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SCFAs和MCFAs的性质和来源

来源:发表时间:2020-10-24发布:关注:

   定义和理化性质

  SCFAs(短链脂肪酸)和MCFAs(中链脂肪酸)是碳链总碳原子数为1-12的一元羧酸,在自然界中广泛存在,但在植物、动物中其含量远低于LCFAs(长链脂肪酸)。总碳原子数为1-6的脂肪酸定义为SCFAs,7-12的定义为MCFAs。碳链较短,总碳原子数小于9的脂肪酸,在常温下呈液态(表1)。表1中甲酸呈刺激性气味,其它大部分为腐臭味或无味。检测在水和庚烷中游离脂肪酸分离的亲脂性指标时,SCFAs和MCFAs的随着碳链的增加,亲脂性增强。且MCFAs的亲脂性与LCFAs相似。由于亲脂性比LCFAs低,故SCFAs不能形成胶粒结构,不参与生物膜的形成。SCFAs和MCFAs是弱酸,pKa大约为4.8,除甲酸pKa约低于一个单位(表1)。因此,它们的碱性金属盐在水溶液中大部分都会发生水解。水溶性的碱性金属盐在水溶液中极易形成双分子结构。有趣的是,在双层脂膜中增加SCFAs和MCFAs可提高膜的pKa值,这与LCFAs相似。

  表1:SCFAs、MCFAs的术语及基础生理特性

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  SCFAs和MCFAs的来源

  人类SCFAs的主要来源结肠厌氧细菌对肠道内纤维和不可消化糖的发酵。乙酸主要形成于CO2的还原性甲基化过程。结肠细菌有两条路径产生丙酸。在甲基丙二酸-CoA路径(也称二羧基的途径)中,丙酸由乳酸盐发酵菌发酵乳酸盐产生。在这一路径中,乳酸盐首先被丙酸菌吸收,后脱氢形成丙酮盐。丙酮盐、草酰乙酸在甲基丙二酰-CoA-羧基转移酶作用下,生成羧酸盐。羧酸盐再由四碳路径(苹果酸中间体、延胡索酸盐、琥珀酸盐、甲基丙二酰-CoA)生成丙酸盐。需注意的是,此路径除生成丙酸盐外,每生成两分子丙酸盐还生成一分子乙酸盐。其它细菌,如丙梭菌、埃氏巨型球菌,可很容易地由乳酸盐生成丙酸盐。生成过程中,乳酸盐先形成乳酰-CoA,再转化丙烯酰-CoA、丙酰-CoA,最后水解生丙酸。丁酸盐的生成,首先由两分子乙酰-CoA转化成一分子的乙酰乙酰-CoA,再转化丁酰-CoA,最后生成丁酸。根据估计,人类结肠中乙酸、丙酸、丁酸的生成比例约为3:1:1。一项体内研究报道,由肠道释放并进入循环系统的SCFAs数量约是每小时35 µmol/kg体重。最高浓度位于结肠近端。SCFAs约占人类摄入总能量的10%。

  新生哺乳类动物,包括人类的宝宝,母乳是SCFAs和MCFAs的一个重要来源,且主要存在形式为甘油三酯、磷酯。例如,牛乳、人乳中MCFAs占乳总脂肪酸的比例分别为6%-17%、9%-28%。牛乳和乳产品是主要的日粮SCFAs来源,且人乳中主要为丁酸。其它天然来源的SCFAs和MCFAs有椰子油、棕榈仁油。与LCFAs甘油三酯相比,MCFAs甘油三酯在肠道中更快速水解,并不参与形成乳糜微粒。SCFAs和MCFAs由门静脉进入肝脏代谢。

  SCFAs和MCFAs还可在哺乳动物和人类的组织中形成,主要为肝脏。LCFAs在肝脏内经过氧化物酶β氧化后生成碳链变短的酰基-CoAs,后由酰基-CoAs硫酯酶水解进入细胞液。另外,在过氧化物酶、肉碱乙酰酶、肉碱辛酰酶共同作用下,短链酰基-CoAs转化成肉碱酯,为线粒体供能。

  在病理状态下,例如天生中链酰基-CoA脱氢酶缺乏时,辛酸酯和癸酸盐在组织内大量积聚将导致线粒体呼吸链膜蛋白复合体受损。这些紊乱还伴发二羧基MCFAs尿液排出量提高。主要有己二酸、辛二酸、癸二酸,来源于线粒体对相关中链酰基-CoA氧化过程。由于其吸收快,MCFAs甘油三酯在上个世纪中期就应用于临床营养学,作为快速可用能量来源。富含MCFAs甘油三酯的乳剂可用于无法消化正常LCFAs甘油三酯的病人。再加上MCFAs由肠道向肝脏的快速转运,可用C13标志的碘苯腈辛酸酯作为一种非侵入式的呼吸试验。还可用于检测特殊的肝脏代谢路径及肠排空的速度。

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