短链挥发性脂肪酸的测定
短链脂肪酸
短链脂肪酸1.引言1.1 概述短链脂肪酸是一类重要的生物活性物质，在人体内发挥着多种重要的生理功能。
随着对其研究的深入，越来越多的证据表明，短链脂肪酸在维持人体健康方面扮演着不可或缺的角色。
短链脂肪酸包括乙酸（acetic acid）、丙酸（propionic acid）和丁酸（butyric acid）等，它们具有较短的碳链结构，通常由微生物发酵产生。
1.2 目的本文的目的是探讨短链脂肪酸的生理功能及其与人体健康之间的关系。
我们将系统地介绍短链脂肪酸的合成途径和代谢途径，阐述其在人体内的源泉及去向。
我们将深入探讨短链脂肪酸在免疫调节、肠道健康以及能量代谢等方面的作用。
我们将探讨短链脂肪酸与一些重要疾病（如肥胖症、炎症性肠病和2型糖尿病）之间的关系，以期进一步揭示其在疾病发生发展过程中的潜在机制。
随着人们对健康的重视日益增长，短链脂肪酸的研究逐渐成为了热点领域。
通过对短链脂肪酸的深入了解，有望开发出针对相关疾病的新治疗策略，并促进人体健康水平的提高。
希望本文的介绍能够为读者提供全面的了解，促进短链脂肪酸研究领域的发展，并在未来的治疗和预防疾病方面发挥积极的作用。
2.正文2.1 脂肪酸的分类和结构脂肪酸是一类碳链长度从4到24个碳原子不等的羧酸。
根据碳链内是否有双键，脂肪酸可以分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两大类。
饱和脂肪酸的碳链中所有碳原子之间都是单键，没有双键存在；而不饱和脂肪酸则至少含有一个双键。
双键的位置和个数还可以细分不饱和脂肪酸，如单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。
脂肪酸的结构可以用线性式或三维立体式来表示。
在线性式中，脂肪酸的碳链呈直链状，通过羧基和碳链相连；而在三维立体式中，脂肪酸的碳链会形成类似"U"的结构。
脂肪酸的结构对于其功能有着重要影响，不同结构的脂肪酸在生命体内的代谢和反应也有所不同。
2.2 脂肪酸的生物合成和代谢脂肪酸是生命体内重要的能量来源和构成细胞膜的重要组分。
短链脂肪酸受体GPR43的研究进展
短链脂肪酸受体GPR43的研究进展摘要：短链脂肪酸受体（G protein-coupled receptor43，GPR43）属于G蛋白偶联受体c（G protein-coupled recep-lt，tors，GPCR）家族，因其与脂肪和糖代谢相关，在过去的10年中其研究日益受到重视研究表明，GPR43不仅可以通过参与调节食欲和胃肠肽的分泌来调节脂肪的分解与形成，最终与代谢性疾病如肥胖、2型糖尿病和心血管病的密切相关：而且GPR43还参与调节人身体血脂浓度和炎症发生过程，甚至还与细胞的癌变密切相关。
（…lGPR43作为糖代谢、脂肪代谢的重要调节受体，已经成为一个重要的药物筛选靶点。
针对GPR43受体的研究现状进行了总结并对今后的应用研究进行了展望。
关键关键词：短链脂肪酸；G 蛋白偶联受体（GPCR）；短链脂肪酸受体（GPR43）中图分类号：Q955文献标识码：A（G蛋白偶联受体（G protein-coupled reCeptors，GPCR）是一类具有7个螺旋跨膜结构的膜受体，主要介导大多数的激素和神经传导引起的细胞应答，此类受体是许多新药研发的重要靶点。
绝大多数的GPCRs已去孤儿化，即找到其相应的内源性配体。
游离脂肪酸受体（FFAR）是GPCRs中最大的一个家族，其配体为游离脂肪酸（free fatty acid，FFA）。
根据游离脂肪酸碳链的长短，可将其分为短链脂肪酸（1～6个碳原子）、中链脂肪酸（7～12个碳原子）和长链脂肪酸（大于12个碳原子），它们在众多生理和病理过程中都是关键的信号分子，并且除作为机体结构原料以及能量来源维持能量平衡外，还可影响胃肠消化系统的各种功能。
