基于果蔬原料的食品3D打印技術(shù)及其應(yīng)用

王明爽，姜涵騫，李 林，張 良，劉瑞海，李冬男,，李 斌,

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧 沈陽 110866；2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽 110866；3.康奈爾大學(xué)食品科學(xué)系，美國 紐約 伊薩卡 14853-7201）

3D打印也稱為增材制造，是一種使用計算機輔助設(shè)計軟件控制、指示數(shù)字化制造機器通過逐層添加材料的方式塑造三維物體的技術(shù)[1]。近年來，3D打印技術(shù)作為新興的數(shù)字化技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用于機械工程[2]、航空航天[3]、生物醫(yī)學(xué)工程[4]、制藥工業(yè)[5]、生物工程[6]以及食品加工[7]等多個領(lǐng)域。隨著3D打印在各個領(lǐng)域中釋放出的巨大潛力，其應(yīng)用范圍不斷擴展，給世界帶來了一場新的工業(yè)革命[8]。

2007年，康奈爾大學(xué)的研究人員使用基于擠壓的打印機（Fab@home）將3D打印引入到食品領(lǐng)域[9]。近幾年，食品3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸擴大。目前，可應(yīng)用于食品打印的3D打印方法有4 種，包括選擇性激光燒結(jié)/熱風燒結(jié)、熱熔擠出/室溫擠出、黏結(jié)劑噴射和噴墨打印[10]，其中以熱熔擠出/室溫擠出方式最為常見。3D打印技術(shù)的應(yīng)用使食品個性化設(shè)計和數(shù)字化營養(yǎng)生產(chǎn)成為可能，并進一步簡化了食品供應(yīng)鏈體系[11]。過去幾年里，研究人員就不同食材對3D打印技術(shù)的適應(yīng)性進行了大量研究，開發(fā)出了基于巧克力[12]、面團[13]、糖粉[14]、奶酪[15]、肉凝膠[16-17]、富含可食昆蟲的零食[18]、水果和蔬菜[19-21]等原料的3D打印食品，并探索了食品3D打印技術(shù)在商業(yè)上的應(yīng)用。

水果和蔬菜作為人類飲食的重要組成部分，在均衡飲食中為人體提供碳水化合物、維生素、礦物質(zhì)、抗氧化物以及其他生物活性物質(zhì)[22-23]。食用水果和蔬菜的益處被全世界所公認。世界衛(wèi)生組織建議人體每天攝入水果和蔬菜應(yīng)大于400 g[24]。大量的流行病學(xué)和臨床研究也表明，富含水果和蔬菜的飲食與慢性和退行性疾病有潛在的聯(lián)系，多食用果蔬可降低心血管疾病（如高血壓和中風）、代謝和退行性疾病，以及某些類型癌癥的風險[25]。因此，將果蔬原料引入到食品打印領(lǐng)域可豐富食材來源，此外，利用其物性學(xué)與營養(yǎng)學(xué)特征調(diào)整食品配方，能夠滿足人們對食品個性化營養(yǎng)的需求。本文針對果蔬不易打印的物料特點，綜述了食品3D打印過程中果蔬原料的關(guān)鍵處理技術(shù)，并展望了果蔬原料在食品3D打印領(lǐng)域中的發(fā)展趨勢，以期為果蔬原料在食品3D打印技術(shù)中的應(yīng)用提供參考。

1 食品3D打印的材料特性

食品3D打印材料不同于有機聚合物、金屬等其他3D打印材料。在材料選擇上要保證打印材料的可食性，加工過程要符合食品安全標準。同時，由于食品原料自身組成復(fù)雜，各成分的物理化學(xué)性質(zhì)差異等問題使食品3D打印在材料選擇上具有特殊性，也為3D打印技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用帶來挑戰(zhàn)。研究表明，用于食品3D打印的材料需要滿足3 個基本特性：打印性、適用性和后加工性[26-27]。

