自然界中的脂肪酸几乎都是含双数碳原子的脂肪酸。脂肪酸从结构形式上可分为饱和脂肪酸（saturated fatty acid, SFA）和不饱和脂肪酸（unsaturated fatty acid, USFA），不饱和脂肪酸又分为单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acid, MUFA）和多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid, PUFA）。
饱和脂肪酸不含双键，即每个碳原子价数是满的，不饱和脂肪酸含有1个或多个双键，含有1个不饱和键的称为单不饱和脂肪酸，具有2个或多个不饱和键的称为多不饱和脂肪酸。多不饱和脂肪酸的双键为每相隔3个碳原子1个双键，这使其对自动氧化作用或过氧化作用有较大的防护能力。一般植物和鱼类的脂肪含多不饱和脂肪酸比畜、禽类脂肪含量高。
（一）必需脂肪酸
人体除了从食物得到脂肪酸外，还能自身合成多种脂肪酸，包括饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。有些脂肪酸是人体不能自身合成的，如亚油酸（1inoleic acid, C18:2, n-6）和 α-亚麻酸（1inolenic acid, C18:3, n-3），而植物能合成。
亚油酸是维持人体健康所必需，它的衍生物是某些前列腺素的前体，而且只要能供给足够量的亚油酸，人体就能合成所需要的其他n-6类脂肪酸，但亚油酸必需通过食物供给人体，因此称为“必需脂肪酸”; α-亚麻酸也属必需脂肪酸，其可衍生为二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid, EPA, C20:5, n-3）和二十二碳六烯酸（docasa hexaenoic acid, DHA, C22:6, n-3）；花生四烯酸（arachidonic acid, AAC20:4, n-6）是由亚油酸衍生而来，但在合成数量不足时，也必须由食物供给，故花生四烯酸也曾被称为必需脂肪酸。
动物长期摄取不含必需脂肪酸的膳食，就会发生必需脂肪酸缺乏症。在人体尚未发生过缺乏症的全部症候群，但婴儿缺乏亚油酸可出现湿疹，长期摄入不含脂肪膳食的人会发生皮炎和伤口难于愈合，通过口服或静脉滴注给予病人多不饱和脂肪酸，可使症状消失。某些由亚油酸衍生物合成的前列腺素由于缺乏亚油酸而合成不足会出现有关的临床表现。亚油酸缺乏对维持膜的正常功能和氧化磷酸化的正常偶联均会发生一定影响。
二十二碳六烯酸（DHA, C22:6, n-3）是视网膜光受体中最丰富的多不饱和脂肪酸，它由食物中的α-亚麻酸衍生而来。DHA是维持视紫红质正常功能所必需，长期缺乏亚麻酸（n-3）时对调节注意力和认知过程有不良影响，这可能与大脑皮质额叶中的多巴胺和5-羟色胺发生改变有关。DHA、EPA在体内具有降血脂、改善血液循环、抑制血小板凝集、阻抑动脉粥样硬化斑块和血栓形成等功效，对心脑血管病有良好的治效果等。DHA亦可提高儿童的学习机能，增强记忆。
花生四烯酸（AA, C20:4, n-6）是合成前列腺素的主要成分。前列腺素D，是花生四烯酸在脑中的主要代谢产物，它在脑内涉及有关睡眠、热调节和疼痛反应等功能。
（二）多不饱和脂肪酸
n-3、n-6和n-9系统都有多不饱和脂肪酸（PUFA），但有重要生物学意义的是n-3和n-6PUFA。其中的亚油酸和亚麻酸是人类必需脂肪酸，它们分别是n-3和n-6多不饱和脂肪酸的前体。
不饱和脂肪酸对人体健康虽然有很多益处，但易产生脂质过氧化反应，因而产生自由基和活性氧等物质，对细胞和组织可造成一定的损伤；此外，n-3多不饱和脂肪酸还有抑制免疫功能的作用。因此在考虑脂肪需要量时，必须同时考虑饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸和单不饱和脂肪三者间的合适比例。
（三）单不饱和脂肪酸
食用油脂中所含单不饱和脂肪酸主要为油酸（C18∶1），茶油和橄榄油油酸含量达80%以上，棕榈油中含量也较高，约40%以上。据多数研究报道，单不饱和脂肪酸降低血胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）的作用与多不饱和脂肪酸相近，但大量摄入亚油酸在降低LDL-C的同时，高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）也降低，而大量摄入油酸则无此种情况。同时单不饱和脂肪酸不具有多不饱和脂肪酸潜在的不良作用，如促进机体脂质过氧化、促进化学致癌作用和抑制机体的免疫功能等。所以在膳食中降低饱和脂肪酸的前提下，以单不饱和脂肪酸取代部分饱和脂肪酸有重要意义。
反式脂肪酸：按空间结构，即H在不饱和键的同侧或两侧。脂肪酸又可分为顺式脂肪酸（cis-fatty acid）和反式脂肪酸（trans-fatty acid）, H在不饱和键两侧的脂肪酸为反式脂肪酸。反式脂肪酸不是天然产物，通常食用西餐的人其组织中有反式脂肪酸。反式脂肪酸是氢化脂肪产生的，如人造黄油，在氢化过程中某些天然存在的顺式双键转变为反式构型。人体摄入这些食物后，其中的反式脂肪酸或被氧化掉，或掺合到结构脂类中去。近期有报道，反式脂肪酸摄入量多时可使血浆LDL-C上升，HDL-C下降，增加了冠心病的危险性。
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