乳剂中液滴的浓度在决定其成本、外观、质地、风味、稳定性和营养属性方面起着重要作用。因此，清楚地说明并可靠地报告乳剂的液滴浓度非常重要。

因为在生产过程中会控制用于制备乳剂的成分的浓度，所以分散相体积分数通常是已知的。尽管如此，当液滴由于分层或沉降而积聚在乳剂的顶部或底部时，在乳剂内会发生分散相体积分数的局部变化。另外，乳剂的分散相体积分数可能在食品加工操作期间变化，例如，是否有效地运行混合器或阀门。因此，使用分析技术测量分散相体积分数通常是很重要的。

乳剂食品的许多最重要性质（如保质期、外观、质地、释放特性、风味特征和生物归宿）取决于它们所含液滴的大小。因此，对于食品科学家来说，能够可靠地控制、预测、测量和报告乳剂中的液滴大小至关重要。

如果乳剂中的所有液滴具有完全相同的尺寸，则称其为单分散乳剂，但是如果存在一系列液滴尺寸，则称其为多分散乳剂。单分散乳剂的液滴尺寸可以完全由单个数字表征，例如液滴直径（d）或半径（r）。制备的单分散乳剂有时用于基础研究，因为实验测量的解释比多分散乳剂简单得多。然而，实际生活中的食品乳剂总是含有不同液滴大小的分布，因此它们的液滴尺寸质量标准比单分散系统更复杂。在一些情况下，获得关于乳剂的完整粒径分布（即不同尺寸级别中的液滴分数）的信息是重要的，而在其他情况下，关于平均液滴尺寸的知识是足够的。

1.收集粒径数据

有关乳剂中颗粒大小的信息可以使用各种分析方法获得，包括显微镜（透射电镜）、光散射（激光散射）、颗粒计数（库尔特计数器）和沉降方法。收集的粒径数据的性质取决于所使用的方法，例如，它可以由平均粒径或粒径分布组成。对于某些分析方法，通过直接观察样品（如显微镜）获得关于粒径的信息。在其他方法中，通过将数据与适当的数学模型进行拟合，例如，用光散射理论来解释乳剂的衍射图样，从测量系统的一些粒径依赖性物理性质来推断粒径。在后一种情况下，重要的是所用的数学模型适合被测系统，否则会得到错误的结果。

2.呈现粒径数据

大多数乳剂中的液滴数量非常大，因此可以认为它们的大小是从一些最小值到一些最大值连续变化。当呈现粒径数据时，通常将整个粒径范围划分为多个不连续的粒径类别，然后规定落入每个类别的液滴浓度。可以以表格形式或直方图表示产生的数据。

3.平均值和标准偏差

通过一位或两位数字代表多分散乳剂中液滴的大小通常是方便的，而不是规定完整的粒径分布。最有用的数字是平均粒径（它是分布的中心趋势的度量），以及标准偏差（分布宽度的度量）。

4.数学模型

通常可以使用数学理论来模拟乳剂的粒径分布，这很方便，因为这意味着完整的数据集可以用少量参数来描述。此外，许多设计用于测量粒径分布的分析仪器假定分布具有某种数学形式，以便于将所测量的物理参数（例如，光强度对散射角）转换成粒径分布。

应该强调的是，许多食品乳剂的粒径分布不能用简单数学模型来充分描述。例如，由于液滴絮凝或聚结，在食品乳剂中经常遇到由双峰表征的双峰分布。对于这些系统，通常最好将数据表示为完整的粒径分布。否则，如果使用不适当的数学模型，可能会出现相当大的错误。当计算粒径分布时使用假定特定数学模型的分析仪器，例如光散射或超声波光谱仪，就会出现这种问题。如果数学模型不合适，那么仪器可能仍会报告粒径分布，但这种分布不正确。因此仪器的使用者应该意识到这个潜在的问题，并且如果有必要的话，通过使用一些独立的技术来验证粒径分布（例如显微镜检查），确保数学模型是正确的。例如，假设散射粒子是球形的和均匀的，静态光散射仪器从测量的激光衍射计算粒径分布。对于絮凝乳剂，一些颗粒是非球形的和非均匀的，因此报告的数据应当仅被视为实际粒径分布的指示，并且通常应该使用另一种方法如显微镜来确认。

