3D打印食品都进盒马了，6D食品还远吗？

2024-4-24

文字:米里亚姆·张

来源:Foodaily每日美食(ID: foodaily)

不久前，因3D打印而在业内知名的食品科技创业公司Moodles Magic Doors携手盒马工坊推出新产品“牛肉制成的面条”。每件产品都是由60g以上的进口牛上脑肉通过3D打印制成。将产品在沸水中加热90秒，取出后与酱汁混合。面条味道浓郁，比纯牛肉更容易咀嚼和消化。据foodaily介绍，这是Moodles继今年3月推出的鸡肉面、虾仁面之后，研发的一款蛋白质主食面新品。

作为备受业界关注的未来食品技术，食品打印技术正在加速走出实验室，寻找最佳的商业化落地方式。

在民间，3D打印早已亮相，以更有趣、更个性化的方式走近大众。2019年6月，哈尔滨街头出现了巧克力3D打印自助售货机。圆圆的猪，可爱的皮卡丘，栩栩如生的章鱼...只要在微信上扫码上传手绘图文，各种私人定制的食物就从打印机喷头里慢慢生成。

来源:小红书

目前，在中国，食品打印技术主要应用于餐饮、食品工业和医疗。一批批科技初创企业各有所长，通过产品和线下活动，向大众展示了食品打印技术的无限魅力:MOODLES魔门集3D打印、现代营养学和分子烹饪于一体，利用各种优质动物蛋白，制作出米、面等传统主食形态的食品；印石科技旗下的自助式3D巧克力打印机是世界上公认的打印巧克力速度最快的设备，现在摆放在各个城市的科技馆、博物馆、游乐园，吸引了无数粉；细胞农业科技公司CellX在上海举行了一场关于细胞培养肉制品原型的闭门交流活动。国内高校从事食品3D打印研究的专家学者悉数到场。

在近几年举办的多次食品行业论坛上，食品印刷都被寄予了“打破传统食品生产模式，带动中国食品工业改革发展”的厚望和历史重任。

起源于20世纪末的增材制造技术，成为食品印刷工业的起点。这是本世纪，它真正成为一种新的食品加工技术。30年来，食品印刷走过了哪些不寻常的发展历程？目前发展到什么阶段了？除了蛋糕、面条等普通食品，打印机还隐藏着哪些商机？食品打印技术的未来会一帆风顺吗？

三十年的创新，食品印刷技术的演变

3D打印技术可以追溯到20世纪80年代。1986年，麻省理工学院发明了最早的3D打印机。2006年，第一台用于打印巧克力、饼干面团和奶酪的多材料3D打印机Fab@Home在康奈尔大学一群学生领导的项目中诞生，开启了真正的3D食品打印技术浪潮。到目前为止，即将进入4D时代，5D和6D的食品印刷技术也在研究过程中。

自Fab@Home问世以来，2007-2009年，美国一家小型创新公司开发了CandyFab，利用热空气体选择性地将糖颗粒熔化融合在一起，打印出大型糖雕塑。

2012年，第一台商用3D巧克力打印机Choc Edge诞生。2013年，Modern Meadow首次推出生物打印机打印肉制品。不久之后，西班牙一家创业公司研发出一款名为Foodini的3D打印食物机，进一步完善了3D打印机的功能，正式开启了3D打印食物的商业化之路。

2016年4月，全球首家3D打印餐厅Food Ink在荷兰开业。餐厅使用的是3D打印机制造商Byflow开发的便捷的多材料3D打印机。打印针来回移动将食材一层一层叠加，最终呈现出电脑设定的形状。除了打印食物，餐厅里的桌子、椅子、灯具甚至餐具也都是用3D打印技术打印出来的。

来源:每日邮报

2020年，以色列初创公司Redefine Meat推出了一款高蛋白、无胆固醇的蔬菜牛排“Alt-Steak”，采用3D打印技术。同年，日本初创公司Open Meals发布了一项未来主义餐厅计划，该计划将基因科学与3D打印食品技术相结合，推出了为顾客健康量身定制的寿司店Sushi Singularity。2022年，工业塑料FDM 3D打印机制造商FELIXprinter推出了FELIX FOODprinters系列。

预计全球3D打印食品市场将从2022年的20.1亿美元增长到2027年底的194.1亿美元，年复合增长率为57.3%。

来源:市场和市场

在中国，食品打印技术的落地和商业化大致可以追溯到2015-2016年。2015年11月，北科光大推出的柯桥食品在JD.COM众筹亮相；2016年6月，印石科技旗下的食品打印机SHINNIOVE-S系列上市，成为国内首款支持多种食材的多功能食品3D打印机。