1.1 打印性

打印性是指材料能夠通過3D打印機進行控制和沉積，并且在沉積后具有保持產(chǎn)品形狀的能力。材料具有良好的打印性才能制作復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。打印用食材應(yīng)具有特定物理化學(xué)特性、流變學(xué)特性和機械性能。不同的打印技術(shù)對原料特性的要求不同，如在擠出式打印中，控制含水率、流變性能、交聯(lián)機理和熱性能（熔點和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度）等材料特性是成功打印的關(guān)鍵。而在選擇性激光燒結(jié)打印中，打印性主要受粉末材料的粒度、體積密度、潤濕性和流動性的影響[11]。

根據(jù)食品原料的打印性可以將原料分為3 類：天然可打印材料、不可打印的傳統(tǒng)食品材料和替代性成分[7,28]。天然可打印材料是指材料本身具備打印性，可以很容易地從打印噴嘴擠出，無需加入添加劑，打印沉積后穩(wěn)定性高，能夠維持打印形狀，一般不需要進行后處理，如水凝膠、蛋糕糖霜、軟奶酪、鷹嘴豆泥和巧克力等[7]；而人們?nèi)粘４罅渴秤玫拇竺?、肉類、水果和蔬菜等傳統(tǒng)食品，本質(zhì)上是不可打印的材料，需要加入添加劑來改善材料的流變特性，使其具有打印性。如Wang Lin等[16]在魚糜中加入NaCl等添加劑以改善材料性能，制成可用于擠出式打印機的魚糜凝膠，Cohen等[29]在天然食品材料（蔬菜、水果、肉類等）中添加黃原膠和明膠等水膠體以改善食品材料的性能，得到預(yù)期的打印結(jié)構(gòu)，并在沉積后保持滿意的形狀；此外，藻類、真菌、海藻、羽扇豆和昆蟲等含有豐富蛋白質(zhì)、膳食纖維和生物活性的物質(zhì)，可作為替代成分應(yīng)用于食品打印領(lǐng)域。在“Insect au Grain”項目中，研究人員利用3D打印技術(shù)，將包裹糖衣的昆蟲粉末與軟奶酪混合，制造出美味的食物[30]，表明替代成分的使用有助于健康產(chǎn)品的開發(fā)。

1.2 適用性

適用性是指材料具有可用于滿足人們特定需求的能力，包括它可用于構(gòu)建復(fù)雜幾何設(shè)計和結(jié)構(gòu)的能力。而食品打印材料除打印性提供的成型能力外，更應(yīng)該具有滿足人們對食品多方面需求的能力。如將營養(yǎng)價值與獨特的設(shè)計結(jié)構(gòu)結(jié)合，可以滿足人們對個性化營養(yǎng)的需求，這使食品3D打印更有吸引力。隨著技術(shù)的進步和人們對食品打印性質(zhì)的理解加深，3D打印在食品加工中的應(yīng)用范圍必將擴大。而任何應(yīng)用的可行性都取決于供應(yīng)材料的性質(zhì)和大規(guī)模定制的范圍[28]。因此，食品材料的適用性決定了3D打印技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍。

1.3 后加工性

后加工性是指食品材料具有經(jīng)受后加工處理的能力。經(jīng)食品打印技術(shù)生產(chǎn)的食物，除部分可直接食用外，大多數(shù)打印食品都需要經(jīng)受烘烤、油炸或煮沸等后加工處理過程才能滿足人們的食用需求[28]。食品材料特性會影響后處理品質(zhì)和消費者對打印食品的接受程度。對3D打印樣品進行兩種后處理干燥發(fā)現(xiàn)，在烘箱干燥過程中，初始干物質(zhì)相對含量不超過35%的食品發(fā)生顯著收縮。而初始干物質(zhì)相對含量大于等于45%的樣品，兩種干燥方法干燥后樣品的質(zhì)量都沒有明顯變化[31]。因此，為了追求耐烹飪的結(jié)構(gòu)材料，防止后加工過程中食材性能遭到破壞，選擇物理化學(xué)性能、流變性能和機械性能合適的食品材料對食品3D打印的后期處理至關(guān)重要。