液滴界面由围绕每个乳剂液滴的狭窄区域（通常为几纳米厚）组成，并且包含油、水和其他表面活性分子的混合物。当液滴半径小于约1μm时，仅界面区域就构成乳剂总体积的很大部分。即便如此，它在确定食品乳剂的许多最重要的主要物理化学和感官特性方面起着重要作用。出于这个原因，食品科学家特别有兴趣阐明确定界面区域的组成、结构、厚度、流变学和电荷的因素，并阐明这些界面特征与乳剂大部分物理化学、感官和营养特性之间的关系。(www.daowen.com)

界面区域的组成和结构由在乳液形成之前存在的表面活性物质的类型和浓度以及在乳液形成期间和之后发生的事件（例如竞争性吸附和置换）确定。界面区域的厚度和流变性可以影响乳剂对重力分离、聚结和絮凝的稳定性、乳剂的流变学、分子进出液滴的传质速率（例如，奥氏熟化、成分熟化和风味释放）或乳剂的胃肠道归宿。界面起着表面活性成分积累的区域的作用，这可能通过增加分子的局部浓度或通过将不同的反应物质汇集在一起而导致加速某些类型的化学反应（例如脂质氧化）。

许多食品乳剂的大部分物理化学、感官和营养特性由液滴电荷的大小和符号来决定。这种电荷的来源通常是电离或可电离的乳化剂分子的吸附。有实验证据表明，即使由非离子表面活性剂稳定的油滴也具有电荷，因为油优先吸附水中的OH^-或H₃O⁺或含有离子杂质。表面活性剂具有亲水头基，其可以是中性的、带正电荷的或带负电荷的。蛋白质也可以是中性的、带正电荷的或带负电荷的，这取决于与其等电点相比的溶液pH。表面活性多糖也可以具有电荷，这取决于沿其骨架的官能团的类型。带电荷的亲水性物质，如矿物离子或聚电解质，也可以吸附在乳化的油滴表面上，从而改变其电荷。因此，乳滴可能具有取决于存在的可离子化分子类型和水相pH的电荷。液滴上的电荷可以用许多不同的方式来表征，即表面电荷密度（每单位表面积的电荷量）、电表面电位（增加表面电荷密度所需的自由能）和zeta电位（悬浮在介质中的颗粒的有效表面电位，其考虑到周围介质中的带电物质可吸附到液滴表面并改变其净电荷）。

乳剂液滴上的电荷至关重要，因为它决定了它与其他带电物质相互作用的性质或其在电场存在下的行为。具有相反符号电荷的两个物质相互吸引，而具有类似符号电荷的两个物质被排斥。乳剂中的所有液滴通常涂有相同类型的乳化剂，因此它们具有相同的电荷（如果乳化剂被电离）。当这种电荷足够大时，由于它们之间的静电排斥，防止了液滴聚集。

由离子化乳化剂稳定的乳剂对水相的pH和离子强度特别敏感。如果调节水相的pH使乳化剂失去电荷，或者加入盐以筛选液滴之间的静电相互作用，则排斥力可能不再强到足以防止液滴聚集。液滴聚集常常导致乳剂黏度大幅增加，并可能导致液滴更快速地分层。静电相互作用也影响乳剂液滴与其他带电物质如生物聚合物、表面活性剂、维生素、抗氧化剂、香料和矿物质之间的相互作用。这些相互作用通常对乳剂产品的整体质量有重大影响。例如，当香料被静电吸引到乳滴的表面时，香味的挥发性降低，这改变了食物的风味特征，或油滴对脂质氧化的敏感性取决于催化剂是否被静电吸引到液滴表面。在液滴表面积聚的带电物质和这种积聚发生的速率取决于它们的电荷相对于表面的符号、静电相互作用的强度（取决于离子强度）、它们的浓度以及任何其他可能与表面竞争的带电物质的存在。

液滴电荷在确定食品乳液的物理和化学性质方面非常重要，因此控制和测量液滴电荷是非常重要的。

乳剂中液滴的物理状态可以影响其最重要的大部分物理化学、感官和生物化学性质，包括外观、流变学、风味、稳定性和胃肠道归宿。当脂肪晶体在口中融化时发生的凉爽感觉有助于许多食品的特征口感。因此，了解决定乳化物质结晶和熔融的因素以及液滴相变对乳剂性质的影响对食品科学家来说尤为重要。

