挥发性脂肪酸

挥发性脂肪酸，volatile   fatty 3356 acid，简称VFA，是脂肪酸的一种，一般是碳链为1~6个碳原子的有机酸，包括醋酸、丙酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、正丁酸等，它们的共同特点是挥发性强，所以称为挥发性脂肪酸。

挥发性脂肪酸

乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、异戊酸广泛存在于自然界中，它们的共同特点是挥发性强，生物学上一般称为挥发性脂肪酸（VFA）

挥发性脂肪酸是厌氧消化的重要中间产物甲烷杆菌主要利用VFA生成甲烷，只有少量甲烷由CO2和H2生成。然而，CO2和H2的形成也经历了从聚合物有机物形成VFA的中间过程。从这个角度来看，甲烷形成的过程与VFA的形成密不可分，但厌氧反应器中VFA的积累可以反映出甲烷菌的不活跃状态或反应器运行条件的恶化，以及较高的VFA（例如乙酸）该浓度可以抑制产甲烷菌。因此，在反应器运行中，出水VFA被作为一个重要的控制指标。

在动物中，线性乙酸对动物的新陈代谢是最重要的、丙酸和丁酸，乙、丙、丁酸约占瘤胃发酵中VFA总产量的95%其中醋酸产量最大，约占VFA总产量的70-75%不同动物挥发性脂肪酸的比例和数量不同，如图。挥发性脂肪酸不仅可以作为反刍动物能量代谢的一种表现形式，还具有多种调节功能。

能量供贮

能量供应是反刍动物VFA最基本的功能。体内代谢所需的葡萄糖主要来源于肝组织中的糖异生，丙酸是糖异生的主要前体。体外研究表明，当葡萄糖、酮体、当谷氨酰胺被用作呼吸能源时，结肠上皮细胞首先使用丁酸。

复胃运动

皱胃中的VFA可抑制皱胃的收缩性，因此VFA反射性抑制皱胃运动是高精饲养诱发皱胃疾病的途径之一。

对内分泌

胃动素与胃运动的生理调节有关，能引起胃和十二指肠的强烈收缩，促进胃排空，刺激胃蛋白酶、胰液分泌，胆囊收缩，胃粘膜血流量增加。十二指肠的酸化或碱化可刺激胃动素的释放。输注VFA能提高山羊血浆胃动素水平，并能向瘤胃内注入乙酸、丙酸、丁酸后，胃动素水平升高；同时将乙酸注入皱胃、丙酸、丁酸，（除乙酸外）与对照组相比，差异显著。VFA 也对胰岛素有影响。

干物质采食量

VFA 中的丙酸对反刍动物的干物质采食量有一定的影响。绵羊门静脉注射丙酸后，与对照组相比，采食量可减少80%

动物产品

日粮影响乳脂率的机制与瘤胃VFA 的变化引起代谢变化有关。

疾病

VFA是抑制肠道内病原微生物的重要因素当VFA 的浓度增加时，可以抑制沙门氏菌的生长抑制肠道内病原微生物的能力也与pH 有关，肠道内的pH值与VFA 含量有关。

上皮组织

瘤胃发酵的终产物会影响瘤胃乳头的生长。

甲烷产量

瘤胃挥发性脂肪酸与甲烷产量之间存在一定的关系。

VFA的产生和比例不仅与饲料本身有关，还受到包括矿物质在内的其他因素的影响、离子载体、动物年龄和喂食时间、有机物质、外流速度、酶制剂、中草药、健康情况等。

在反刍动物中，乙酸丙酸和丁酸是从瘤胃壁吸收的，是反刍动物的主要能量来源。很多因素都会影响这些挥发性脂肪酸的吸收，比如VFA的浓度和比例、瘤胃pH、瘤胃上皮血液流速等。反刍动物对葡萄糖的吸收不是从瘤胃或小肠吸收，而大多依赖于糖异生，所以依赖于VFA。反刍动物可以快速利用挥发性脂肪酸。

