基于食品3D 打印技術(shù)的食品原料研究及應(yīng)用

楊慶余，王妍文，李 響，張依睿，呂春月，羅志剛,2，肖志剛,

（1.沈陽(yáng)師范大學(xué)糧食學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110034；2.華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州 510641）

中華人民共和國(guó)的第十四個(gè)五年規(guī)劃中，3D 打印被列為食品領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展的重點(diǎn)研究方向。3D（3-Dimensional）打印技術(shù)誕生于20 世紀(jì)80 年代[1]，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)構(gòu)造物體的新興技術(shù)，又被稱為“快速成型技術(shù)”（RP）[2]，以方便、靈活、低成本、高精度等特性受到國(guó)內(nèi)外科研人員和社會(huì)人員的廣泛關(guān)注[3-5]。目前，3D 打印技術(shù)以材料和技術(shù)等優(yōu)勢(shì)，在食品、航空航天、醫(yī)療、生物等多個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用[6-9]，并成為很多領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，被認(rèn)為是推動(dòng)第三次工業(yè)革命的重要技術(shù)之一[10]。食品3D 打印技術(shù)作為一種新興的食品加工技術(shù)，集成了數(shù)字化技術(shù)和食品加工技術(shù)等多種技術(shù)，具有個(gè)性化、營(yíng)養(yǎng)、安全、形狀多樣等優(yōu)點(diǎn)，能夠根據(jù)配方和營(yíng)養(yǎng)成分的不同對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)組分進(jìn)行優(yōu)化，方便快捷制造出可滿足不同人群需求的健康食品（如低糖、低鹽和高維生素等），豐富食品種類，改善食品品質(zhì)[11-12]。因此，3D 打印技術(shù)在食品開發(fā)領(lǐng)域具有巨大的研究潛力?，F(xiàn)有的研究大多集中在3D 食品打印材料表觀特性上，食品材料特性是3D 打印產(chǎn)品質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，對(duì)3D 食品打印適用材料的理論研究的不足嚴(yán)重制約了3D 打印技術(shù)在食品領(lǐng)域的發(fā)展。

為了闡明3D 打印技術(shù)在食品加工領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，本文主要針對(duì)食品3D 打印機(jī)理、食品材料的特性以及3D 打印技術(shù)在食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行綜述，旨在為3D 打印技術(shù)在食品行業(yè)的研究應(yīng)用提供技術(shù)支持，促進(jìn)3D 打印技術(shù)在食品領(lǐng)域的開發(fā)和利用奠定基礎(chǔ)。

1 3D 打印技術(shù)

1.1 3D 打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

3D 打印技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有低損耗、低成本等優(yōu)點(diǎn)，食品3D 打印技術(shù)最突出的特點(diǎn)是能夠個(gè)性化定制食物，既可實(shí)現(xiàn)造型的個(gè)性化定制、快速制作出花式多樣和結(jié)構(gòu)別致的食品，改變傳統(tǒng)食品加工中造型較為單一的狀況和其他缺點(diǎn)，滿足人們追崇時(shí)尚和提高生活品味的需求；另外還可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)定制，通過配比各種食材的用量和比例來調(diào)整食品的營(yíng)養(yǎng)組成，從而適應(yīng)不同個(gè)體健康的需求，實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)與科技的融合，將集成計(jì)算機(jī)數(shù)控等技術(shù)融入食品加工過程中，為食品加工業(yè)帶來新的發(fā)展思路[13]。該項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用情況見表1。

表1 3D 打印技術(shù)的應(yīng)用[14-15]Table 1 Application of 3D printing technology[14-15]

1.2 食品3D 打印技術(shù)的種類及原理

常見的食品3D 打印技術(shù)有選擇性激光燒結(jié)打?。⊿elective Laser Sintering，SLS）[11]、噴墨打印（Inkjet printing，IJP）[16]和擠壓型3D 打印技術(shù)[17]。

1.2.1 選擇性激光燒結(jié)打?。⊿elective Laser Sintering，SLS）SLS 技術(shù)采用紅外激光器作能源，使材料凝結(jié)成型[18]，其工作原理采用“分層制造、逐層累加”的制作方式（見圖1[19]），首先使用激光對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的粉末進(jìn)行掃描，使其熔化并粘結(jié)在下一層粉末上，在該層粉末燒結(jié)完成后，開始下一層的燒結(jié)，逐層重復(fù)此步驟，直到制件最終成型[20]。但其具體的成型原理根據(jù)打印材料的不同略有差別。

