在美國科幻影視《星際迷航》中，有一段畫面至今讓人記憶猶新，那就是充滿未來科技感的“復制器”瞬間就制造出任何物體，如3D打印食物和日常用品幾秒就可以完成。
現實與虛幻形成的巨大反差下，點燃瞭我們多重感官的High點，也許這就是科技片受追捧的原因。
如今，科學傢正在使用3D打印技術用塑料，金屬和玻璃制造物體，盡管這個過程並不快。但是這項發展瞭十幾年的技術，最近已經開始被端上瞭人類的飯桌。
近日，江南大學張慜教授團隊在國際食品Top期刊《Critical Reviews in Food Science and Nutrition》（Q1，IF: 10.2）發表題為“3D printing technology for prepared dishes: Printing characteristics, applications, challenges and prospects”的綜述型論文。本文綜述瞭傳統食品加工中預制菜肴行業面臨的問題，介紹瞭適用於3D預制菜的新型食品原料，以及食品添加劑等。
3D打印預制菜肴的現狀和前景如何？未來面臨的挑戰又有哪些？今天，我們一起來看一下。
01、3D打印預制菜解決方案出爐
預制菜作為受大眾歡迎的方便食品，滿足瞭消費者追求美味的同時又能夠省時省力的需求。但是傳統的預制菜制備技術制備工序繁多、原料組成復雜，存在微生物污染、營養質量差、產品標準化等問題。食品3D打印作為一項新興技術，為提高預制菜質量與個性化，解決生產加工中的問題提供瞭思路。
張慜教授團隊的論文綜述瞭傳統食品加工中預制菜肴行業面臨的問題，介紹瞭適用於3D預制菜的新型食品原料，以及食品添加劑。總結瞭3D打印技術與熱輔助源（微波、激光）和非熱輔助源（電解、超聲波）的結合的現狀，為未來定制預制菜肴的發展提供參考。此外，還探討瞭食品3D打印技術在預制菜肴領域的應用所面臨的挑戰和可能的解決方案。
文章表示，3D打印有利於豐富菜肴的種類，簡化加工過程，實現食品定制。近年來，包括淀粉類食品、水果蔬菜、肉類甚至昆蟲食品在內的各種食品系統中3D打印的應用蓬勃發展，為3D打印在預制菜肴中的應用奠定瞭基礎。此外，由於預制菜肴原料復雜，並且一些菜肴需要烹飪後冷鏈運輸，未來需要進一步研究既能滿足預制菜肴熱加工與冷藏後質量需求，又能滿足3D打印需求的食品添加劑（熱處理穩定劑、冷凍保護劑、新型抑菌劑）。
雖然新的3D打印技術為打印預制菜肴提供瞭巨大的潛力，但在這些技術用於實際的大規模生產之前，必須解決幾個挑戰。這些挑戰包括確定不同3D打印設備的參數，探索各種物理場輔助打印（如微波、超聲波、激光等）和烹飪同時進行的可能性，並在提高能源利用效率的同時縮短加工時間。
《圖文賞析》
圖1. 3D打印技術生產食品的原理圖2. 3D打印技術和傳統加工技術制作預制菜肴的基本步驟圖3. (a): 與微波技術結合的3D打印設備。(b): 微波3D打印制備的魚糜 (Z. Zhao, et al., 2021)和大豆蛋白制品(X. Yu, et al., 2022)圖4. (a): 與紅外技術結合的3D打印設備。(b): 紅外3D打印設備打印的食品(Hertfield, et al.，2019)
圖5. 與激光技術結合的3D打印設備 (Blutinger et al. 2023)圖6. 與激光技術結合的3D打印設備正在打印並烹飪雞肉 (Blutinger et al. 2021)圖7. 多噴頭3D打印設備打印出的蛋糕 (Blutinger et al. 2023)圖8. 多噴頭3D打印設備打印出的點心/菜肴食品（a）帶餡芯的食品（Xin Wang et al. 2022；Yuwei Du et al. 2023；Demei Kong et al. 2023） (b)彩色食品(Zhenbin Liu et al. 2018; Chang He et al. 2019)（c）菜肴類食品圖9. (a):與電技術結合的3D打印設備。(b):電解電位在−60 ~ 60 V之間的擠出線條顏色。(c):彩色3D打印作品 (Wang, et al . 2021)
02、3D打印食品你會吃嗎？
其實，說起“3D打印技術”，相信大傢並不陌生。但聊到“3D打印食品”似乎就有點摸不著頭腦。
菜菜剛聽說這個詞時，也吃瞭一驚。這要進嘴的食品，還能3D打印嗎？
答案，很明顯，它能！
