揮發性脂肪酸:簡介,作用,能量供貯,復胃運動,對內分泌的作用,與乾物質採食量影響,

揮發性脂肪酸，Volatile Fatty Acid, 簡稱VFA，是脂肪酸的一種，一般是具有1~6個碳原子碳鏈的有機酸，包括乙酸、丙酸、異丁酸、戊酸、異戊酸、正丁酸等，它們的共同特點是具有很強的揮發性，故稱揮發性脂肪酸。

基本介紹

中文名：揮發性脂肪酸
外文名：Volatile Fatty Acid
簡稱：VFA
作用：能量供貯，復胃運動等

簡介,作用,能量供貯,復胃運動,對內分泌的作用,與乾物質採食量影響,與動物產品影響,對疾病影響,對上皮組織影響,對甲烷產量影響,影響因素,吸收和代謝,氣相色譜分析法,原理,儀器、藥品,樣品的預處理,推薦的氣相色譜工作條件,定量分析結果的計算,研究前景,

簡介

乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、異戊酸等廣泛地存在於自然界中,它們的共同特點是具有較強的揮發性,生物學上一般稱之為揮發性脂肪酸（VFA）。

揮發性脂肪酸是厭氧消化過程的重要中間產物，甲烷菌主要利用VFA形成甲烷，只有少部分甲烷由CO2和H2生成。但CO2和H2生成也經過高分子有機物形成VFA的中間過程。由此看來，形成甲烷的過程離不開VFA的形成，但是VFA在厭氧反應器中的積累能反映出甲烷菌的不活躍狀態或反應器操作條件的惡化，較高的VFA（例如乙酸）濃度對甲烷菌有抑制作用。因此在反應器運行中，出水VFA用作重要的控制指標。

在動物體內，對動物體代謝最為重要的有直鏈乙酸、丙酸和丁酸，乙、丙、丁酸約占瘤胃發酵VFA總產量的95%，而乙酸產量最大，約占VFA總產量的70-75%。揮發性脂肪酸在不同動物體內其比例和數量不同，如圖所示。揮發性脂肪酸不僅可作為反芻動物能量代謝的表現形式，而且還具有許多調節功能。

作用

能量供貯

能量供應是VFA在反芻動物體記憶體在的最基本的作用。體內代謝所需葡萄糖主要來源於體內肝臟組織的糖源異生，而丙酸是糖異生的主要前體物質。體外研究表明，當葡萄糖、酮體、谷氨醯胺等作為呼吸能源時，結腸上皮細胞首先利用丁酸。

復胃運動

實真胃中的VFA可抑制真胃的收縮性，因此高精料飼養條件下，皺胃內VFA反射性地抑制復胃運動是高精料誘發復胃疾病的途徑之一。

對內分泌的作用

胃動素與胃運動的生理調控有關，可引起胃及十二指腸強烈收縮，促進胃排空，刺激胃蛋白酶、胰液分泌，膽囊收縮，增大胃黏膜血流量。十二指腸的酸化或鹼化可刺激胃動素的釋放。輸注VFA可提高山羊血漿胃動素水平，向瘤胃內輸注乙酸、丙酸、丁酸後胃動素水平升高；而皺胃內輸注乙酸、丙酸、丁酸，（除乙酸外）與對照組相比差異顯著。VFA 對胰島素也有影響。

與乾物質採食量影響

VFA 中的丙酸對反芻動物的乾物質採食量具有一定作用。向綿羊的門靜脈注入丙酸後與對照組相比，可減少日糧採食量80%。

與動物產品影響

日糧影響乳脂率的機理與瘤胃VFA 的變化有關，瘤胃VFA 變化引起代謝變化。

對疾病影響

VFA是腸道中抑制病原微生物的重要因素，當VFA 濃度升高時可抑制沙門氏菌的生長，腸道中抑制病原微生物的能力還與pH 值有關，而腸道內pH值又與VFA 含量有關。

