揮發性脂肪酸
揮發性脂肪酸，volatile fatty 3356 acid，簡稱VFA，是脂肪酸的一種，一般是碳鏈為1~6個碳原子的有機酸，包括醋酸、丙酸、異丁酸、戊酸、異戊酸、正丁酸等，它們的共同特點是揮發性強，所以稱為揮發性脂肪酸。
揮發性脂肪酸基本介紹
乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、異戊酸廣泛存在于自然界中，它們的共同特點是揮發性強，生物學上一般稱為揮發性脂肪酸（VFA）
揮發性脂肪酸是厭氧消化的重要中間產物甲烷桿菌主要利用VFA生成甲烷，只有少量甲烷由CO2和H2生成。然而，CO2和H2的形成也經歷了從聚合物有機物形成VFA的中間過程。從這個角度來看，甲烷形成的過程與VFA的形成密不可分，但厭氧反應器中VFA的積累可以反映出甲烷菌的不活躍狀態或反應器運行條件的惡化，以及較高的VFA（例如乙酸）該濃度可以抑制產甲烷菌。因此，在反應器運行中，出水VFA被作為一個重要的控制指標。
在動物中，線性乙酸對動物的新陳代謝是最重要的、丙酸和丁酸，乙、丙、丁酸約占瘤胃發酵中VFA總產量的95%其中醋酸產量最大，約占VFA總產量的70-75%不同動物揮發性脂肪酸的比例和數量不同，如圖。揮發性脂肪酸不僅可以作為反芻動物能量代謝的一種表現形式，還具有多種調節功能。
應用作用
能量供貯
能量供應是反芻動物VFA最基本的功能。體內代謝所需的葡萄糖主要來源于肝組織中的糖異生，丙酸是糖異生的主要前體。體外研究表明，當葡萄糖、酮體、當谷氨酰胺被用作呼吸能源時，結腸上皮細胞首先使用丁酸。
復胃運動
皺胃中的VFA可抑制皺胃的收縮性，因此VFA反射性抑制皺胃運動是高精飼養誘發皺胃疾病的途徑之一。
對內分泌
胃動素與胃運動的生理調節有關，能引起胃和十二指腸的強烈收縮，促進胃排空，刺激胃蛋白酶、胰液分泌，膽囊收縮，胃粘膜血流量增加。十二指腸的酸化或堿化可刺激胃動素的釋放。輸注VFA能提高山羊血漿胃動素水平，并能向瘤胃內注入乙酸、丙酸、丁酸后，胃動素水平升高；同時將乙酸注入皺胃、丙酸、丁酸，（除乙酸外）與對照組相比，差異顯著。VFA 也對胰島素有影響。
干物質采食量
VFA 中的丙酸對反芻動物的干物質采食量有一定的影響。綿羊門靜脈注射丙酸后，與對照組相比，采食量可減少80%
動物產品
日糧影響乳脂率的機制與瘤胃VFA 的變化引起代謝變化有關。
疾病
VFA是抑制腸道內病原微生物的重要因素當VFA 的濃度增加時，可以抑制沙門氏菌的生長抑制腸道內病原微生物的能力也與pH 有關，腸道內的pH值與VFA 含量有關。
上皮組織
瘤胃發酵的終產物會影響瘤胃乳頭的生長。
甲烷產量
瘤胃揮發性脂肪酸與甲烷產量之間存在一定的關系。
影響因素
VFA的產生和比例不僅與飼料本身有關，還受到包括礦物質在內的其他因素的影響、離子載體、動物年齡和喂食時間、有機物質、外流速度、酶制劑、中草藥、健康情況等。
代謝吸收
在反芻動物中，乙酸丙酸和丁酸是從瘤胃壁吸收的，是反芻動物的主要能量來源。很多因素都會影響這些揮發性脂肪酸的吸收，比如VFA的濃度和比例、瘤胃pH、瘤胃上皮血液流速等。反芻動物對葡萄糖的吸收不是從瘤胃或小腸吸收，而大多依賴于糖異生，所以依賴于VFA。反芻動物可以快速利用揮發性脂肪酸。
