文：阿戳
來源：FDL數食主張（ID：foodatalink）
在過去的幾十年裏，無數的高新技術接二連三般誕生，改變著人們生活的同時也創造出一個個奇跡，而3D打印便是其中之一。
它的應用範圍從藝術、環境、建築再覆蓋到武器、醫藥，甚至乎太空，就在今年夏天美國佛羅裏達州便成功發射出全球第一支全3D打印火箭。
圖源：36氪
自然而然，用3D打印製成食品就更不在話下了。
近年來，3D食品打印在國內外的應用可謂是風生水起。FDL數食主張觀察到，目前為止海外已經成功通過3D打印技術推出30多種不同的食品產品，種類囊括了糖果、烘焙食品、零食、果蔬，甚至部分肉製品與奶製品。
圖源：FDL數食主張
據市場研究公司MARKETS and MARKETS預測，到2025年全球3D食品打印市場規模將達到4.25億美元。在2018至2025年間，該市場複合年增長率（CAGR）也將高達54.75%。
而根據市場研究谘詢公司Emergen Research的最新分析，預計到2027年全球3D食品打印市場規模將達到10.154億美元，並在預測期內實現強勁的兩位數複合年增長率。
說不定，在不久的將來，我們一日三餐都能吃上3D打印出來的食物。
如此，到底什麼是3D食品打印呢？它的發展曆程又是怎樣的？當食品遇上3D打印究竟能碰撞出怎樣的火花？能否為人們帶來更多全新的可能性？本文，FDL數食主張將和大家一起來聊聊這個強大而有意思的“新奇玩意”。
01
3D食品打印，從上天說起
3D食品打印，即是利用積層製造（又稱加法製造）的(de)技(ji)術(shu)生(sheng)產(chan)出(chu)食(shi)品(pin)的(de)過(guo)程(cheng)。而(er)積(ji)層(ceng)製(zhi)造(zao)，說(shuo)白(bai)了(le)就(jiu)是(shi)通(tong)過(guo)將(jiang)物(wu)料(liao)逐(zhu)層(ceng)堆(dui)積(ji)，不(bu)需(xu)要(yao)造(zao)模(mo)也(ye)能(neng)製(zhi)成(cheng)一(yi)件(jian)實(shi)物(wu)，有(you)助(zhu)於(yu)減(jian)少(shao)製(zhi)作(zuo)工(gong)序(xu)，縮(suo)短(duan)製(zhi)造(zao)周(zhou)期(qi)，達(da)到(dao)靈(ling)活(huo)而(er)有(you)效(xiao)的(de)生(sheng)產(chan)。
大部分人將3D食品打印的起源歸於2006年美國宇航局的一個太空食品研究項目，這個項目主要是計劃將3D打印這項高新技術應用到宇航員的日常食物中。
可能是受此啟發，同年在美國康奈爾大學，一群熱衷於3D打印的機械係學生創造出第一台用於打印食物原料的3D打印機Fab@Home，它與RepRap（replicating rapid prototyper）被譽為引發了消費市場3D打印革命的世界上最早兩台開源DIY 3D打印機，人們可以運用它印出包括巧克力、餅幹麵團、起司等食物。
圖源：Google
當時，3D打印行業的發展受高成本與封閉性等原因被有所限製，Fab@Home的出現大大提升了3D打印技術的可及性與創新探索水平。
於是乎，從2007至2009年，位於美國加州的一個小型機械實驗機構Evil Mad Scientist Laboratories就成功建造出三台DIY 3D打印機CandyFab 4000、5000和6000。據悉，CandyFab係列機器能夠使用一種稱為選擇性熱空氣燒結和熔化 (SHASAM) 的新工藝，通過將糖粒與熱空氣一起熔化，從而在低成本下用純糖打印出食品。
圖源：candyfab
而到了2012年，由Choc Edge研發的Choc Creator 3D打印機也正式問世，這是第一台商業性的3D巧克力打印機。
Choc Edge的目標是通過集成最新的3D巧克力打印技術，徹底改變巧克力的創作和消費體驗，使消費者能夠獲得前所未有的個性化、靈活化和自主創作的參與感。自推出Choc Creator 3D後，Choc Edge也一直在努力做出改進與提升，使其盡可能方便更多用戶使用，並吸引更多對3D食品打印感興趣但缺乏技術知識的人。