此后，在政策引导和资本支持下，增材制造技术、3D打印设备、食品研发、终端应用等环节涌现出一批科技初创企业，成为中国在食品打印领域赶超全球制高点的核心力量。

到2022年，我国增材制造新标准体系基本建立，增材制造国际标准转化率达到90%；增材制造设备安装市场占全球市场的10.60%，中国在食品3D打印领域对全球文章的贡献率达到29.27%。

3D 6D印刷，科幻还是现实？

单看打印设备的发展节点，可能很难勾勒出食品打印技术的清晰脉络。我们不妨换个视角，从印刷升级的过程中，去了解这种神秘技术的进阶之路。

2022年，一位来自希腊的教授在MDPI科学杂志上发表了一篇论文，详细描述了从3D技术到6D技术的升级过程。虽然3D打印技术提供了一种相对方便的制造方法，但对于制造更复杂的物体来说，它仍然相对有限。学术界和工业界对水平较高、技术难度较大的4D、5D和6D印刷技术进行了研究。

资料来源:MDPI

先说最基础的3D打印技术。

3D打印食品是采用半自动增材制造工艺，将可食用细丝层层叠叠成各种可食用食品。大众对3D打印食物的理解就像是模仿糕点师装饰蛋糕。当手臂沿着海绵状的外围移动时，彩色的搅打糖将呈现处理器设计的形状。

来源:美国有线电视新闻网

3D打印使用糊状或可延展的食物，包括意大利面、巧克力、奶酪、饼干面团、糖基糖果、明胶、养殖肉、土豆泥和披萨等。适用于创造具有复杂几何形状、定制质地和营养的定制食品。3D打印技术有四种，分别是挤压打印、选择性烧结、喷胶和喷墨打印。

正在打印的人造肉来自人造肉公司。图片来源:Steakholder

4D食品打印技术于2012年推出，在3D打印的基础上增加了时间维度的延伸。4D打印是一种3D打印物体随着时间的推移改变其结构的过程，这通常是由湿度、热量或微波能量等环境因素触发的。

从改造成新形状的甜甜圈到随着时间推移而改变颜色的饼干，4D打印食品目前令人兴奋的原因是其新颖性，这项技术有可能帮助吞咽困难的患者。

可用于4D打印食品的主要材料有巧克力、面粉、果蔬混合物、大豆分离蛋白和凝胶，可结合各种烹饪技术制作出美味的食品，如用巧克力凝胶制成的盛开的花朵。

来源:蒙娜丽莎3D工作室

贝扎尔艺术与设计学院的毕业生梅丹·利维(Meydan Levy)用4D打印技术开发了五种可食用的人造水果，营养丰富，旨在养活不断增长的人口。其中包括填充了维生素和矿物质混合物的打印纤维素皮肤，这也是一项伟大的创新。

资料来源:Dezeen。

可以发现4D比3D更有趣，可以实现3D打印无法实现的悬浮结构，增强食客与食物原料的互动。另外，4D印菜更实用，可以减少成本和运输空。3D打印食品不适合干燥，而4D打印有利于控制干燥过程中的结构变化，可以用来制作一些健康的零食。

4D打印食品技术仍处于研究阶段，还需要进一步的研发才能完全实现商业化。在欧美发达国家，已经开发出几种可以直接用于厨房烹饪的4D打印食品，如巧克力和玉米饼制成的甜点、玉米淀粉制成的煎饼等。这些4D打印食品在一定的外界刺激下可以自发变形，产品外观更加精致。

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说到5D，就会涉及到很多人的知识盲点。事实上，许多科研机构已经开始了5D的应用研究。

5D食品印刷技术于2016年问世，比4D更先进。在3D打印技术中，5D打印能够从五个轴打印物体，而不是只有三个轴(x、y和z)。

在食品领域，5D打印可以用较少的材料制作出最复杂、最弯曲的食品结构，并提高强度以在运输过程中保持其独特的形状，这是3D打印技术无法做到的。5D打印还可以打印任何馅料类型和密度的食品材料，同时保持打印产品的形状，有利于制造不同质地的食品，以满足各种消费者的喜好。此外，5D印刷使印刷头和印刷床能够自由移动，这有助于制作边缘光滑弯曲的食品，使产品对消费者更具吸引力。

资料来源:diman.tw

6D印刷是迄今为止最先进的印刷技术。既然超出了大多数人的理解范围，那么我们在这里只对官方的概念有一个粗浅的了解。

6D打印技术最早是在2021年提出的，目前还没有应用到任何领域。6D印刷技术源于4D和5D印刷技术的结合。6D打印的对象可以被认为是在刺激条件下使用FDM技术和智能材料的五轴打印机的产品。

如前所述，4D打印可以用更高的强度和更少的材料打印出最复杂的结构。5D印刷可以随着时间的推移改变形状、颜色或其他属性以响应刺激，从而使物体比4D印刷的物体更坚固、更有效。6D印刷结合了两者的优点，具有无与伦比的先天灵活性和复杂的处理能力。由于其固有的加工灵活性，辅以适当的设置，可以大大减少所用的材料量和加工时间。

