摘要：自3D打印機(jī)進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng)以來(lái)，人們就開(kāi)始用它來(lái)制作食物。盡管已經(jīng)出現(xiàn)了一些專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的3D食品打印機(jī)，但3D打印食品仍主要局限于高端廚師和商業(yè)廚房的領(lǐng)域。在自家廚房臺(tái)面上打印食物的日子可能還很遙遠(yuǎn)，但這種做法一直在為太空旅行、可持續(xù)發(fā)展和個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域開(kāi)辟新的可能性。一些美食愛(ài)好者甚至認(rèn)為，3D打印機(jī)和昆蟲(chóng)蛋白可以相輔相成。

食品級(jí)3D打印機(jī)如今已能制作從素食魷魚(yú)圈到定制糖果和精致糕點(diǎn)等各種食物。

但我們要用廚房臺(tái)面上的食品打印機(jī)取代鍋碗瓢盆，還需要多久呢？

3D打印食品近來(lái)取得了多項(xiàng)里程碑式進(jìn)展，但其近期的應(yīng)用場(chǎng)景主要集中在幾個(gè)特定領(lǐng)域，包括高端美食、高精度糖果制作以及工業(yè)化食品生產(chǎn)。

盡管如此，研究人員仍在不斷突破這項(xiàng)技術(shù)的邊界，希望能解決可持續(xù)發(fā)展、老年人與病人照護(hù)乃至太空旅行等領(lǐng)域的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

什么是3D打印食品？

你可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)3D打印，有時(shí)也被稱(chēng)為增材制造。從最基礎(chǔ)的層面來(lái)說(shuō)，它指的是這樣一個(gè)過(guò)程：一種通常由塑料制成的“墨水”被分層擠出，從而構(gòu)建出一個(gè)物體。這項(xiàng)技術(shù)自20世紀(jì)80年代就已存在，在過(guò)去四十年間，多種方法應(yīng)運(yùn)而生，使得金屬、陶瓷等不同材料得以應(yīng)用，墨水的擠出方式也更加多樣。

這項(xiàng)技術(shù)同樣可以應(yīng)用于食品領(lǐng)域。最常見(jiàn)的方法是擠出泥狀食材，通過(guò)傳感器和噴嘴來(lái)評(píng)估原料的稠度和黏度。這有點(diǎn)像廚師用裱花袋擠蛋糕糖霜，但還有其他實(shí)現(xiàn)方式。

另一種方法稱(chēng)為黏合劑噴射打印，是將水或糖漿等液體噴灑到糖粉或淀粉基底上。通過(guò)逐層添加粉末和液體，構(gòu)建出非常精細(xì)的結(jié)構(gòu)，比如甜點(diǎn)上華麗的裝飾。還有一種新興技術(shù)叫做生物打印，是用實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的活細(xì)胞來(lái)打印合成牛肉或魚(yú)肉等肉類(lèi)產(chǎn)品。

現(xiàn)在有些3D打印機(jī)能在打印的同時(shí)烹飪食物，但大多數(shù)情況下，食材仍需要在打印前或打印后進(jìn)行烹制。

雖然有些愛(ài)好者會(huì)改造現(xiàn)有的3D打印機(jī)用于食品制作，但也有專(zhuān)門(mén)為食品設(shè)計(jì)的打印機(jī)。不過(guò)，這類(lèi)打印機(jī)大多售價(jià)超過(guò)1500美元，主要面向那些希望制作出極具視覺(jué)沖擊力且造型精準(zhǔn)的作品的精英廚師。

3D打印食品可行，但真的應(yīng)該推廣嗎？

3D打印食品最早出現(xiàn)在21世紀(jì)初，當(dāng)時(shí)一些愛(ài)好者使用通用型3D打印機(jī)進(jìn)行嘗試。到了2010年代，隨著更先進(jìn)的系統(tǒng)問(wèn)世（能夠?qū)崿F(xiàn)多種食材的分層打?。?，這項(xiàng)技術(shù)引發(fā)了廣泛關(guān)注。從那以后，已有幾家初創(chuàng)公司獲得了數(shù)億美元的投資。盡管如此，對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，3D打印食品的概念仍然相對(duì)新鮮，而且它在廣泛普及的道路上還面臨著不少障礙。一方面，很多人其實(shí)喜歡烹飪本身。此外，根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織的一份報(bào)告，3D打印食品在制作時(shí)間上并沒(méi)有多大優(yōu)勢(shì)：一個(gè)簡(jiǎn)單的作品可能需要約7分鐘完成，而更復(fù)雜的作品則每件需要長(zhǎng)達(dá)45分鐘。

