食品是一种由多种组分构成的具有多尺度复杂微结构的混合体系。其中,蛋白和多糖是食品中最为常见的两类生物大分子;在热力学不兼容性驱动下,两者容易发生离散型相分离行为,继而形成了双水相混合体系（aqueous two-phase system,ATPS）。本研究以构建稳定的可食水水乳液体系为前提,改善食品的营养与健康功能性质为目的,利用食品微结构设计理念,通过大分子间的相互作用对水水乳液二维界面和三维空间结构进行理性设计,揭示水水Pickering乳液和多重水水乳液的形成及稳定机制,探究不同多相有序的乳液微结构与其物化性质和功能应用的关系,最终实现通过结构化设计水水乳液微结构来调控复杂食品的功能特性,开拓水水乳液在食品功能性输送（functionality delivery）的应用。本论文的主要研究结论如下:（1）水水乳液的特性有别于传统油水乳液,其界面层不明晰、界面张力极低,一般的表面活性剂难以到达界面并使其稳定。本研究以经反溶剂法制得的玉米醇溶蛋白（zein）-果胶复合颗粒作为稳定剂,利用蜡质玉米淀粉（WCS）与瓜尔胶（GG）的不兼容性及相分离行为制备了食品级水水乳液。通过动态光散射（DLS）和凝胶捕获技术（GTT）表征复合颗粒的粒度分布和润湿性,同时利用激光共聚焦显微镜（CLSM）观察乳液微结构,以此揭示该水水乳液的稳定机制。结果表明,通过调控玉米醇蛋白与果胶的复合配比,能有效调节颗粒在不兼容两相混合体系中的润湿性,由此获得可稳定吸附在WCS/GG界面的复合颗粒,进而获得稳定的食品级WCS/GG Pickering乳液。研究发现,该乳液系统的形成可延缓被包裹淀粉的水解,为制备慢消化淀粉提供了新的思路。（2）乳液常用于荷载与保护营养活性成分,增强其在食品加工及储运过程中的稳定性。区别于目前大多用于荷载油溶性物质的油水乳液体系,本研究基于玉米醇溶蛋白-果胶复合颗粒稳定水水乳液的系统,利用了模型水溶活性物质核黄素在大豆分离蛋白（soy protein isolate,SPI）和瓜尔胶两个不兼容相中分配的差异,诱导了核黄素自发定向地扩散到分散相液滴内部,从而获得了可荷载水溶性活性物质的食品级水水Pickering乳液。实验结果表明,相比于空白组（分别为水、SPI和GG溶液）,核黄素在该水水乳液结构中能得到较好保护,其光解速率被有效延缓。该研究为水溶性活性成分的荷载与保护提供了一种新途径。（3）水凝胶微球特殊的尺度效应及良好的稳定性使其在食品、药品及化妆品等领域获得了广泛的应用。本研究以水水乳液为模板,开发了快速制备明胶@zein核壳结构的食品级蛋白微球的方法。通过明胶（gelatin）和葡聚糖（dextran）构建双水相混合体系,采用海藻酸钠（sodium alginate）诱导疏水蛋白zein吸附于水水乳液界面并通过Ca²⁺交联制备了具有疏水颗粒外壳的蛋白微球,借助于该疏水外壳能有效地限制内外环境水分的迁移且巩固蛋白微球的三维空间结构,使得所制备的明胶@zein核壳结构的蛋白微球在不同加热温度、储藏时间、p H和盐离子浓度条件下均能保持其颗粒大小和微观结构,而且粒径大小易调控。最终,获得了耐热、耐盐、抗溶胀、适用于广泛p H、粒径大小易调节的可食用核壳结构蛋白微球。（4）在淀粉/瓜尔胶两相混合体系中引入明胶作为第三相聚合物,利用明胶与两相的不兼容性及在低温下聚集成胶的特性,制备了食品级多重水水乳液。考察了温度、p H及明胶添加量等因素对该乳液形成及微结构的影响。结果表明,通过调整温度可操控明胶分子的聚集行为,从而调节明胶在淀粉和瓜尔胶双水相混合体系中的热力学相容性,在同一时空实现了对明胶、淀粉和瓜尔胶三组分间的离散型相分离行为的操控,获得了淀粉/明胶/瓜尔胶和瓜尔胶/明胶/淀粉两种多重水水乳液结构,为复杂的食品级全水相多相等级乳液微结构的构建提供了新的策略。（5）在明确了淀粉、瓜尔胶、明胶多重乳液形成机制的基础上,研究了明胶浓度、p H、温度在储藏过程中对淀粉/明胶/瓜尔胶和瓜尔胶/明胶/淀粉多重水水乳液稳定性的影响。通过分析该多重水水乳液的微结构、体相黏度和乳液稳定性的关系,阐明了这两种多重水水乳液的稳定主要是由于明胶作为第三相介质分布于淀粉和瓜尔胶两相之间,降低了淀粉和瓜尔胶之间的界面张力,由此形成了稳定的淀粉/明胶/瓜尔胶和瓜尔胶/明胶/淀粉两种多重水水乳液结构。研究发现,当明胶浓度大于0.5 wt%、温度低于30°C时,这两种多重水水乳液皆能在p H 4.5-5.0稳定超过一个星期。这为构建食品复杂微结构,改善食品功能性质提供了理论指导。