圖1 選擇性激光燒結(jié)工作原理圖[19]Fig.1 Schematic diagram of selective laser sintering[19]

1.2.2 噴墨打印（Inkjet printing，IJP）噴墨打印常用作打印其他食品上的裝飾或表面填充，其原理是將流動(dòng)的原料通過擠出噴嘴打印到基片上（常用披薩餅、餅干等作為基片），裝飾品原料在打印過程中需維持流動(dòng)狀態(tài)[11]（見圖2[21]）。不同于SLS 技術(shù)，噴墨食品3D 打印不是逐層打印，而是采用局部打印的形式，最終完成一個(gè)整體[22]。由于噴墨打印頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，噴孔直徑較小（一般為20～40 μm），如果“墨水”做的不好，會(huì)出現(xiàn)斷墨、散點(diǎn)、堵頭等現(xiàn)象[21]，對(duì)打印材料的表面張力、粘度、顆粒度有較高要求。

圖2 噴墨打印技術(shù)工作原理圖[21]Fig.2 Schematic diagram of inkjet printing[21]

1.2.3 擠壓型3D 打印技術(shù) 擠壓型3D 打印技術(shù)分為熔融沉積技術(shù)（Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM）和常溫?cái)D出技術(shù)，其中常溫?cái)D出技術(shù)又分為注射器式擠出、氣壓式擠出和螺桿式擠出3 種方式[21]（見圖3[11]）。在3D 食品打印中，F(xiàn)DM 技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，其材料選擇多、設(shè)備簡(jiǎn)單、局限性少等優(yōu)點(diǎn)，備受人們關(guān)注[23]。FDM 主要是原料通過送絲機(jī)構(gòu)被送入預(yù)熱好的噴嘴中，在噴嘴內(nèi)受熱融化，形成具有流動(dòng)性可打印的原料，打印操作裝置根據(jù)計(jì)算機(jī)建立物體的三維模型數(shù)據(jù)，通過數(shù)控等技術(shù)控制3D 打印機(jī)，將噴頭送至指定位置，噴頭將熔融的原料擠出，打印操作裝置根據(jù)先前設(shè)定好的二維形狀在平面上運(yùn)動(dòng)，一層制作完成后，打印操作裝置上升一層，繼續(xù)按上述構(gòu)造平面，最后累計(jì)形成了最終產(chǎn)品[24]（見圖4[19,25]）。

圖3 常溫?cái)D出型食品3D 打印原理圖[11]Fig.3 Schematic diagram of room temperature extrusion[11]

圖4 熔融沉積打印工作原理圖[19,25]Fig.4 Schematic diagram of fused deposition modeling[19,25]

目前研究應(yīng)用于FDM 食品材料主要有凝膠、奶酪、巧克力、砂糖等食品。打印過程中由于溫度變化引發(fā)材料的相變，從而保證從食品原料從噴頭順利擠出，并在擠壓沉積中保持良好形狀，該方法通過食物基本成分（碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪等）之間的協(xié)同組合和打印過程中食品材料的內(nèi)在特性和結(jié)合機(jī)制實(shí)現(xiàn)[26]，打印效果主要是由食品材料的融化和固化特性所決定。

常溫?cái)D出成型的3D 打印食品原料在常溫下應(yīng)呈現(xiàn)半固體狀態(tài)，自身具有一定的流動(dòng)性和粘性，打印層可以相互粘連成型，一般為面糊、蛋糕糊等，打印完成的產(chǎn)品需要經(jīng)過焙烤、油炸、蒸制等方法進(jìn)行烹飪后才可以食用[27-28]。為保證打印成品具有良好的美觀性，不能采用支撐性能弱、結(jié)構(gòu)造型差等不能滿足3D 打印工藝要求的食品材料，否則易導(dǎo)致產(chǎn)品的坍塌變形和成型性差等缺陷[29-30]。由此可見，3D 打印技術(shù)作為一項(xiàng)新型食品加工技術(shù)可以彌補(bǔ)我國(guó)傳統(tǒng)的食品加工過程成本高、利潤(rùn)較低、能耗較大、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一等不足，對(duì)傳統(tǒng)食品加工產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有極為重要的意義。

