen aus einer Vielzahl von schwer zu entwirrenden Gründen viel Wasserstoff und Methan produzieren. Und Levitt sagt, er glaube nicht, dass die Methanproduktion etwas mit dem Reizdarm zu tun hat.

In der Folge gingen De Lacy Costello und seine Kollegen über die häufigsten Gase hinaus und untersuchten flüchtige Verbindungen, die von Fäkalien in sehr geringen Konzentrationen freigesetzt werden.6 Zunächst ahmten sie die Bedingungen im Dickdarm nach, indem sie Fäkalien und Nährmedium in einem Behälter mischten. Sie saugten flüchtige Chemikalien auf Plastikfasern über der Mischung auf oder pumpten sie durch einen Schlauch ab, um sie mittels Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie zu analysieren. Das Team fand 297 Verbindungen, darunter flüchtige Schwefelverbindungen und Moleküle wie Indol und Skatol, die oft mit dem Geruch von Fäkalien in Verbindung gebracht werden. Sie fanden auch andere, angenehmer riechende Verbindungen, darunter Alpha- und Beta-Pinen und Limonen. Die Muster dieser Verbindungen unterschieden sich zwischen gesunden Menschen und solchen mit Colitis ulcerosa oder durchfallverursachenden Clostridium difficile- und Campylobacter jejuni-Infektionen.

Bedeutet das Pinen und Limonen, dass der Geruch von Furzen oder Fäkalien eine kiefernartige, zitronige Note haben sollte?

Vielleicht, aber selbst bei sehr geringen Konzentrationen im Vergleich zu anderen Verbindungen können Indole, Skatole und Schwefelverbindungen immer noch das Geruchsprofil dominieren, sagt De Lacy Costello.

Ist das Sammeln von Verbindungen aus Fäkalien, wie es sein Team gemacht hat, nicht ein bisschen langwierig, um nützlich zu sein?

In einer anderen Studie, die 2014 veröffentlicht wurde, ersetzten sie das Massenspektrometer durch einen einfacheren, billigeren Metalloxid-Halbleiter-Detektor, wodurch das Gesamtsystem miniaturisiert werden könnte.7 Wenn man ein Gerät entwickeln kann, das Proben nur anhand ihrer Muster von flüchtigen Stoffen klassifizieren kann, dann könnte es möglich sein, Krankheiten zu diagnostizieren, ohne die tatsächlichen Identitäten der Verbindungen zu kennen“, sagt De Lacy Costello. Bislang kann das System Stuhlproben von Patienten mit Reizdarmsyndrom mit einer Genauigkeit von 76 % von denen mit IBD unterscheiden. De Lacy Costellos Team entwickelt auch eine „elektronische Nase“, um zu versuchen, sie als Frühwarntest oder Screening-Tool für Darmkrebs einzusetzen.

Wird es also möglich sein, durch die Messung von Fürzen auf Krankheiten zu testen?

‚Es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass einige Krankheiten in der Zukunft durch die direkte Überwachung von Körperemissionen, wie Fürze, Hautemissionen oder Atemluft, diagnostiziert werden können‘, sagt De Lacy Costello. Dies ist sicherlich das Ziel von Wissenschaftlerteams rund um den Globus. Levitt glaubt, dass man möglicherweise Fürze zur Diagnose verwenden könnte, wenn man sie mit rektalen Schläuchen einfängt, wie er es getan hat. Allerdings glaubt er, dass sonst der Effekt der Luft, die die Gase und Spurenverbindungen verdünnt, zu unkontrollierbar wäre. So könnte sich die Idee leider als alter Hut herausstellen.

Fürzen Bohnen wirklich?

Im Jahr 2011 fanden drei verschiedene Studien, die über mehrere Wochen durchgeführt wurden, heraus, dass etwa die Hälfte ihrer Teilnehmer angaben, mehr zu furzen, wenn sie anfingen, täglich Pintobohnen oder gebackene Bohnen zu essen.8 Der Anstieg ließ jedoch mit Fortdauer der Diät nach, wobei sich das System der betroffenen Teilnehmer anpasste und ihre Pupshäufigkeit nach einigen Wochen wieder auf den Normalwert zurückging. Levitt hat diesen Effekt am eigenen Leib erfahren. Bohnen haben etwas Komisches an sich: Es gibt individuelle und zeitliche Schwankungen, und ich weiß nicht, woran das liegt“, sagt er. Aber ich habe einem Mann Bohnen gegeben, und es gibt keinen Zweifel daran, dass er durch Bohnen mehr Blähungen bekommt als durch jede andere Art von Kohlenhydraten.‘

Wie kann man das Furzen am besten kontrollieren?

‚Halten Sie es nicht zu lange fest – das erzeugt bei anfälligen Menschen Schmerzen und IBS‘, sagt Stanton. ‚Das Vermeiden von Ballaststoffen kann die Gasproduktion reduzieren, aber Ballaststoffe sind aus vielen Gründen wichtig – sie senken das Risiko für Darmkrebs, Hämorrhoiden und Divertikel. Lösliche Ballaststoffe in Hafer und vielen Obst- und Gemüsesorten erhöhen das Wachstum der „guten“ Bakterien im Dickdarm. Die Bakterien produzieren dann kurzkettige Fettsäuren, die aus dem Dickdarm aufgenommen werden und helfen, den Serumcholesterinspiegel und eventuell den Blutzuckerspiegel zu senken. In Levitts Experimenten konnte der Verzehr von Aktivkohle viermal täglich für eine Woche weder den Furzgeruch noch das Volumen kontrollieren.9 Abgesehen von der unerwünschten Option, weniger Ballaststoffe zu essen, ist der einzige andere Vorschlag, den er hat, „aufhören, Luft zu schlucken“. Solange die Fürze also keine körperlichen Schmerzen verursachen, müssen Sie und Ihre Mitmenschen vielleicht einfach lernen, die andere Wange hinzuhalten.

Andy Extance ist ein Wissenschaftsautor aus Exeter, UK