文：?魚三隹
來源：極客公園（ID：geekpark）
科幻小說中的 3D 打印食品，已經成為現實。 人頭攢動的時尚街區內，一家神秘餐廳剛剛開業。 進店需要提前兩周預約，在手機 App 中填報好相關信息后，一套健康檢測工具將寄到你的家中。接下來，你需要按照說明使用這套檢測工具，將收集到的唾液等樣本信息上傳至餐廳 App。在前往餐廳用餐前，實驗室將會對樣本進行分析，由此判斷出你的日常飲食中缺乏哪些營養元素，并為你建立獨屬的健康 ID。 兩周后，你如期前往餐廳，掃描健康 ID 后，餐桌上的智能菜單自動彈出了與你當下營養狀況相匹配的食物。點下「OK」鍵，餐廳后廚開始工作：靈活的機械臂將食材放入 3D 打印機中重構、打印，十幾分鐘過去，一份造型精美、獨一無二的菜肴制作完成，移動機器人將其送往你的餐桌。 這不是科幻小說中的場景，也不需要 50 年才能實現，而是一家現實餐廳的宣傳片。2020 年，日本的初創公司 Open Meals 曾計劃結合基因科學與 3D 打印食品技術，推出為顧客量身設計的壽司餐廳「Sushi Singularity」。 Sushi Singularity 的宣傳片畫面 | Open Meals 盡管如今的 3D 打印仍不能做到像《星際迷航》中的「復制器」一樣，瞬間制造出任何物體，但是這項發展了十幾年的技術，最近終于開始端上人類的飯桌。 據相關數據顯示，全球人口預計在 2050 年超過 98 億，食品需求將增加 59%~98%，加之隨時可能降臨的新型病毒、地緣沖突以及氣候變化，如何以高效、可持續的方式生產高質量的營養食品成為重要課題。 與此同時，3D 打印食品正逐漸從簡單的「造型能力」走向更深處，越來越多的公司、實驗室開始將其他材料 3D 打印為基礎營養物質，不含動物肉的肉類制品、高蛋白低碳水的主食等新奇食品也開始嘗試商業化落地。 到底什么是 3D 食品打印？它又將為人類描繪出怎樣具有顛覆性的飲食未來？ 01 打印晚餐不再是夢 在《未來吃什么》一書中，作者阿曼達·利特爾教授記錄了自己第一次見到 3D 食品打印機時的場景： 這個機器人的形狀和大小像一個微波爐，它被編程，可以用三維打印工具制作出可食用的物體。我們凝視著它的玻璃窗，被它即將完成的一個看似簡單的任務吸引住了。它正在制作一種雙層小吃，如果一切順利的話，成品將會是一個用牛油果打印的、頂部印有軍星圖案的敞口三明治。 幾年過去，3D 食品打印技術已不滿足于如此簡單的任務。毫不夸張地說，只要你想，就可以利用 3D 打印技術完成一整頓豐盛的晚餐。從冒著滋滋香氣的素食牛排，到填飽肚子的主食，再到精美的飯后甜點，3D 食品打印技術不僅在實驗室中顛覆了糖、脂肪、蛋白質這三大基礎營養物質的形態，在最近兩年的資本市場中也贏得了越來越多的關注。 SugarLab 是一家位于洛杉磯的 3D 打印甜品公司，旨在通過 3D 打印技術實現手工難以達成的創意造型，比如將豐富的巧克力甘納許包裹進草莓糖衣后做成可愛的草莓形狀，為「韓國城系列」打印出包含養樂多形態的糖果，以及受最新一季《怪奇物語》啟發而創造出的可食用 RPG 骰子系列等等。今年 10 月，剛剛完成新一輪融資的 SugarLab，估值已經漲到了 1600 萬美元。 SugarLab 打印出的可食用骰子 | SugarLab 而隨著「人造肉」的接受程度變高，為了開發有巨大潛力的市場，人造肉企業也開始引入 3D 食品打印技術，希望未來可以制造出結構與口感上媲美真肉的產品。 今年 2 月，總部位于巴塞羅那的西班牙生物技術初創公司 Novameat 獲得了 640 萬美元的 A 輪融資，公司的業務是利用現有的 3D 打印及微擠壓技術，制造出牛肉、豬肉、雞肉的「替代品」。 成立于 2019 年的以色列公司 Redefine Meat 同樣于今年成功完成了一筆 1.35 億美元的融資，迄今為止，其總融資金額已超 1.7 億美元。11 月 6 日，Redefine Meat 正式宣布與歐洲肉類批發商 Giraudi Meats 建立合作伙伴關系，目前該公司的植物肉系列已經在多個歐洲國家展開銷售，預計明年該公司還將會把業務拓展至更多國家。 