2 食品3D 打印原料

除了選擇適當(dāng)?shù)拇蛴》绞剑?D 打印食品原料的打印性、適宜性和后加工性也十分重要，直接影響打印后食品的食品打印精度和成型穩(wěn)定性[31]。食品3D 打印的原料主要有三類，分別為天然具有打印特性的食品材料、不具有3D 打印特性的食品原料和替代原料。食品3D 打印過程中，食品材料可能會(huì)因自身重量發(fā)生崩塌、變形，所以打印材料應(yīng)具有良好支撐性和穩(wěn)定性，從而保證3D 打印產(chǎn)品具有良好的三維空間結(jié)構(gòu)。根據(jù)食品打印材料的成分不同，根據(jù)成分主要分為三大類（見表2）。在食品的復(fù)合體系中，淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪和果蔬類等營(yíng)養(yǎng)成分的變化也會(huì)影響食品材料在3D 打印過程中的熔融行為、玻璃態(tài)和塑化性等性質(zhì)[9]。

表2 3D 打印材料種類[32-34]Table 2 Types of 3D printing materials[32-34]

2.1 淀粉類原料

適用于3D 打印的淀粉材料應(yīng)具有適宜的假塑性流體特性和較好的流動(dòng)性，易于從打印機(jī)噴嘴擠出，能在擠出后快速固化。淀粉的凝膠特性可以改變糊狀原料的黏度，從而改善3D 食品打印材料加工適宜性。隨著淀粉含量的增加，食品原料黏度降低，力學(xué)強(qiáng)度增加，原料打印后的成型穩(wěn)定性得到明顯改善[35]。不同類型的淀粉材料，其加工性能也不同，例如淀粉顆粒的大小會(huì)影響焙烤的性能和凝膠行為[36]。Feng 等[37]揭示了豌豆蛋白對(duì)馬鈴薯淀粉基3D 打印材料在內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性和熱力學(xué)性能方面的影響。淀粉的黏度特性可以反映其流體性質(zhì)，通過對(duì)比研究流變性能和黏度特性可了解食品原料的支撐行性能、擠出性和成型穩(wěn)定性等。較高的黏度和較慢的回生速率導(dǎo)致打印精度降低，也會(huì)導(dǎo)致食品原料粘附在3D 打印機(jī)的內(nèi)壁，造成擠出和成型困難[38]。一般來說，3D 打印機(jī)擠壓打印過程中產(chǎn)生的機(jī)械力會(huì)使淀粉糊化，從而使直鏈淀粉的含量增加，導(dǎo)致樣品的硬化和收縮[39]。適當(dāng)?shù)睦匣欣诘矸勰z成型，從而有效增強(qiáng)淀粉的凝膠穩(wěn)定性。通過對(duì)原淀粉改性可以改變淀粉的打印性能，例如氧化淀粉具有糊化溫度較低、加熱粘度小、透明度高等優(yōu)點(diǎn)[40]。當(dāng)加熱溫度高于膠凝溫度時(shí)，淀粉顆粒發(fā)生不可逆的溶脹，淀粉鏈打開。冷卻后，若直鏈淀粉濃度大于臨界膠凝濃度，淀粉鏈發(fā)生交聯(lián)形成凝膠。

2.2 蛋白質(zhì)類原料

蛋白的凝膠性有利于3D 食品的成型，在3D 打印過程中，要選擇合適的蛋白種類和添加量來改變材料流變特性。冷熱處理、加酸堿鹽離子、酶水解均可使蛋白質(zhì)發(fā)生聚集，形成有序的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高蛋白質(zhì)的膠凝性，促使膠凝空間結(jié)構(gòu)的形成。Lipton 等[41]利用處理過的火雞肉和芹菜進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)加入轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶可使食品打印材料具有更好的成型穩(wěn)定性，可經(jīng)受更長(zhǎng)時(shí)間的烹飪處理。在原料中加入酶可有效改變?cè)系目臻g結(jié)構(gòu)，有效改善了蛋白質(zhì)的加工適宜性。3D 打印前，將酶與蛋白質(zhì)混合，蛋白質(zhì)通過酶的作用交聯(lián)，使其具有良好的流變性能，具有較好支撐性和成型性。明膠是對(duì)膠原纖維結(jié)構(gòu)進(jìn)行不可逆處理而得到的一種衍生蛋白質(zhì)[42]。蛋白質(zhì)分子溶于水后，與水相互作用構(gòu)成了螺旋結(jié)構(gòu)，形成的凝膠降溫后可迅速固化，打印出的產(chǎn)品不易變形、富有彈性。在凝膠中加入營(yíng)養(yǎng)成分，也可有效提高產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。岑培倩[43]利用明膠為原料研究得到了適于3D 打印的載有中藥提取復(fù)合多糖的凝膠軟糖基質(zhì)，3D 打印后成型性良好。