圖源：Google
隨著3D食品打印技術的逐步提升，人們開始嚐試將它延伸到更多領域。
2013年，Modern Meadow公司首次采用3D打印技術成功生產出人造肉。遺憾的是，由於該企業效益不佳，後來從3D打印人造肉轉做人造皮革。自此之後，3D打印肉陷入了一段無人問津的狀態，直到2018年，植物肉概念的突然火熱才重新將3D打印肉帶回大眾眼球。
2018年，巴塞羅那創業公司Novameat成功運用3D打印技術製成全球第一款不含肉但有肉口感的蔬菜排。據悉該公司的創始人Giuseppe Scionti是一位組織工程和生物醫學專家，在加泰羅尼亞理工大學 (UPC) 工作了十多年，一直研究使用生物打印技術製造不同人體器官組織。
在他的一個項目中，他通過3D打印技術創造出人耳的原型。他很快意識到，如果3D打印機可以很好地模仿人體組織，換言之也能很好地生成一種與動物組織具有相同質地的肉類替代品。目前，Giuseppe Scionti已擁有模仿肉組織自然紋理的微應變專利，他使用的3D打印機也隸屬於UPC的技術中心CIM Foundation。
圖源：Google
02
當食物遇上3D打印
其實，3D食品打印與3D打(da)印(yin)的(de)運(yun)作(zuo)原(yuan)理(li)是(shi)相(xiang)同(tong)的(de)，它(ta)會(hui)根(gen)據(ju)已(yi)創(chuang)建(jian)並(bing)加(jia)載(zai)到(dao)打(da)印(yin)設(she)備(bei)的(de)數(shu)字(zi)文(wen)件(jian)或(huo)者(zhe)由(you)用(yong)戶(hu)通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)麵(mian)板(ban)設(she)計(ji)出(chu)的(de)各(ge)種(zhong)具(ju)有(you)個(ge)性(xing)的(de)造(zao)型(xing)，運(yun)用(yong)某(mou)種(zhong)柱(zhu)塞(sai)或(huo)空(kong)氣(qi)壓(ya)縮(suo)把(ba)材(cai)料(liao)進(jin)行(xing)擠(ji)壓(ya)，再(zai)通(tong)過(guo)噴(pen)頭(tou)將(jiang)材(cai)料(liao)以(yi)層(ceng)層(ceng)疊(die)加(jia)的(de)方(fang)式(shi)“打印”出來，即上述的積層製造。
隻不過，區別於3D打印，它使用的原材料換成了各種經過絞碎、混合或濃縮成漿的食物。
目前，3D食品打印所用到的食材可以從組成成分的角度，大致歸納為五大類：碳水化合物、脂肪、蛋白質、膳食纖維以及功能成分，FDL數食主張選取了以下海內外代表性案例展開介紹：
圖源：FDL數食主張
·碳水化合物：Barilla（意大利）
由於複雜形狀的手工意大利麵製作成本太高，耗時太長，使用傳統機器也難以達到完美塑造。
因此，意大利麵食品牌Barilla在2019年推出旗下3D食品打印機BluRhapsody。據悉，該機器能以意大利粉漿為原材料3D打印出複雜的麵食形狀。
BluRhapsody對外宣傳了12種3D打印形狀，包括蛤蜊狀、海膽狀、花瓶狀等。而渴望個性化餐飲體驗的廚師和消費者還能根據自己的喜好定製出更多不同尺寸、形狀、顏色或口味的3D打印麵食。
圖源：Barilla
·脂肪：時印科技（中國）
中國3D食品打印機生產商時印科技旗下“盼打”品牌於2019年推出國內首款自助式3D巧克力打印機。據了解，這款自助式3D打印巧克力設備是世界上打印速度最快的3D巧克力打印機，消費者可以通過微信掃碼選擇自己喜歡的模型進行現場打印。據“盼打”的製造商杭州時印科技透露，目前已經在全國鋪設了500多台設備，覆蓋了科技館、博物館、遊樂園等場所。
圖源：盼打
·蛋白質：Redefine Meat（以色列）