来源:科学指导

从个性化营养到Too 空食物:“打印”你所想

在普通大众眼里，食品打印更像是一个展现科技力量的精灵盒子。巧克力，面条，肉.....大多数日常食品可以打印在一平方英寸。然而，食品打印的野心不仅仅是日常食品，它的触角早已延伸到更多创新领域，如个性化营养定制、医疗健康、创意设计等。

个性化定制营养食品

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如今，“精准营养”逐渐成为食品健康行业的新热点。随着大众对健康饮食需求的升级和健康意识的普遍增强，个性化营养食品定制开始受到市场的追捧。

根据markets和Markets的数据，个性化营养市场的规模正在强劲增长，预计2025年将增长至164亿美元。在我国，国家卫生健康委员会发布的“十五”计划将精准医学作为临床专科能力建设的主要方向之一。

通过食品打印技术，可以根据个人需求和健康状况定制营养丰富、个人口味偏好的食品。比如根据个人的营养需求和口味选择，制作特定的蛋白质酒精饮料和维生素补充剂。

2020年，世界上第一家通过3D打印制造定制维生素的公司梅丽莎·斯诺弗的滋养品牌推出了定制维生素软糖。每颗软糖都采用创新的3D打印技术制作，可以实现真正的定制，七种营养成分叠加融合到产品中。这些个性化的多种维生素软糖还有助于改善消化，帮助减肥等。软糖单独包装，没有塑料包装，比常规片剂更容易吞咽。

来源:滋养

寿司奇点(Sushi Singularity)是一家在东京开设的日本餐厅，旨在通过3D打印彻底改变寿司的餐厅就餐体验。如果想吃定制寿司，需要提前预约。预订完成后，您可以收到健康测试套件，并将样本提交给餐厅进行评估。到了餐厅，只需要坐在柜台前，个人信息数据就会通过面部识别输入电脑。餐厅根据收集到的生物信息和DNA数据，对每位客人的个性化寿司进行编码，然后通过3D打印机和激光技术巧妙地制作出来。

来源:开放膳食

老龄化正成为世界面临的一个社会挑战。在庞大的老年人口中，咀嚼或吞咽有困难的人需要食品开发商更多的关注。对于不能咀嚼的老年人，你可以通过选择合适的质地剂和使用3D打印来创建视觉上吸引人的光滑食物，这些食物更容易吞咽。大多数为吞咽困难人群设计的饮食往往以原浆和预捣碎食物为主，沉闷简单的味道难以刺激消费者的食欲，而3D打印食物可以复制真实食物的外观和味道，并根据个人需求量身定制。

来源:美食导航

医疗健康

食品打印技术可以用来制作适合特定疾病患者的医疗食品。例如，在牙科领域，可以使用耐嚼材料打印出适合牙龈和牙齿状况的食物，既能帮助患者摄取营养，又不影响治疗。

印度食品加工技术研究所(IIFPT)的科学家们正在利用3D打印技术将白藜芦醇和姜黄素输送到人体周围，因为它们很难被人体吸收。研究人员现在已经探索了使用蜂蜡为基础的3D打印中链甘油三酯(MCT)油凝胶作为营养物质的常见载体。白藜芦醇和姜黄素，被称为营养保健品，是声称对健康有益的膳食补充剂。研究人员表示，这两种化合物的组合“得到了充分的研究，并被广泛认为是一种协同的健康促进剂”。

来源:WholeFoods杂志

成立于2019年的新加坡初创公司Craft Health开发了一种营养保健品和药物的3D打印技术，这种技术不会降解精细的活性成分，也不会产生紫外线固化。该公司开发了由3D打印机、活性成分配方数据库和技术硬件解决方案组成的平台。打印一个100毫克重的平板大约需要10秒钟，可以根据每个平板的大小或设计的复杂程度按比例放大或缩小。

来源:手工艺健康

“为自己开药”借助远程诊断和个性化营养得以实现，而这一切都要归功于3D打印技术为自己生产药物，让普通人在看病、治病上有更大的主动权和话语权。这样看来，3D打印真的是一项造福亿万人的科技创新！

太空食品

食品打印技术在Tai 空的探索中也大有可为。通过将各种营养物质和食物原料压缩成粉末或液体形式，用食品打印机制造出来，可以为航天员提供更加多样化、更有营养的食物选择。

Aleph Farms与俄罗斯实验室3D生物打印解决方案和另外两家英国公司合作。合作伙伴在国际空站进行了一项实验，收集活体动物的细胞，然后将动物细胞与生长因子混合，形成用于3D打印的“生物墨水”。然后打印机会制造出多层细胞，这些细胞会长成一个肌肉组织，然后从肌肉组织长成一块牛排。

