說到打印，人們首先想到的是打印文件、照片等，但對通過3D打印技術(shù)制造出的食品，或許除了該領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員以外，普通人知之甚少。我國是一個美食大國，如今，現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展讓普通的煎炸蒸煮美味食品也可以像文件一樣“打印”出來。日前，中國農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品加工所對外發(fā)布基于食品3D打印技術(shù)的精準(zhǔn)營養(yǎng)食品個性化定制研究新成果，預(yù)計該技術(shù)在我國將有超過10萬億元的潛在市場前景。

創(chuàng)建食品原料打印適應(yīng)性評價方法

業(yè)內(nèi)人士認為，全球3D打印產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展時期，精準(zhǔn)營養(yǎng)和食品3D打印是國際營養(yǎng)健康領(lǐng)域的重要研發(fā)趨勢?？稍趥鹘y(tǒng)營養(yǎng)理論的基礎(chǔ)上，加強精準(zhǔn)化營養(yǎng)技術(shù)手段、精準(zhǔn)化營養(yǎng)需求和精準(zhǔn)化營養(yǎng)產(chǎn)品研究與突破，最終實現(xiàn)人類營養(yǎng)健康的目標(biāo)。

中式食品加工與裝備創(chuàng)新團隊是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所專門從事食品3D打印技術(shù)的精準(zhǔn)營養(yǎng)食品個性化定制的專業(yè)研究機構(gòu)。作為國家隊的該研究機構(gòu)已經(jīng)構(gòu)建起具有針對性、精準(zhǔn)性、個性化的營養(yǎng)與食材及膳食食譜數(shù)據(jù)庫并已收集相關(guān)數(shù)據(jù)22000余條。發(fā)布的最新研究成果顯示，該團隊利用核心數(shù)據(jù)庫并物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、基因檢測等相結(jié)合，設(shè)計了一套基于3D打印的集成控制軟件系統(tǒng)，開展食品原料的打印適應(yīng)性研究，突破了食品原料打印不均勻、難成型等問題，創(chuàng)建了基于數(shù)值模擬的食品原料打印適應(yīng)性評價方法，開發(fā)了適合3D打印食品的薯類、谷物類、果蔬類、植物膠類和富含蛋白質(zhì)的動物性原料五大系列的基本配方。

該項目研發(fā)帶頭人、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所所長戴小楓表示：“將精準(zhǔn)營養(yǎng)與食品3D打印相結(jié)合，針對不同人群的營養(yǎng)需求，開發(fā)設(shè)計特殊膳食食譜，通過食品3D打印技術(shù)進行加工制作，實現(xiàn)了精準(zhǔn)營養(yǎng)食品的個性化定制。目前已開發(fā)適合肥胖癥、糖尿病人、高血壓患者和老人食用的3D打印產(chǎn)品20余個品類，并正在研制自動化、智能化的小、中、大型食品3D打印裝備。其中，以雙螺旋相向擠出料筒與打印頭分離輕量化設(shè)計技術(shù)屬國內(nèi)首創(chuàng)，可使食品3D打印速度和生產(chǎn)效率分別提高5%和8%。該項目整體達到國際先進水平?！?/span>

據(jù)了解，2017年精準(zhǔn)營養(yǎng)與食品3D打印裝備研究成果作為農(nóng)業(yè)部唯一代表參加了由國家發(fā)改委組織的“砥礪奮進五年”大型科技成就展，被國家博物館永久收藏展出。這是自1949年中華人民共和國成立以來國家博物館所收集的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域第一個革命性重大研究成果。

3D打印技術(shù)是實現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵

我國目前正處于工業(yè)化、城市化的高速發(fā)展時期，即將進入以營養(yǎng)健康為目標(biāo)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新時代，邁入發(fā)展的黃金期、戰(zhàn)略機遇期和關(guān)鍵期。在戴小楓看來，精準(zhǔn)營養(yǎng)的科學(xué)內(nèi)涵與實現(xiàn)技術(shù)路線圖，大數(shù)據(jù)、云計算、5G、工業(yè)4.0和智能制造的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)模式，都表明未來營養(yǎng)健康產(chǎn)業(yè)將成為創(chuàng)造巨大社會財富、造福社會的高技術(shù)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)與幸福產(chǎn)業(yè)。

