脂肪酸（fatty acid）是生物体许多 脂类化合物 的重要组成成分，绝大部分以结合形式存在，同时还有少量以游离状态存在。脂肪酸属于 羧酸 ，带有一条 碳氢 链。生物体内的脂肪酸绝大多数是含偶数 碳 的直链 一元酸 ，碳原子数目一般在4~26。 脂肪酸主要分布在动植物油脂中，其命名常根据碳的数目和不饱和 双键 的数目、位置来表示， 如ω-3脂肪酸、ω-6脂肪酸等。 脂肪酸的 物理性质 主要取决于碳氢链的长度和不饱和程度， 化学性质 取决于所含 官能团 的种类、数量和位置。 脂肪酸常以动、植物油脂或植物油皂脚为原料采用水解法或皂化法生产，再经 蒸馏 精制而得。
脂肪酸，是一种应用非常广泛的 有机合成 基本原料，是制造香料、化妆品、洗涤用品、 食品添加剂 、医药、塑料和 橡胶助剂 等精细化工的基础油化品，是肥皂 皂基 的主要成分，是动物饲粮的重要组成，其用途和用量在不断扩大。
发现历史
油脂是人类自古以来的食物，但它却是从19世纪开始才作为化学物质被人们所认识。1813年， 法国 化学家谢弗罗尔开始研究油脂和油脂制成的肥皂，他将 猪油 制得的肥皂与 无机酸 共同熬煮后，获得两种酸性物质，一种命名为“珍珠酸”；另一种命名为“ 油酸 ”，后来将珍珠酸改称为 硬脂酸 。1841年 英国 一位矿物分析员斯坦豪斯从 棕榈油 中发现了 软脂酸 ；1846年， 德国 化学 家 施瓦兹 分析确定它的化学组成是 十六 酸 ，又称 软脂酸 ；接着德国药剂师海英兹确定珍珠酸是硬脂酸和软脂酸的 混合物 ，并确定硬脂酸的化学组成是 十八烷酸 。1827年， 法国 化学家比西从 蓖麻籽油 中发现 麻醇酸；1841年，英籍化学家 普莱费尔 从肉豆蔻脂中发现 肉豆蔻酸 ；1842年，德国化学家马森从月桂脂中发现 月桂酸 。一些低级脂肪酸，包括 丙酸 、 丁酸 、 戊酸 、 己酸 、 癸酸 和 辛酸 也在这段时期被发现。
脂肪酸最初是油脂 水解 而得到的，具有酸性，因此而得名。根据IUPAC-IUB（国际理论和 应用化学 国际 生物化学 联合会）在1976年修改公布的命名法中，脂肪酸定义为天然油脂水解生成的脂肪族 羧酸 化合物的总称，属于脂肪族的一元羧酸（只有一个 羧基 和一个 烃基 ）。
命名
脂肪酸的命名包括习惯命名和系统命名两种方法。习惯命名法主要以脂肪酸的 碳 数目、来源或性质命名，如十二（烷）酸， 月桂酸 ， 软脂酸 等。 系统命名法根据碳的数目、不饱和键的数目，以及不饱和键的位置来表示，分为Δ编号系统和ω编号系统。
Δ编号系统是以含羧基的最长链为主链，若是不 饱和脂肪酸 则主链应包含 双键 ，脂肪酸的 碳原子 从羧基 功能团 端开始 计数 ，不饱和键的位置用Δ表示，c或顺表示顺式，t或反表示 反式 。
ω编号系统也称n编号系统，是以含 羧基 的最长链为主链，若是不饱和脂肪酸则主链应包含双键，脂肪酸的 碳 从离羧基最远的碳原子即最远端的 甲基 碳原子开始计数，并标出双键的位置。 在ω编号系统中，根据第一个双键的位置，可以把不 饱和脂肪酸 分为ω-3脂肪酸（如 亚麻酸 、EPA、 DHA ）、ω-6脂肪酸（如 花生四烯酸 ）、ω-9脂肪酸（如 油酸 ）。
分类
碳链长度
脂肪酸根据碳链长度的不同可分为：短链脂肪酸、中链脂肪酸和长链脂肪酸。 短链脂肪酸 ，指碳链上的碳原子数小于6；中链脂肪酸，其碳链上碳原子数为6～12；长链脂肪酸，其碳链上 碳 数大于12。