2 果蔬原料在食品3D打印領(lǐng)域中的應(yīng)用

果蔬原料是典型的不可打印材料，具有3 個打印缺陷：1）原料黏度低，大部分果蔬水分含量高，破碎成漿后流動性強，不具備3D打印所要求的流變性能[32]；2）果蔬中纖維含量高，榨汁或制漿時，殘留的大顆粒很容易堵塞打印噴嘴[26]；3）易發(fā)生劣化現(xiàn)象，果蔬原料（如蘋果、香蕉）在加工過程中，容易發(fā)生褐變、微生物增長、氧化反應(yīng)等，失去原有營養(yǎng)及感官特性，品質(zhì)發(fā)生劣變[33]。因此，要實現(xiàn)果蔬原料的3D打印，需要通過技術(shù)手段彌補其天然缺陷。

2.1 制備3D打印用果蔬漿料的工藝流程

果蔬原料的3D打印加工工序主要包括5 個步驟[34]：1）選擇水果和蔬菜種類；2）確定食品配方（即不同原輔料配比）；3）確定打印漿料的制備工藝流程；4）確定打印條件，設(shè)計三維虛擬模型；5）選擇合適的工藝方法，延長打印產(chǎn)品的貨架壽命。圖1為制備3D打印用果蔬漿料的典型工藝流程。

圖1 制備3D打印用果蔬漿料的典型工藝流程[34]Fig.1 Representative diagram for the technological process to prepare a fruit-vegetable paste for 3D printing[34]

2.2 果蔬原料3D打印配方的設(shè)計

大多數(shù)果蔬原料含水量高、黏度低、破碎成漿后流動性強，不滿足3D打印對材料的基本要求。故用于果蔬原料3D打印的配方首先要考慮其打印性，一般通過加入水膠體來改善果蔬漿料的流變特性[29]。除了要考慮果蔬漿料的流變特性外，還要考慮最終產(chǎn)品的營養(yǎng)和感官品質(zhì)。特別是在營養(yǎng)設(shè)計方面，正確選擇原材料可以為不同性別、年齡、文化的特定消費者群體提供個性化的營養(yǎng)打印食品。

目前，在果蔬原料制作的3D打印食品配方方面已取得了一些研究成果。如Derossi等[19]為3～10 歲的兒童設(shè)計了一種基于水果的創(chuàng)新性3D零食，將香蕉、白豆、蘑菇、脫脂牛奶和檸檬汁混合后加入果膠溶液使體系具有均勻的流動性，制作出含有VD（0.75～1.50 mg/d）、鐵（0.58～1.20 mg/d）和鈣（49.00～97.50 mg/d）等營養(yǎng)素的復(fù)雜食品體系，可為兒童提供5%～10%的能量、鈣、鐵和VD；Azam等[35]實現(xiàn)了富含VD的濃縮橙汁小麥淀粉共混物的打?。籗everini等[20]將多種果蔬（梨、胡蘿卜、獼猴桃、西蘭花和鱷梨）按比例混合，加入質(zhì)量分數(shù)1%的魚膠原蛋白來增加漿料的黏度，得到營養(yǎng)更豐富的“可打印冰沙”，并設(shè)計成新穎的金字塔形狀，以期增強對消費者的吸引力。但是，目前將果蔬原料應(yīng)用于3D打印的研究仍鮮少，開發(fā)的原料種類嚴重不足，配方單一。除了Zhu Sicong等[36]直接利用離心后的番茄醬為模型體系打印外，其他果蔬打印配方都是通過和水膠體形成果蔬凝膠的形式，研究內(nèi)容集中在添加水膠體對果蔬漿料打印特性（主要是流變性能）的影響。因此，有待開發(fā)打印性好、營養(yǎng)豐富和感官品質(zhì)高的果蔬原料3D打印配方，以促進食品3D打印技術(shù)的發(fā)展。