来源:iStock

硅谷初创公司BeeHex已经使用这项技术打印披萨。现在，预编程的机器人可以打印出可食用的、奶酪味的美味披萨。这项发明由美国国家航空航天局资助，旨在帮助宇航员在执行任务时为自己选择和制作美味的食物。随着载人火星探测任务的可能性越来越大，宇航员可能会在太空中度过更多的时间。为了防止游客日复一日吞下冷冻食品，美国国家航空航天局决定在泰空开发一种新的烹饪方法。

来源:Leanna Garfield/科技内幕

可持续食品制造

可持续性现在是全球关注的一个重要话题。其中，废弃物的再利用成为许多创新技术瞄准的领域，食品打印技术也不例外。例如，使用植物基材料和可再生资源作为打印材料，可以减少对传统农业和畜牧业的依赖，减少对环境的影响。

豆渣是豆浆和豆腐生产中的一种营养丰富的食用副产品。虽然它的膳食纤维和蛋白质含量极高，但通常被丢弃或用作动物饲料。2021年11月，新加坡科技大学和南洋理工大学的研究人员开发出一种3D打印清洁标签豆渣零食的方法，不含食品添加剂。研究人员从当地豆浆供应商那里收集豆渣，晒干，磨碎，过筛。不添加任何食品添加剂，他们只加水配制不同浓度的豆渣墨水，用直接墨水3D打印出来。印刷后的豆渣可以直接食用，也可以通过蒸、烤、冻干等后续工艺加工。

来源:美食导航

据悉，开发团队正在寻找其他可以利用的食物垃圾，包括果皮、种子和啤酒槽。相信在不久的将来，3D打印的“新生儿”食品会激起大众对废弃物利用的更大热情！

科技教育

食品打印技术可以应用于教育领域。通过将科学、技术、工程和数学(STEM)原理与食品生产相结合，可以激发学生的创造力和兴趣。同时，它还可以用来制作艺术品、展品和可移动的装饰品，给人们带来视觉和味觉的双重享受。

2022年8月30日，享有盛誉的洛杉矶食品3D打印公司enjoy“Digital bakery & quot Sugar Lab，将专利技术与艺术巧妙结合，制作出世界上最独特的一组创意糖果。Sugar Lab是一家位于东洛杉矶的公司，专门从事3D打印食品。这个“数字面包店”由一群转型为设计师的建筑师领导，专门从事精心设计的3D打印食品设计，从糖果到蛋糕装饰，以及即将推出的巧克力甜点。公司还会在一些特殊节日设计个性化的糖果甜点，并结合卡通人物和动画电影进行创意设计。

来源:糖实验室

这些充满艺术美的科技作品，不仅是公众认识食品印刷技术的最佳物证，也是向青少年和青年学生传播科技思想、激发他们科研热情的理想载体。

前路漫漫，挑战与期待并存。

食品打印技术确实可以给我们带来更多新奇的体验，也必然会引发更多的创新趋势。

但是对于食品打印技术还是有很多负面的评价。

制造业全球知名解决方案提供商捷普(Jabil)在其《2021年3D打印技术趋势调查报告》中指出，从2017年到2021年，受访制造企业对3D打印技术的认知发生了很大变化。2021年，42%的人认为应用3D打印时，前处理和后处理的成本是最大的挑战。然而，打印材料的有限选择和技术本身的限制在挑战列表中排名第二和第三。整体来看，与2017年相比，3D打印在制造企业眼中的光环不再，障碍重重。

法国北部高等商学院教授萨钦·坎布尔(Sachin Kamble)在文章《对话》(The Conversation)中阐述了食品打印技术仍需克服的障碍。首先是食材和产品本身的挑战，比如食品结构、食品设计、耗材成本、打印食品的保质期等。其次，从打印机来说，打印生产速度、食品前处理和后处理、成本控制都存在很多不确定性；最后，在生态系统中，环境安全和劳动力短缺也是需要考虑的问题。

Foodaily认为，从商业化的角度来看，食品打印最需要解决三个问题。首先是食品安全。因为每一个打印出来的食物都可以吃，所以在3D打印机上需要严格的食物操作。需要通过设备证明食品原料的全路径安全性，这通常是极其困难的。此外，如何明确确定打印食品的保质期也是一个令人担忧的问题。

第二个问题是成本。目前3D打印机和材料还是比较贵的。虽然具体制作时间会因打印机和食物的不同而有所差异，但总体来说还是非常耗时的。打印一个简单的六层设计可能需要7分钟，打印一个更详细的模型可能需要40多分钟，这将严重阻碍食品打印技术的产业化发展。

长安奔奔mini改装

目前3D打印一个鸡腿需要15分钟以上。