饱和程度
按脂肪酸饱和程度分类，脂肪酸可分为 饱和脂肪酸 （saturated fattyacid，SFA）和不饱和脂肪酸（unsaturated fattyacid，USFA）。 饱和脂肪酸 是分子中 碳原子 间以 单键 相连的一元 羧酸 。特点是烃链上没有 碳碳 双键 存在，只有单键。
不饱和脂肪酸是烃链中含有碳碳双键的脂肪酸。不饱和脂肪酸根据烃链上碳碳双键的个数可分为 单不饱和脂肪酸 （monounsaturated fatty acid）和 多不饱和脂肪酸 （polyunsaturated fatty acid）。单不饱和脂肪酸指烃链只含有单个双键的脂肪酸； 多不饱和脂肪酸 是指含2个或2个以上双键的脂肪酸。 脂肪酸饱和程度图：
不饱和脂肪酸根据烃链上 碳碳双键 的结构可分为： 顺式脂肪酸 （cis-fatty acid）和 反式脂肪 （trans-fatty acid）。顺式脂肪酸是指 氢原子 位于碳碳 双键 同侧的不 饱和脂肪酸 。反式脂肪酸是指氢原子位于碳碳双键异侧的不饱和脂肪酸。 脂肪酸的空间结构图为：
机体需要
按照能够满足机体需要的程度分为： 必需脂肪酸 （essential fatty acid, EFA）和非必需脂肪酸（non-essential fatty acid, NEFA）。 必需脂肪酸是指维持人体正常生长所必需，体内又不能合成，必须通过食物供给的脂肪酸，必需脂肪酸有 亚油酸 和 α-亚麻酸 两种。亚 油酸 可转变生成1- 亚麻酸 、 花生四烯酸 等n-6系列脂肪酸，α-亚麻酸可转变生成 二十碳五烯酸 （EPA）、 DHA （ DHA ）等n-3系列脂肪酸。 必需脂肪酸 的最好食物来源是植物性食品，主要是植物油，其中玉米油、 花生油 、 大豆油 、芝麻油、葵花籽油中含有丰富的亚油酸， 菜籽油 、大豆油、葵花籽油富含亚麻酸， 鱼油 、海鱼类等也含大量必需脂肪酸。 非必需脂肪酸 人体能够自身合成，可以不从食物中直接摄取的脂肪酸。
来源
天然油脂中含有800种以上的脂肪酸，已经得到鉴别的有500种之多。天然油脂的脂肪酸组成不仅随植物和动物的种类有重要变化，而且在同样种类内也随季节、地理环境、饲料等的变化而变化。 例如， 亚油酸 和 亚麻酸 主要存在于植物油中，如 有机大豆油 、 红花籽油 等含有较高的亚油酸， 紫苏籽油 、 亚麻籽油 等含有极丰富的α-亚麻油， 月见草油 、聚合草籽油等含有较多的γ-亚麻油。同时，大多数 海里 生长的 藻类 、微生物体内以及低等真菌类均含有较多的 亚麻油 。 花生四烯酸 广泛存在于动物组织中，如许多动物的脑、肝脏、血液 磷脂 和 肾上腺 中均含有， 低等真菌 尤其是被孢霉属真菌也含有大量的 花生四烯酸 。 二十碳五烯酸 （EPA）与 DHA （ DHA ）主要存在于海洋生物中，如高脂鱼类、海藻和部分真菌、贝类、 甲壳亚门 中。
