《Food Control》：Microbiological safety of 3D-printed foods: A comprehensive review from raw materials to final storage
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摘要3D食物打印正在革新个性化营养和可持续制造领域，但其分散化的特性也带来了前所未有的微生物安全风险，而当前的监管框架对此尚缺乏充分应对。在方法论上，本综述系统综合了近期文献，以评估微生物安全机制。分析过程按顺序调查了覆盖整个生产流程的干预策略，包括原料配方（多糖、植物蛋白、
摘要
3D食物打印正在革新个性化营养和可持续制造领域，但其分散化的特性也带来了前所未有的微生物安全风险，而当前的监管框架对此尚缺乏充分应对。在方法论上，本综述系统综合了近期文献，以评估微生物安全机制。分析过程按顺序调查了覆盖整个生产流程的干预策略，包括原料配方（多糖、植物蛋白、胶体和高分子脂质）、预处理改性、热机械挤出参数以及后处理储存。现有研究表明，打印食物的微生物安全依赖于一条持续的控制链，其中功能基质的精确配比决定了挤出过程中的微生物稳定性以及后续的货架期。通过对材料配方、打印参数和后处理技术（如热干预和物理化学干预）进行靶向优化，可有效提升3D打印食物的微环境稳定性、抗菌能力和整体安全性。最终，这些见解可为食品工程师和监管机构提供可操作的指导，从而建立针对数字化制造食品的定向卫生协议和关键控制点。
引言
作为一种无缝融合数字设计与智能制造的新兴技术，3D打印近年来在食品行业获得了广泛关注和应用（Pitayachaval 等，2018）。这种从传统减材制造方法向增材制造范式的转变，使得复杂几何食品结构的定制化制造成为可能，同时满足了多样化的营养、质构和功能需求——从针对特定饮食需求的个性化营养，到为吞咽困难个体定制餐食（Jiang 等，2022；Liu, Wu 等，2024）。尽管具有变革性潜力，但食品微生物安全问题已成为制约3D打印食物大规模商业化推广和消费者接受度的关键瓶颈（Hamilton & Gibson，2023）。这些问题具有多维度特征，贯穿整个生产链，涵盖从原料选择和预处理、到打印参数和设备卫生、再到后处理方法和储存稳定性（Jayan & Wani，2025）。
图1展示了2010年至2025年间3D食物打印（图1A）及其相关食品安全研究（图1B）的发表与引用趋势。数据显示，过去十年间3D食物打印的研究产出出现了显著激增。虽然明确聚焦于食品安全的研究出现得较晚，但这一子领域如今发展迅速，近年来引用量的稳步上升即为明证，表明其重要性及科学动能不断增强（Xiao 等，2025）。在多样化的3D食物打印技术中——包括挤出式打印、选择性激光烧结、结合剂喷粉和喷墨打印——挤出式打印已成为食品行业中的领先技术之一。其主导地位主要归功于其广泛兼容的食品级材料特性以及相对简单的操作要求（Molimi 等，2025）。
然而，与3D打印食物相关的食品微生物安全挑战比传统食品生产更为复杂。逐层叠加的制造工艺，加上通常富含营养素且易吸湿的"油墨"，可能创造新的微环境并增加表面积，若不加严格控制，可能有利于微生物生长和交叉污染（Liu, Wu 等，2024）。应对这些挑战需要在3D打印情境下采取全面性的"从农场到餐桌"方针。为此，本综述聚焦于挤出式打印技术作为提升食品安全的平台的应用及其固有优势，鉴于其广泛适用性和高度可控的参数特性（Tian 等，2024）。通过系统优化材料组成、工艺参数和储存条件，可以显著改善3D打印食物的微观结构、营养保留和微生物安全性（Delalay 等，2024）。
为在概念层面整合多个单元操作并应对上述挑战，本综述对确保3D打印食物微生物安全的生产链进行了全面的叙述性分析。以下各节将首先考察材料安全的关键作用，具体阐述主要食品基质（多糖、蛋白质和脂质）如何增强微生物稳定性。随后，本综述将系统评估预处理方法、打印参数、后处理干预和储存策略的影响。通过在每个关键控制点（CCP）识别并降低风险，本路线图旨在为生产安全且高品质的3D打印食品产品提供可操作的指导。
章节摘要
挤出式打印
近年来，3D食物打印因其解决特殊人群营养和质构需求的潜力而备受关注，尤其是吞咽障碍患者（Jiang 等，2021）。在各种增材制造技术中，挤出式3D打印因其广泛兼容食品级生物材料以及在数字控制条件下构建可机械调控结构的能力而脱颖而出（
选择性激光烧结（SLS）
SLS技术被定义为一种通过高功率激光选择性烧结粉末材料、逐层构建三维物体的增材制造技术。其无支撑特性和广泛的材料兼容性为3D食物打印提供了巨大潜力。然而，推动该技术的发展需要对热加工能力进行关键性重新评估，而不仅仅局限于形状形成。
SLS中的精确热能控制是一把双刃剑
结合剂喷粉
结合剂喷粉是3D食物打印中常用的一种工艺，通过向粉末材料喷洒液体结合剂，逐层构建三维食品结构。该技术的优势在于能够生产结构高度复杂的食品。然而，该技术的核心挑战在于精确控制结合剂液滴与粉床之间复杂的物理化学相互作用，这不仅直接决定了
喷墨打印
喷墨打印是3D食物打印中另一种重要方法，因其允许精确控制油墨配方和喷射稳定性。与挤出式方法不同，喷墨打印的优势在于其非接触特性以及能够输送皮升级液滴的能力，使其非常适合抗菌剂或营养素的精确表面施用。然而，对喷射的严格流变学要求对功能性的浓度构成了重大限制
未来展望与结论
3D打印技术融入食品行业，已彻底革新了食品个性化、功能优化和生产效率。然而，商业规模的扩展从根本上仍取决于克服关键的微生物安全漏洞。本综述强调了选择适当食品基质的重要性，如多糖、植物蛋白、胶体和高分子脂质，这些基质有助于结构完整性并增强食品安全
CRediT作者贡献声明
杨帆（Fan Yang）：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、软件、方法论、调查、资金支持获取、概念构思。王雪（Xue Wang）：软件、资源、调查、形式分析、数据管理。徐伟（Wei Xu）：软件、资源、数据管理。顾露萍（Luping Gu）：资源、数据管理。田文（Wen Tian）：资源、数据管理。岳彩霞（Caixia Yue）：软件、数据管理。比马尔·奇特拉克（Bimal Chitrakar）：撰写——审阅与编辑、监督、概念构思。张丽辉（Lihui Zhang）：软件、调查。郑宗（Zhengzong）
利益冲突声明
作者声明本工作不存在利益冲突。我们声明，不存在与提交工作相关的任何商业或关联利益冲突。
致谢
作者感谢国家自然科学基金（项目编号：32302120）的资助，以及江苏省高校优势学科建设工程（项目编号：PAPD）的项目基金支持。
杨帆 | 王雪 | 徐伟 | 顾露萍 | 田文 | 岳彩霞 | 比马尔·奇特拉克 | 张丽辉 | 郑宗吴 | 张敏 | 律承霖
南京财经大学食品科学与工程学院，现代粮食品流通与安全协同创新中心/粮食品质量安全与营养健康国家重点实验室培育与发展基地，南京，210023，中国