瘤胃中产生的VFA主要以酸性离子的形式被吸收，约占80%经瘤、网状胃壁被吸收，而剩余的VFA在瓣胃和皱胃中被吸收。不同种类的VFA分子大小不同，吸收率也不同瘤胃pH为7时，乙酸丙酸丁酸，而pH为7时，速度相反。单胃动物饲料中淀粉消化产生的葡萄糖大部分可被小肠壁吸收，其余可被细菌分解产生有机酸，包括挥发性脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸)及乳酸；小肠中未消化的淀粉和葡萄糖被转移到大肠(盲肠、结肠)还会被细菌分解产生挥发性脂肪酸和气体。通过消化道吸收到体内的营养物质首先被肝脏代谢，然后进入后腔静脉，通过肺循环进入动脉血流并分布到外周组织，进入门静脉血流中的丙酸、丁酸几乎完全由肝脏代谢，其在动脉血流中的浓度非常低。

原理

气相色谱法可以用来分析VFA的总量和组成。色谱柱分离出的馏出液由载气带入氢火焰离子化检测器的喷嘴，与氢气和空气混合燃烧待测样品中的各组分依次电离成正负离子，在离子室中形成离子流，由采集器采集，放大成信号，由记录仪记录。该信号的大小反映了每种成分的含量。与气相色谱相连的微机可直接对信号进行处理，与标准比较后，可直接给出样品中各组分的浓度，其浓度可为mg/L、mmol/L、或mgCOD/L同时给出。

仪器药品

1) 高速微型台式离心机（转速1000r/min以上）

2)带有火焰离子化检测器和自动积分器的气相色谱仪，如HP5890或Shimadzu-9A气相色谱仪。

3)精确制备的乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸标准混合溶液。

4)3%甲酸溶液。

样品的预处理

取几毫升水样，加入等量的3%稀释甲酸溶液，确保PH值低于3如果PH值过高，加硫酸调节。稀释水样的COD浓度应小于1000毫克/L，否则增加3%甲酸溶液的加入量。记下水样的稀释倍数。将上述水样置于离心管中，并在高速微型离心机中以1000转分钟的速度处理水样/离心5分钟后，取上清液进行注射。

色谱柱：D2mm×2m不锈钢柱，填充国产GDX-102（表面酸处理）载体，60~80目。柱温：210℃，载气：流量为90毫升的氮气/最小空气流速：500ml/最小汽化室温度：240℃检测温度：210℃，在选择时应注意色谱柱的质量。应使用振动器和真空泵装载载体，并预先用玻璃纤维堵塞柱口，然后将色谱柱装入色谱仪，使色谱柱老化。在不连接检测器的情况下，通入载气，温度为4℃/min的升温速率从60℃升温至200℃，然后保持约4小时，直至基线稳定。每次使用时，色谱柱温度应从60℃开始逐渐升高。

气相色谱法分析VFA浓度的原理是根据标准溶液中各组分和样品水中相应组分的峰高和峰面积来计算的。而现代的气相色谱仪则配有微型计算机，自动对各组分的峰面积进行积分，并与标准溶液中相应组分的峰面积进行比较同时根据水样的稀释倍数计算出各组分的浓度并打印出结果。如果所用的气相色谱仪没有积分器，则可根据以下公式计算被测样品中某一组分的浓度：测试结果也可用于mgCOD/L或mmol/l下表是每毫克或毫摩尔VFA与毫克COD的换算关系，可以在单位之间换算。

挥发性脂肪酸可作为碳源生产可生物降解塑料材料聚羟基脂肪酸酯PHA。

利用罗氏真菌，以葡萄糖和丙酸的混合物为碳源培养，可以获得短链PHA。此外，其他类型的VFA被用作PHA生产的底物。例如，以戊酸和葡萄糖为底物，用罗氏真菌发酵50小时，PHA产率可达90.4 g/L。