其中，短链脂肪酸（short chain fatty acids，SCFA）包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和己酸，它们的作用涉及到影响结肠的血流量、水和电解质的摄取、通过释放5-羟色胺（5-hvdroxytryptamine，5-HT）促进结肠蠕动和离子运输、影响肠道菌群以及调节机体免疫。
脂肪酸检测原理及方法
注意事项
固定相的选择
固定相的选择是影响气相色谱分离效果最 重要的因素之一。一般通过考察固定相的 稳定性，极性，黏度，选择性等来选择适 宜的固定相。脂肪酸油的化学成分复杂， 极性范围较宽，要达到较理想的分离度， 一般采取改变柱子极性的方法来提高柱子 的选择性。
按饱和度分类
饱和脂肪酸 （saturated fatty acid ）：不含有—C=C—双键的脂 肪酸。
单不饱和脂肪酸：在分子结构中仅 有一个双键—C=C— 。
不饱和脂肪酸
（unsaturated fatty acid）
多不饱和脂肪酸：在分子结构中对不饱和脂 肪酸双键所在的位置进行分类。双键的位 置可从脂肪酸分子结构的羧基端第一个碳 原子开始编号。并以其第一个双键出现的 位置的不同分别称为ω－3族、ω－6族、 ω －9族等不饱和脂肪酸,这一种分类方法在营 养学上更有实用意义。
甲酯化
收集全部细胞后，用PBS洗涤3次（4000rpm，5min），加 入2 ml的2.5%（V/V）的硫酸/甲醇溶液，80 ℃恒温过夜； 冷却至室温后，加入1 mL 1mg/mL的内标（C19:0），再 加入2 mL饱和KCl溶液，然后正己烷抽提脂肪酸甲酯，抽 提两次每次2 mL，将脂肪酸甲酯萃取到有机相。分别将 两次获得的脂肪酸甲酯的正己烷溶液转入新的10 mL离心 管中，经氮气吹干后重新加入500μL正己烷重新溶解， 20℃保存。
试验样品的前处理
甲酯化
由于脂肪酸类成分多是以甘油脂肪酸酯的形式存 在，因此样品多经过甲酯化处理以提高样品的挥 发性，还可以改善色谱峰形状。甲酯化的条件较 为温和，可以避免脂肪酸的氧化。
试验样品的前处理
目前样品前处理过程中常用的甲酯化 方法有以下几种：
靶向短链脂肪酸代谢组学
靶向短链脂肪酸代谢组学近年来，代谢组学作为一种新兴的研究手段，已经成为了生物医学领域的热点研究方向之一。
靶向短链脂肪酸（SCFAs）代谢组学研究是代谢组学在脂肪酸研究领域的应用，其对人体健康和疾病的影响具有重要的研究意义。
短链脂肪酸是一类碳链长度在2到6之间的脂肪酸，主要由肠道菌群产生，包括乙酸（acetate）、丙酸（propionate）和丁酸（butyrate）。
它们是肠道菌群代谢的副产物，对肠道健康、营养消耗和免疫调节等方面具有重要的生理功能。
靶向短链脂肪酸代谢组学研究的目标是探究SCFAs在人体不同疾病发生发展过程中的作用机制，以及其与肠道菌群、免疫系统和代谢等的相互关系。
代谢组学技术能够通过高通量的检测和分析手段，系统地研究人体内SCFAs的代谢过程，从而辨识出与疾病相关的代谢物、代谢途径和代谢网络。
目前，靶向短链脂肪酸代谢组学研究已在多个疾病领域取得了重要的进展。
例如，在肠道炎症性疾病研究中，丙酸和丁酸的浓度增加，乙酸的浓度降低，与肠道炎症反应密切相关。
在肠道肿瘤的研究中，丁酸的浓度降低，乙酸和丙酸的浓度增加，与肠道肿瘤的发生发展有关。
在代谢性疾病研究中，肥胖症患者的肠道菌群代谢活性减弱，导致SCFAs的生成减少，从而影响能量代谢和血糖稳态。
这些研究结果表明，靶向短链脂肪酸代谢组学研究对于揭示疾病的发生机制、诊断和治疗具有重要的临床意义。
靶向短链脂肪酸代谢组学研究的方法主要包括样本采集、代谢物检测和分析、数据处理和统计分析等步骤。
在样本采集方面，需要收集人体的血液、尿液、粪便等新鲜样本，并进行预处理和分装。
在代谢物检测和分析方面，可以采用质谱技术、核磁共振技术、色谱技术等先进技术手段，对SCFAs及其衍生物进行定量和鉴定。
数据处理和统计分析方面，可以应用生物信息学和统计学方法，对代谢组学数据进行归一化、多变量分析、通路分析等，从而发现与疾病相关的代谢物和代谢过程。
