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3d打印與切削加工的比較
3d打印與切削加工的比較
更新时间:2024-09-28 07:22:13

現在,3D打印的應用越來越廣泛,已經滲透到了人類的吃穿住行當中,比如我們的日常飲食中就出現了這樣的高精尖技術——當真科技與狠活相結合,3D打印與蛋白、脂肪相融洽,一個嶄新的、充滿變數的食物未來在我們面前徐徐展開。

“3D打印肉”是以色列一家年輕公司Mea Tech 3D所主要負責研發出的人造肉項目,它此前的研發重心是人造雞肉與牛肉,并且大獲成功。

該公司旗下研制出的人造雞肉是以色列特拉維夫地區餐廳特色菜的原料,而今年二月,Mea Tech 3D又研制出了第一塊3D打印牛排,并且以迅雷掩耳不及之勢投入了到商用領域。在德國、荷蘭、比利時的許多餐廳已經能通過預約品嘗這一“人造美味”。

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雖然作為出産公司,Meat - Tech 3D大力說明打印肉的健康無害與環保,但無數的消費者還是對其持懷疑态度:

3D打印肉是真的肉嗎?它是如何生産出來的?它的生成過程中是否會出現對人體有害的物質?以及它的營養價值真的和真實的肉一樣嗎?

而這些問題,歸根究底就八個大字:3D打印肉能吃嗎?

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3D打印肉能吃嗎?

【1】“打印原理”

“3D打印肉”能不能吃要先從它的生産方式、打印過程說起。

說到“打印”,人們下意識想到的就是在電腦上把文件準備好,連接上打印機通過墨盒進行操作,打印出來一份扁平的紙質文件。雖然3D打印與此又異曲同工之妙,但事實上,3D打印的重心更在于3D——即三維立體上。

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3D打印是一種快速成型技術,以數字模型為基礎,各種塑料、粉末狀金屬為原料,通過3D打印機構造出立體的物體來。

3D打印肉,也是同樣的原理——隻是原料從塑料、粉末金屬變成了豬、牛、雞肉中的幹細胞,因此,與其說是“打印”技術,不如說這是一種新的食品工程技術

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實驗室會從現實中被麻醉的雞、牛、豬等動物禽類身上進行細胞分離,提取質量最好的幹細胞,在動物體外進行大規模的細胞培養。這些細胞則會在技術作用下分化成肌肉細胞和脂肪細胞,就像紅色和白色的墨水,這兩種墨水作用在一起才能成為“墨盒”,勾畫出具體的“肉”的形狀。有了“墨水”還不夠,科研人員們還要控制細胞與細胞之間的間隔與位置,組裝相應的肉類結構。然後才通過3D打印環節和生物支架将其轉變為組織。

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之後的打印環節并不像我們打印紙張,揭開機器的蓋子就能取出完整成熟的“産品”。打印出來的“肉”還需要在超清潔的培養基裡浸泡上一段時間,目的是為了促進肉中細胞的增殖繁衍與成熟。這個過程和牛犢、豬崽都需要養殖一段時間變成肉牛、熟種之後才出欄宰殺是一樣的原因,隻是自然的生長變成了通過生物手段進行的催化生長。

隻有經過培養基浸泡過一段時間的“打印肉”才會出現和真肉一樣的紋理、口感與稠度,甚至成分與營養也十分相近。

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在這一整套流程中,肥瘦肉,即肌肉與脂肪的比例甚至可以通過在程序參數上的預先設置進行比例定制,肥多瘦少、瘦多肥少,或者五花,都可以接受個性化設計。當然形狀上,隻要你喜歡,打印成心形也可以。

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【2】成本巨大,但前景光明

所以根據以上原理,3D打印肉不僅能吃,而且因為比植物肉、微生物發酵肉更安全、完整、健康,所以已經在全球的某些區域大受食客歡迎,更刺激着細胞培養肉機構下大力氣更疊研發,以謀求能完全代替市場的真實肉。

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2013年,荷蘭馬斯特裡赫特大學的一位教授第一次通過細胞培養肉加3D打印技術成功合成出了第一塊可食用“人造肉”,而這塊肉的造價為32.5萬美元。荷蘭細胞培養肉公司Mosa Meat也在2020年表示,它們的“打印牛肉”産品成本為每公斤180美元,而自然養殖的牛肉每公斤飼養成本才僅2美元。

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從細胞分離、提取到打印、合成、培養、成熟,每一個環節都意味着一筆巨大的資金和時間投入。3D打印技術的耗資強,周期也格外的長。但仍然有許多國内外的生物科技公司選擇攻克這一研發難度最高的技術:

澳大利亞細胞培養肉初創公司Vow Food在2019年推出了世界上第一款“打印”出來的袋鼠肉,目前正在研發羊駝的人造肉;美國的創新食品公司Blue Nalu則是緻力于通過魚細胞研創出三文魚、金槍魚等無骨無皮的魚片;中國南京的培養肉科技公司周子未來在2022年研發出了中國第一塊“細胞培養五花肉”,用到的技術不僅僅是3D打印,還有靜電紡絲、水凝膠、組織化植物等生物支架。可以說,在這條賽道上,已經湧現出無數的領跑者。

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為什麼大家會熱衷于研究3D打印肉呢?

