kendejihexingbakedengjijiacanyinjutouzuijindadongzuotuichulezhiwurouchanpin，guoneilaopaidejinzihuotuiyuqunianshiyueshangjiayudubanghezuokaifadeniurouweizhiwuroubing，zhiwuroudeshichangshangzhongjiaqiming，haoburenao。duizhaozhiwujitidairoudedazhangqigu，tidairoujingsaizhongdelingwaiyigeliupai – 3D打印肉還在沈潛養兵，這期食品創新專題擬細細剖析3D打印肉，在可期的市場劇變前為行業進行梳理。
圖：3D打印建模的牛排
資料來源：Novameat
3D食品打印的淵源
根據Research and Markets的研究估算，至2025年，全球食用3D打印市場的複合年增長率將達到32.05％，市場規模將達到4840.04億美元(注：新冠肺炎帶來經濟衰退的同時，因感染而停工的肉品工業也令市場嗅到了替代肉品的機會，未來的3D打印食品趨勢有待時間驗證)。
3D打印技術應用在食品領域可以追溯至2006年康乃爾大學計算合成實驗室的Fab @ Home項目，學生們研發出第一台使用複合材料與增材製造技術(Additive Manufacturing Technology)的食品級打印機，用於打印巧克力、餅幹麵團與起司等；2012年Choc Edge的3D巧克力打印機則是實現了3D食品打印機的商業化；2013年，父子檔創業公司Modern Meadow試圖以3D生物打印技術生產人造肉，正式開啟了3D打印技術被應用於替代肉生產的賽道(注：由於投資與效益考量，Modern Meadow目前已經轉為專注於更高單價的人造皮革)。一直到了2018年，風起雲湧的植物基替代肉風潮則催生了3D打印的植物肉，代表企業是Novameat與Redefine Meat。
3D打印肉能解決哪些問題？
替代肉想要解決的共通問題
畜牧業長期釋放甲烷（甲烷的效力比二氧化碳高20到30倍），被認為是全球暖化的重要罪魁禍首，地球上將近30％的無冰表麵被開墾用來畜牧，是森林砍伐、土地退化、水汙染和荒漠化的最大原因。隨著全球人口持續成長，聯合國糧食及農業組織（FAO）估計，2050年全球對肉的需求將比現在增長70％。
畜牧業伴隨著動物福利與道德問題，根據FAO統計，人類一年飼養和宰殺560億(yi)隻(zhi)陸(lu)生(sheng)動(dong)物(wu)以(yi)供(gong)食(shi)用(yong)。畜(chu)牧(mu)業(ye)為(wei)了(le)加(jia)快(kuai)動(dong)物(wu)生(sheng)長(chang)，往(wang)往(wang)使(shi)用(yong)生(sheng)長(chang)激(ji)素(su)，為(wei)了(le)避(bi)免(mian)動(dong)物(wu)感(gan)染(ran)病(bing)毒(du)，更(geng)長(chang)期(qi)濫(lan)用(yong)抗(kang)生(sheng)素(su)，導(dao)致(zhi)整(zheng)個(ge)自(zi)然(ran)環(huan)境(jing)的(de)細(xi)菌(jun)出(chu)現(xian)變(bian)化(hua)。身(shen)為(wei)食(shi)物(wu)鏈(lian)終(zhong)端(duan)的(de)人(ren)類(lei)深(shen)陷(xian)抗(kang)生(sheng)素(su)和(he)激(ji)素(su)類(lei)添(tian)加(jia)物(wu)質(zhi)超(chao)標(biao)的(de)風(feng)險(xian)。
替(ti)代(dai)肉(rou)的(de)崛(jue)起(qi)被(bei)視(shi)為(wei)翻(fan)轉(zhuan)傳(chuan)統(tong)畜(chu)牧(mu)業(ye)的(de)重(zhong)要(yao)一(yi)步(bu)，對(dui)抗(kang)日(ri)趨(qu)嚴(yan)重(zhong)的(de)全(quan)球(qiu)暖(nuan)化(hua)問(wen)題(ti)，避(bi)免(mian)動(dong)物(wu)屠(tu)殺(sha)，更(geng)能(neng)避(bi)免(mian)人(ren)類(lei)長(chang)期(qi)食(shi)用(yong)飼(si)養(yang)動(dong)物(wu)的(de)健(jian)康(kang)風(feng)險(xian)。
