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Diese unterscheiden sich durch die Anzahl der C-Atome sowie – bei ungesättigten Fettsäuren – in der Anzahl und Position von Doppelbindungen. Man kann sie aufgrund ihrer Kettenlängen in niedere , mittlere und höhere Säuren einteilen. Jene mit mehr als 22-C Atomen werden auch als VLCFAs bezeichnet. Unter diesem Begriff werden heute Carbonsäuren mit kettenförmigen Organylgruppen zusammengefasst.
Natürliche Varianten dieser Säuren bestehen in der Regel aus einer geraden Zahl von Kohlenstoffatomen und sind unverzweigt. Ausnahmen davon lassen sich jedoch in allen Reichen finden. Fettsäuren mit C=C-Doppelbindungen werden ungesättigte Varianten dieser Säuren genannt. Liegen mehrere Doppelbindungen vor, sind diese in der Regel durch eine Methylengruppe voneinander getrennt.
Eine große Vielfalt von diesen Säuren kommt – meist in Form der Triacylglyceride, also verestert mit Glycerin – in den Samenölen des Pflanzenreichs vor. Seltene Fettsäuren, die verestert in größeren Prozentgehalten in Samen bestimmter Pflanzenfamilien auftreten, können entwicklungsgeschichtliche Zusammenhänge illustrieren wie zum Beispiel Petroselinsäure, Taririnsäure, Erucasäure, Cyclopentenfettsäuren und Cyclopropenfettsäuren. Manche Bakterienarten können anhand ihrer Fettsäurenzusammensetzung unterschieden werden. Als essenziell bezeichnet man die Säuren, die ein Organismus benötigt, aber nicht selbst herstellen kann.