中文名：脂肪酸

外文名：fattyacid

常见种类：桂酸、豆蔻酸、花生四烯酸

构成元素：碳、氢、氧构成的化合物

物理性状：无色、无臭、有味，相对密度皆小于1

生理意义：机体主要能量来源之一

脂肪酸是由碳、氢、氧三种元素组成的一类化合物，是中性脂肪、磷脂和糖脂的主要成分。

脂肪酸

含有多量饱和脂肪酸的甘油i酯在常温时往往是固体，例如牛油、羊油等，大多属动物脂肪。含有较多不饱和脂肪酸的甘油三酯在常温时往往是液体，例如玉米油、菜油等。植物和鱼类的油大多是不饱和脂肪酸的甘油酯。

动物体内不能合成带有2-4个双键的不饱和脂肪酸，必须从食物中取得，因而这些脂肪酸就叫必需脂肪酸，也有人叫它维生素F。虽然已认为它们能降低血液中的胆固醇，但还没有证据能证明人会因为食物中缺乏这些脂肪酸而引起疾病。微生物中也含有不饱和脂肪酸，蓝细菌最独特之处是含有两个或多个双键组成的不饱和脂肪酸，而细菌通常只含有饱和脂肪酸和一个双键的不饱和脂肪酸。

2022年，中国科学家通过电催化与生物合成相结合成功以二氧化碳和水为原料合成脂肪酸。

（1）色泽与气味

纯净的脂肪酸是无色的，某些脂肪酸具有自己特有的气味。

（2）密度

脂肪酸的相对密度一般都小于1，与其相对分子质量成反比，随温度的升高而降低，随碳链增长而减小，不饱和键越多密度越大。

（3）熔点

脂肪酸的熔点随着碳链的增长呈不规则升高，奇数碳原子链脂肪酸的熔点低于其相邻的偶数碳脂肪酸，不饱和脂肪酸的熔点通常低于饱和脂肪酸，双键越多，熔点越低，双键位置越靠近碳链两端，熔点越高。

引入一个双键到碳链中会降低脂肪酸的熔点，双键位置越向碳链中部移动，熔点降低越大，顺式双键产生的这种影响大于反式。双键增加熔点下降，但共轭双键不在此例。经过氢化、反化或非共轭双键异构化成共轭烯酸等都会提高熔点。每一个奇数碳原子脂肪酸的熔点，小于与它最接近的偶数碳原子脂肪酸的熔点，例如十七酸的熔点（ 61.3℃），既低于十八酸的（ 69.6℃），也低于十六酸的（62.7℃）。此现象不仅存在于脂肪酸，也见于其他长碳链化合物。

（4）沸点

脂肪酸的沸点随碳链增长而升高，饱和度不同但碳链长度相同的脂肪酸沸点相近。

（5）溶解性

低级脂肪酸易溶于水，但随着相对分子质量的增加，在水中的溶解度减小，以至溶或不溶于水，而溶于有机溶剂。一般脂肪酸越低级，不饱和度越高，其在有机溶剂中的溶解度也就越大，温度越高溶解度越大，碳链越长溶解度越小。

脂肪酸代谢

短链脂肪酸（short chain fatty acids，SCFA），其碳链上的碳原子数小于6，也称作挥发性脂肪酸（volatile fatty acids，VFA）；

中链脂肪酸（Midchain fatty acids，MCFA），指碳链上碳原子数为6-12的脂肪酸，主要成分是辛酸（C₈）和癸酸（C₁₀）；

长链脂肪酸（Longchain fatty acids，LCFA），其碳链上碳原子数大于12。一般食物所含的大多是长链脂肪酸。

根据碳氢链饱和与不饱和分类

脂肪酸根据碳氢链饱和与不饱和的不同可分为3类 ，即：

饱和脂肪酸（Saturated fatty acids，SFA），碳氢上没有不饱和键；

单不饱和脂肪酸（MoNOunsaturated fatty acids，MUFA），其碳氢链有一个不饱和键；

多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acids，PUFA），其碳氢链有二个或二个以上不饱和键。