以色列公司Redefine Meat推出的3D食品打印製成的“New-Meat”植物肉產品係列，包括6盎司漢堡包、香腸、"羊肉"串、碎牛肉和烤肉等。該係列產品均以植物蛋白為原材料，經3D打印取代細胞培養方法製成，打印速度高達為每小時10公斤。
2022年，Redefine Meat成功獲得1.35億美元融資。迄今為止，其總融資額已超過1.7億美元。Redefine Meat的New-Meat產品已在以色列、荷蘭、德國和英國的120多家餐廳中銷售。
圖源：Redefine Meat
·膳食纖維：新加坡南洋理工大學(NTU Singapore)、新加坡科技與設計大學 (SUTD)和Khoo Teck Puat醫院(KTPH)
由NTU Singapore、SUTD和KTPH組成的研究團隊於2021年開發了一種可以從新鮮或冷凍蔬菜中提取“食品墨水”的新方法，比現有的工藝能更好地保存蔬菜的營養和風味。通常，蔬菜3Ddayinshipindeyoumohuiyouyetaihuobangutaixingshidehuzhuangshicaizhicheng，ranhoutongguopenzuijichujinxingdayin，bingzhucengzuzhuang，danzhezhongfangfatongchangyaotianjiajiaogaobilideshipintianjiajiyiwendingshicaibingshixiangengshunchangdedayin，wangwanghuijiangdichengpindekouwei、質地或香氣。
而該研究團隊的新技術不僅更好地保留了蔬菜的營養，使成品更可口，同時有效促進食用者的膳食吸收，有利於身體健康。
圖源：nutritioninsight
·功能成分：REM3DY Healthy（英國）
英國REM3DY Health公司旗下品牌Nourished將多種功能成分作為原料，進行3D食品打印，推出定製化的功能性軟糖，旨在引領個性化的3D打印營養。
這(zhe)款(kuan)軟(ruan)糖(tang)是(shi)由(you)七(qi)層(ceng)不(bu)同(tong)營(ying)養(yang)成(cheng)分(fen)組(zu)成(cheng)，每(mei)一(yi)層(ceng)成(cheng)分(fen)均(jun)是(shi)由(you)每(mei)個(ge)消(xiao)費(fei)者(zhe)根(gen)據(ju)個(ge)人(ren)營(ying)養(yang)需(xu)求(qiu)定(ding)製(zhi)，營(ying)養(yang)分(fen)析(xi)後(hou)台(tai)會(hui)幫(bang)助(zhu)消(xiao)費(fei)者(zhe)有(you)效(xiao)避(bi)免(mian)不(bu)同(tong)成(cheng)分(fen)之(zhi)間(jian)會(hui)造(zao)成(cheng)的(de)負(fu)麵(mian)作(zuo)用(yong)。據(ju)悉(xi)，Nourished提供約40種營養成分選擇，包括β-葡聚糖、輔酶Q10、5-HTP、葉酸等。
Nourished在成功打造專為成年人推出的這款功能性軟糖後，計劃推出兒童營養品。REM3DY Health也在2021年成功籌集1100萬美元資金用於項目發展，目前估值為7160萬美元。
圖源：get-nourished
03
3D食品打印的未來
隨著科技的不斷進步，3D食品打印技術勢必會朝著更加精密、更加智能、更加通用的方向發展，其應用範圍與受眾人群也將越來越廣泛。
伯明翰大學的研究人員在針對食品3D打印範圍有關的各種方法和材料發表的一篇論文，當中也評論道：“3D食品打印，是一個能提供娛樂體驗、個性化食品及特定營養需求的廣闊領域。”
因此，FDL數食主張結合海內外3D食品打印應用的創新案例，為大家總結出以下3個主要趨勢方向，希望為食品飲料行業提供更多借鑒的經驗和啟發。
1、永不停歇：可持續
在2022年的今時今日，可持續這個話題仿佛已經是老生常談了，連3D食品打印技術也不例外。