該領域內的領頭企業 Steakholder（前身為 Mea Tech）早在去年 3 月就已 IPO 上市，經過兩年多的發展，12 月 16 日 Steakholder 也發布公告稱，除了人造肉產品外，公司明年還將推動 3D 食品打印機的商業化進程。 3D 打印技術被用于打印「人造肉」| Redefine Meat 相比國外，國內對于 3D 食品打印的探索稍晚，但在過去兩年快速發展。 位于杭州的食品科技公司 MOODLES 成立于 2021 年，其業務是以各種優質的動物蛋白為主要原料，通過 3D 打印技術、分子料理技術來制作出具有米飯、面條等傳統主食的形態，卻兼具低碳水、高蛋白的健康食品。今年 2 月，MOODLES 完成了數千萬元人民幣的 Pre-A 輪融資，老牌投資機構 GGV 紀源資本領投。 MOODLES 生產的低碳水、高蛋白面條 | MOODLES 整體來看，據 Allied Market Research 數據顯示，2021 年全球 3D 食品打印市場創造了 2.262 億美元的收入。而根據市場研究咨詢公司 Emergen Research 的最新分析，預計到 2027 年全球 3D 食品打印市場規模將達到 10.154 億美元。 3D 打印食品市場的小崛起背后，暗含著消費者需求的兩個重要轉變。 一是疫情以來，越來越多消費者的健康意識覺醒，轉而追求更為健康的飲食。MOODLES 的創始人朱沛然曾在接受采訪時表示，正是疫情期間在網上看到很多熱詞是「減脂瘦身」后才發覺大家開始更加關注健康，才想到了高蛋白、低碳水的 3D 打印食品方向。 二是消費者對于 3D 打印出的人造產品排斥感正在降低。2016 年一項針對澳大利亞消費者的調查顯示，幾乎沒有人支持「人造肉」食品。而在今年 globeScan 及 EAT 聯合進行的一項全球消費者調查《Grains of Truth2022》中，全球 31 個市場的近 3 萬名消費者里，愿意嘗試植物替代性飲食的消費者顯著增長：嬰兒潮一代中有 28%，X 世代中有 37%，千禧一代中有 43%，Z 世代中有 40% 的人表示對新的飲食方式非常感興趣。 02 食材「變形」計 對于創業公司而言，3D 打印是未來食品制造的理想技術，是一片前景廣闊的藍海。但對于更多普通消費者而言，更重要的是了解 3D 食品打印機的工作原理？造型多變的甜點、幾乎不含碳水但口感與傳統主食相似的面條、能夠控制膽固醇與脂肪含量的肉，這些定制化的奇特食品究竟是怎么來的？以及它們是否安全？ 目前，應用最為廣泛的 3D 食品打印技術是熔融沉積技術（Fused Deposition Modeling，FDM）。其原理簡單來說就是打印機的噴嘴加熱原材料使其熔融，加熱的同時，食材會隨之被擠壓到下方的工作平臺上，通過層層累積與疊加，最終食材會被「打印」成為具有特定形狀的食品。 正如普通的打印機需要「墨水」一樣，3D 食品打印機內放置的原材料被稱作「食用墨水」。并非所有食材「天生」就能被扔進 3D 打印機內打印，「食用墨水」需要具有流變性（液體的流動方式及其固化的可能），即它首先要能從噴嘴中流出，其次還要能在打印工作臺上凝成固態。 食品科技初創公司 MOODLES 的 CEO 朱沛然向極客公園介紹道：「最常見的可直接打印的食材，一般是溫變型食材，包括巧克力、奶酪、糖漿等；而普通食材想要成為『食用墨水』，需要經過研磨、篩選、分散以及乳化等工藝，達到一定流變特性后才能進行打印。」 食材成為可供打印的「食用墨水」后，其在 3D 打印機下的「變形」之旅就可以開始了。 不涉及食材的內部結構，僅僅做外觀上的變形是門檻較低的一類打印場景，常見于糖果、巧克力、甜點、面食等產品的創意制作過程中。由于 3D 打印食品不需要模具，因此能完成的造型復雜度更高、更靈活。像是意大利面食品牌 Barilla，自 2019 年起就嘗試用意大利粉漿為原材料 3D 打印出復雜的面食形狀，包括蛤蜊狀、海膽狀、花瓶狀等等。 形狀各異的意大利面 | Barilla 而對于 MOODLES 這類目標是生產出「低碳水、高蛋白」等特制食物的公司來說，前期需要進行的準備則更為精細。 在一檔名為《創業內幕》的播客里，朱沛然曾分享過產品的研發環節：MOODLES 的產品很大一部分面向的是有糖尿病的老年人群體。 