（1）饱和脂肪酸碳氢链上没有不饱和键，一般从C₄到C₃₈。从4个碳至24个碳原子的脂肪酸常存在于油脂中，而24个碳原子以上的则存在于蜡中。根据分子中碳原子数的多少可分为低级饱和脂肪酸（碳原子数≤10，常温下为液态）和高级饱和脂肪酸（碳原子数>10，常温下为固态）。动植物油脂中最常见的饱和脂肪酸有丁酸、己酸、辛酸、癸酸和高级饱和脂肪酸如十六酸（软脂酸）与十八酸（硬脂酸），其次为十二酸（月桂酸）、十四酸（豆蔻酸）和二十酸（花生酸）等。

（2）不饱和脂肪酸分子中含有一个或一个以上不饱和键的脂肪酸都称为不饱和脂肪酸。

不饱和脂肪酸通常呈液态，大多为植物油，如花生油、玉米油、豆油、坚果油（即阿甘油）、菜籽油等。根据不饱和键的多少又可分为单不饱和脂肪酸（有一个不饱和键，如豆蔻油酸、棕榈油酸、菜籽油酸）和多不饱和脂肪酸（有两个或两个以上不饱和键，如亚油酸、亚麻酸）。不饱和脂肪酸以亚麻酸、亚油酸、油酸最为常见。

天然脂肪酸

富含单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸组成的脂肪在室温下呈液态，大多为植物油，如花生油、玉米油、豆油、坚果油（即阿甘油）、菜籽油等。以饱和脂肪酸为主组成的脂肪在室温下呈固态，多为动物脂肪，如牛油、羊油、猪油等。但也有例外，如深海鱼油虽然是动物脂肪，但它富含多不饱和脂肪酸，如EPA和DHA，因而在室温下呈液态。

根据能够满足机体需要的程度分类

（1）必需脂肪酸

动物能合成所需的饱和脂肪酸和油酸这类只含1个双键的不饱和脂肪酸，含有2个或2个以上双键的多双键脂肪酸则必须从植物中获取，故后者称为必需脂肪酸，其中亚麻酸和亚油酸最重要。花生四烯酸从亚油酸生成。花生四烯酸是大多数前列腺素的前体，前列腺素是能调节细胞功能的激素样物质。

必需脂肪酸的最好来源是植物油，但在菜籽油和茶油中较其他植物油少。动物油脂中含量一般比植物油低，但相对来说，猪油比牛、羊脂含量多，禽类脂肪又比猪油多。肉类中鸡、鸭肉较猪、牛、羊肉含量丰富。动物心、肝、肾和肠等内脏中的含量高于肌肉，而瘦肉中含量比肥肉多。此外，鸡蛋黄中含量也较多。

（2）非必需脂肪酸

大多数脂肪酸人体能够自身合成，可以不从食物中直接摄取，这类脂肪酸称为非必需脂肪酸。非必需脂肪酸主要是饱和脂肪酸。虽然饱和脂肪酸为非必需脂肪酸，摄入过量会增加体内血脂的含量，但由于它对人体特别是对人的大脑的发育起着不可替代的作用，所以如果长期摄入不足，势必会影响大脑的发育。因此应当根据实际情况来决定各种动物脂和植物油的摄入量。

氧化分解

β-氧化

脂肪酸不溶于水，在血液中与清蛋白结合后（10：1），运送至全身各组织细胞，在细胞的线粒体内氧化分解，释放出大量能量，以肝脏和肌肉最为活跃。1904年，Knoop刚苯环作标记，追踪脂肪酸在动物体内的转变，发现奇数碳脂肪酸衍生物被降解时，尿中检出马尿酸，若是偶数碳，尿中检出苯乙尿酸。推测脂肪酸酰基链的降解发生在β-碳原子上，即每次从脂酸链上切下一个二碳单位。后来的实验证明β-氧化学说是正确的，切下的二碳单位是乙酰CoA，脂肪酸进入线粒体前要先被活化。

β-氧化

2）脂酰CoA进入线粒体；

3）脂酰CoA的β-氧化；

脂酰CoA氧化生成乙酰CoA涉及四个反应—脱氢、加水、再脱氢、硫解。每一次产生1分子乙酰CoA和比原来少2个C的脂酰CoA。再进行下一轮β-氧化，如此循环反复。

4）脂肪酸氧化的能量计算

1分子软脂酸（C₁₆）经7次β-氧化可生成8个乙酰CoA、7个NADH和7个FADH₂。每个乙酰CoA进入TCA循环生成3个NADH、1个FADH和1个GTP，并释放2分子CO₂。