瘤胃中產生的VFA主要以酸性離子的形式被吸收，約占80%經瘤、網狀胃壁被吸收，而剩余的VFA在瓣胃和皺胃中被吸收。不同種類的VFA分子大小不同，吸收率也不同瘤胃pH為7時，乙酸丙酸丁酸，而pH為7時，速度相反。單胃動物飼料中淀粉消化產生的葡萄糖大部分可被小腸壁吸收，其余可被細菌分解產生有機酸，包括揮發性脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸)及乳酸；小腸中未消化的淀粉和葡萄糖被轉移到大腸(盲腸、結腸)還會被細菌分解產生揮發性脂肪酸和氣體。通過消化道吸收到體內的營養物質首先被肝臟代謝，然后進入后腔靜脈，通過肺循環進入動脈血流并分布到外周組織，進入門靜脈血流中的丙酸、丁酸幾乎完全由肝臟代謝，其在動脈血流中的濃度非常低。
氣相譜法
原理
氣相色譜法可以用來分析VFA的總量和組成。色譜柱分離出的餾出液由載氣帶入氫火焰離子化檢測器的噴嘴，與氫氣和空氣混合燃燒待測樣品中的各組分依次電離成正負離子，在離子室中形成離子流，由采集器采集，放大成信號，由記錄儀記錄。該信號的大小反映了每種成分的含量。與氣相色譜相連的微機可直接對信號進行處理，與標準比較后，可直接給出樣品中各組分的濃度，其濃度可為mg/L、mmol/L、或mgCOD/L同時給出。
儀器藥品
1) 高速微型臺式離心機（轉速1000r/min以上）
2)帶有火焰離子化檢測器和自動積分器的氣相色譜儀，如HP5890或Shimadzu-9A氣相色譜儀。
3)精確制備的乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸標準混合溶液。
4)3%甲酸溶液。
樣品的預處理
取幾毫升水樣，加入等量的3%稀釋甲酸溶液，確保PH值低于3如果PH值過高，加硫酸調節。稀釋水樣的COD濃度應小于1000毫克/L，否則增加3%甲酸溶液的加入量。記下水樣的稀釋倍數。將上述水樣置于離心管中，并在高速微型離心機中以1000轉分鐘的速度處理水樣/離心5分鐘后，取上清液進行注射。
工作條件
色譜柱：D2mm×2m不銹鋼柱，填充國產GDX-102（表面酸處理）載體，60~80目。柱溫：210℃，載氣：流量為90毫升的氮氣/最小空氣流速：500ml/最小汽化室溫度：240℃檢測溫度：210℃，在選擇時應注意色譜柱的質量。應使用振動器和真空泵裝載載體，并預先用玻璃纖維堵塞柱口，然后將色譜柱裝入色譜儀，使色譜柱老化。在不連接檢測器的情況下，通入載氣，溫度為4℃/min的升溫速率從60℃升溫至200℃，然后保持約4小時，直至基線穩定。每次使用時，色譜柱溫度應從60℃開始逐漸升高。
結果計算
氣相色譜法分析VFA濃度的原理是根據標準溶液中各組分和樣品水中相應組分的峰高和峰面積來計算的。而現代的氣相色譜儀則配有微型計算機，自動對各組分的峰面積進行積分，并與標準溶液中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各組分的濃度并打印出結果。如果所用的氣相色譜儀沒有積分器，則可根據以下公式計算被測樣品中某一組分的濃度：測試結果也可用于mgCOD/L或mmol/l下表是每毫克或毫摩爾VFA與毫克COD的換算關系，可以在單位之間換算。
研究前景
揮發性脂肪酸可作為碳源生產可生物降解塑料材料聚羥基脂肪酸酯PHA。
利用羅氏真菌，以葡萄糖和丙酸的混合物為碳源培養，可以獲得短鏈PHA。此外，其他類型的VFA被用作PHA生產的底物。例如，以戊酸和葡萄糖為底物，用羅氏真菌發酵50小時，PHA產率可達90.4 g/L。