據新加坡科技與設計大學研究團隊發現，將3D食品打印應用於藻類、zhiwujikunchongdengtidaidanbaihuotidairouleidechanpindazaozhong，bujinnengjiangdiwenshiqitidepaifangliangyijichuantongsiyangdeshuitushiyongliang，jianshaoduidongwudeguoliangbushahuobulao，tongshiyenengyouxiaotigaochanpinzaiweidao、質地、外觀及營養特性上的模仿度，使消費者更易接受。
·MeaTech
以色列初創公司MeaTech致力於在不需要屠宰動物的前提下，開發出打印真肉的技術。首先，他們會收集動物的脂肪及肌肉細胞，將其分離成生物墨水，並裝入3D生物打印機。然後，這些3D打印單元中的細胞將被孵化，在較短的時間內有機生長和成熟為結構化的肉類組織。
通過這個方法，將極大地影響肉類行業的負麵影響，減少為屠宰而飼養的動物數量及其伴隨的甲烷排放、用水量、土壤汙染、為生產放牧地而砍伐森林。
MeaTech認為，3D打印的肉塊還可以用3D打印機進行特別定製，包括在肉中增加脂肪顆粒以增強風味，強化額外提供的營養；或降低膽固醇和脂肪以促進飲食健康；或用數字化渲染肉塊以保持質量的一致性。另一方麵，通過在臨床實驗室環境中3D打印出肉產品，能最大程度達到清潔要求，降低沙門氏菌和大腸杆菌汙染的風險，消除農藥、激素和抗生素的需求。
據悉，MeaTech已於2021年3月份成功IPO上市，到目前為止，他們能3D打印出一層薄薄的牛肉。而在今年的7月份，MeaTech的全資子公司Peace of Meat也對外宣布成功通過生物打印建立一個“穩定且獨特”的禽類細胞係（avian cell line），且有著明確的升級路徑，與真菌蛋白公司Enough合作，將其禽類脂肪和Enough的真菌蛋白相結合來開發混合型肉類替代品。
圖源：MeaTech
·Insects Au Gratin
Insects Au Gratin是一個由倫敦南岸大學LSBU（London South Bank University）的Susana Soares、Andrew Forkes和Ken Spears博士參與合作項目，它將3D食品打印技術與探索食蟲（食用昆蟲作為食物）相結合。所有成品的原料均由幹燥過的昆蟲研磨成細粉再混合其他食品（如糖霜黃油、巧克力、香料和奶油奶酪）製成。
Susana Soares在接受外部訪問時，就提到項目開展的初衷：“隨著人口的增長，昆蟲將成為解決一些食物問題的重要方法。”聯合國糧食及農業組織也強調，到2050年的預測人口將穩定增長至90億，這將迫使現有農業生態係統的糧食產量增加，從而對環境造成更大的壓力。
erkunchongzuoweiyizhongfengfudeyingyanglaiyuan，qidanbaizhihanliangyupinzhijunyuchuantongrouxiangdang，shanshixianweihanliangzebichuantongrougao，yuguwuxiangdang。juxi，sizhixishuaitigongdegaiyuyidabeiniunaiyiyangduo，yizhiqianglangdetiehanliangshenzhibiniupaihaiduo。
由於直接將昆蟲作為食用，其外觀和味道可能會讓許多人感到不安，所以3D食品打印應用就能更好地幫助消費者克服“吃昆蟲”的傳統審美問題，通過改變昆蟲食物的呈現方式來提升消費者的接受度。
Ken Spears博士表示：“事實證明，使用昆蟲蛋白作為“可打印”食材成功開辟了關於可持續性新原料的應用和問題，我們也將繼續利用3D食品打印來鼓勵人們考慮更多新的替代蛋白，為不斷增長的全球人口創造可持續的食物來源。”
圖源：lifegate
除此之外，隨著人們對於循環利用的重視，升級回收食物垃圾在未來的可持續道路中也扮演著重要角色。
