编辑推荐：
为解决传统食品生产难以满足个性化营养需求、食品浪费严重等问题，研究人员开展 3D 食品打印（3DFP）在个性化营养和可持续食品生产方面的研究。结果显示 3DFP 有诸多优势，但也面临技术、社会等多方面挑战。该研究为食品行业发展提供新方向。
在当今时代，人们对健康饮食和环境保护的关注度日益提高，传统食品生产方式却面临着诸多困境。一方面，不同人群有着各异的营养需求，比如糖尿病患者需要严格控制糖分摄入，过敏人群要避开特定食物成分，然而传统食品生产难以精准满足这些个性化需求。另一方面，食品浪费现象十分严重，大量食物在生产、运输和储存过程中被丢弃，对环境造成了巨大压力。在这样的背景下，3D 食品打印技术应运而生，它被视为解决上述问题的潜在 “利器”，这也促使研究人员开展相关研究。
来自未知研究机构的研究人员对 3D 食品打印技术进行了深入探究。研究表明，3D 食品打印技术具有巨大的潜力，在个性化营养和可持续食品生产方面展现出诸多优势。该研究成果发表在《Food and Humanity》上，为食品行业的发展提供了新的思路和方向。
在研究中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：对多种 3D 打印基础技术进行研究，包括选择性激光烧结（SLS）、材料挤出等，分析其在食品打印中的应用；对可用于 3D 食品打印的材料进行分类和特性研究，探索不同材料的打印适应性；通过实际案例和实验，研究 3D 食品打印在营养膳食、功能食品及医疗等领域的应用效果。
3D 食品打印的技术基础
研究人员对 3D 打印技术的基础原理进行剖析，发现 3D 食品打印融合了多种前沿制造方法。选择性激光烧结（SLS）/ 热空气烧结技术利用激光或热空气使粉末颗粒融合成固体层，可快速制造复杂食品，但仅适用于低熔点的糖和脂肪类材料。材料挤出技术基于熔融沉积建模，因其成本低、易操作，成为应用最广泛的 3DFP 技术，适用于多种食品材料，如巧克力、面团等。 binder jetting 技术通过液体粘合剂将粉末材料结合，能制造出复杂结构的食品。inkjet printing 技术则主要用于二维图案打印，如食品表面装饰。同时，研究人员还发现食品材料的选择对打印过程和产品质量至关重要，可分为天然可打印材料、传统不可打印材料和替代成分三类。
3D 食品打印的应用与创新
在营养膳食和烹饪艺术领域，3D 食品打印可根据不同人群的营养需求定制食品，如为儿童制作富含特定营养的零食，为吞咽困难患者提供特殊质地的食物。它还能创造出独特的食物结构和外观，提升烹饪艺术效果。在功能食品和医疗应用方面，3D 食品打印可生产满足特殊饮食需求的食品，如无麸质、无糖食品，还能为吞咽困难患者提供营养充足、外观诱人的食物，有助于预防营养不良和脱水。
技术进步与挑战
随着研究的深入，4D - 6D 打印和 AI 集成等新技术逐渐应用于 3D 食品打印领域。4D 打印使食品能随时间或环境刺激发生变化，如颜色、风味改变；AI 集成则实现了对食品设计、成分分布的精准控制。然而，目前 3D 食品打印仍面临诸多挑战，包括技术层面的打印速度慢、材料兼容性有限、质地种类受限；社会和环境层面的未考虑个体营养差异、消费者接受度低、微生物污染风险；经济和财务层面的成本高、食品保质期短；监管和政策层面的法规不完善；机构和管理层面的缺乏统一标准、难以实现自动化打印等。
消费者接受度和市场潜力
消费者对个性化营养的关注度不断提高，3D 食品打印有望满足这一需求，为不同人群提供定制化食品。但目前消费者对 3D 打印食品的了解有限，部分消费者对其安全性、口感等存在担忧，导致接受度不高。不过，随着消费者对其了解的深入，愿意尝试 3D 打印食品的人数有所增加。在市场方面，3D 食品打印在个性化膳食、医疗食品等领域具有较大潜力，预计未来市场规模将不断扩大。
市场分析与趋势
3D 食品打印在餐饮、航天、军事等领域都有应用前景。在餐饮行业，它可提供个性化菜品，提升顾客体验；在航天和军事领域，能为特殊环境下的人员提供定制化食品。同时，随着人们对健康和可持续发展的关注，植物蛋白产品市场需求逐渐增加，3D 食品打印与 AI 等技术的结合将推动食品行业的创新发展，不过目前其设备成本较高，限制了在中小企业的推广。
可持续性和环境影响
3D 食品打印在可持续性方面具有一定优势，可减少食品浪费，提高资源利用率，通过使用食品废料和替代蛋白源，降低对环境的影响，还能满足部分可持续发展目标（SDGs）。但该技术也存在一些问题，如能源消耗较高，会释放超细颗粒（UFPs）和挥发性有机化合物（VOCs），影响室内空气质量，塑料回收可能产生微塑料，对环境和人体健康造成潜在危害。
挑战与考虑
尽管 3D 食品打印技术有诸多潜力，但仍面临一些挑战。例如，需要进一步研究开发更多样的食品质地，提高打印效率，加强微生物安全性研究，解决水果和蔬菜等食材打印的难题，完善相关法规，以促进其在商业领域的广泛应用。
政策和监管影响
3D 食品打印在法规方面存在诸多空白，如食品标签规范不明确，可能导致食品欺诈等问题。随着技术的发展，还可能出现利用化学化合物制造食品的情况，这需要开展流行病学研究，并制定相应法规。此外，3D 打印引发的知识产权问题也需得到重视和解决。
研究结论表明，3D 食品打印技术具有推动食品系统变革的潜力，能促进可持续发展、减少食品浪费、提升营养水平。然而，要实现其广泛应用，还需克服技术、法规、市场等多方面的障碍。未来的研究应聚焦于优化技术、开发可持续材料、完善法规政策，以充分发挥 3D 食品打印技术的优势，为全球食品问题提供创新解决方案，推动食品行业向个性化、可持续化方向发展。