通过靶向短链脂肪酸代谢组学研究，我们不仅可以深入了解SCFAs 在人体代谢中的作用机制，还可以为疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。
肠道菌群相关代谢物--短链脂肪酸生物学功能
肠道菌群相关代谢物--短链脂肪酸⽣物学功能短链脂肪酸是肠道微⽣物重要的代谢物之⼀，作为信号分⼦对宿主的⼀系列活动产⽣影响，本期⼩编系统整理了肠道菌群相关代谢物——短链脂肪酸的⽣物学功能，供⼤家参考。
已有越来越多的研究针对饮⾷、微⽣物和⽣理学之间相互作⽤展开研究，本⽂将重点关注膳⾷纤维的微⽣物发酵产物短链脂肪酸（SCFAs）的⽣物学功能。
SCFAs主要由⼄酸盐、丙酸盐和丁酸盐组成，在调节宿主代谢、免疫系统和细胞增殖⽅⾯具有关键作⽤。
SCFAs在盲肠和近端结肠中浓度最⾼，是结肠细胞能量来源（尤其是丁酸盐），也可以通过门静脉转运到外周循环中作⽤于肝脏和外周组织。
尽管外周循环中SCFAs⽔平较低，但它们作为信号分⼦参与宿主不同的⽣物过程。
微⽣物发酵产物：短链脂肪酸在肠道前端，膳⾷纤维不被宿主消化酶进⾏分解代谢，⽽进⼊盲肠和结肠部位，该部位的微⽣物群将膳⾷纤维发酵代谢产⽣SCFAs，以⼄酸盐、丙酸盐和丁酸盐为主。
然⽽，当可发酵纤维供不应求时，微⽣物转向对⽣长不太有利的能量来源，如来⾃膳⾷的氨基酸、内源蛋⽩质或膳⾷脂肪。
这导致微⽣物群发酵活性和SCFAs等产物浓度降低。
蛋⽩发酵可以保持SCFAs池，但主要产⽣⽀链脂肪酸如异丁酸、2-甲基丁酸、异戊酸，源⾃⽀链氨基酸缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸，⽽这可能与胰岛素抵抗相关。
饮⾷补充富含蛋⽩质或脂肪的膳⾷纤维可恢复有益微⽣物⽔平，降低有毒微⽣物代谢产物的⽔平，增加SCFAs含量。
⼄酸：SCFAs主要成分，许多肠道菌群通过⼄酰辅酶A（acetyl-CoA）或Wood-Ljungdahl途径代谢丙酮酸产⽣。
Wood-Ljungdahl途径分为两个分⽀：C1分⽀（东⽅分⽀）将CO2还原为甲酸；⼀氧化碳分⽀（西⽅分⽀）将CO2还原成CO，CO进⼀步与甲基结合以产⽣⼄酰辅酶A。
丙酸：通过琥珀酸途径将琥珀酸转化为甲基丙⼆酰辅酶A产⽣。
丙烯酸与乳酸作为前体通过丙烯酸酯途径合成丙酸，也可以通过丙⼆醇途径合成，该途径以脱氧⼰糖（如海藻糖和⿏李糖）为底物。
短链脂肪酸调控奶牛乳腺乳脂合成作用机制的研究进展
短链脂肪酸调控奶牛乳腺乳脂合成作用机制的研究进展。
乳脂是牛奶中重要的营养物质，对于牛奶消费者的营养和健康有着积极影响。
此外，乳脂是牛奶主要的能量物质，与牛奶生产者的经济利益密切相关。
因此，深入了解乳腺中乳脂合成的调节机制对于改善泌乳期间反刍动物的能量平衡和提高牛奶对消费者的营养价值至关重要。
短链脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFA)是碳原子数不大于6的饱和脂肪酸，因其具有挥发性，常常被称为挥发性脂肪酸。
奶牛体内的绝大部分SCFA经瘤胃发酵碳水化合物产生，少部分由肠道微生物发酵产生，多以离子的形式存在，由瘤胃上皮或肠道上皮吸收进入不同组织，参与能量代谢和营养物质代谢等机体内多项生理活动。
研究发现，乙酸、丙酸和丁酸是奶牛瘤胃发酵碳水化合物产生的主要代谢产物，能够满足反刍动物60%～80%的能量需求。
其中，丙酸是葡萄糖的主要前体物质，以葡萄糖的形式参与机体能量代谢，而乙酸和丁酸一方面作为乳腺内脂肪酸从头合成的前体物，另一方面作为信号分子调节乳腺内脂肪酸代谢，影响奶牛乳脂的组成和含量。
本文就SCFA对乳脂合成的影响及其调控乳腺乳脂合成的分子机制2方面，综述了SCFA调控奶牛乳腺乳脂合成的作用机制，为奶牛乳脂合成机制的相关研究提供理论依据。