2.3 脂肪類原料

高脂類食品原料內(nèi)部存在大量的脂肪結(jié)晶，脂肪結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不同，3D 打印脂類內(nèi)部結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能、硬度不同，脂肪結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)具有特定流變學(xué)性質(zhì)的軟材料，具有較強(qiáng)的可塑性[44-47]。目前，巧克力、肉泥等高脂類食品材料作為3D 打印食品材料已在在食品3D 打印技術(shù)中得到應(yīng)用。賓夕法尼亞大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)于2012 年最先利用3D 打印技術(shù)，以糖和脂肪為原料進(jìn)行肉類產(chǎn)品3D 打印，打印的生肉紋理、質(zhì)地和口感與普通生肉無明顯差別[3]。Narine 等[48]研究表明脂肪結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能將會(huì)影響產(chǎn)品的軟硬程度、質(zhì)地等性質(zhì)。

巧克力3D 打印過程中，脂肪結(jié)晶有助于提高原料的機(jī)械性能，改善產(chǎn)品的空間結(jié)構(gòu)，并對(duì)空間結(jié)構(gòu)提供具有支撐作用的骨架結(jié)構(gòu)。脂肪的晶型復(fù)雜，在固液態(tài)轉(zhuǎn)變過程中，不同的降溫條件會(huì)形成四種不同比例的γ、α、β’、β晶體[49]，一般來說，相同甘油三酯的不同晶體類型在融化過程中有不同的焓變，其中β晶型的焓變和熔點(diǎn)值最大，在外界能量充足的情況下，不同晶型之間可以從非穩(wěn)定態(tài)向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化，這些晶體變化影響著巧克力在打印過程中的物理特性，β晶型數(shù)量越多的3D 打印巧克力制品，成品質(zhì)量越穩(wěn)定[50]。巧克力的3D 打印形成了β型晶體結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)均勻細(xì)小的顆粒組織狀態(tài)?？煽芍亩嗑螒B(tài)對(duì)食品的支撐特性和貯藏穩(wěn)定性等有一定的影響。在3D 打印肉類食品生產(chǎn)中，肉的感官品質(zhì)和保質(zhì)期受甘油三酯影響，其中脂肪酸碳原子數(shù)越多熔點(diǎn)越高，雙鍵數(shù)越多熔點(diǎn)越低。因此，脂肪酸碳鏈長(zhǎng)度、雙鍵數(shù)量具有調(diào)節(jié)脂類3D 打印原料的熔點(diǎn)和支撐性能的作用。

2.4 果蔬類原料

果蔬原料是一種典型的不可打印材料，果蔬原料粘度低，水分含量偏高，破碎成果泥后流動(dòng)性強(qiáng)，不易成型，果蔬中纖維含量高，大顆粒原料在打印過程中容易產(chǎn)生堵塞顯現(xiàn)，并且果蔬原料在加工過程中，容易發(fā)生氧化褐變、微生物增長(zhǎng)等，失去原有營(yíng)養(yǎng)和品質(zhì)[51]。Derossi 團(tuán)隊(duì)[52]研發(fā)出了一種專門為兒童設(shè)計(jì)的3D 打印食品，以香蕉、檸檬汁等水果為主要原料，同時(shí)輔以果膠，制備的產(chǎn)品富含多種維生素。楊帆等[53]以芒果為主要原料，通過調(diào)馬鈴薯淀粉比例來改變芒果漿的流變學(xué)性能，從而得到適于3D 打印的凝膠體系。王浩等[54]通過利用藍(lán)莓果漿、果膠和魔芋膠等按一定比例的復(fù)配，3D 打印的效果、質(zhì)構(gòu)、流變性能等均明顯改善。

