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相中，可以用來(lái)保護或有效輸送與內相具有良好互溶性的物質(zhì)。單腔室乳液的油-水界面通常是不穩定的，需要添加乳化劑才能達到動(dòng)力學(xué)穩定狀態(tài)。與其它結構形式相比，單腔室乳液具有制備步驟簡(jiǎn)單、生產(chǎn)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(huì )輕易發(fā)生改變，更易于批量生產(chǎn)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(jīng)在各個(gè)領(lǐng)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?；蛞陨隙喾N乳化劑的聯(lián)合使用，其中由固體顆粒穩定的乳液被稱(chēng)為Pickering乳液。圖1以O/W乳液為例，簡(jiǎn)要描繪出了由單一乳化劑以及復合乳化劑穩定的乳液的界面結構圖。

通常情況下，乳化劑會(huì )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(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)保護乳液液滴結構，使其在一段時(shí)間內不會(huì )因正常外界條件的變化而出現擴張破裂等現象，最終達到穩定乳液的目的。大多數乳液會(huì )在添加表面活性劑、固體顆粒等幾天、幾個(gè)月甚至幾年內表現出穩定狀態(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)不穩定的亞穩態(tài)系統，具體表現為水、油兩相會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的延長(cháng)逐漸分離，主要的不穩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(guò)程中，由于密度差異，油相會(huì )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大的現象。絮凝作為單腔室乳液最微妙、最復雜的失穩機制，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(zhù)乳液液滴的增大，絮凝作用會(huì )不斷增強。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)評估乳液中絮凝的存在及其程度。此外，根據乳化劑濃度的不同，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)足結構需要，無(wú)法將內層液滴完全包裹，進(jìn)而出現乳化劑共享的現象，橋接絮凝必須使用強剪切力才能產(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原樣。由于以上多種不穩定機制的存在，要想保證乳液結構不被輕易破壞，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(dòng)以及短期范德華力的綜合作用；第二，選擇適當的水、油、乳化劑比例，確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在以下2方面：第一方面是尋找更加高效、穩定、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(lèi)黃酮物質(zhì)均已被研究人員發(fā)現，并成功制備出了具有高穩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(xué)藥品起到促進(jìn)作物生長(cháng)的作用，同時(shí)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(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)構不被破壞成了廣大研究人員的一大挑戰。2020年，Yang等通過(guò)改變乳液凝膠的結構屬性，設計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(guò)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(zhù)食品行業(yè)工業(yè)化設備與原料的不斷發(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(jīng)研究發(fā)現W/W乳液不能通過(guò)添加表面活性劑來(lái)穩定界面。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定劑或者添加增稠劑，將乳液直接轉變?yōu)槟z狀態(tài)，通過(guò)降低流動(dòng)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)現了當粒子傾向于連續相向外突出時(shí)，乳液的穩定性最好。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(jiàn)的乳液，可以用來(lái)對一些水溶性較差的活性物質(zhì)進(jìn)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(jiǎn)單例舉了幾種單腔室乳液的應用，由于自身結構簡(jiǎn)單，在一些應用場(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。