2.3 制備3D打印用果蔬漿料的關(guān)鍵工序

2.3.1 添加抗褐變劑

褐變是果蔬加工過程中出現(xiàn)的普遍問題，能夠直接影響產(chǎn)品品質(zhì)。在3D打印用果蔬漿料制作中，可通過添加抗褐變劑減少原料在搗碎和均質(zhì)過程中的氧化，保持原料的天然色彩。常用的抗褐變劑有抗壞血酸、檸檬酸、其他有機酸（乙酸、乳酸、酒石酸和蘋果酸）。特殊情況下也可以使用氯化鈉、氯化鈣、乙醇、l-半胱氨酸、乙二胺四乙酸和4-己基間苯二酚等物質(zhì)[37]。Derossi等[19]分別通過添加檸檬汁（質(zhì)量分數(shù)2.1%）和抗壞血酸（質(zhì)量分數(shù)0.35%），避免以香蕉為主要組成的可打印食品配方發(fā)生酶促褐變。

2.3.2 搗碎或均質(zhì)化

搗碎或均質(zhì)化是果蔬原料形成均勻糊狀漿料，改善漿料流動性能的主要單元操作過程[34]。在果蔬榨汁或制漿時，無論是原料單獨搗碎，還是混合后整體搗碎，都有可能殘留大顆粒，堵塞打印機噴嘴[38]。為了避免噴嘴堵塞，需對漿料進行均質(zhì)或進一步篩分，以減小漿料顆粒體積，便于材料打印。Severini等[20]使用分散機處理糊狀物，并過濾得到顆粒尺寸更?。ㄐ∮?.5 mm）且更均勻的漿料，制作出具有良好打印性能的食品打印材料。

2.3.3 除水增質(zhì)

果蔬水分含量高是限制果蔬在食品3D打印領(lǐng)域應(yīng)用的主要原因之一。降低果蔬材料含水量，適當提高果蔬材料的質(zhì)量比例可以有效改善材料的流變特性、增加黏度。Severini等[20]使用簡單的果汁處理器從幾種果蔬的果肉中分離液相（即果汁），然后將果汁以一定的濃度添加到果肉中，得到適合3D打印的黏度。但從植物組織中蒸發(fā)水分相當不方便，成本較高且具有降解作用。因此，向果蔬原料中加入高濃度物質(zhì)已成為實現(xiàn)材料除水增質(zhì)，滿足打印性能的有效手段。目前，以淀粉、果膠等為材料的水膠體已成為改善果蔬原料打印特性的重要材料[34]。

2.4 水膠體在果蔬3D打印中的應(yīng)用

向不可打印的食品材料中添加水膠體，制備可打印漿料是改善食品材料打印性能的有效手段[29]。通過控制水膠體的添加量，可以得到理想的食品打印材料。根據(jù)水膠體不同的固有性質(zhì)（分子質(zhì)量和官能團），可將其用作增稠劑和膠凝劑[39]。食品中常用的增稠劑有淀粉、結(jié)冷膠、黃原膠、纖維素以及纖維素衍生物等。而果膠、瓊脂、海藻酸鹽、卡拉膠、明膠等既可作為增稠劑，也可作為膠凝劑，在食品工業(yè)中廣泛應(yīng)用[40]。然而，目前只有少數(shù)水膠體用于改善果蔬材料的3D打印質(zhì)量。表1為水膠體在果蔬3D打印制品中的應(yīng)用。

表1 水膠體在果蔬3D打印制品中的應(yīng)用Table 1 Applications of hydrocolloids in 3D printed fruit-vegetable products