戴小楓認為，未來中國營養(yǎng)健康事業(yè)將經(jīng)歷大眾干預(yù)、特殊人群干預(yù)、個性化全生命周期精準(zhǔn)營養(yǎng)三個階段，目前正處在大眾干預(yù)階段，2020年將進入特殊人群干預(yù)階段；2035年以后將進入到個性化精準(zhǔn)營養(yǎng)服務(wù)的產(chǎn)業(yè)示范與應(yīng)用階段；到2050年，將實現(xiàn)個性化全生命周期的精準(zhǔn)營養(yǎng)服務(wù)，滿足人民群眾對美好生活的向往。

要實現(xiàn)這個目標(biāo)，需要建立大數(shù)據(jù)體系，包括個性化健康大數(shù)據(jù)與營養(yǎng)需求大數(shù)據(jù)庫、食物營養(yǎng)大數(shù)據(jù)、實時在線營養(yǎng)與健康監(jiān)測系統(tǒng)和智能化精準(zhǔn)營養(yǎng)管理系統(tǒng)，最終通過個性化制造生產(chǎn)營養(yǎng)健康的產(chǎn)品，精準(zhǔn)營養(yǎng)食品3D打印技術(shù)將是實現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵核心。

食品3D打印技術(shù)多方面取得突破

據(jù)介紹，中式食品加工與裝備創(chuàng)新團隊在食品3D打印食品原材料、精準(zhǔn)營養(yǎng)配方、打印技術(shù)與裝備方面的研究取得突破性進展。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所研究員張泓介紹，在個性化營養(yǎng)膳食大數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，將物聯(lián)網(wǎng)、基因檢測、機器學(xué)習(xí)算法等技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計基于3D打印的集成智能化控制軟件系統(tǒng)，開發(fā)食品3D打印技術(shù)與裝備，最終實現(xiàn)不同群體或個體營養(yǎng)食品的個性化定制服務(wù)。例如在3D打印食品營養(yǎng)配方研究方面，團隊研發(fā)了適合糖尿病人食用的3D打印低GI（升糖指數(shù)）值的餅干、適合高血壓病人食用的復(fù)配原料3D打印食品以及3D打印煎餅的營養(yǎng)復(fù)配食品、老人和嬰幼兒專用全營養(yǎng)食品、解決了特殊人群的飲食需求。

新技術(shù)與裝備助力食品3D打印

好馬配好鞍?！澳壳笆称?D打印裝備研制取得了重要成果，個性化營養(yǎng)健康主食產(chǎn)業(yè)發(fā)展未來包括工業(yè)化、自動化、智能化、3D打印制造等方面?！睆堛榻B，團隊在精準(zhǔn)營養(yǎng)食品3D打印技術(shù)開發(fā)方面進行了3D打印食品原料特性研究，包括原料流變特性、打印特性，揭示了3D打印食品從原料到產(chǎn)品的物性變化規(guī)律，通過數(shù)值模擬、優(yōu)化工藝參數(shù)和研制新型加工助劑，改變原料的加工特性，滿足3D打印食品原料的質(zhì)構(gòu)穩(wěn)定性、打印適宜性及后加工性。

此外，臺式食品3D打印機可以滿足家庭或餐館對3D打印食品的需求，操作簡單，節(jié)省人力。而連續(xù)式六軸機器人協(xié)同配合的食品3D打印機，可以完成多料筒自動更換和食品模型的自動出料流水線作業(yè)，可以根據(jù)原料配比要求分層分區(qū)域依次流水打印制作，實現(xiàn)由多種食品原料構(gòu)筑而成的自動化加工。

張泓解釋，3D打印需要連續(xù)完成給料、送盤、打印和出盤等一系列過程，實現(xiàn)對多種食品原料的連續(xù)打印和后加工。每批次產(chǎn)品的形狀和配方可根據(jù)需要進行調(diào)整，滿足不同的個性化定制需求，實現(xiàn)智能化的生產(chǎn)與管理。據(jù)悉，這些新技術(shù)與裝備已獲得國家發(fā)明專利。

業(yè)內(nèi)人士認為，3D打印食品產(chǎn)業(yè)方興未艾。未來，個體化精準(zhǔn)營養(yǎng)將是食品3D打印技術(shù)的核心靈魂。以人群精準(zhǔn)營養(yǎng)健康為目標(biāo)，食品3D打印技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化和市場化必將蓬勃發(fā)展。

（王小萱）