3D打印食品：健康新科技

李偉

新奇的“數(shù)字烹飪技術(shù)”正在走進(jìn)人們的生活，即用可食用材料3D打印食品。3D打印技術(shù)不僅能夠確保食品安全，提高能量利用效率，還能控制食品中的營(yíng)養(yǎng)成分，實(shí)現(xiàn)健康飲食。

3D打印食品實(shí)驗(yàn)室

3D打印食品

數(shù)字技術(shù)正在推動(dòng)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展變革。在烹飪界，原本緩慢的變革開(kāi)始加速，這得益于數(shù)字技術(shù)的引入。3D打印食品的發(fā)展雖然剛起步，但由于其具備定制化、便利性等優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)有望大受歡迎。

據(jù)《npj-食品科學(xué)》雜志報(bào)道，為展示3D打印食品的潛力，美國(guó)哥倫比亞大學(xué)教授喬納森·布魯汀格和他的團(tuán)隊(duì)嘗試打印出多種芝士蛋糕，包含7種關(guān)鍵成分：全麥餅、花生醬、巧克力醬、香蕉泥、草莓果醬、櫻桃淋醬和糖霜。據(jù)介紹，3D打印食品的設(shè)計(jì)原理與建筑設(shè)計(jì)原理相似：全麥餅作為每一層蛋糕的基礎(chǔ)成分；花生醬等作為支撐層形成坑洼，可容納較軟的成分（香蕉泥等）。

3D打印食品能讓主廚在毫米級(jí)的尺度上選擇香味和質(zhì)感，創(chuàng)造出新的食品。這種技術(shù)兼顧營(yíng)養(yǎng)、制作便利性和成本效益，使用高能量、針對(duì)性強(qiáng)的激光束，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的外形設(shè)定，并確保加熱到一定的溫度。

或許很快人們就將在家用電器市場(chǎng)發(fā)現(xiàn)琳瑯滿目的食品打印機(jī)。3D打印食品的發(fā)展，可實(shí)現(xiàn)高效的食品生產(chǎn)加工，同時(shí)讓更多種類的食品向更為健康的方向發(fā)展。另外，3D打印技術(shù)還能幫助廚師開(kāi)發(fā)更新穎、營(yíng)養(yǎng)成分更多且更美味的食品，開(kāi)拓新的烹飪市場(chǎng)，并在諸多場(chǎng)景中推廣應(yīng)用。

除了喬納森·布魯汀格，還有一些科學(xué)家在3D打印食品領(lǐng)域有所建樹(shù)。

馬塞洛·科埃略和杰米·英根伯領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，開(kāi)發(fā)出名為“科納科皮亞”的打印機(jī)。這種新概念食品打印機(jī)有望帶來(lái)烹飪方式的變革。科埃略和英根伯介紹：新概念食品打印機(jī)可以提供一種新的烹飪方式，通過(guò)在原始食材中加入添加劑，最終將食品加工出美觀的紋理和形狀，還能保有美味。

傳統(tǒng)的烹飪器械，如切割刀具和烘烤模具，往往都受限于精度，難以加工出復(fù)雜多樣的形狀。依據(jù)科埃略和英根伯的想法，“數(shù)字烹飪技術(shù)”可以提供傳統(tǒng)烹飪技術(shù)無(wú)法企及的口味和美觀外形。

根據(jù)設(shè)計(jì)，消費(fèi)者只須將食材放入3D食品打印機(jī)傳送帶上的食盒，即可制作出精美、多層次、多口味的食品。未來(lái)投入量產(chǎn)并推向市場(chǎng)的3D食品打印機(jī)，將配備觸控屏、內(nèi)置記憶卡和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，可以幫助使用者記錄并上傳食材配方、食材質(zhì)量、營(yíng)養(yǎng)含量和口味等數(shù)據(jù)。

理想的產(chǎn)品背后，離不開(kāi)3D食品打印機(jī)的精妙設(shè)計(jì)。即使打印一種面粉，也須調(diào)動(dòng)整個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。與人們生活中的大多數(shù)活動(dòng)一樣，3D食品打印遠(yuǎn)比看上去復(fù)雜。

要成功打印出食品，必須滿足以下幾個(gè)條件：首先是正確使用設(shè)備，其次是精心設(shè)計(jì)“數(shù)字食譜”，最后是采用合適的放入食材的順序。食材的軟硬度必須適中——能夠從打印頭流出，還要確保打印成一定的形狀。另外，還要考慮各種食材的特性，包括耐熱性等，以便調(diào)整打印方式。

以漢堡包為例，其傳統(tǒng)制作工藝并不復(fù)雜：在面包中依次放入烤肉、洋蔥圈和西紅柿片，再擠入番茄醬。對(duì)3D食品打印機(jī)來(lái)說(shuō)，原本簡(jiǎn)單的漢堡包制作過(guò)程變得復(fù)雜，面臨“多材料食品工程”方面的挑戰(zhàn)。可以說(shuō)，通過(guò)3D打印技術(shù)制作出美味的漢堡包，堪稱烹飪工程領(lǐng)域的壯舉。