人类膳食脂肪主要来源为食用油脂（如 花生油 、 菜籽油 、 豆油 、葵花籽油、 红花籽油 ， 亚麻油 、紫苏油）、动物类食物（如动物的肉、内脏）以及 坚果 类（如核桃仁、杏仁、 花生仁 、葵花籽仁）等。不同来源的膳食脂肪由不同的脂肪酸构成。其中动物性食物：猪肉（后臀尖） 饱和脂肪酸 含量10.8%， 单不饱和脂肪酸 13.4%， 多不饱和脂肪酸 3.6%；猪肉（ 肋条肉 ）饱和脂肪酸含量达20.7%，单不饱和脂肪酸25.6%，多不饱和脂肪酸6.8%。植物性食物：以油料作物为主，如葵花籽油的饱和脂肪酸含量13.4%，单不饱和脂肪酸18.4%， 多不饱和脂肪酸 65.2%；黄豆的 饱和脂肪酸 含量2.4%，单不饱和脂肪酸3.5%，多不饱和脂肪酸9.1%；核桃（干）饱和脂肪酸含量4.8%， 单不饱和脂肪酸 8.8%， 多不饱和脂肪酸 42.8%，以不饱和脂肪酸为主。
体内吸收代谢过程
脂肪酸分解
无论是体内储脂还是从食物中吸收的三 基 甘油 ，最终被 酶水解 成 甘油 和脂肪酸进行进一步代谢。其反应过程如下：
脂肪酸的氧化部位： 原核生物 在 细胞 溶胶 中， 真核生物 在 线粒体基质 中，植物在 乙醛酸 体、 过氧化 物体中。脂肪酸是 哺乳动物 的主要能源物质之一。在O 2 供给充足的条件下，脂肪酸可在体内分解成CO 2 及水的同时释放出大量能量，以 ATP 形式供机体利用。除脑组织外，大多数组织均能氧化脂肪酸，但以肝和肌肉最活跃。 脂肪酸的分解有β-氧化、ω-氧化、α-氧化等不同方式，其中β-氧化是氧化分解代谢的主要途径。
1904年Knoop对脂肪酸的氧化研究做出贡献。他分别选取 奇数 和偶数 碳 的脂肪酸的ω位碳原子用 苯基 来标记，然后喂狗，并检查尿中的最终产物。结果表明，用苯基标记的含奇数碳原子的脂肪酸喂动物时，尿中排出的是马 酸；用苯基标记的含偶数碳原子的脂肪酸喂动物时，随尿排出的是 苯乙尿酸 。由此得出脂肪酸的氧化是从 羧基 端的β碳原子开始的，叫做β-氧化。Knoop的这一发现是 生物化学 中的一个里程碑，因为他第一次利用合成标记来解释反应机制。
饱和偶碳脂肪酸β-氧化的顺序为：
（1）脂肪酸的活化。在 细胞质 中，脂肪酸由脂酰 CoA 合成酶催化，由 ATP 供能，与 CoASH 反应生成代谢活泼的脂酰CoA，具体过程为：
（2）脂酰CoA的跨膜运输。在细胞质中合成的脂酰CoA不能自由穿过 线粒体 内膜进入 线粒体 ， 肉碱 可以作为载体，将脂 酰基 转运至线粒体内，过程为：
（3）脂酰CoA的β-氧化降解。当脂酰CoA进入 线粒体 后，接着进行β-氧化降解，其过程见图：
脂肪酸的彻底氧化可产生大量能量，一分子脂酰CoA每经一次β-氧化作用，产生一分子 乙酰辅酶A 、一分子FADH 2 ，及一分子 NADH +H + 。如一分子 软脂酸 经β-氧化彻底氧化的过程中，经7次β-氧化，可降解成8分子乙酰CoA、7分子FADH 2 、7分子NADH与H + ，净生成106分子 ATP 。
脂肪酸合成
人体内的脂肪酸大部分来源于食物，为外源性脂肪酸，在体内可通过改造加工被人体利用。同时机体还可以利用糖和蛋白转变为脂肪酸，称为内源性脂肪酸，用于 甘油三酯 的生成，贮存能量。 合成脂肪酸 的主要器官是肝脏和哺乳期 乳腺 ，另外 脂肪组织 、肾脏、 小肠 均可以合成脂肪酸。 脂肪酸的合成主要有两种方式：一种是通过全程合成的途径合成；另一种则是在已有的脂肪酸链上加上C₂物，使碳链延长，称为延伸合成。前者的酶系存在于 细胞 溶质 中，称为非 线粒体 系统；后者的酶系存在于 线粒体 和微粒体中，称为线粒体系统和微粒体系统。