雖然一些民調(diào)顯示人們對(duì)3D打印食品的看法正逐漸好轉(zhuǎn)，但許多消費(fèi)者仍持懷疑態(tài)度。

值得一提的是，我們?cè)儐?wèn)了幾位IEEE會(huì)員是否會(huì)吃3D打印食品，他們都表示至少愿意嘗試一下。

IEEE會(huì)員Cleber Zanchettin說(shuō)：“如果食材質(zhì)量高，制作過(guò)程安全，那就沒(méi)有理由不嘗試。我對(duì)它的口感和味道很好奇。其定制潛力令人興奮，比如可以打印出一種零食，其糖分和維生素含量完全符合我的偏好和需求?！?/p>

不過(guò)，也有一些人態(tài)度更為謹(jǐn)慎。

IEEE高級(jí)會(huì)員Cristiane Pimentel說(shuō)：“只有當(dāng)我有某種飲食限制，而這種3D打印食品能夠彌補(bǔ)營(yíng)養(yǎng)不足或解決相關(guān)問(wèn)題時(shí)，我才會(huì)吃?！?/p>

3D打印食品改變我們飲食方式的6種可能

盡管在這一食品領(lǐng)域的發(fā)展舉步維艱，但支持者仍在不斷突破創(chuàng)新。原因如下：

食品廢棄物處理：一些項(xiàng)目已在探索將食品廢棄物轉(zhuǎn)化為3D打印食品原料的方法。反過(guò)來(lái)，這些廢棄物還有可能被轉(zhuǎn)化為生物塑料，用于制造消費(fèi)品。

可持續(xù)性：實(shí)驗(yàn)室培育肉已在全球部分地區(qū)獲得監(jiān)管批準(zhǔn)，這或許有助于減少畜牧業(yè)養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境造成的重大影響。

個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)：一些支持者期望3D打印食品能讓人們根據(jù)自身獨(dú)特需求定制飲食。

更優(yōu)營(yíng)養(yǎng)：許多零食的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極低。而3D打印零食可能會(huì)改變這一現(xiàn)狀，因?yàn)槠湓峡梢园鞍踪|(zhì)、維生素或纖維等富含營(yíng)養(yǎng)的成分。

太空旅行：美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）開(kāi)展了多個(gè)項(xiàng)目，探索利用3D打印機(jī)為長(zhǎng)途太空旅行提供食物。在太空中，新鮮食物是奢侈品，而且食物中的水分會(huì)增加額外重量。但由于航天器能夠回收和循環(huán)利用水，宇航員可以使用經(jīng)復(fù)水的粉狀宏量營(yíng)養(yǎng)素（如蛋白質(zhì)和碳水化合物）作為 “打印原料”。

新型蛋白質(zhì)來(lái)源：昆蟲(chóng)曾是人類(lèi)飲食的一部分，但如今并不常見(jiàn)。它們可以成為寶貴的蛋白質(zhì)來(lái)源。一些創(chuàng)新者已在探索將昆蟲(chóng)蛋白轉(zhuǎn)化為粉末，再打印成更具吸引力的形狀。

雖然這些應(yīng)用單獨(dú)來(lái)看都無(wú)法重新定義我們的飲食方式，但綜合起來(lái)，它們暗示著一種更廣泛的轉(zhuǎn)變 —— 3D打印食品將成為更龐大解決方案生態(tài)系統(tǒng)的一部分。

Zanchettin表示：“3D食品打印可能是解決饑餓和食物浪費(fèi)問(wèn)題的一種創(chuàng)新方法。然而，它無(wú)法單獨(dú)解決這些問(wèn)題。在綜合解決方案中，它可以發(fā)揮戰(zhàn)略性作用，補(bǔ)充可持續(xù)農(nóng)業(yè)、營(yíng)養(yǎng)教育和改進(jìn)的食品物流。

了解更多：有記載的最早將3D打印機(jī)用于食品的案例之一，是一個(gè)獲獎(jiǎng)的高中科學(xué)展項(xiàng)目。如果您想為激勵(lì)下一代貢獻(xiàn)力量，可以查看IEEE TryEngineering，該平臺(tái)為本科預(yù)科學(xué)生和教育工作者提供了涵蓋從人工智能到3D打印等多個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的資源。

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