單腔室是最為簡(jiǎn)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(lái)保護(hù)或有效輸送與內(nèi)相具有良好互溶性的物質(zhì)。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(dá)到動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)。與其它結(jié)構(gòu)形式相比，單腔室乳液具有制備步驟簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低廉等優(yōu)勢(shì)，在pH值、溫度、壓力等條件變化下乳液結(jié)構(gòu)不會(huì)輕易發(fā)生改變，更易于批量生產(chǎn)和大范圍應(yīng)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(jié)構(gòu)體系的代表，已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。O/W乳液是一種將細(xì)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(jié)構(gòu)可以由多種組合方式構(gòu)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(fù)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(chēng)為Pickering乳液。圖1以O(shè)/W乳液為例，簡(jiǎn)要描繪出了由單一乳化劑以及復(fù)合乳化劑穩(wěn)定的乳液的界面結(jié)構(gòu)圖。

通常情況下，乳化劑會(huì)在高速剪切等方式的強(qiáng)機(jī)械作用力下與油相和水相充分接觸，進(jìn)而有序的排列在油-水界面層，形成彈性界面膜；界面膜會(huì)通過(guò)降低油-水界面張力來(lái)保護(hù)乳液液滴結(jié)構(gòu)，使其在一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)因正常外界條件的變化而出現(xiàn)擴(kuò)張破裂等現(xiàn)象，最終達(dá)到穩(wěn)定乳液的目的。大多數(shù)乳液會(huì)在添加表面活性劑、固體顆粒等幾天、幾個(gè)月甚至幾年內(nèi)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(xué)不穩(wěn)定的亞穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)，具體表現(xiàn)為水、油兩相會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸分離，主要的不穩(wěn)定性機(jī)制包括重力分離、絮凝、聚結(jié)和Ostwald熟化。其中，重力分離是指在乳液儲(chǔ)存過(guò)程中，由于密度差異，油相會(huì)逐步聚集到油-水界面導(dǎo)致界面膜加厚，致使乳液分層；聚結(jié)作用體現(xiàn)為乳液中兩個(gè)或多個(gè)小液滴相互吸引，從而組成一個(gè)更大液滴；Ostwald熟化則是指小的乳化液滴開(kāi)始消失，大的乳化液滴不斷擴(kuò)大的現(xiàn)象。絮凝作為單腔室乳液最微妙、最復(fù)雜的失穩(wěn)機(jī)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(tuán)或大團(tuán)（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(huì)不斷增強(qiáng)。通常采用顯微鏡、流變學(xué)或通過(guò)光散射的粒度分布分析來(lái)評(píng)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(wú)法滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)需要，無(wú)法將內(nèi)層液滴完全包裹，進(jìn)而出現(xiàn)乳化劑共享的現(xiàn)象，橋接絮凝必須使用強(qiáng)剪切力才能產(chǎn)生破壞；與之相反，耗竭絮凝是由過(guò)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(fù)原樣。由于以上多種不穩(wěn)定機(jī)制的存在，要想保證乳液結(jié)構(gòu)不被輕易破壞，必須滿(mǎn)足以下2點(diǎn)：第一，選擇適宜的乳化劑，即乳化劑的pH值、結(jié)構(gòu)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(qiáng)度，以克服重力、對(duì)流、布朗運(yùn)動(dòng)以及短期范德華力的綜合作用；第二，選擇適當(dāng)?shù)乃⒂?、乳化劑比例，確保乳化劑的濃度可以使油-水界面達(dá)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(jié)構(gòu)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(guān)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(qiáng)抗氧化類(lèi)黃酮物質(zhì)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(jī)化合物（Volatile organic compounds，VOCs），成功代替化學(xué)藥品起到促進(jìn)作物生長(zhǎng)的作用，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境和人體的危害。另一方面是被用作制備低脂產(chǎn)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(shí)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(shí)，脂肪也會(huì)給產(chǎn)品帶來(lái)獨(dú)特的風(fēng)味、口感或其它偏好特性。想要在減少脂肪使用的同時(shí)保證食品的質(zhì)構(gòu)不被破壞成了廣大研究人員的一大挑戰(zhàn)。2020年，Yang等通過(guò)改變?nèi)橐耗z的結(jié)構(gòu)屬性，設(shè)計(jì)出了一款低脂蛋黃醬產(chǎn)品，拓寬了制作低脂肪食品的方法，使低脂產(chǎn)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(gòu)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(guò)乳液包封的形式提高了生物利用度，拓寬了應(yīng)用范圍。

其它

隨著食品行業(yè)工業(yè)化設(shè)備與原料的不斷發(fā)展，更多類(lèi)型的乳液已經(jīng)被成功開(kāi)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(xué)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(zhì)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(jié)或絮凝，造成不可逆轉(zhuǎn)的相分離，并且經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)W/W乳液不能通過(guò)添加表面活性劑來(lái)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(zhuǎn)變?yōu)槟z狀態(tài)，通過(guò)降低流動(dòng)性，減少外界環(huán)境對(duì)乳液液滴的破壞效果，達(dá)到預(yù)防相分離以及穩(wěn)定乳液體系的目的。Poonam等構(gòu)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(dǎo)入微凝膠內(nèi)，保護(hù)并有效傳遞了活的益生菌。除此之外，研究還發(fā)現(xiàn)了當(dāng)粒子傾向于連續(xù)相向外突出時(shí)，乳液的穩(wěn)定性最好。非水乳液（O/O乳液）也已被報(bào)道。O/O乳液是一種新型的、較為罕見(jiàn)的乳液，可以用來(lái)對(duì)一些水溶性較差的活性物質(zhì)進(jìn)行微膠囊運(yùn)輸。

表1幾種單腔室乳液在食品中的應(yīng)用

表1簡(jiǎn)單例舉了幾種單腔室乳液的應(yīng)用，由于自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在一些應(yīng)用場(chǎng)景中還存在限制，相信在未來(lái)更多種類(lèi)的乳液會(huì)被開(kāi)發(fā)創(chuàng)造并成功應(yīng)用于食品市場(chǎng)，為食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供不竭動(dòng)力。