非线粒体系统是脂肪酸合成的主要途径。通过此途径可将 乙酰辅酶A 转变成长链脂肪酸，反应需要ACP（脂酰 载体蛋白 )、 ATP 、 CO₂ 、Mn²⁺和NADPH，合成的主要产物为 软脂酸 （ 十六酸 ）。所需要的酶系存在于细胞溶质中。脂肪酸合成全过程如下图所示：
生理作用
肝脏、 脂肪组织 和 乳腺 等多种组织的细胞浆中都含有 合成脂肪酸 的酶系。肝脏是人体 合成脂肪酸 的主要部位，其合成能力是脂肪组织的8-9倍。而脂肪组织是脂肪贮存的场所，除了本身从糖合成脂肪酸外，主要是摄取食物消化吸收和肝脏合成的脂肪。 脂肪酸在体内的功能有：能提供热量，是很好的能量来源；贮存在 脂肪细胞 中，以备人体不时之需；作为合成其他化合物的原料；能保持 细胞 膜的相对流动性，以保证细胞的正常生理功能；使胆固醇 化，降低血液中胆固醇和 甘油三酯 含量；提高 脑细胞 活性，增强记忆力和思维能力。
理化性质
物理性质
晶体结构
脂肪酸 晶体 是长柱形。长柱形 晶体 中的每一个棱上有两分子脂肪酸， 羧基 对着羧基成对连结起来。四个棱上共有四对。长柱中心也有一对。棱上的一对与中心的一对共四个分子组成一个单元 晶粒 ，称为晶胞。脂肪酸的晶体就是由这些晶胞有规则地呈层状排列所组成的。每一层脂肪酸分子组成一个晶格，晶格与晶格之间由端 甲基 形成的平面隔开。
脂肪酸分子能形成 氢键 ，氢键缔合决定了它的 晶体结构 ，对它的热性质、溶解性、油滑感等都有很大影响。
色泽、气味
纯净的脂肪酸是无色的，某些脂肪酸具有自己特有气味。
熔点、沸点
脂肪酸的 熔点 随着碳链的增长呈不规则升高，不 饱和脂肪酸 的熔点通常低于同等链长的饱和脂肪酸， 双键 越多，熔点越低，双键位置越靠近碳链两端，熔点越高， 且 顺式 的熔点比 反式 低。 另外， 取代基 对脂肪酸的熔点也有明显影响。
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。
密度、黏度、溶解性
脂肪酸的相对密度随相对分子质量的增大而减小，不饱和脂肪酸的相对密度比相应的饱和脂肪酸的相对密度大，带有 共轭双键 的脂肪酸相对密度大，相同 碳原子 数的脂肪酸的相对密度随 不饱和度 的增大而增大。脂肪酸的黏度随着相对分子质量增大而增大。
短碳链脂肪酸较易溶解于水，随着脂肪酸碳链的增长其 溶解度 降低。 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，碳链越长溶解度越小。
折射率、电导率
饱和脂肪酸 的相对分子质量增大， 折射率 也随之增大。饱和脂肪酸的折射率比相对应的不饱和脂肪酸的折射率要小。 碳 数目相同时，折射率越小，分子内双键数就越大。脂肪酸的 电导率 会随相对分子质量变化而变化，相对分子质量增加，脂肪酸的电导率会减小。
化学性质
脂肪酸的化学性质取决于所含 官能团 的种类、数量、位置。脂肪酸都含有 羧基 ，所以羧基的化学性质是脂肪酸化学性质的重要方面。
酸性
脂肪酸是 弱酸 ，在 水溶液 中呈弱酸性。脂肪酸与活泼金属作用放出 氢气 ，与金属 氧化物 、 氢氧化物 反应生成盐，与碱反应生成盐和水。脂肪酸的酸性随碳链的增长而减弱。
2R COOH+Zn→(RCOO) 2 Zn+H 2
羧基上的反应
脂肪酸与醇作用可生成酯称为 酯化反应 ，是典型的 可逆反应 。
RCOOH+HOR=RCOOR’+H 2 O