制作過程中首先需要營養學的同事利用大數據分析出適合這類群體攝入的脂肪、碳水、蛋白質以及微量元素含量。隨后會有食品專業的同事搭配出相應的食材配方，比如在蛋白質部分可以選擇雞胸肉作為動物蛋白，在碳水部分可以針對性選擇蕎麥這類低 GI 的食材。食材配方確定后，通過分子料理的處理工藝將食材處理成原始漿料，再使用 3D 打印技術打印成型。根據不同消費者的需求，還可以設計不同的 3D 打印機器件，從而制作出不同形態的產品。 「我們這樣做打破的只是食材的物理結構，還沒有到分子結構，所以對食物的營養的成分沒有任何的影響。」朱沛然說道。 用 3D 打印技術制作「人造肉」則不免會涉及到分子結構的層面。已經上市的人造肉公司 Steakholder 的愿景是「在不需要屠宰動物的前提下，開發出打印真肉的技術」。資料顯示，該公司收集動物的脂肪及肌肉細胞后，將其分離成「食用墨水」并裝入 3D 生物打印機；接下來，這些細胞將被「孵化」，在一段時間內生長為結構化的肉類組織。3D 打印食品技術還可以對人造肉塊進行特別定制，比如調整肉中的膽固醇和脂肪以形成肥瘦不一的肉類制品。 正在打印中的「人造肉」| Reuters 在 Steakholder 看來，這些 3D 打印肉類甚至可能比普通肉類還要更安全。畢竟，實驗室環境中能盡量降低沙門氏菌與大腸桿菌的滋生風險。 食品安全問題同樣是 Moodles 最關心的問題。朱沛然告訴極客公園：「技術層面，我們在原料處理環節，實現全程 4 攝氏度以下低溫處理，降低微生物滋生，確保食品安全。同時，我們結合分子料理和 3D 打印技術，可以將復雜生產流程極致簡化，從而降低食品添加劑的使用。」 03 「小步」邁向未來 3D 打印食品確實能在控制食物的營養成分、食品安全等方面發揮巨大作用。但凡事都有兩面性，相對復雜的生產流程背后，生產效率不高、難以大規模生產等問題，是今天 3D 打印食品進一步推進商業化路上的絆腳石。 有食品行業從業者告訴極客公園：「直接使用 3D 技術打印食物，一般來講效率會很低，成本也更高，因此應用在食物這類快消品上可能會面臨不少困難。」 根據 3D 打印食品制造商 ChocEdge 的說法：「雖然打印時間因打印機和食品而不同，但一個非常簡單的六層設計打印需要 7 分鐘，更精細的 3D 造型打印每個則需要 45 分鐘以上。」這還只是改變食物造型所需的時間，對于需要定制營養物質的特殊 3D 打印食品，想要走向商業化，其面臨的效率與成本考驗就更大了。 「更穩妥的方式是將 3D 打印技術應用于早期的食品設計，利用該技術的柔性特質提升產品設計的效率。」比如好時巧克力與科技公司 3DS 合作開發了一款名為 CocoJet 的打印機，用于個性化巧克力的設計；百事公司也曾在相關報道中稱，通過使用 3D 打印技術，其零食的原型工具開發時間從 4 周縮短到了 48 小時，并將成本削減了約 96%。 Redefine Meat 生產的「New Meat」系列 | Reuters 但對于 Redefine Meat、MOODLES 這類，希望利用 3D 打印技術直接制造食品的公司，則不得不直面成本與效率的問題。 創業者的努力已經取得了一定的成效。Redefine Meat 目前已經擁有了規模數字化制造的專利，其打印速度可以達到每小時生產 10 公斤。 MOODLES 也逐漸摸索出了一套獨有的解決方案。朱沛然向極客公園透露：「傳統的以材料擠出原理的 3D 打印設備，在生產效率和制造精度上是有明顯瓶頸的。為了解決這個問題，我們將用于芯片加工和醫療檢測研究領域的流體控制技術應用到食品加工行業。通過對 3D 打印噴嘴的重新設計，在噴嘴內部結構中嵌入三維微流控芯片，從而同時實現了食品的高精度加工與生產效率。」 目前，MOODLES 位于安徽馬鞍山的工廠已經投產，未來會走先 ToB 后 ToC 的商業化路線。「未來 ToB 的場景首先是一些合作的連鎖餐廳，去供給一些工業標品的米飯面條的這種單品，我們會針對 B 端客戶的需求，配置好產品的口感和成本結構。」 誠然，如今的 3D 打印食品尚處于起步階段，距離更廣泛的商業化落地還有許多步要走。但隨著產品和技術不斷改進，效率和成本繼續優化，科幻小說中「打」個三明治當早餐的場景，或許不久的將來就會成為我們日常生活的一部分。