2.4.1 淀粉

淀粉在糊化過程中發(fā)生分子間相互作用，使淀粉凝膠體系具有一定的黏度、流變性能和成型性，符合三維打印對材料的基本要求[54]。將淀粉添加到不可打印的食品材料中，可以使其具有打印性。其中，馬鈴薯淀粉具有良好的保水性、透明性和抗老化性，是食品3D打印技術(shù)最有前途的增稠劑之一。楊帆[55]在芒果濃漿中加入馬鈴薯淀粉來提高芒果濃漿的流變性能，當芒果濃漿與馬鈴薯淀粉的質(zhì)量比為86.96∶13.04時，得到的芒果濃漿凝膠體系打印成型效果及穩(wěn)定性最好。Liu Zhenbin等[41]向馬鈴薯泥中添加不同比例（0%、1%、2%和4%）的馬鈴薯淀粉，評估混合體系的打印效果，結(jié)果表明，增加馬鈴薯淀粉比例可以增加體系的黏度，但當馬鈴薯淀粉比例達到4%時，體系黏度過高，流動性差，不能從噴嘴順利擠出。當馬鈴薯淀粉比例為2%時，打印樣品表現(xiàn)出最佳的打印性能，分辨率良好，可以長時間保持形狀穩(wěn)定性。Yang Fanli等[21]研究了檸檬汁和不同比例（10%、12.5%、15%、17.5%和20%）的馬鈴薯淀粉混合樣品對打印材料流變學(xué)和力學(xué)性能的影響，結(jié)果顯示，添加比例15%馬鈴薯淀粉打印的檸檬汁凝膠樣品表面最光滑，能夠更好地匹配目標形狀，無壓縮變形現(xiàn)象。

除馬鈴薯淀粉外，Azam等[35]利用小麥淀粉作為濃縮橙汁3D打印的添加劑。此外，Yang Fanli等[56]還發(fā)現(xiàn)，添加不同種類的淀粉后，檸檬汁凝膠的流變特性和質(zhì)構(gòu)特性均發(fā)生變化。添加馬鈴薯淀粉后的凝膠結(jié)合水含量相對較少，流動性較好；添加小麥淀粉的凝膠具有很大的黏度；添加紅薯淀粉的凝膠彈性和硬度較大，更偏向固體；添加玉米淀粉的凝膠內(nèi)聚性大，易出現(xiàn)結(jié)塊和老化現(xiàn)象，不利于后續(xù)的打印。以上研究結(jié)果表明，淀粉可以通過改變食品體系的流變學(xué)和力學(xué)性能來影響打印材料的特性。因此，可以通過向體系中添加不同種類、不同濃度的淀粉來改善果蔬體系的打印性能。但淀粉在食品打印體系改善材料流變學(xué)和力學(xué)性能的形成機制尚缺少深入研究。

2.4.2 果膠

果膠是從果蔬中提取的一類非能量多糖，其在果醬、果凍、乳制品、甜點、軟飲料、藥品等產(chǎn)品中作為膠凝劑已被廣泛應(yīng)用[57]，也可以用于結(jié)合小分子物質(zhì)，提高活性物質(zhì)的穩(wěn)定性[58]。作為果蔬來源物質(zhì)，將其應(yīng)用于果蔬食品3D打印具有更大的意義。Vancauwenberghe等[59]用果膠溶液制備生物油墨，研究其對3D打印食品品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示，果膠在維持3D食品的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面發(fā)揮了重要作用，利用低甲氧基果膠可開展定制化多孔性食品模擬物的3D打印。通過調(diào)整體系中果膠和糖漿濃度可以使基于香蕉基糊狀物的打印食品獲得足夠的打印強度[19]。此外，Vancauwenberghe等[45]將萵苣葉細胞封裝到以果膠為基礎(chǔ)的生物油墨中，并利用3D打印技術(shù)制造出類似植物組織的創(chuàng)新食品，也為利用3D打印技術(shù)仿制果蔬提供了新的思路。