另外，脂肪酸分子中 羧基 的 羟基 被 卤族元素 原子 置换生成 酰卤 。脂肪酸与氨作用可得到 铵盐 ，进一步加热生成 酰胺 。脂肪酸与酰氧基置换生成 酸酐 。
脂肪酸的 羧基 在高温及适当 金属催化剂 存在时可 氢化 还原成 醇羟基 ，生成 脂肪醇 。
RCOOH→RCH 2 OH（LiAlH 4 为 催化剂 ， 无水 乙醚 为 溶剂 ）
取代、加成反应
脂肪酸中的α-氢可被 卤族元素 取代，生成卤代酸。
RCH 2 COOH+Br 2 →RCHBrCOOH+ HBr
脂肪酸能被 SO₃ 、 发烟硫酸 或 氯磺酸 等 磺化剂 直接磺化。
不 饱和脂肪酸 的 双键 非常活泼，可与很多物质起加成反应。不饱和脂肪酸的双键能与氢在 催化剂 作用下发生加成反应，还可以在双键位置上结合卤素 原子 和 卤化氢 生成相应的饱和酸。
RCH 2 CH=CH(CH 2 ) n COOH+H 2 →RCH 2 CH 2 CH 2 (CH 2 ) n COOH（催化剂）
热分解和异构化
脂肪酸在高温下会发生热 分解反应 ，脱水反应生成相应的 酸酐 。在有金属存在的情况下，脂肪酸加热时会发生热分解反应，生成 和 烷烃 。
2R COOH→(RCO 2 )O+H 2 O
天然油脂所含脂肪酸的 双键 绝大多数为 顺式结构 ，但在某些 反式 化 催化剂 的作用下，顺式可转变为反式异构体，此反应称反式化反应。
显色、聚合反应
脂肪酸特别是一些不 饱和脂肪酸 ，可与某些试剂产生颜色反应。常见的显色反应主要有：加溴的 四氯化碳 褪色、加 高锰酸钾 褪色、加 碘酸钾 - 碘化钾 显蓝色。加溴-麝香草酚蓝显蓝色。
多双键脂肪酸的分子间容易聚合，聚合有两种形式，一为高温缺氧的聚合称为热聚合，另一为氧化聚合。前者以碳结合为主，后者既有碳碳结合，也有 碳氧 结合。 例如不 饱和脂肪酸 在空气中久置，容易产生难闻的气味，这种变化就是脂肪酸的氧化聚合称为 酸败 。
制备方法
动植物油脂制备脂肪酸
制备脂肪酸的原料主要有动植物油和皂脚。其中非食用牛脂、 椰子油 和 棕榈 仁油（ 月桂酸 类)及 有机大豆油 是动植物领域的主要油脂。动植物油脂制取脂肪酸的总 化学方程式 为：
动植物油脂制取脂肪酸首先需要经过预处理，一般可分为间歇法和连续法两种工艺。间歇法中动物脂使用 硫酸 酸炼处理。连续法是在连续酸炼设备中进行预处理。 预处理后，进行油脂 水解 反应。常压 催化 水解法是在常压下使用酸性 催化剂 （ 磺酸 和硫酸），加新鲜水，用直接蒸汽分级蒸煮来水解油脂。中压水解法根据水解压力、水解时间、加水量以及过程中是否采用催化剂的不同有许多种方法，通常情况下分为中压非催化水解法和中压催化水解法两种。中压非催化水解是依靠控制一定压力、温度、加水量以及水解时间使油脂发生水解，并保证有一定的水解度。中压催化水解需要额外添加一定量的催化剂（锌、镁、钙的 氧化物 ）提高水解反应 速率 。连续高压逆流 水解 是使反应物料在高压下产生较高的反应温度，即增加水在油相中的 溶解度 ，提高油脂水解的反应速率和水解度，同时将反应过程中产生的脂肪酸和 丙三醇 两组分及时地连续不断地分离出去，避免 酯化反应 降低油脂的最终水解度。
植物油皂脚制备脂肪酸（皂化法）
皂化酸解法
植物油皂脚制取脂肪酸原理为皂脚先用 碱液 补充皂化，使其中的中性油转化为肥皂和 甘油 ；然后将所得皂脚用 硫酸 进行酸解，使肥皂转变脂肪酸。其过程可以用下列反应式表示：
