關(guān)于大腸氣體產(chǎn)量和成分的研究已經(jīng)有很長的歷史，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，最早嘗試采集并檢測大腸氣體的研究應(yīng)追溯到1868年，德國學(xué)者、大腸氣體學(xué)創(chuàng)始人RugeE.通過玻璃管采集大腸氣體。1942年，Beazell和Ivey通過收集健康人24小時(shí)排氣(屁)并進(jìn)行測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)24小時(shí)平均產(chǎn)氣量為380~655毫升/人。后來Kirk證明，食物中纖維素可以增加產(chǎn)氣量。
 

Steggerda分析腸道氣體成分，發(fā)現(xiàn)7.4%為甲烷，19.8%為氫氣，首次證明身體內(nèi)的甲烷和氫氣來自大腸菌群。Levitt等證明，所有健康人的大腸內(nèi)都可產(chǎn)生氫氣，產(chǎn)生氫氣的量幾乎全部依賴于細(xì)菌對食物來源成分的發(fā)酵。美國國家航空航天局在進(jìn)行阿波羅計(jì)劃時(shí)，對大腸氣體的成分進(jìn)行過比較詳細(xì)的研究。研究人員經(jīng)過仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，人體大腸氣體成分多達(dá)400種。其中主要的成分是氮?dú)?、氫氣、二氧化碳、甲烷、氧氣等無臭味氣體，另外是微量的氨氣、硫化氫、吲哚、糞臭素、揮發(fā)性胺、揮發(fā)性脂肪酸等惡臭氣體。
 

腸道氣體代謝受到多種因素影響，目前針對這些機(jī)制仍然缺乏充分的研究證據(jù)。腸道氣體不僅受到細(xì)菌種類的影響，而且與宿主生理狀態(tài)關(guān)系密切。二氧化碳、氫氣和甲烷的30%~40%可被大腸黏膜吸收，進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到全身，最后經(jīng)過皮膚和肺呼吸釋放到體外。剩余的氣體如氫氣等可以被其他細(xì)菌利用，或者最終經(jīng)過肛門釋放。大腸內(nèi)氫氣主要來源于細(xì)菌合成，但氫氣也會被細(xì)菌大量利用，研究者們對氫氣代謝的具體菌群進(jìn)行分類研究，比較這些菌群與身體健康的關(guān)系。初步確定大腸內(nèi)產(chǎn)生氫氣的細(xì)菌主要包括壁厚菌門(phylum Firmicutes)和擬桿菌門(phylum Bacteroidetes)，利用氫氣的細(xì)菌主要包括產(chǎn)乙酸菌、硫酸鹽還原細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌，這些細(xì)菌利用氫氣產(chǎn)生醋酸、硫化氫和甲烷，導(dǎo)致腸道內(nèi)氫氣的含量一般并不高。
 

比較常用的分析大腸菌群產(chǎn)氫量的方法是呼出氣體氫氣含量測定。這是一種疾病診斷方法，腸道內(nèi)氫氣含量與菌群的種類分布存在密切關(guān)系，呼出氫含量可以反映腸道菌群功能。根據(jù)呼出氣體的氫氣含量可以診斷乳糖不耐受、小腸菌群移位等影響現(xiàn)代人健康的重要疾病。
 

根據(jù)氫氣含量分析腸道菌群的研究目前越來越受到重視。呼出氣體氫氣濃度分析結(jié)果表明，一般健康人呼出氣體中氫氣含量不超過10ppm，相當(dāng)于占總氣體質(zhì)量的百萬分之十。按照氫氣的溶解度換算，血液中的氫氣濃度大約是0.01ppm。這一數(shù)據(jù)表明，腸道內(nèi)細(xì)菌代謝產(chǎn)生的氫氣大多數(shù)被代謝消耗掉。流行的觀點(diǎn)是，腸道內(nèi)氫氣主要被腸道菌群代謝消耗。最近研究提示，人體代謝也能消耗氫氣。