根據Trendhunter2022年nian趨qu勢shi報bao告gao顯xian示shi，食shi物wu升sheng級ji循xun環huan已yi成cheng為wei來lai年nian的de重zhong要yao趨qu勢shi，其qi認ren為wei，升sheng級ji回hui收shou不bu是shi丟diu棄qi生sheng產chan過guo程cheng中zhong的de食shi物wu廢fei料liao，而er是shi將jiang這zhe些xie廢fei料liao轉zhuan化hua為wei各ge種zhong零ling食shi、代餐和寵物食品等食品。
而3D食品打印在食物“升級再造”的過程中就能起到巨大的作用。通過將可回收的食物垃圾粉碎與脫水處理後，根據產品需求進行3Dshipindayin，jiunengchediwushishicaiyuanbendexingtai，rangnaxieyuanbenyaodiuqideshiwuyiquanxindemianmaohuidaorenmendecanzhuo，congerdadajiangdishiwulangfei，youxiaojiejueliangshiduanquedequanqiuwenti。
例如，在荷蘭的Upprinting Food，這家公司將不需要的麵包、水果和蔬菜等食物殘渣製成果泥，用作食品3D打印機的“墨水”，然後將成品進行調味，烘焙和脫水成各色藝術小吃，所得到的產品鬆脆可口，更耐存放。而西班牙公司Natural Machines的 Foodini甚至可以利用3D打印技術將魚屑製成美味的海鮮菜肴等。
圖源：Google
2、私人定製：個性化
在未來，人口將會持續不斷地增長，但這並不意味著更多人的飲食或口味會趨向同質化。
xiangfan，suizherenmenduizishenxuqiuderenshizhujianjiashen，tamenhuibirenherengenglejiezijixiangyaoshenme，xuyaoshenme。shenzhihu，yigerenzaibutongnianlingduansuoxuyaodeyingyanghuozhexihaodekouweiyehuiyouqianbianwanhua。suoyi，gexinghuadingzhijianghuizhubuchengweishipinyinliaoxingyeshichangdezhuliu。
在GlobalData的最新調查中表明，全球71%的消費者認為，根據他們個人健康需求定製出的產品更加具有吸引力。而Mintel的調查也顯示，70%的美國消費者表示，希望通過自我保健來加強身心健康。“自我保健”的趨勢正是意味著消費者正在提高對於自身飲食與營養的所有權和責任意識。
而3D食品打印的強大之處之一就在於：“印”你所想，從成分到食量，都可以量身打印，真正做到“私人定製”，而上文中提到的Nourished功能性軟糖就是其中生動的例子。
·Open Meals
日本初創公司Open Meals結合基因組學和3D食品打印技術，推出為顧客量身打造壽司的餐廳概念Sushi Singularity。據悉，每位顧客預約之後，都會收到一份健康檢測套，要在用餐前約兩周內遞交唾液、尿液、排泄物等樣本。餐廳對樣本進行分析後，判斷這名顧客的飲食中缺乏哪些營養元素，然後透過3D食品打印技術製作出獨一無二的壽司。
圖源：nommagazine
另一方麵，3D食品打印還可以針對特殊人群打印出具有特殊需求的食物。
例如，針對人口老齡化問題，老人的身體機能逐漸下降，常伴有牙齒脫落、手腳不靈等狀況，這些都會對日常飲食造成一定影響。據不完全統計，我國有60%的老年人存在咀嚼和吞咽困難的問題。
3Dshipindayindeyinrunenggoujiangshicaitiqianjiaosuizhichenghuzhuang，dayinchudechengpinnenggoubangzhulaorenmianqujujiao，rukoujihua，haikeyigenjutamendeshentixuqiuzaishipinzhongtianjiabutongdeyingyangchengfenzuoweibuchong。
3D食品打印的個性定製化除了可以滿足消費者的身體需求外，還可以為人們的無窮創意提供落腳點。