其工艺流程为：
酸化水解法
酸化水解法是将皂脚中的肥皂先经硫酸分解，得到脂肪酸与中性油的 混合物 ，这种混合物通常称为 酸化油 ，然后再水解其中的中性油得到粗脂肪酸。其生产工艺流程为：皂脚→酸化→（水洗）→水解→水洗→粗脂肪酸。 化学反应式 是：
精制与分离
脂肪酸的精制一般是采用 蒸馏 的方法。根据脂肪酸与杂质混合物 沸点 的不同，控制一定的蒸馏温度，即可将低沸点杂质和高沸点杂质与脂肪酸分离，从而得到精制的目的。蒸馏精制工艺流程为：粗脂肪酸→预热→析气→ 真空蒸馏 →冷凝冷却→精制混合脂肪酸。
精制的混合脂肪酸只有分离成较纯的馏分，才能制备满足特殊需要的产品。 常用的分离方法有：温控容器结晶法、分盘净冻压榨法 、有机 溶剂 分离法、水媒分离法、Sorbex分离法、 超临界流体 萃取 法 、萃取结晶法、精馏分离法、 尿素 包合法、色谱法、分子蒸馏法、 脂肪酶 辅助法等。
应用领域
医药、食品行业
脂肪酸可用于医药和保健食品，用以调节脂质代谢，治疗和预防 心血管疾病 ，促进生长发育。 ω-6系列 多不饱和脂肪酸 中， 月见草油 已被30多个国家批准作为应用补充和功能性食品基料。将 γ-亚麻酸 包埋后添加到 乳制品 中，可提高其营养价值，并接近于母乳，而在婴幼儿乳制品中有良好应用。 花生四烯酸 和 DHA 在脑和 神经组织 中的高含量，许多生产商将两者配合用于婴幼儿调合乳的生产。
富含 亚油酸 的 红花籽油 、 稻米油 、小麦胚芽油等，已被广泛应用于功能性食品中，可添加于冷冻点心、乳饮料、肉制品等各种食品中，或以营养胶囊的形式出售。
畜牧业
在畜牧业，饲粮中可单独添加中链脂肪酸或将其与 有机酸 、 益生菌 等联用，可改善动物生长性能，增强机体免疫性。 多不饱和脂肪酸 作为一种重要的营养物质，具有提高饲料转化率、促进 蛋白质 合成等功能，可应用于家禽生产、猪生产、 反刍亚目 生产和水产养殖。
咖啡渣脂肪酸提取物，其主要成分为 软脂酸 、 亚油酸 、 油酸 和 硬脂酸 ，经动物试饲实验证明，具有显著的增加动物体重的作用，可用于饲料添加剂。
日用品行业
以天然脂肪酸为原料制备新型 氧化胺 表面活性剂 ，具有增溶、乳化、稳泡、洗涤、保湿和抗静电等多种优良性能，且具有低刺激性、极低的生理毒性和良好的 生物降解 能力，在高档 洗洁精 、化妆品、纺织等领域得到广泛应用。
此外，不 饱和脂肪酸 又被称为美容酸，可使肌肤细嫩润泽，头发乌黑发亮，可以将其作为美容护肤的功能因子添加到护肤品及美容美发产品中。利用 花生四烯酸 和C- 亚麻酸 的营养保护功能作为 精油 或者 膏剂 添加至护肤品中。
另外脂肪酸可作为活化剂和 乳化剂 应用于橡胶工业，作为热 稳定剂 和 润滑剂 应用于塑料工业，作为 抗静电剂 和 柔软剂 应用于 纺织工业 ，其 衍生物 或者二聚体可应用于制作 油墨 、涂料和颜料，脂肪酸衍生物，还可以作为 施胶剂 、废纸 脱墨剂 、脱 树脂 剂应用于 造纸 工业，改性的 醇酸树脂 可用于制作油漆。
健康安全
反式脂肪 是人机体不需要的脂肪酸， 对人体危害极大。 它绝大多数是通过动植物 人造脂肪 加工或者高温处理生成的。 反式脂肪酸对人体的危害表现在：增加患 心血管疾病 的危险；导致患 糖尿病 的危险；导致 必需脂肪酸 缺乏；抑制婴幼儿生长发育等。