应该指出的是，乳剂的连续相也能够熔融或结晶，这对整体性能具有深远的影响。例如，冰淇淋的特征质地部分是由于在连续水相中存在冰晶，而黄油和人造黄油的流变性是由在油相连续相中存在聚集的脂肪晶体网络决定的。

在O/W乳液中，关注的是乳化脂肪的相变，而在W/O乳液中，关注的是乳化水的相变。在食品工业中，主要关注乳化脂肪的结晶和熔化，因为这些转变发生在生产、储存或处理O/W乳液期间经常遇到的温度下，并且它们对食品乳剂的整体性能有显著的影响。相反，由于开始结晶所需的高度过冷却，乳化水的相变不太可能在食品中发生。在特定温度下固化的样品中总脂肪百分比称为固体脂肪含量（SFC）。SFC在脂肪完全固化的低温下的100%变化为在脂肪完全变成液体的高温下的0%。SFC-温度曲线的确切性质是为特定食品选择脂肪时的一个重要考虑因素。该曲线的形状取决于脂肪的组成、样品的保热和剪切历史、样品是否被加热或冷却、加热或冷却速率、乳滴的大小以及乳化剂的类型。

许多食品乳剂的大部分物理化学和感官特性受液滴之间吸引和排斥相互作用的强烈影响。在食品乳剂中存在许多不同种类的胶体相互作用，包括范德华力、静电、空间、排空和疏水相互作用。这些相互作用在其符号（吸引力或排斥力）、强度（强到弱）和范围（从长到短）方面各不相同。特定食品乳剂中液滴-液滴相互作用的总体特征取决于在特定系统中操作的不同种类的胶体相互作用的相对贡献，其取决于乳剂组成、微观结构和环境。当吸引力占主导地位时，液滴倾向于相互联系，但当排斥力占优势时，液滴倾向于保持为单个实体。乳滴之间的相互作用可导致食品乳剂的稳定性、流变学、外观、风味和胃肠道归宿的巨大变化，因此理解它们的物理化学起源和特征是至关重要的。

乳剂食品的性质可以从不同的层级理解，从分子特征到分子结构组织、到整体物理化学性质、到感官性质，最终是乳剂及其组分与人体的相互作用。

食品乳剂由许多不同类型分子混合物组成，例如水、脂质、蛋白质、碳水化合物、表面活性剂、盐和香精。这些分子种类在它们的化学结构、极性、反应性、摩尔质量、构象、灵活性和动力学方面不同。存在于乳剂中的不同类型的分子彼此相互作用以形成油相、水相和界面相以及分布在这些相中的任何其他结构实体，例如表面活性剂胶束、分子聚集体、粒子或聚合物网络、空气气泡、脂肪晶体或冰晶。整个乳剂的物理化学性质（例如光学性质、流变学、稳定性和分子分配）取决于各个油相、水相和界面相的物理化学性质以及这些相之间发生的相互作用。

食品乳剂的感官特性（例如外观、质地、香气、味道）取决于食品乳剂及其组分与人体内的传感器的直接或间接相互作用，例如从乳剂反射的光波到达眼睛、由乳剂产生的声波到达耳朵、从乳剂释放的风味分子到达嘴和鼻子中的受体以及乳剂产生的力和热量与手和嘴中的触觉和温度传感器相互作用。一个人对这些感官输入的反应方式取决于人类感官系统的生理机能、感官信息处理、存储和检索的方式以及这种信息代表意识的方式。

此外，一个人对食品的看法强烈依赖于他们的背景和经验（如文化、年龄，性别、种族和社会阶层）。因此，相同食品的质量或合意性可能在两个不同的人或不同时间由同一个人不同的感知。对决定乳剂特性的因素有更全面的了解，这取决于建立在每个层次上运行的最重要的过程，然后将不同层次上发生的过程联系起来。应该指出的是，通常需要专门的分析技术和理论概念来研究每个层次，因此具有特定专业领域的科学家往往将其研究计划的重点放在研究某一特定水平上。因此，对食品乳液性质的物理化学基础的综合理解通常需要不同专业的科学家的合作，例如物理学家、物理化学家、分析化学家、生物化学家、聚合物科学家、化学工程师、感官科学家、生理学家、心理学家、食品科学家和营养师。来自不同层级组织的知识的整合是一项极其复杂的任务，需要多年的艰苦研究。尽管如此，从这种努力中获得的知识将使食品制造商能够以更具成本效益和系统化的方式设计和生产更高质量的食品。