當(dāng)然，把碎肉打印成肉餅并不難，在上面加一層番茄醬也輕而易舉。將生面團(tuán)烘烤打印成面包，最多也就是花些時(shí)間而已。食品打印的難點(diǎn)在于天然的、新鮮的食材如何打印，比如，打印新鮮可口的西紅柿、洋蔥和生菜等，這涉及工業(yè)化食品生產(chǎn)的范疇。

3D打印肉類

3D打印新鮮的漢堡包，其難度等同于打印復(fù)雜的器官?，F(xiàn)階段的研究者只能打印相對(duì)簡(jiǎn)單的食品，比如意大利面、壽司、牛排、比薩等等。

西班牙Novameat公司用植物性蛋白質(zhì)3D打印出了素食牛排；日本CANOBLE公司用 3D打印機(jī)制作出了風(fēng)味獨(dú)特的奶油；美國(guó)BeeHex公司開(kāi)發(fā)出一款能根據(jù)個(gè)人喜好設(shè)定比薩的大小、形狀、配料、所含熱量等特性的比薩打印機(jī)，只需要1分鐘就能打印出想要的比薩……

人類制作飲食是一個(gè)從低效率走向高效率的過(guò)程。在歷史上，有關(guān)食品的故事往往都包含“浪費(fèi)”的元素——充斥著食品浪費(fèi)的細(xì)節(jié)。

食品提供的能量源于光合作用轉(zhuǎn)化的部分太陽(yáng)能，所以食品的源頭其實(shí)是1.5億公里之外的太陽(yáng)。盡管太陽(yáng)上每秒鐘有數(shù)百萬(wàn)噸氫在發(fā)生聚變，但實(shí)際上只有不到十億分之一的能量抵達(dá)地球。在到達(dá)地球表面的能量中，最多只有不到1%用于光合作用。

糧食作物在被收割之后制成食品，再運(yùn)輸?shù)较M(fèi)者手中。這個(gè)過(guò)程對(duì)環(huán)境而言并不友好。人們?cè)诠?jié)日聚餐時(shí)，餐桌上的食品“走過(guò)的路程”，可能比圍坐在餐桌旁的全家人走過(guò)的路程加起來(lái)還要長(zhǎng)。例如，美國(guó)人一頓飯中吃掉的食品，要“走”2000—4000公里才能抵達(dá)餐桌，其中的土豆可能來(lái)自艾奧瓦州，葡萄酒可能來(lái)自法國(guó)，牛肉可能來(lái)自阿根廷……

更大的“浪費(fèi)”發(fā)生在飲食活動(dòng)的后端。在美國(guó)，有超過(guò)40%的食品沒(méi)有被人們吃掉，而是被浪費(fèi)了。這些食品要么在地里腐爛，要么被扔進(jìn)垃圾填埋場(chǎng)。根據(jù)美國(guó)國(guó)家資源保護(hù)委員會(huì)公布的數(shù)據(jù)，如果人類能節(jié)約廢棄食品中的15%，就能多養(yǎng)活2500萬(wàn)人口。

好在，隨著技術(shù)的發(fā)展，食物鏈的每一個(gè)環(huán)節(jié)都在發(fā)生巨大的變化。其中，3D打印技術(shù)可以直接根據(jù)食品的分子構(gòu)成進(jìn)行打印——生產(chǎn)人造肉類將比生產(chǎn)傳統(tǒng)肉類更加高效，從而避免浪費(fèi)。

養(yǎng)殖一頭牛往往需要幾年的時(shí)間，而在實(shí)驗(yàn)室里制作出相當(dāng)于一頭牛提供的牛排，只需要幾周的時(shí)間。目前正在開(kāi)發(fā)的人造肉類包括豬肉香腸、雞肉、鵝肝醬和牛排等。未來(lái)，3D打印食品還將根據(jù)科學(xué)家培育的細(xì)胞來(lái)進(jìn)行打印。3D打印人造肉的生產(chǎn)幾乎完全是自動(dòng)化的，不需要太多的土地和勞動(dòng)力。不僅如此，3D食品打印技術(shù)還可以根據(jù)人們的需要添加或減少不同的營(yíng)養(yǎng)元素。比如，人造肉可以根據(jù)需要保留人體所需的有益元素，剔除一些有害的和無(wú)用的元素，這對(duì)于提升人類的健康水平從而延長(zhǎng)壽命將有一定的幫助。

世界衛(wèi)生組織、美國(guó)心臟協(xié)會(huì)等機(jī)構(gòu)建議，將飽和脂肪酸的供能比控制在10%以內(nèi)。人們平時(shí)吃的豬牛羊肉中，飽和脂肪酸的含量較高。3D打印食品可以用不飽和脂肪酸替代飽和脂肪酸。

編輯：姚志剛? winter-yao@163.com