2.4.3 其他水膠體

Kim等[52]通過測試比較了瓊脂、甲基纖維素、明膠、黃原膠、結(jié)冷膠和瓜爾膠等水凝膠對虛擬模型打印效果的影響，發(fā)現(xiàn)黃原膠對植物油墨中顆粒溶脹有抑制作用，而與植物粉末種類無關(guān)，黃原膠的添加使打印材料擠出硬度變低，可以順利從噴嘴擠出，打印的樣品分辨率較高，且不會隨時間延長發(fā)生坍塌。

此外，使用復(fù)合膠體可以更好地改善果蔬材料的打印效果。王浩等[47]通過在藍莓果漿體系中加入一定比例的果膠和魔芋膠，研究其對3D打印效果的影響，結(jié)果表明，果膠和魔芋膠的復(fù)合膠體對藍莓凝膠體系的3D打印效果、質(zhì)構(gòu)特性、流變性能及微觀結(jié)構(gòu)均有明顯改善。Cohen等[29]在復(fù)合水膠體（黃原膠和明膠）中加入覆盆子、草莓、香蕉和巧克力香精來模擬各種食物的質(zhì)地和風味。同時，Gholamipour-Shirazi等[60]通過研究食品級水膠體糊的流變性能和可打印性之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，在相位角3°～15°、松弛指數(shù)0.03～0.13范圍內(nèi)，膏體材料具有可打印性。這為基于水膠體的擠出式3D打印食品油墨配方的設(shè)計提供了參考。

3 基于果蔬原料的食品3D打印技術(shù)發(fā)展趨勢

近年來，以慢性病和退行性病變造成的人體機能退化直接影響人們的生活品質(zhì)。預(yù)防慢性病、減緩?fù)诵行约膊〉陌l(fā)生儼然已成為全社會努力的方向，同時也促進了人們對健康食品、營養(yǎng)食品的需求。而基于果蔬原料的食品3D打印技術(shù)，一方面能夠利用果蔬的營養(yǎng)學(xué)特性；另一方面，能夠針對個體的營養(yǎng)需求利用3D打印技術(shù)定制食品，這在很大程度上解決了膳食營養(yǎng)中提出的未病先治、營養(yǎng)精準攝入的問題。未來基于果蔬原料的食品3D打印技術(shù)的研究也必將進一步深入。基于果蔬原料的食品3D打印技術(shù)的發(fā)展特征及趨勢包括個性化營養(yǎng)食品、新型成型方式、利用果蔬加工廢棄物進行食品3D打印、食品彩色3D打印、人造果蔬5 個方面。

3.1 個性化營養(yǎng)食品

個性化營養(yǎng)是指根據(jù)消費者的喜好和需求，調(diào)整食品配方，以滿足不同職業(yè)、年齡和健康生活方式的人群需求、口味和飲食模式[61]。食品3D打印的技術(shù)特性使其在個性化營養(yǎng)食品制造上注定具有廣闊的發(fā)展空間。未來可在深入研究食品營養(yǎng)素及各營養(yǎng)素之間的相互作用對其生物利用度和產(chǎn)品品質(zhì)等影響的基礎(chǔ)上，構(gòu)建果蔬打印食品原料特性數(shù)據(jù)庫及原料標注體系，根據(jù)人群個性化營養(yǎng)需求，設(shè)計食品的結(jié)構(gòu)（微觀、宏觀），利用3D打印技術(shù)制造新型個性化營養(yǎng)果蔬食品。

3.2 新型成型方式

目前，食品3D打印以擠出式成型為主，然而擠出式打印具有一定局限性，如不能實現(xiàn)復(fù)雜食品的設(shè)計，后處理時很難維持3D結(jié)構(gòu)等[11]。顆粒、粉末以及含水量高的非凝膠狀食品材料也不適于擠出式打印。因此，有必要探索更多的成型方式。針對擠出式成型，可以利用雙噴頭甚至多噴頭擠出打印，或利用輔助加工技術(shù)（超聲波、微波等）改善果蔬漿料的打印性能，開發(fā)新型果蔬漿體凝膠技術(shù)。同時開發(fā)其他成型方法，如利用果蔬粉末材料實現(xiàn)選擇性激光燒結(jié)打??；研發(fā)基于水膠體的食品黏結(jié)劑，進行微果粒、果粉的黏結(jié)劑噴射打?。焕玫宛ざ裙卟牧线M行噴墨打印等。另外，有必要開發(fā)專用的設(shè)備及軟件，以適用于果蔬漿料的3D打印，更好地滿足打印需要。