1、SCFA对奶牛乳脂合成的影响Urrutia等在奶牛饲粮中添加乙酸盐和丁酸盐发现，添加 2.9%乙酸盐显著提高了奶牛乳脂率和乳脂产量，分别提高了0.2%和90g/d，而在饲粮中添加等碳当量的丁酸盐对乳脂率和乳脂产量无显著影响。
Matamoros等在奶牛饲粮中添加3.25%乙酸盐显著提高了奶牛乳脂产量，这可能是因为饲粮中添加乙酸盐增加了乳腺的乙酸盐供应，从而刺激脂肪酸从头合成的产生来增加乳脂产量。
Izumi等研究发现，在奶牛饲粮中添加 1.1%的丁酸能增加乳脂产量，在一定程度上缓解高精料饲粮引起的奶牛乳脂抑制。
Seymour等通过综述奶牛瘤胃SCFA含量与乳成分的关系，发现瘤胃内丁酸含量与产奶量呈正相关，瘤胃内乙酸/丙酸与乳脂产量呈正相关。
脂肪酸培训
①动植物油脂：
3.1、前处理方法
②含油脂食品： 固态称样量保证试样脂肪含量不小于0.125g，液态试样称10.00g，
酸水解 10mL盐酸 60~70℃ 40~50min水解
乙醚、石油醚 分步萃取 合并有机相
用乙醚定容至 100mL
·皂化、甲酯化： 在脂肪提取物中加入2%氢氧化钠甲醇溶液8mL,连接回流冷凝器
,80℃±1℃水浴上回流,直至油滴消失(大约20min）。从回流冷凝器上 端加入7mL15%三氟化硼甲醇溶液,在80℃±1℃水浴中继续回流2min。用 少量水冲洗回流冷凝器。停止加热,从水浴上取下烧瓶,迅速冷却至室温 。准确加入10mL~30mL正庚烷,振摇2min,再加入饱和氯化钠水溶液,静置 分层。吸取上层正庚烷提取溶液大约5mL,至25mL试管中,加入大约3g~5g 无水硫酸钠,振摇1min,静置5min,吸取上层溶液到进样瓶中待测定。
共同点：均采用气相色谱法， 内标、外标法或面积归一化法定量。
不同点：适用基质不同，前处理方式不同， 待检测脂肪酸的种类不同等。
3.1、前处理方法
·GB 5009.168-2016 包括三大类检测方法，分别为
第一法：内标法；第二法：外标法；第三法：面积归一化法
①水解-提取法： 称样量0.1g至10g（精确至0.1mg，大约含脂肪100至200mg） 其中内标法需要加入2mL十一烷酸甘油三酯内标溶液。 加入100mg焦性没食子酸，几粒沸石，再加入2mL95%乙醇，混匀。根据
3.3、结果处理
饱和脂肪酸甲酯共计17种
3.3、结果处理
顺式脂肪酸甲酯共计20种
3.3、结果处理
反式脂肪酸甲酯共计17种
短链脂肪酸受体GPR41、GPR43的信号通路及生理功能
短链脂肪酸受体GPR41、GPR43的信号通路及生理功能王永安;张春雷;王艳红;陈宏;房兴堂【摘要】短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFA)是动物一种重要的能量来源,同时它也是一种重要的信号分子,它的生理功能和作用机制一直以来倍受关注.研究表明,GPR41和GPR43是目前已发现的仅有的2种特异性短链脂肪酸受体.它们可以通过介导短链脂肪酸,通过MAPK的信号通路,在调节机体内脂肪形成和白细胞功能等生理过程以及在动物肠道对营养物质的吸收中发挥重要作用.本文就短链脂肪酸受体GPR41和GPR43的结构、分布、下游信号通路,及其介导SCFA生理功能的最新研究进展进行简要综述.【期刊名称】《中国牛业科学》【年(卷),期】2013(039)006【总页数】5页(P49-53)【关键词】短链脂肪酸;GPR41;GPR43;信号通路【作者】王永安;张春雷;王艳红;陈宏;房兴堂【作者单位】江苏师范大学细胞与分子生物学研究所,江苏徐州221116;江苏师范大学细胞与分子生物学研究所,江苏徐州221116;江苏师范大学细胞与分子生物学研究所,江苏徐州221116;江苏师范大学细胞与分子生物学研究所,江苏徐州221116;江苏师范大学细胞与分子生物学研究所,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】S813.2短链脂肪酸（short－chain fatty acids，SCFA）是含有2～5个碳原子的有机酸，主要由肠道中细菌对寡糖、多糖、肽、蛋白和糖蛋白的发酵作用所产生的。
