从特殊膳食到太空牛排3D打印正重构人类饮食边界

来源：《中国食品》杂志2025年第8期18-19页
      在全球粮食安全危机与个性化营养需求的双重驱动下，食品工业正经历着从“经验驱动”向“数字驱动”的范式转变。据MarketsandMarkets最新报告显示，全球3D打印食品市场将以49.9%的复合年增长率迅猛扩张，预计到2028年市场规模将达8.724亿美元。
      食品3D打印技术通过数字化建模与精密机电控制，可以将食品原料以精准挤出或喷射的方式，层层堆叠出各种造型复杂的食品产品，具有“复制-粘贴”的批量化食品生产属性，开创了“从分子到形态”的精准制造新时代。那么，未来哪些食品领域有望最先“拥抱”3D打印技术呢？

特殊膳食
       在特殊膳食领域，3D打印技术可以针对不同生理阶段、不同健康状态人群的多元营养需求，打印出各种特殊食品。比如，对于年长或体弱人群，因年龄增大、生理功能衰退及进食姿势等因素，可能造成吞咽障碍问题，进而导致进食量减少，出现营养不良与焦虑等问题。目前，适合吞咽障碍人群的食品多为泥糊状，难以激起患者的进食欲望，而3D打印技术有望解决这一问题。
     不同于传统的糊状食品，3D打印技术通过调控黄原胶与κ-卡拉胶配比，在维持假塑性流体特性的同时，可重构出具有多孔结构的仿生牛排质地。临床研究显示，经3D打印重塑的膳食纤维强化食品，可使老年受试者的进食量提升37%，且90%的吞咽障碍患者表示更愿意接受具有视觉吸引力的立体造型食品。
仿生肉
        在仿生肉领域，3D打印技术正突破传统支架法的局限，从淀粉、果胶、巧克力、肉糜等传统材料逐步升级为藻类、植物蛋白甚至肉类替代品等创新性的食材。食品科学家以蛋清、蜂蜡、结冷胶、豌豆分离蛋白等为原料，利用3D打印技术最大程度模拟真实肉制品的外形、色泽、口味，提升其剪切稀化指数，使得人造肉制品在质地和口感上与传统肉类更加接近，从而提高消费者的接受度。也因此，3D打印仿生肉被认为是缓解环境污染、动物福利、可持续发展等问题的潜在解决方案。

航天食品
       当前，中国航天食品科技正迎来革命性突破。随着“太空180”到“太空母港”等系列空间站计划的持续推进，为了保障长期驻留太空人群的食品需求，3D打印技术展现出突破性的应用前景。传统的太空食品存在种类单一、口感欠佳等短板，在长期微重力环境和有限载荷条件下，极易引发航天员的味觉疲劳。新型3D食品打印技术主要通过三大创新维度构建解决方案：首先，突破微重力环境对食品加工的限制，实现太空环境下的标准化生产；其次，基于多相体系精准调控技术，可针对不同性别航天员的咀嚼习惯进行食物质构定制；最后，通过智能建模系统设计食品三维结构，可有效降低宇宙射线对营养成分的破坏效应。这项创新不仅为载人航天工程提供了重要保障，更为极端环境下的食品供给体系树立了新标杆。
       尽管3D打印技术在食品领域的前景广阔，但仍面临三大技术瓶颈：一是打印墨水开发相对滞后，现有的研究集中在淀粉/胶体体系，对昆虫蛋白（如蟋蟀、粉虫）、蓝藻（绿藻蛋白）、真菌蛋白和人造蛋白等新型原料适配性不足。二是药食同源功能成分包埋效率与益生菌存活率低下，对打印参数-营养保持率的关联机制尚未建立。三是缺乏标准化认证体系，为确保3D打印食品的安全性，仍需完善3D打印产品检测和追溯体系。
      从食品工程视角看，食品3D打印技术正推动着食品产业从“规模化生产”升级为“精准化制造”。可以预见，随着多物理场耦合打印、AI辅助配方设计等技术的成熟，3D打印将在2050年全球人口突破97亿的严峻挑战下，为可持续食品系统提供关键解决方案。