對上皮組織影響

瘤胃發酵終產物會影響瘤胃乳頭的生長。

對甲烷產量影響

瘤胃內揮發性脂肪酸與甲烷產生量具有一定關係。

影響因素

VFA的產生和比例除與飼料本身有關，還受其他因素的影響，包括礦物質、離子載體、動物年齡和採食時間、有機物質、外流速度、酶製劑、中草藥、健康情況等。

吸收和代謝

在反芻動物中，乙酸，丙酸和丁酸是從瘤胃壁所吸收的，這是反芻動物能量的主要來源。許多因素會影響這些揮發性脂肪酸的吸收，例如VFA的濃度和比例、瘤胃pH、瘤胃上皮血液流動率等。反芻動物對於葡萄糖的吸收並不從瘤胃或小腸吸收，大多依賴糖異生，因此依賴VFA。反芻動物能很快利用揮發性脂肪酸。

瘤胃內生成的VFA主要以酸性的離子形式被吸收，約80%經瘤、網胃壁吸收，而其餘VFA在瓣胃和真胃吸收。不同種類的VFA分子大小不同，其吸收速度不一，在瘤胃pH值>7時，乙酸>丙酸>丁酸，而pH值<7時，速度相反。單胃動物飼料中澱粉中糖經消化所產生的葡萄糖，大部分可為小腸壁所吸收，剩餘部分可被細菌分解而產生有機酸，其中包括揮發性脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸)及乳酸；小腸中未被消化的澱粉和葡萄糖當轉移到大腸(盲腸、結腸)中時亦會受到細菌的分解而產生揮發性脂肪酸和氣體。經消化道吸收入體內的營養物質首先經過肝臟代謝，後進入後腔靜脈，經肺循環進入動脈血流分布至外周體組織，而進入門靜脈血流的丙酸、丁酸幾乎全部為肝臟代謝，在動脈血流中濃度很低。

氣相色譜分析法

原理

氣相色譜法可用於分析VFA總量及其組成。色譜柱分離後的餾出物被載氣攜帶進入氫火焰離子化檢測器的噴嘴口，與氫氣和空氣混合燃燒，待測樣品中的各組分依次電離為正負離子，在離子室內形成離子流被收集極收集後，經放大為信號經記錄儀記錄。此信號的大小即反映出各組分的含量。與氣相色譜連用的微機可以直接處理信號，經與標準進行比較後，可直接給出樣品中各組分的濃度，其濃度可以以mg/L、mmol/L、或mgCOD/L同時給出。

儀器、藥品

(1) 高速微量台式離心機（轉速1000r/min以上）。

(2)帶有火焰離子化檢測器和自動積分儀的氣相色譜儀，例如HP5890或島津-9A氣相色譜儀。

(3)精確配製的含乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸的標準混合液。

(4)3%甲酸溶液。

樣品的預處理

取水樣若干毫升，加入等量的3%的甲酸溶液稀釋，保證其PH值在3以下，如PH過高可加入硫酸調節。稀釋後的水樣COD濃度應小於1000mg/L，否則增加3%甲酸溶液的加入量。記下水樣的稀釋倍數。上述水樣置於離心管，在高速微量離心機中以1000r/min離心5min後，即可取上清液進樣。

定量分析結果的計算

以氣相色譜分析 VFA濃度的原理是根據比較標準溶液中各組分和樣品水樣中相應組分的峰高和峰面積計算而來。但現代的氣相色譜儀帶有微機對個組分的峰面積進行自動積分，並與標準溶液中的相應組分的峰面積進行比較，同時根據水樣的稀釋倍數計算出個組分的濃度並列印出結果。　如果所用氣相色譜儀不帶積分儀，被測樣品中某組分的濃度可按下式計算：測試結果還可用mgCOD/L或mmol/L來表示，下表是每毫克或每毫摩爾的VFA與毫克COD的換算關係，據此可在各單位間相互換算。

研究前景

揮發性脂肪酸可以作為碳源生產可降解型塑膠材料聚羥基脂肪酸酯PHA。

利用羅氏真菌，通過葡萄糖與丙酸混合物為碳源來進行培養，可以獲得短鏈PHA。除此之外，還有其他類型的VFA被作為底物進行PHA生產。例如，用戊酸和葡萄糖作為底物，利用羅氏真菌發酵50小時，PHA產量可達90.4 g/L。

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