肠道中的厌氧微生物发酵作用包括多种代谢反应。
它可以分解有机物，为生物的自身生长提供能量，其代谢终产物可以被宿主吸收利用。
肠道中的SCFAs不仅可以作为营养物质而被吸收还可以影响肠道各种生理作用。
GPR41和GPR43是目前已发现的仅有的2种特异性短链脂肪酸受体。
它们可以通过介导短链脂肪酸，在调控脂类代谢和免疫反应等生物学过程以及在动物肠道对营养物质的吸收中发挥重要作用［1］。
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短链挥发性脂肪酸的测定
样品预处理：
样品经高速离心（12000 g, 15 min）、过滤（微孔滤膜，0.45卩）处理后，收集污泥上清液以用于VFA的测定。
将1 mL滤液转入1.5 mL棕色气相色谱瓶中，并加入50〜100卩L 3%勺H3PO4调节样品pH值至近似4.0左右，样品保存于4 °C冰箱并于96 h内完成VFA测试。
（注意事项：1、SCOD特别高时，需对样品进行事先稀释；2、若上清液本身的pH 为4左右，则无需另外加H3PO4溶液进行调节。
）
VFA组分的测试：
VFA组分采用Shimadzu GC-2010型气相色谱仪（环境楼2楼）进行直接测定（无需萃取后再做测试分析）。
气相色谱测试条件为：氢火焰检测器，色谱柱为DB - FFAP: 30 m x 0.25 mm x 0.25 mm ;载气为氮气，其流速为25 mL min-1;进样量为1 uL进样口与检测器的温度分别为200 °C和250 °C;采用程序升温，起始炉温120 °C运行2 min，然后以13 °C min-1的速率升温至U 200 °C，并停留2 min。
一个样品的整个运行时间约10 min。
（注意事项：1、可直接对水溶液样品的VFA组分进行测试；2、升温速率的设置可适当调整，尽量使测试时各VFA组分的吸收峰能明显分开；3、必须有2次以上的重复测定，VFA组分浓度较高时，最好测试完样品后用纯水做次空白样的测试，以消除样品中某些有机组分对后续测试过程的干扰；4、VFA标样测试时按低浓度-高浓度做样品测试，以保证标线有较高的R2值。
）
VFA组分的气相色谱图：
保留时间1.5 min处的吸收峰为乙醇，除此之外，从左至右6个峰依次为乙酸、丙酸、异丁酸、正丁酸、异戊酸和正戊酸，其相应的保留时间为 3.2、4.0、4.3、5.1、5.6和6.4 min左右（针对上面的运行程序而言）。
VFA 组分的定量：
通过标准曲线的峰面积与浓度的关系计算出测试样品中
6种VFA 组分的含量（均
以mg L -1 COD 计），并将该6种有机酸的COD 值相加得到总VFA 含量（即TVFA ）。
6种VFA 的COD 当量浓度以及VFA 组分的密度、含量及其在标准状态下的沸点如下 表所示。
表六种VFA 组分的性质（标准状态下）
VFA con stitue nts
-1
Density(g mL )
Boiling point ( °C)
COD (Mw) (g COD/g)
Acetic acid 1.05
118.1 1.07 Propi on ic acid 0.991 〜0.995 137〜141 1.51 iso-butyric acid 0.955 〜0.961 154.5 1.82 n-butyric acid 0.946 〜0.950 161〜165 1.82 iso-valerie acid 0.936 〜0.942 173〜176 2.04 n-valeric acid
0.929 〜0.937
184〜187
2.04
16000
12000
8000
4000
Time (mi n)
Time （mi n ）
VFA 组分的气相色谱图（（A ） VFA 标样；（B ） （I —乙酸，2—丙酸，3—异丁酸，4 —正丁酸，5—异戊酸, 污泥样品）
6—正戊酸，* —乙醇）。