3D食品打印的優勢
食品工業添加過多的人工防腐劑、添加劑和其他化學物質，3D食品打印使用新鮮的食材製作各種食材，而且還可以更嚴格地控製食品的份量，從而減少過度食用，促進更健康的飲食方式。
食品加工僅取用部分的動物部位或切割原料後將邊角料丟棄，造成過多的浪費，3D食品打印可以通過僅使用所需量的原料製作食品來減少浪費。
3Dshipindayinkeyiduishiwudezhidihezuhejinxingziyoubianhua，yingyongzailaonianhuanzheheqitatunyankunnanhuanzhequntikeyizengjiatamendeshipinxuanze，gaishanjinshiqingkuang。tongyangdi，yekeyiyingyongzaiteshushipindezhizaoshang，liru：軍用食品，太空食品等。
3D打印肉的獨到解方
撇開國內存在已久的素牛排、素雞等品類，新進的替代肉競爭者絕大多數是肉糜和碎肉為主體的各式產品，包括：漢堡肉、香腸、包裝絞肉等。再看看中外各地饕客對於植物肉的品頭論足，”吃不到肉的口感” 、”欠缺真漢堡肉排的緊密口感” 、”肉排鬆軟容易崩塌”，非素食的消費者對於肉的執念不隻是味道，還有那種大口咬下肉的獨特口感與嚼勁。
圖：消費者對於植物基替代肉的部分評論
在替代肉的新興市場中，一小群專家與創業者將3D打印技術應用在替代肉領域，誌在解決替代肉的質地與口感問題。味道、質地、外(wai)觀(guan)和(he)營(ying)養(yang)特(te)性(xing)是(shi)替(ti)代(dai)肉(rou)是(shi)否(fou)能(neng)成(cheng)功(gong)仿(fang)真(zhen)的(de)四(si)個(ge)要(yao)素(su)。目(mu)前(qian)，植(zhi)物(wu)型(xing)漢(han)堡(bao)包(bao)已(yi)經(jing)掌(zhang)握(wo)了(le)味(wei)道(dao)，大(da)豆(dou)擠(ji)出(chu)機(ji)已(yi)經(jing)使(shi)口(kou)感(gan)得(de)到(dao)了(le)掌(zhang)握(wo)，但(dan)是(shi)很(hen)少(shao)人(ren)能(neng)夠(gou)同(tong)時(shi)實(shi)現(xian)。而(er)3D打印肉最大的創新之處就在紋理，創造出具有與肌肉組織相同質地的微纖維。
大多數純素肉在生產過程中都使用傳統的食品擠出機，這通常無法製造肌肉纖維或“切割肉塊”的替代品，這意味著此類製造商通常必須以大豆和小麥麵筋為原料。3D打(da)印(yin)機(ji)企(qi)業(ye)則(ze)聲(sheng)稱(cheng)，通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)他(ta)們(men)的(de)技(ji)術(shu)，以(yi)植(zhi)物(wu)為(wei)基(ji)礎(chu)的(de)行(xing)業(ye)將(jiang)能(neng)夠(gou)避(bi)免(mian)這(zhe)種(zhong)成(cheng)分(fen)，並(bing)使(shi)用(yong)更(geng)多(duo)的(de)纖(xian)維(wei)選(xuan)項(xiang)，例(li)如(ru)豌(wan)豆(dou)蛋(dan)白(bai)和(he)大(da)米(mi)蛋(dan)白(bai)。
此外，規模化生產也是植物基替代肉的公敵，Impossible Food和Beyond Meat都曾一度在渠道擴展的同時麵對產量跟不上的困境。因此導入3D打印技術也許能突破目前替代肉規模化生產的瓶頸，進而帶動替代肉價格下降，以與真肉一較高下。
3D打印肉的技術流派
3D打印肉主要是將增材製造工藝應用在”肉品”製造，使用特殊製備的可食用墨水，經過3D打印機逐點逐層累積疊加形成三維的”肉塊”，以創造食品擠出機( food extrusion machine)無法比擬的成塊肉質。推敲起來，3D打印肉的技術差異主要體現在3D打印機與墨水上。