·寶麗來
以拍立得聞名的美國寶利來在2021年推出一款3D糖果筆Polaroid CandyPlay3D Pen，旨在讓消費者可以根據自己的奇思妙想設計專屬於自己的糖果風味與造型。
據了解，該產品是從筆尖出來的糖果，可以輕鬆體驗製作糖果的USB-C充電式設備。烹飪用紙上畫的插圖和設計可以直接變成糖來吃。目前，產品有草莓、橙子、檸檬、蘋果、葡萄、可樂6種風味，可以替換使用從而享受不同顏色和味道。
圖源：menkind
3、一鍵烹飪：真正的未來“廚神”
盡管3D食品打印技術已被廣泛應用到不同的產品製作中，但它仍然麵臨著一個巨大障礙。
那就是3D食品打印後的成品仍然需要經過烹飪加工後再食用。
但在2021年9月份，來自哥倫比亞大學的研究人員創造了一個可以使用激光烹飪食物的3D打印係統，旨在將3D打印技術建立成一個自主的數字個人廚師。
據悉，該係統可以在3D打da印yin食shi物wu的de同tong時shi利li用yong激ji光guang進jin行xing烹peng飪ren。團tuan隊dui使shi用yong了le雞ji肉rou糜mi作zuo為wei模mo擬ni測ce試shi，通tong過guo將jiang其qi暴bao露lu在zai藍lan光guang和he紅hong外wai光guang下xia進jin行xing加jia熱re。其qi中zhong，測ce試shi研yan究jiu包bao括kuo了le多duo種zhong烹peng飪ren參can數shu，包bao括kuo烹peng飪ren深shen度du、顏色發展、水分保持以及使用激光烹飪的食物和在爐子上烹飪的肉類之間的味道差異。
一個有趣的發現是，使用激光烹調的肉比爐子上烹調的肉縮小了50%，但(dan)同(tong)時(shi)又(you)保(bao)留(liu)了(le)兩(liang)倍(bei)的(de)水(shui)分(fen)含(han)量(liang)，且(qie)兩(liang)者(zhe)味(wei)道(dao)相(xiang)似(si)。在(zai)實(shi)驗(yan)過(guo)程(cheng)中(zhong)進(jin)行(xing)的(de)盲(mang)品(pin)測(ce)試(shi)中(zhong)，更(geng)有(you)兩(liang)名(ming)試(shi)吃(chi)者(zhe)表(biao)示(shi)更(geng)喜(xi)歡(huan)用(yong)激(ji)光(guang)烹(peng)飪(ren)的(de)肉(rou)，而(er)不(bu)是(shi)用(yong)爐(lu)子(zi)烹(peng)飪(ren)的(de)。
圖源：Google
毋庸置疑，3D食品打印作為前沿技術，它的出現將會成為未來食品飲料創新的風向標之一，不過其現有的缺點也不能忽略，包括設備耗材成本高、打印時間較長、烹飪技術欠缺等等。
整體而言，3D食品打印其實還處於研究、開發和實際應用的初級階段，尚未取得太大的商業成功。
想(xiang)要(yao)真(zhen)正(zheng)走(zou)向(xiang)消(xiao)費(fei)者(zhe)的(de)餐(can)桌(zhuo)，還(hai)有(you)很(hen)漫(man)長(chang)的(de)一(yi)段(duan)路(lu)。但(dan)是(shi)，相(xiang)信(xin)解(jie)決(jue)這(zhe)些(xie)現(xian)有(you)難(nan)題(ti)都(dou)隻(zhi)是(shi)時(shi)間(jian)問(wen)題(ti)。說(shuo)不(bu)定(ding)，就(jiu)在(zai)不(bu)久(jiu)的(de)未(wei)來(lai)，就(jiu)會(hui)有(you)更(geng)多(duo)的(de)美(mei)味(wei)被(bei)3D打印出來......
7、“慌糖”的消費者該如何重新愛上“吃糖”？-FDL數食主張，作者：馬白果
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