以脂肪为能源时，生物体还可获得大量的水。骆驼的驼峰是储存脂的“仓库”，既可提供能量，又可提供所需的水。

脂肪酸氧化的其他途径

（1）奇数碳原子脂肪酸的氧化。人体含微量奇数碳脂肪酸，许多植物、海洋生物和石油酵母等含一定量的奇数碳脂肪酸。其β-氧化除生成乙酰CoA外，还生成1分子丙酰CoA，后者在β-羧化酶及异构酶的作用下生成琥珀酰CoA，经TCA途径彻底氧化。

（2）不饱和脂肪酸的氧化。机体中约一半以上的脂肪酸是不饱和脂肪酸，其中双键均为顺式（ cis）构型，它不能被烯脂酰CoA水化酶催化，该酶催化反式构型双键的加水过程，所以需要异构酶和还原酶参与才能使一般不饱和脂肪酸的氧化进行下去。如油酸是十八碳一烯酸（（cis-△⁹），细胞质中的油酸同样先活化生成油酰CoA，经转运系统生成线粒体基质中的油酰CoA，经三轮β-氧化生成3分子乙酰CoA和cis-△³-十二碳烯脂酰CoA，后者经异构酶转化为trans-△²一十二碳烯脂酰CoA，由烯脂酰CoA水化酶作用生成L-β-羟脂酰CoA，再经五轮β-氧化生成6分子乙酰CoA，总计生成9分子乙酰CoA。

多不饱和脂肪酸的氧化还需一个特殊的还原酶参与进行。

酮体

酮体（acetone bodies）是脂肪酸在肝脏进行正常分解代谢所生成的特殊中间产物，包括有乙酰乙酸（acetoacetic acid约占30%），β-羟丁酸（β?hydroxybutyric acid约占70%）和极少量的丙酮（acetone）。正常人血液中酮体含量极少，这是人体利用脂肪氧化供能的正常现象。但在某些生理情况（饥饿、禁食）或病理情况下（如糖尿病），糖的来源或氧化供能障碍，脂动员增强，脂肪酸就成了人体的主要供能物质。若肝中合成酮体的量超过肝外组织利用酮体的能力，二者之间失去平衡，血中浓度就会过高，导致酮血症（acetonemia）和酮尿症（acetonuria）。乙酰乙酸和β-羟丁酸都是酸性物质，因此酮体在体内大量堆积还会引起酸中毒。

生物合成

脂肪酸合成部位

体内肝、肾、脑、肺、乳腺、脂肪等组织的细胞质中均存在脂肪酸的合成酶系，因此这些组织均能合成脂肪酸，但以肝的脂肪酸合成酶系活性最高，因此肝细胞是人体内合成脂肪酸的主要部位。

脂肪组织虽然也能以葡萄糖代谢的中间产物为原料合成脂肪酸，其主要来源是小肠吸收的外源性脂肪酸和肝合成的内源性脂肪酸。

脂肪酸合成

脂肪酸合成原料

合成脂肪酸的原料有乙酰辅酶A、HCO₃^-（C02）、NADPH和ATP，Mn²⁺可作为酶的激活剂。

脂肪酸合成途径

生物体内由乙酰CoA合成脂肪酸的有：①非线粒体酶系合成途径：即胞浆酶系合成饱和脂肪酸途径。该途径的终产物是软脂酸，故又称为软脂酸合成途径，它是脂肪酸合成的主要途径。②线粒体酶系合成途径：又称饱和脂肪酸碳链延长途径。

软脂酸

1.乙酰CoA的转移

乙酰CoA可由糖氧化分解或由脂肪酸、酮体和蛋白分解生成，生成乙酰CoA的反应均发生在线粒体中，而脂肪酸的合成部位是胞浆，因此乙酰CoA必须由线粒体转运至胞浆。但是乙酰CoA不能自由通过线粒体膜，需要通过一个称为柠檬酸-丙酮酸循环（citrate pyrUVAte cycle）来完成乙酰CoA由线粒体到胞浆的转移。

