美国哥伦比亚大学工程师利用多波长激光实现3D打印三道菜，成功解决传统3D打印食物口感单一的问题。通过精确控制每层食材的烹饪方式，他们可调节食物的弹性、嚼劲和质地，实现高度个性化的美食体验。该技术不仅让植物基饮食更可口，还具有环保、健康和可持续优势，同时有望推动未来智能厨房和定制化食品的发展。本文详细介绍了激光3D食物打印的原理、应用和未来潜力。
美国哥伦比亚大学的工程师开发出一种新技术，可以使用多波长激光进行3D打印，制作出三道菜的完整餐点。这一方法解决了该领域的主要挑战之一——重现真实质感，因为大多数3D打印食物都是由糊状物、凝胶或粉末制成，这限制了其与传统烹饪食物的相似度。
在发表在《食品工程杂志》上的一项研究中，哥伦比亚团队展示了如何使用不同波长的激光逐层烹饪原料。通过调整每个激光的频率，他们能够精确控制每一层的烹饪程度，从而微调食物的质地和一致性。这使得可以改变咀嚼感、硬度和弹性等特性，使每道菜高度可定制。研究人员报告称，他们制作了迄今为止最复杂的3D打印餐点——一份包含14种食材的三道菜。
“食物是我们每天都会接触并进行个性化的东西——将软件融入烹饪，使餐点制作更加可定制，似乎顺理成章，”首席作者乔纳森·大卫·布鲁廷格（Jonathan David Blutinger）表示。
哥伦比亚工程师利用激光3D打印三道菜。图片来源：雅虎
个性化、可持续性与未来潜力
研究人员表示，基于激光的3D食物打印可以通过改善质地并提供更高的个性化，使植物性饮食更具吸引力。转向植物性食物还具有环境和健康优势，例如减少畜牧业带来的污染、降低癌症风险，同时增加膳食纤维摄入并减少饱和脂肪摄入。在肉类价格上涨的情况下，这类饮食方式也可能更加经济实惠。
除了个人好处之外，3D食物打印还可以帮助减少对产生大量废弃物和温室气体排放的大规模生产食品的依赖。尽管哥伦比亚团队展示了该技术在大规模应用上的潜力，但他们指出，还需要进一步研究以优化和扩展这一过程，以实现更广泛的应用。
3D食物打印的发展
研究人员正在通过将3D打印与创新烹饪方法相结合，探索新的烹饪技术。哥伦比亚大学的另一团队开发了一种方法，可以3D打印并用激光烹饪食物，制作出由七种食材组成的蛋糕切片。他们使用定制的挤出机制来沉积如香蕉和全麦饼干糊等材料，这些材料先在CAD中建模，然后导出为STL文件进行3D打印。
在3D打印头上安装了一颗445纳米、功率为5–6瓦的蓝色激光二极管，用于烹饪打印的食材层。该过程展示了对风味和质地的毫米级控制，尽管在多成分打印和烹饪一致性方面仍存在挑战。
制作3D打印蛋糕的步骤。图片来源：npj Science of Food
在商业领域，Revo Foods推出了Food Fabricator X2，这是全球首台工业级3D食物打印机，可实现高产量生产整块肉类和鱼类替代品，并支持自定义形状、质地和结构。其多喷嘴高精度挤出系统支持连续生产和大规模定制，而无需对硬件进行重大更改。
Revo的技术起源于2017年的欧盟研究项目，其技术最初通过3D打印鲑鱼片“THE FILET – Inspired by Salmon”得到验证，旨在扩大可持续食品制造规模，并减少对过度捕捞海洋资源的依赖。