2.5 其他

單一食品原料很難滿足3D 打印的要求，單一食品原料在色澤、形狀、口味等很難滿足現(xiàn)代人對(duì)營(yíng)養(yǎng)追求。通過研究原料的種類和添加量來改善3D 打印材料的特性的流變特性和質(zhì)構(gòu)特性，蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪和果蔬等食品原料的不同配比也將影響其溶化溫度、流動(dòng)性、塑化溫度等，通過改變食品原料的結(jié)構(gòu)特性使其具有較好的3D 打印成型效果。

3 食品3D 打印的加工性能

3.1 打印性

打印性能是指食品材料通過3D 打印機(jī)進(jìn)行控制，有效保持打印后的形狀。打印性能依賴于食品材料的結(jié)構(gòu)，通過3D 打印機(jī)打印并保持打印后的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，食品材料應(yīng)該具有良好的凝膠結(jié)構(gòu)才能打印出造型多樣、穩(wěn)定性好的產(chǎn)品，材料的凝膠特性、流變性能和熱冷轉(zhuǎn)化性能（熔點(diǎn)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg）等均影響食品打印的效果[55]。糖類在3D 打印過程中，糖對(duì)打印材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度影響明顯，不同的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度對(duì)食品打印材料的支撐性能有重要調(diào)控作用。同時(shí)，糖粉的流動(dòng)性和濕潤(rùn)性都將影響打印性能，因此適宜的流動(dòng)性和濕潤(rùn)性可使打印的產(chǎn)品涂層均勻，并具有良好的機(jī)械性能[56]。

3.2 適用性

食品3D 打印屬于智能化的食品加工技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的形狀、色澤、風(fēng)味、組織結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)的個(gè)性化定制，滿足了人們對(duì)個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)的需求，3D 打印將會(huì)給食品行業(yè)帶來新的顛覆性變化。食品3D 打印集合了智能裝備和食品加工的技術(shù)特點(diǎn)，其材料的適用性決定了食品3D 打印技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍。Severini 等[57]將梨、胡蘿卜、獼猴桃、西蘭花、鱷梨和魚膠原蛋白等多種食品原料按比例混合，得到金字塔形狀且營(yíng)養(yǎng)豐富的“可打印冰沙”，將食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與獨(dú)特的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)結(jié)合，構(gòu)建一種新型的營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味和造型兼具的新型食品。

3.3 后加工性

食品的3D 打印可分為可直接食用的3D 打印食品和需要后加工的3D 打印食品。后加工性能是指經(jīng)過打印后的產(chǎn)品可經(jīng)受焙烤、煎炸、蒸煮等烹飪等加工后才具備可食用的食品[58]。在后續(xù)加工過程中，后加工的處理方式會(huì)影響到產(chǎn)品打印后的形狀，因此為了保持食品材料性的穩(wěn)定性，選用適宜后加工處理的食品材料，同時(shí)具有合適的物理化學(xué)性能、流變性能、機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)性能的食材至關(guān)重要的。

4 3D 打印技術(shù)食品中的應(yīng)用

上世紀(jì)80 年代后期美國(guó)人Charles Hull 研究出3D 打印技術(shù)，并在1986 年研發(fā)出世界上第一臺(tái)商用3D 印刷機(jī)，3D 打印技術(shù)在食品中的應(yīng)用是由康奈爾大學(xué)Godoi 等人首次提出[12]。如今，隨著食品3D 打印技術(shù)的不斷進(jìn)步，3D 打印食品原料的種類不斷豐富，3D 打印食品呈方興未艾之勢(shì)，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭。3D 打印食品具有個(gè)性化設(shè)計(jì)、營(yíng)養(yǎng)豐富、造型多樣等特點(diǎn)，最大程度的滿足人們心理和生理的需求，成為21 世紀(jì)食品領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。