3.3 利用果蔬加工廢棄物進行食品3D打印

據(jù)統(tǒng)計，果蔬加工過程中產(chǎn)生的果皮、果核等加工廢棄物每年有數(shù)百萬噸，占新鮮果蔬產(chǎn)品的三分之一。果蔬副產(chǎn)品含有膳食纖維、多酚、維生素和礦物質(zhì)，具有很高的營養(yǎng)價值，可作為食品配料。特別是一些果蔬加工副產(chǎn)品還具有膠凝、增稠、保水、黏合等功能[62]。因此，將食品加工副產(chǎn)物與3D打印技術(shù)結(jié)合，形成可持續(xù)的食品生產(chǎn)系統(tǒng)，是食品3D打印的發(fā)展方向之一。

3.4 食品彩色3D打印

顏色是消費者判斷食品品質(zhì)的“第一感覺”，它決定了消費者對食品風味的期望，具有調(diào)節(jié)食欲的作用。果蔬原料色彩豐富，是制造彩色食品的重要資源，同時果蔬的呈色物質(zhì)一般都具有特殊營養(yǎng)價值。因此，開發(fā)基于果蔬天然色彩的3D打印食品，一方面滿足了人們對特殊營養(yǎng)素的需求；另一方面也滿足了人們對食品個性化造型及顏色搭配的渴望。因此，彩色打印也是未來果蔬原料3D打印的重要發(fā)展方向。目前，已經(jīng)有研究人員利用花青素在pH值下呈現(xiàn)不同顏色的特點，研究制備色澤誘人的四維健康食品[49]。

3.5 人造果蔬

相對于人造肉，人造果蔬在制造上更具有挑戰(zhàn)性。Vancauwenberghe等[45]將萵苣葉細胞封裝到果膠中，并利用3D打印技術(shù)制造出了類似植物組織的創(chuàng)新食品。Park等[50]通過將海藻酸鹽與胡蘿卜愈傷組織分散體按比例混合，制備了愈傷組織基生物油墨，使利用3D打印技術(shù)體外制造果蔬成為可能。未來，可以通過開發(fā)載有活性植物細胞的水凝膠，使用3D打印技術(shù)按照真實果蔬內(nèi)部質(zhì)構(gòu)特點及微觀結(jié)構(gòu)模擬搭建食品空間結(jié)構(gòu)，再利用適宜條件對打印產(chǎn)品進行后期培養(yǎng)處理，制造人造果蔬，實現(xiàn)水果蔬菜的高標準化規(guī)?；a(chǎn)。

此外，無論是傳統(tǒng)制造食品還是3D打印食品，它們在食品安全、保質(zhì)期和公眾接受度等實際方面都需要開展系統(tǒng)性的研究。

4 結(jié) 語

本文對食品3D打印的原料特性、果蔬原料特性以及3D打印用果蔬漿料的關(guān)鍵加工技術(shù)進行了綜述，有助于進一步將3D打印理論融入到食品加工領(lǐng)域。目前，基于果蔬原料的3D打印研究鮮少，定制化營養(yǎng)配方設(shè)計十分有限。但基于果蔬原料的食品3D打印技術(shù)在未來具有良好的發(fā)展?jié)摿?。今后可以從個性化營養(yǎng)食品、新型成型方式、加工廢棄物的利用、食品彩色3D打印及人造果蔬等方面開展研究，以期開發(fā)新型的果蔬食品。