據資料顯示，所謂3D打印（3D printing），其實就是“三維打印”，又稱“增材制造”（additive manufacturing, AM），是快速成型（rapid prototyping, RP）技術的一種，主要是通過將計算機輔助設計（computer aided design, CAD）而成的三維數字模型分解成若幹層平面切片，然後由3D打印機把粉末狀、液狀或絲狀塑料、金屬、陶瓷、組織細胞等可黏合材料，按切片圖形采用分層加工和疊加成型的方式，逐層增加材料而生成三維實體的一種技術。由於分層加工過程與噴墨打印類似，因此將它稱為3D打印。
而3D打印食品，是通過自動化增材工藝所制備的一種餐食，通俗來講其實就是通過食品3D打印技術所制造的食物。食品3D打印主要是基於數據模型，采用可食用原料（如巧克力、面團、奶酪、水凝膠、肉類等）逐層沉積的方法制造實體產品的技術。
△圖片來源：網絡
食品3D打印技術作為一種新興食品加工技術，集數字化、圖形處理和食品加工等多種技術於一體，具有個性化、營養、安全、形狀多樣等優點。
據悉，目前食品3D打印技術的主要應用領域主要在軍事和太空食品以及老年和兒童食品。3D打印食品恰好契合軍事和太空領域按需配餐的需要，不僅可以進行個性化定制，還可以在合理限度內延長食品的保質期；亦可以滿足存在咀嚼、吞咽困難的老年人補充營養的需求，還可以針對不同生長階段兒童所需的營養進行定制，通過3D打印出兒童喜歡的外形，來提升對兒童的食物吸引力。
△圖片：荷蘭某餐飲用品展上拍攝的食品3D打印設備。
不過，菜菜覺得3D打印科技很討巧的是，打印的食品都有固定形態，原材料配比相對簡單，巧克力、餅幹這些都是方便制作的小西點。隻要原材料用得好，口感與普通制作的幾乎沒差。
所以，3D打印食品總的來看，是一個原材料重構的過程。
有一些食物，原本就有自己的味道，如肉類、米飯、蔬菜、水果等，經過解構再重構，一定會變得超級難吃。
但有一些食物，本來就隻需要把幾種不同的原材料組合在一起，應該非常適合3D打印。
03、盒馬鮮生&MOODLES魔鬥仕 重新定義“科技與狠活”
去年8月份，網絡博主辛吉飛的一句“科技與狠活”，將人們的視線再次聚焦於食品行業。
如今，當“真科技”遇上瞭狠活，3D打印技術已經滲透到人類生活的方方面面。
比如，作為預制菜全村希望的“村長”—盒馬鮮生，和它的盟友們就很卷。
“預制菜不好吃、添加劑亂用、口味還原度低、不新鮮、沒營養……針對這些痛點與偏見，我們決心用真正的科技，圍繞產品下功夫，推動預制菜的品質升級。”今年5月9日，盒馬預制菜部門總經理陳慧芳在預制菜戰略升級發佈會上表示。
當天，首批13傢企業安井食品、頂甄食品、千味央廚、泰森、翼倍、廣州酒傢、國聯水產、MOODLES魔鬥仕、河南尚品、龍大美食、三陽食品、中飲巴比、中洋集團，和上海海洋大學、西北農林科技大學、武漢商學院3傢高校，以及老板電器加入盒馬發起的預制菜生態聯盟。
其中，創立於2021年的MOODLES魔鬥仕，便是一傢以3D打印技術做主食的科技公司，融合分子料理、現代營養學等多學科領域，重新設計主食的產品形態，尋找兼顧健康、效率、美味的日常飲食的最優解。
△圖片來源：MOODLES
MOODLES做的面條，外觀、口感跟傳統主食很相似，但食材體系更加多元，是將動物蛋白肉制品（如雞肉、蝦肉、牛肉）、植物蛋白、碳水、膳食纖維、維生素、微量元素等一日三餐涉及到的所有營養素，通過液態化的形式做成“汁狀”食材 ，再用3D打印成型成面條等熟制主食，提高攝入營養效率。
△圖片來源：MOODLES
今年3月起，盒馬與Moodles聯名推出瞭一系列雞肉、蝦肉做的面，成為小紅書上被頻頻種草的新品。這款采用3D打印和分子料理技術的面條，含有超過55%的雞肉添加、2杯牛奶蛋白質，備受寶媽群體和健身達人青睞，上市以來，上市一個月銷售破百萬，銷售量以60%以上的周環比增長。
結語
我們崇尚自然生活，提倡應季而食，但科技發展的車輪，正滾滾向前。
如今，預制菜已經被諸多餐飲品牌視為其第二發展曲線。但預制菜涉及到食品領域上下遊的各個環節，集成瞭食品領域幾乎全部門類的關鍵技術，是一個系統性工程。
3D打印食物，不同於傳統食品加工錯綜復雜的步驟，它可以極致地壓縮為兩步——制備3D墨水和打印成品。3D打印食品是否獲得百姓的青睞，一切還待市場認知、判斷後給出答案。