單腔室是最為簡單的一種乳液存在形式，它由兩種互不相溶的液體組成，其中一種液體的液滴懸浮在另一種液體的連續(xù)相中，可以用來保護或有效輸送與內相具有良好互溶性的物質。單腔室乳液的油-水界面通常是不穩(wěn)定的，需要添加乳化劑才能達到動力學穩(wěn)定狀態(tài)。與其它結構形式相比，單腔室乳液具有制備步驟簡單、生產成本低廉等優(yōu)勢，在pH值、溫度、壓力等條件變化下乳液結構不會輕易發(fā)生改變，更易于批量生產和大范圍應用。

水包油型（O/W）和油包水型（W/O）乳液

O/W和W/O乳液作為單腔室結構體系的代表，已經在各個領域得到廣泛應用。O/W乳液是一種將細小油滴分散在水相中的體系，而W/O乳液則是將水滴分散在連續(xù)油相中。乳液的界面結構可以由多種組合方式構成，例如小分子表面活性劑、大分子生物聚合物及其衍生物、復合物、帶有相反電荷的不同乳化劑、固體顆粒或以上多種乳化劑的聯(lián)合使用，其中由固體顆粒穩(wěn)定的乳液被稱為Pickering乳液。圖1以O/W乳液為例，簡要描繪出了由單一乳化劑以及復合乳化劑穩(wěn)定的乳液的界面結構圖。

通常情況下，乳化劑會在高速剪切等方式的強機械作用力下與油相和水相充分接觸，進而有序的排列在油-水界面層，形成彈性界面膜；界面膜會通過降低油-水界面張力來保護乳液液滴結構，使其在一段時間內不會因正常外界條件的變化而出現(xiàn)擴張破裂等現(xiàn)象，最終達到穩(wěn)定乳液的目的。大多數(shù)乳液會在添加表面活性劑、固體顆粒等幾天、幾個月甚至幾年內表現(xiàn)出穩(wěn)定狀態(tài)。然而，由于兩相之間界面張力的存在，使得乳液成為一種熱力學不穩(wěn)定的亞穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)，具體表現(xiàn)為水、油兩相會隨著時間的延長逐漸分離，主要的不穩(wěn)定性機制包括重力分離、絮凝、聚結和Ostwald熟化。其中，重力分離是指在乳液儲存過程中，由于密度差異，油相會逐步聚集到油-水界面導致界面膜加厚，致使乳液分層；聚結作用體現(xiàn)為乳液中兩個或多個小液滴相互吸引，從而組成一個更大液滴；Ostwald熟化則是指小的乳化液滴開始消失，大的乳化液滴不斷擴大的現(xiàn)象。絮凝作為單腔室乳液最微妙、最復雜的失穩(wěn)機制，是指乳液液滴之間的相互排斥能力小于相互吸引能力，大部分分散液滴以小團或大團（絮）的形式近距離存在的一種狀態(tài)，如圖2所示。

隨著乳液液滴的增大，絮凝作用會不斷增強。通常采用顯微鏡、流變學或通過光散射的粒度分布分析來評估乳液中絮凝的存在及其程度。此外，根據(jù)乳化劑濃度的不同，絮凝作用主要分為橋接絮凝和耗竭絮凝兩種，其中橋接絮凝是指乳化劑的濃度無法滿足結構需要，無法將內層液滴完全包裹，進而出現(xiàn)乳化劑共享的現(xiàn)象，橋接絮凝必須使用強剪切力才能產生破壞；與之相反，耗竭絮凝是由過量乳化劑吸附在油-水界面而引發(fā)的，只需輕輕攪拌或稀釋就能恢復原樣。由于以上多種不穩(wěn)定機制的存在，要想保證乳液結構不被輕易破壞，必須滿足以下2點：第一，選擇適宜的乳化劑，即乳化劑的pH值、結構等必須與所要制得的乳液相匹配，尤為重要的是乳化劑粒子間的斥力被要求具有足夠的范圍和強度，以克服重力、對流、布朗運動以及短期范德華力的綜合作用；第二，選擇適當?shù)乃⒂汀⑷榛瘎┍壤_保乳化劑的濃度可以使油-水界面達到飽和狀態(tài)，避免出現(xiàn)橋接絮凝或耗竭絮凝等狀況。

