短链脂肪酸(Short-Chain Fatty Acids,SCFAs)是以碳原子数目小于6的有机脂肪酸为主,又称挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA),是肠道内未消化的复合碳水化合物被结肠厌氧微生物发酵的主要代谢终产物。主要包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸和己酸等。

测定SCFAs 的含量是反映肠道菌群状况以及诊断和治疗某些疾病的重要生理指标。目前用于分析SCFAs的生物样品主要有粪便、肠道及肠道内容物、尿液、血清/血浆、乳液、唾液等。样品前处理是分析SCFAs关键步骤,不同类型生物样品的前处理手段有所不同:对于基质复杂的生物样品,一般需要先去除蛋白免受基质干扰,然后采用蒸馏法、超滤法、高速离心法、萃取法、衍生化等方法进一步纯化;对于杂质较少的液体类样品可稀释后进行纯化处理或稀释后直接检测。在诸多纯化方法中,由于蒸汽污染、分离不完全或定量不准确等原因,蒸馏法、超滤法等方法逐渐被其他方法代替,高速离心法多与其他提取方法联用以辅助样品分离。

含SCFAs的生物样品基质多较为复杂,容易对测定产生干扰,甚至影响仪器性能,因此去除蛋白对于分析SCFAs尤为重要。去除蛋白的方法有酸沉淀法、有机溶剂沉淀法、盐析法等。高氯酸、硫酸、盐酸等是常用的酸性沉淀剂,但强酸性会降低样品pH和稀释样品,降低检测灵敏度甚至造成仪器损伤。利用甲醇、乙腈、异丙醇等有机溶剂可以克服酸沉淀法的缺点,有利于SCFAs萃取。盐析法是在样品溶液中加入无机盐以改变挥发性组分的分配系数,使SCFAs与基质分离。

针对SCFAs的检测技术较多,且各有特色和优势。以最常见的短链脂肪酸几种检测方法为例,常规的检测方法如气相色谱法、气相色谱质谱联用、液相色谱法、 离子排阻色谱法等,傅里叶红外光谱、核磁共振等。

目前我们最常用的气相色谱串联质谱法。气相色谱串联质谱法是在气相色谱基础上,样品中各组分经气相色谱分离后,质谱作为其检测器,先将被测物质离子化,根据离子的质荷比进行分离。质谱法较单纯色谱法相比不光能定量,还能更准确地对短链脂肪酸进行定性,并有效减少干扰峰,且灵敏度也大大提升,同时气质仪器还有用相应的质谱谱库。气相色谱串联质谱仪较气相色谱在灵敏度上有所提升,而且有谱库可以比对,没有标准品情况下也能对样品中短链脂肪酸进行定性,分析时间上同气相基本一样。

短链脂肪酸是维持动物肠道平衡的重要代谢产物,在动物体内能参与不同器官的代谢,因此其检测方法尤为重要。目前针对检测SCFAs的生物样品,利用较多的是粪便,对其他生物样品如血浆、尿液、乳液中SCFAs的研究还相对匮乏。样品前处理方法较多,但各有利弊,缺乏通用、简捷、标准化的预处理方法。

仪器方面主要应用色谱及色谱质谱联用技术,各项检测技术各有利弊,根据样品浓度高低的要求,以及实验室自身仪器装备来选择不同的检测技术。未来短链脂肪酸检测方法的开发中,应结合现在高分辨质谱的优势,目前高分辨质谱技术崛起,具有高分辨率、高灵敏度和高准确度的仪器为未来检测带来无限可能。