首先在线粒体内，乙酰CoA与草酰乙酸经柠檬酸合成酶催化，缩合生成柠檬酸，再由线粒体内膜上相应载体协助进入胞液，在胞液内存在的柠檬酸裂解酶（citrate lyase）可使柠檬酸裂解产生乙酰CoA及草酰乙酸。前者即可用于生成脂肪酸，后者可返回线粒体补充合成柠檬酸时的消耗。但草酰乙酸也不能自由通透线粒体内膜，故必须先经苹果酸脱氢酶催化，还原成苹果酸再经线粒体内膜上的载体转运入线粒体，经氧化后补充草酰乙酸。也可在苹果酸酶作用下，氧化脱羧生成丙酮酸，同时伴有NADPH的生成。丙酮酸可经内膜载体被转运入线粒体内，此时丙酮酸可再羧化转变为草酰乙酸。每经柠檬酸丙酮酸循环一次，可使一分子乙酸CoA由线粒体进入胞液，同时消耗两分子ATP，还为机体提供了NADPH以补充合成反应的需要。

2.丙二酰CoA的生成

乙酰CoA由乙酰CoA羧化酶（acetyl CoA cARBoxylase）催化转变成丙二酰CoA（或称丙二酸单酰CoA），乙酰CoA羧化酶存在于胞液中，其辅基为生物素，在反应过程中起到携带和转移羧基的作用。该反应机理类似于其他依赖生物素的羧化反应，如催化丙酮酸羧化成为草酰乙酸的反应等。

由乙酰CoA羧化酶催化的反应为脂肪酸合成过程中的限速步骤。此酶为一别构酶，在变构效应剂的作用下，其无活性的单体与有活性的多聚体（由100个单体呈线状排列）之间可以互变。柠檬酸与异柠檬酸可促进单体聚合成多聚体，增强酶活性，而长链脂肪酸可加速解聚，从而抑制该酶活性。乙酰CoA羧化酶还可通过依赖于cAMP的磷酸化及去磷酸化修饰来调节酶活性。此酶经磷酸化后活性丧失，如胰高血糖素及肾上腺素等能促进这种磷酸化作用，从而抑制脂肪酸合成；而胰岛素则能促进酶的去磷酸化作用，故可增强乙酰CoA羧化酶活性，加速脂肪酸合成。

同时乙酰CoA羧化酶也是诱导酶，长期高糖低脂饮食能诱导此酶生成，促进脂肪酸合成；反之，高脂低糖饮食能抑制此酶合成，降低脂肪酸的生成。

3.软脂酸的生成

脂肪酸分离设备

软脂酸的合成实际上是一个重复循环的过程，由1分子乙酰CoA与7分子丙二酰CoA经转移、缩合、加氢、脱水和再加氢重复过程，每一次使碳链延长两个碳，共7次重复，最终生成含十六碳的软脂酸。

脂肪酸合成需消耗ATP和NADPH+H+，NADPH主要来源于葡萄糖分解的磷酸戊糖途径。此外，苹果酸氧化脱羧也可产生少量NADPH。

脂肪酸合成过程不是β-氧化的逆过程，它们反应的组织，细胞定位，转移载体，酰基载体，限速酶，激活剂，抑制剂，供氢体和受氢体以及反应底物与产物均不相同。

其它脂酸类

机体内不仅有软脂酸，还有碳链长短不等的其它脂肪酸，也有各种不饱和脂肪酸，除营养必需脂肪酸依赖食物供应外，其它脂肪酸均可由软脂酸在细胞内加工改造而成。

1. 碳链的延长和缩短

脂肪酸碳链的缩短在线粒体中经β-氧化完成，经过一次β-氧化循环就可以减少两个碳原子。

脂肪酸碳链的延长可在滑面内质网和线粒体中经脂肪酸延长酶体系催化完成。

在内质网，软脂酸延长是以丙二酰CoA为二碳单位的供体，由NADPH+H+供氢，亦经缩合脱羧、还原等过程延长碳链，与胞液中脂肪酸合成过程基本相同。但催化反应的酶体系不同，其脂肪酰基不是以ACP为载体，而是与辅酶A相连参加反应。除脑组织外一般以合成硬脂酸（18C）为主，脑组织因含其他酶，故可延长至24碳的脂肪酸，供脑中脂类代谢需要。

在线粒体，软脂酸经线粒体脂肪酸延长酶体系作用，与乙酰CoA缩合逐步延长碳链，其过程与脂肪酸β氧化逆行反应相似，仅烯脂酰CoA还原酶的辅酶为NADPH+H+与β氧化过程不同。通过此种方式一般可延长脂肪酸碳链至24或26碳，但以硬脂酸最多。