圖1 O/W乳液結構圖

圖2單腔室乳液的亞穩(wěn)定狀態(tài)及絮凝狀態(tài)

目前關于O/W和W/O乳液的研究主要體現(xiàn)在以下2方面：第一方面是尋找更加高效、穩(wěn)定、安全的天然乳化劑。茶多酚棕櫚酸酯、芒草中的纖維素納米纖維（Cellulose nanofibrils，CNFs）、竹筍中的不溶水性膳食纖維（Bamboo shoot dietary fiber，BSDF）以及蘆丁水合物（Rutin hydrate，RH）-強抗氧化類黃酮物質均已被研究人員發(fā)現(xiàn)，并成功制備出了具有高穩(wěn)定的單腔室乳液體系。Fincheira等以大豆卵磷脂、植物油、殼聚糖和海藻酸鈉為原料制備乳液，包埋揮發(fā)性有機化合物（Volatile organic compounds，VOCs），成功代替化學藥品起到促進作物生長的作用，同時減少對環(huán)境和人體的危害。另一方面是被用作制備低脂產品或包封生物活性成分（如疏水性多酚、ω-3脂肪酸、植物甾醇、β-胡蘿卜素等）。Iona等和Pehlivanogˇlu等研究證實高脂肪飲食可增加糖尿病、肝臟、血管并發(fā)癥等多種慢性疾病的發(fā)生。

同時，脂肪也會給產品帶來獨特的風味、口感或其它偏好特性。想要在減少脂肪使用的同時保證食品的質構不被破壞成了廣大研究人員的一大挑戰(zhàn)。2020年，Yang等通過改變乳液凝膠的結構屬性，設計出了一款低脂蛋黃醬產品，拓寬了制作低脂肪食品的方法，使低脂產品的全面推廣成為可能。在包封生物活性成分方面，Wang等以黃原膠和海藻酸丙二醇酯（Propylene glycol alginate，PGA）為穩(wěn)定劑，構建出的O/W乳液將具有多種有益功效的葉黃素成功包封。此外，芹菜素、亞麻籽油等也通過乳液包封的形式提高了生物利用度，拓寬了應用范圍。

其它

隨著食品行業(yè)工業(yè)化設備與原料的不斷發(fā)展，更多類型的乳液已經被成功開發(fā)。水包水型（W/W）乳液作為一種膠態(tài)分散體系，由兩種處于熱力學平衡狀態(tài)的不混溶水相組成，其中一種水相的液滴包裹在另一種水相中。與O/W或W/O乳液相比，W/W乳液界面張力較低，可以更好地保持生物活性物質在該體系中的穩(wěn)定性。然而由于W/W乳液的液滴間不存在明顯的斥力相互作用，極易引發(fā)聚結或絮凝，造成不可逆轉的相分離，并且經研究發(fā)現(xiàn)W/W乳液不能通過添加表面活性劑來穩(wěn)定界面。為此，研究人員嘗試了多種解決方案，目前較好的解決辦法就是添加微凝膠顆粒作為穩(wěn)定劑或者添加增稠劑，將乳液直接轉變?yōu)槟z狀態(tài)，通過降低流動性，減少外界環(huán)境對乳液液滴的破壞效果，達到預防相分離以及穩(wěn)定乳液體系的目的。Poonam等構建了一種食用羧甲基纖維素-明膠W/W乳液體系，將益生菌直接導入微凝膠內，保護并有效傳遞了活的益生菌。除此之外，研究還發(fā)現(xiàn)了當粒子傾向于連續(xù)相向外突出時，乳液的穩(wěn)定性最好。非水乳液（O/O乳液）也已被報道。O/O乳液是一種新型的、較為罕見的乳液，可以用來對一些水溶性較差的活性物質進行微膠囊運輸。

表1幾種單腔室乳液在食品中的應用

表1簡單例舉了幾種單腔室乳液的應用，由于自身結構簡單，在一些應用場景中還存在限制，相信在未來更多種類的乳液會被開發(fā)創(chuàng)造并成功應用于食品市場，為食品產業(yè)的發(fā)展提供不竭動力。