4.1 食品3D 打印技術(shù)在肉制品中的應(yīng)用

近年來，隨著人們對(duì)肉制品品質(zhì)的要求不斷提高，以及需求量的不斷擴(kuò)大，肉類產(chǎn)品出現(xiàn)了嚴(yán)重的供求不平衡，將食品3D 打印技術(shù)應(yīng)用到肉制品生產(chǎn)中，研發(fā)出紋理和口感與傳統(tǒng)肉類媲美的3D 打印肉制品，大大降低了資源消耗。Liu 等[59]利用3D 打印技術(shù)以雞肉、豬肉和魚肉為原料，通過加入明膠溶液作為粘合劑，以漿液的形式打印出一款便于老年人咀嚼的人造肉。3D 肉制品打印不僅可以以傳統(tǒng)肉類為原料，也可以添加昆蟲、藻類作為替代原料作為新型的食品營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑，制成適合3D 打印的粉糊狀或肉糊狀，既可以降低傳統(tǒng)肉類的能源消耗，也可以用于定制餐的生產(chǎn)[60]。

4.2 食品3D 打印技術(shù)在果蔬制品中的應(yīng)用

果蔬制品為人類提供了維生素、礦物質(zhì)和膳食纖維等必不可少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，果蔬加工產(chǎn)生的副產(chǎn)品仍具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，利用3D 打印技術(shù)與蔬果食品原料相結(jié)合，在豐富了3D 打印食品營(yíng)養(yǎng)特性的同時(shí)能夠提高原料利用率，節(jié)約成本[61]。Dovetai LED 公司研制出一款“水果打印機(jī)”，利用果汁、海藻酸、氯化鈣等原料通過分子球化工藝進(jìn)行3D 打印，獲得的打印食品與水果的口感相似[62]。Vancauwenberghe 等[63]利用包封技術(shù)，將萵苣葉細(xì)胞封裝到果膠中，通過3D 打印技術(shù)打印出與植物組織相似的食品。Park[64]等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。

4.3 其他

隨著3D 打印在食品業(yè)的發(fā)展，各種3D 打印食品層出不窮。荷蘭TNO 公司和Barilla 公司以小麥粗粉和水為打印原料，生產(chǎn)出一種極具特色的意大利面[3]。美國(guó)航空航天局發(fā)明的宇航員專用3D 食品打印機(jī)，可以打印在太空中食用的披薩、面糊等[65]。在甜品焙烤食品中，巧克力是應(yīng)用最廣泛的食品原料，Hao 等[17]通過控制打印機(jī)參數(shù)，研究發(fā)現(xiàn)擠壓速率，噴頭速率和噴頭高度等因素對(duì)于巧克力3D 打印成型質(zhì)量的影響顯著，并進(jìn)行了一系列試驗(yàn)來優(yōu)化最佳的3D 打印參數(shù)，研發(fā)出了一種采用逐層疊加的方式制作個(gè)性化的3D 巧克力產(chǎn)品，這種方法被稱為“巧克力增層制造”，生產(chǎn)出造型豐富的立體巧克力。

5 結(jié)論與展望

目前，食品3D 打印技術(shù)處于起步階段，由于受到原材料和設(shè)備等限制，食品3D 打印技術(shù)的發(fā)展受到嚴(yán)重制約。食品原料成分和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性是影響產(chǎn)品的打印精度和成型穩(wěn)定性的重要因素，通過現(xiàn)代技術(shù)和食品原料的調(diào)控來改善原料的流變學(xué)特性，將3D 打印技術(shù)與食品營(yíng)養(yǎng)相結(jié)合，尋求特殊人群的個(gè)性化定制食品，從而達(dá)到滿足不同人群的需求。對(duì)3D 打印程序和設(shè)備領(lǐng)域進(jìn)行研究，提高食品打印效率，能夠?qū)崿F(xiàn)降低食品加工成本的目的。因此，為了提供口感良好、個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)、形狀多樣的3D 打印食品，需要開發(fā)新型3D 打印食品原料和與之相匹配的技術(shù)來滿足食品3D 打印領(lǐng)域發(fā)展的需求。雖然上述原因制約著食品3D 打印的應(yīng)用和發(fā)展，但與傳統(tǒng)食品加工手段相比，在節(jié)約原料、產(chǎn)品造型和個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)定制等方面具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。未來食品領(lǐng)域中的3D 打印技術(shù)的發(fā)展發(fā)展將對(duì)傳統(tǒng)食品加工產(chǎn)業(yè)帶來深刻變革，為食品行業(yè)的發(fā)展注入新的科技驅(qū)動(dòng)力。