J. Future Foods | 廣東海洋大學劉書成教授團隊：從結構和功能的角度分析3D打印肉糜/魚糜的發展趨勢

本文系Journal of Future Foods原創編譯，歡迎分享，轉載請授權

Introduction

3D打印，也稱為增材制造，是一種新型的快速成型技術，隨著經濟的快速發展，人們對現代食品的營養要求越來越高，3D打印可以滿足不同人群對食品營養的個性化定制，滿足消費者對營養定制的需求，因此食品3D打印技術為食品加工業的發展開辟了新的天地。近年來，針對不同食品配料的材料特性，也開發出了不同類型的食品3D打印機，這為3D打印在食品加工中的應用提供了強大的硬件支持。在過去的10 年中，3D打印技術也因其對未來食品工業的潛在優勢而引起了食品科學領域研究人員的關注。3D打印的肉類和水產品可以滿足嬰幼兒和老年人等特殊人群的需求，解決吞咽困難、食物堆積或消化不良等問題。這將進一步為食品3D打印創造潛在的市場和需求。

本綜述旨在介紹食品3D打印的各種方法、食品3D打印的材料要求、提高3D打印對肉糜/魚糜食品適用性的方法、肉糜/魚糜3D打印食品在不同人群中的功能應用，強調食品3D打印在個性化營養膳食匹配方面的優勢。本文從3D打印工藝入手，闡述了原材料在可打印性、穩定性和適應性等方面的結構特點。從營養學的角度描述了不同人群對3D打印肉糜/魚糜產品的消化特點。3D打印技術在復雜配方中實現精密打印，從而實現為目標人群提供所需特定營養的目標，潛力巨大。本綜述的主要目的是展望3D打印的未來發展，研究方向是針對特定需求開發功能性3D打印食品，以滿足市場需求。

適用于肉糜/魚糜的3D打印方法和3D打印機

根據生產原理，在食品加工領域引入了多種3D打印方法，以滿足不同食品設計和材料加工的需求。一般情況下，物料為液態或熔融狀態一般采用擠壓食品3D打印方法和噴墨打印方法，粉末凝聚態食品3D打印一般采用粉末材料。此外，擠壓打印是最適合肉糜/魚糜制品的3D打印方法，與其他方法相比已經得到了廣泛的應用。基于細胞培養肉的生物打印方法已經應用于肉糜/魚糜的3D打印研究。擠出式3D打印最適合食品3D打印，工藝成熟、成本低，對材料的限制少，且應用范圍廣，被認為是最適合食品3D打印的。擠出式3D打印機根據擠出原理主要分為3 種類型：注射器擠出式打印機、氣動擠出式打印機和螺桿擠出式打印機。擠出式3D打印是最適合食品材料的打印方式，不同的擠出式食品3D打印機對材料的要求不同，也有不同的優缺點。在選擇3D打印機時，根據食品材料的材料特點，選擇相應擠出原理的食品3D打印機，在不同的材料上進行3D打印，獲得消費者喜愛的產品。

提高肉糜/魚糜3D打印適應性的方法

在食品3D打印的過程中，對材料有嚴格的要求，并不是所有的材料都可以打印。通過添加食品成分，可以改善材料的流變性能、黏彈性等物理性能，從而提高打印精度和打印穩定性，提高產品的打印適應性。在食品工業中，通常在肉糜中加入食品配料，以增強凝膠強度，改變質地，提高儲存穩定性。食品配料的加入可以通過改善材料的流變性能、質地能、水分能在一定程度上提高材料的3D打印適應性，從而通過合理的營養膳食搭配來提高材料的性能，滿足消費者對營養和外觀的需求。

除了在生產加工過程中影響食品3D打印效果的食品成分外，優化打印參數也是進一步提高3D打印產品質量的一種方式。打印參數的設置不能標準化，需要針對不同的打印材料、不同的打印機設置不同的打印參數。在烹飪前對3D打印食品進行不同的預處理，可以抑制打印產品在烹飪過程中的大變形。3D打印產品的后處理是在產品完成之前影響成型效果的最后一個過程。在生產加工過程中，3D打印產品的大部分材料都不是即食的，需要在消費前進行后處理煮熟。后處理方法不當可能導致打印的3D打印產品變形大。

3D打印肉糜/魚糜在不同群體中的功能應用

食品3D打印作為近年來備受關注的新興領域，為食品加工技術的發展和轉型帶來了新的思路和機遇。近年來，消費者對嬰幼兒營養產品的認知度和接受度逐步提高。嬰幼兒食品的營養、質地、感官特性是影響3D打印肉糜/魚糜產品質量的關鍵因素，未來3D打印肉糜/魚糜零食將因營養膳食而受到消費者的青睞和嬰幼兒的喜愛。隨著經濟的快速增長和疾病的不斷演變，由于能量攝入與消耗的不平衡導致的肥胖日益增多，已成為威脅人類健康和社會發展的全球性公共衛生問題，不容忽視。基于飲食干預的理念，設計個性化的保健食品，實現肥胖的預防和治療，已成為食品營養科學領域的研究前沿和熱點。