2.脂肪酸脱饱和

人和动物组织含有的不饱和脂肪酸主要为软油酸（16：1△9）、油酸（18：1△9）、亚油酸（18：2△9，12）、亚麻酸（18：3△9，12，15）、花生四烯酸（20：4△5，8，11，14）等。其中最普通的单不饱和脂肪酸软油酸和油酸可由相应的脂肪酸活化后经去饱和酶（acylCoAdesaturase）催化脱氢生成。这类酶存在于滑面内质网，属混合功能氧化酶；因该酶只催化在△9形成双键，而不能在C10与末端甲基之间形成双键，故亚油酸（linoleate）、亚麻酸（linolenate）及花生四烯酸（arachidonate）在体内不能合成或合成不足。但它们又是机体不可缺少的，所以必须由食物供给，因此，称之为必需脂肪酸（essential fatty acid）。

植物组织含有可以在C-10与末端甲基间形成双键（即ω3和ω6）的去饱和酶，能合成以上3种多不饱和脂肪酸。当食入亚油酸后，在动物体内经碳链加长及去饱和后，可生成花生四烯酸。

调节方法

乙酰CoA羧化酶催化的反应是脂肪酸合成的限速步骤，很多因素都可影响此酶活性，从而使脂肪酸合成速度改变。脂肪酸合成过程中其他酶，如脂肪酸合成酶、柠檬酸裂解酶等亦可被调节。

1.代谢物的调节

天然脂肪酸

①能提供热量，是很好的能量来源。

②脂肪酸贮存在脂肪细胞中，以备人体不时之需。

③作为合成其他化合物的原料。

④能保持细胞膜的相对流动性，以保证细胞的正常生理功能。

⑤使胆固醇酯化，降低血液中胆固醇和甘油三酯含量。

⑥提高脑细胞活性，增强记忆力和思维能力。

脂肪酸可用于丁苯橡胶生产中的乳化剂和其它表面活性剂、润滑剂、光泽剂；还可用于生产高级香皂、透明皂、硬脂酸及各种表面活性剂的中间体。

每一类、每一种脂肪酸均有其特定用途和功能特性。功能性脂肪酸是特指那些来源于人类膳食油脂，为人体营养、健康所必需，并对现已发现的人体一些相应缺乏症和内源性疾病，特别是对现今社会文明病如高血压、心脏病、癌症、糖尿病等有积极防治作用的一组脂肪酸，这其中又以备受关注和广为研究的多不饱和脂肪酸为主。

多不饱和脂肪酸

主要脂肪的脂肪酸组成及含量

无论是植物性或动物性油脂每克都有 9卡的热量。但是植物性油含分解脂肪的物质，适度摄取是有益的，但并不表示其热量较低。一般人认为植物油很安全，可以多吃，这个是错误的观念，不但减肥的人必须限量摄食植物油，以免对减肥不利，要健康长寿的人更应如此。

不同油脂含有脂肪酸类别及含量

每人每日油脂摄取量只能占每日食物总热量的二成，（每天的用油量控制在15至30毫升）每人每天要吃齐这三种脂肪酸，不能偏好任一油类，否则油脂摄取失衡，会形成疾病。每日单元不饱和脂肪酸的摄食量要占一成，多元不饱和脂肪酸要占一成，而饱和脂肪酸要少于一成。

动物油、椰子油和棕榈油的主要成分是饱和脂肪酸，而多元不饱和脂肪酸的含量很低。

橄榄油、坚果油（即阿甘油）、菜籽油、玉米油、花生油的单元不饱和脂肪酸含量较高，人体需要的三种脂肪酸中，以单元不饱和脂肪酸的需要量最大，玉米油、橄榄油可作这种脂肪酸的重要来源。

葵花油、粟米油油、大豆等植物油和海洋鱼类中含的脂肪多为多元不饱和脂肪酸。多元不饱和脂肪酸是这些食用油的主要成份，其他两种脂肪酸含量不多。三种脂肪酸中，多元不饱和脂肪酸最不稳定，在油炸、油炒或油煎的高温下，最容易被氧化变成毒油。而偏偏多元不饱和脂肪酸又是人体细胞膜的重要原料之一。