一是因為打印肉替代真實肉,可以降低畜牧業對環境的影響,畜牧業排出的糞便會造成氣體、生物的污染,使用的飼料和微量元素也會造成金屬元素的污染;同時畜牧業的減少也能降低對土地、水源、能源的使用;

二是因為“打印肉”中的營養與成分受人類控制與設定,就能避免很多真實肉所附帶的諸如膽固醇、三高等疾病與過量元素;三是對于以色列等猶太地區的居民而言,“打印肉”的市場明顯非常客觀,而且這個群體随着宗教信仰以及素食主義偏向的擴大在增加。

因此3D打印肉的發展不僅能減少傳統養殖業對環境的影響,還能降低有害病原體污染的風險、消除對抗生素等藥物的需求,避免農藥殘留進入肉品的可能,保障國民肉食供應的同時保證食品的安全。

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除了肉,更多“打印”可能

上文中我們已經提及,許多大型細胞培養肉科技公司的“初創肉類”都是雞肉或者牛肉,而且3D打印也是目前所知的唯一可能代替母牛制造牛肉的技術。但因為豬肉是全球消費最多的肉類,所以各大機構也紛紛拓寬了豬肉研發線。還有許多企業将重點放在了魚、袋鼠、羊駝以及其他非馴服動物上。

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當然,除了肉類,3D打印技術還用在了許多食品上。由果泥和素食凝膠打印出的3D棒棒糖,造型随心多變; 意大利意面公司百味來還推出了多款3D打印意大利面;美國甜品創意工坊The Sugar Lab還用最普通的白砂糖打印出了精緻又複雜的各種糖果雕塑;日本的3D打印食品公司也不甘落後,Open Meals可以用海藻酸和乳酸鈣3D打印出各種造型的壽司,不管是荷包蛋還是小章魚,應有盡有,就是看起來十分像素風。

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既然肉類和甜點、零食都可以3D打印,那素食自然也可以。荷蘭應用科學研究組織的多位專家一同研制出一種可以生長、可食用的素食。它使用真菌和豆芽等作為打印材料,創造出一種像是圈養着豆芽和蘑菇生長的球狀曲奇餅幹。隻是,可以但沒有必要。而且,新加坡科技與設計大學的研究員也發現,牛奶也是一種非常好的3D打印材料。造型多樣,可控制添加多種軟填充料,可以保持原有的營養成分,且尤其适合有特殊飲食要求的病患或孩童。

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針對有吞咽困難的患者,新加坡南洋理工大學的研究員還發現,可以用蔬菜制造“素食墨水”打印出液體或果膠形狀的食物,不僅能更好保留其口感和營養價值,還能保持具有吸引力的造型吸引患者食欲。

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3D打印技術應用到食品加工和工程領域,妥妥的就是疊上了美食加科技的雙Buff了。這項技術不僅可以創造出更安全健康的“人造肉”,也能提取非食用的藻類、昆蟲等物質中的營養成分加工為非傳統食物……任何技術都是發展的過程,我們也期待能看到在這個過程中,3D打印技術如何在人類食物供應中發揮出驚人的作用于價值!

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參考資料:

  1. 李鑫、張爽、許月明等:3D打印技術在肉類加工中應用的研究進展,武漢輕工大學學報. 2022,41(04)
  2. 楊慶餘、王妍文、李響等:基于食品3D打印技術的食品原料研究及應用,食品工業科技. 2021,42(08)
  3. 我國第一塊肌肉幹細胞培養肉面世,食品工業. 2020,41(01)
  4. 何炜:畜牧業生産帶來的生态環境問題,《城鎮建設》2020,9(25)
  5. 趙勇、王凡、張昭寰等:人造海鮮的研究進展與展望,水産學報. 2021,45(02)
  6. 王明爽、姜涵骞、李林等:基于果蔬原料的食品3D打印技術及其應用,食品科學. 2021,42(07)
  7. 西班牙展示3D打印肉 用類似肉纖維蛋白食材噴塗堆積而成,食品與機械. 2015,31(02)
  8. 王淋靓、許偉等:3D打印食品的新發展,輕工科技. 2015,31(07)
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