目前，許多國家都面臨著人口老齡化的問題，肉糜/魚糜蛋白凝膠質地柔軟，觸變性高，適合作為3D打印材料，同時滿足老年人的質地和營養需求，可用于為老年人和其他需要此類產品的消費者生產定制食品，也可添加膳食纖維強化蛋白凝膠，提高其營養價值。未來研究人員將重點研究3D打印食品的形狀、打印精度和穩定性、質地、營養、微觀結構和感官特性等3D打印產品的特性。食品3D打印技術的發展，解決了老年人的營養平衡問題。未來，食品3D打印將發展3D打印培養肉、以家禽蛋白、魚貝類蛋白為基礎的特殊膳食產品的可能性，以滿足吞咽困難患者、老年患者等特殊飲食需求人群的特殊飲食需求。

結論與展望

目前，食品3D打印處于發展的早期階段，在成為商業現實之前需要進行重大改進。然而，影響消費者接受新食品配方的關鍵因素與食品方面（顏色、形狀）、感官特性（風味、質地）、營養成分（宏量營養素和微量營養素）和成本有關。特殊的3D打印食品可以用作營養或藥物的輸送系統，以解決營養不良或滿足有健康問題的人的需求。未來，肉糜/魚糜3D打印的發展前景非常廣闊，食品3D打印將從個性化營養保健食品到治療特定疾病的定制食品。

第一作者

潘燕墨，廣東海洋大學食品科技學院2021級食品科學與工程專業博士研究生。獲批校優秀學位論文培育項目，以第一作者發表學術論文11篇（其中SCI收錄8篇、EI收錄1 篇，累計影響因子55.3），ESI全球前1%高被引論文1 篇。獲國家授權發明專利4 項、實用新型專利1 項，碩士學位論文被評為校優秀碩士學位論文，在國內國際學術會議上作學術報告4 次，獲優秀報告3 次；獲國家獎學金2 次，同時獲省級三好學生、校優秀研究生干部等榮譽稱號30余項。

通信作者

劉書成，博士，教授，博士生導師，現任廣東海洋大學食品科技學院院長、國家蝦蟹產業技術體系蝦加工與保鮮崗位科學家、廣東省領軍人才、廣東省揚帆計劃高層次人才、廣東省海洋食品綠色加工技術研究團隊負責人，兼任國際食物營養與安全協會理事、中國食品科學技術學會預制食品專業委員會常務委員和非熱加工技術分會常務委員、中國水產學會水產品加工與綜合利用分會委員、廣東省食品學會副理事長等。主要從事海洋食品綠色保鮮與加工基礎理論和關鍵技術研究。近年來，主持國家重點研發計劃課題、國家自然科學基金面上項目等項目10余項，發表SCI收錄論文100余篇，獲PCT途徑美國授權發明專利1件和國家授權發明專利15 件，制修訂地方標準3 件，出版《對蝦加工與利用》《水產食品加工學》和《食品優化試驗設計》等專著教材，榮獲中國海洋科學技術一等獎。

韓宗元，博士，研究方向為動物源食品蛋白質/肽與油脂的結構與功能。主持、參與國家自然科學基金青年項目、面上項目、國家863項目、省級自然科學基金項目等10余項。第一作者或通訊作者在

Critical Reviews in Food Science and Nutrition

Food Hydrocolloids

Food Chemistry

Food and Function

LWT-Food Science and Technology

Food Hydrocolloids、Food Chemistry、Food Research International、Industrial Crops and Products、Food a

nd Function、LWT-Food Science and Technology

Meat Science

J

ournal of the Science of Food and Agriculture

Trends in the development of 3D printing minced meat/surimi from the perspective of structure and function

Yanmo Pana, Zongyuan Hana*, Qinxiu Sunab, Yang Liua, Hongwu Jia, Shucheng Liuab*

a

Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of Prefabricated Seafood Processing and Quality Control, Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of Seafood, Guangdong Provincial Engineering Laboratory for Marine Biological Products, Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Products Processing and Safety, College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China

b

Collaborative Innovation Center of Seafood Deep Processing, Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China

*Corresponding authors.

Abstract

3D printing is characterized by customizability, rapid prototyping, on-demand manufacturing, and decentralized/distributed manufacturing. Minced meat/surimi has high nutritional value, and by changing the composition, rheological and textural properties of the materials, 3D printed meat and aquatic products can meet the needs of special populations such as infants, young children, and the elderly, to solve the problem of swallowing difficulty, food accumulation or indigestion. However, minced meat/surimi is not directly printable, and the multi-component complex system composed of protein-polysaccharide-fat affects its printability, and the structure-property changes of this system during the printing process in relation to interactions and nutrient digestion still need to be explored in depth. This paper starts with the 3D printing process to illustrate the structural characteristics of raw materials on printability, stability, and adaptability. The digestive characteristics of different people for 3D printed minced meat/surimi products are described from the perspective of nutrition. 3D printing technology has a great potential to achieve precise printing in complex formulations, thus realizing the goal of providing specific nutrients to target populations.

Reference:

PAN Y M, HAN Z Y, SUN Q X, et al. Trends in the development of 3D printing minced meat/surimi from the perspective of structure and function[J]. Journal of Future Foods, 2026, 6(3): 389-399. DOI:10.1016/j.jfutfo.2025.04.007.

文章翻譯由作者團隊提供

編輯：龔藝；責任編輯：梁安琪

封面圖片來源：攝圖網

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