正如同替代肉市場有植物肉(plant-based meat)與培養肉(cultured meat)兩種不同的路線，3D打印肉也有。采用植物基墨水的植物肉與采用生物墨水的培養肉各有擁護者。前者是由豌豆、大豆、小麥、薯仔、海藻抽取物等各式植物蛋白結合油脂、穀氨酰胺轉氨酶（TGase）、明膠等添加物組成，代表企業包括：Novameat、Redefine Meat；後者則是由活體動物幹細胞所培養的異體衛星細胞與培養液所構成，代表企業包括：轉為耕耘人造皮市場的Modern Meadow與在太空打印培養肉的Alpha Farms。
一般而言，使用生物墨水的3D打印技術被稱為3D生sheng物wu打da印yin技ji術shu。從cong活huo著zhe的de動dong物wu身shen上shang取qu出chu可ke複fu製zhi的de幹gan細xi胞bao，並bing從cong中zhong分fen離li出chu異yi體ti衛wei星xing細xi胞bao，在zai控kong製zhi環huan境jing下xia給gei予yu富fu含han營ying養yang的de培pei養yang液ye以yi利li細xi胞bao複fu製zhi繁fan殖zhi，然ran後hou將jiang這zhe些xie細xi胞bao與yu基ji質zhi和he營ying養yang物wu質zhi混hun合he成cheng生sheng物wu墨mo水shui放fang入ru生sheng物wu打da印yin機ji墨mo盒he中zhong，生sheng物wu打da印yin機ji將jiang生sheng物wu墨mo水shui依yi設she計ji圖tu逐zhu層ceng堆dui疊die成cheng具ju生sheng物wu相xiang容rong性xing的de生sheng物wu支zhi架jia，再zai將jiang細xi胞bao分fen配pei到dao生sheng物wu支zhi架jia上shang，最zui終zhong形xing成cheng組zu織zhi狀zhuang的de活huo體ti三san維wei結jie構gou。
其後將組織放入生物反應器中，並給予低頻刺激以使肌肉纖維發展、熔合。使用3D生物打印的培養肉基本上具有真肉的一切感官體驗，但能避免畜牧業的資源消耗與屠宰動物的人道爭議，因此被寄予很高的期待，然而3D生物打印肉的技術複雜，同時結合了3D打印與組織工程學，需要龐大的資金投入與冗長的開發時間，商業化的進程緩慢。
因此，當植物基的替代肉走上C位將市場炒的火熱時，原本鑽研於3D生物打印與組織工程學的Giuseppe Scionti也坐不住了，於2018年創立了Novameat，以自家研發的支架建構技術(scaffolding technology)結合植物基的墨水打造植物肉，吸引了眾家創業者紛紛投入3D打印植物肉技術開發，因為這些使用植物基的3D打印機比使用活體生物組織的競爭者更早看到商業化的可能性，在現下這個時空似乎更加實際。
俄羅斯科學院食品係統聯邦研究中心的學者Nataliya A. Gorbunova最近發表了一篇論文，探討梳理了3D打印增材技術與其應用在替代肉製造的可能性。3D打印食品領域常用三種打印技術：熱熔融層積(FDM，fused deposition modeling)、粘合劑噴射成形(PBP，powder binder printing)、雷射粉末燒結(SLS，selective laser sintering)，其中還是以擠出成型式的技術(FDM)最普遍適用於打印肉。
影響印刷結構的幾何精度的關鍵參數是噴嘴速度、噴嘴直徑、噴嘴高度（噴嘴和用於沉積的平台表麵和/或上個列印層的高度差）、擠出速率和填充百分比。但除了機器本身，還可以透過改變孔隙率以及圖案和調整墨水配方（添加劑和粘合劑）來改變紋理。早先有研究人員在火雞肉汁中加入穀氨酰胺轉氨酶與熏肉脂肪作為墨水，打印出來的3D肉在味道和質地上都有顯著的改善。
“3D打印肉”公司全覽
表：3D打印肉企業基本信息
數據來源：crunchbase，35鬥整理
表：3D打印肉企業產品信息
數據來源：crunchbase，35鬥整理
通過crunchbase數據庫與信息公開，我們列出了7家與“3D打印肉”相關的幾家公司，這些公司中有些是以3D打印技術為賣點，有些則是製造可供作3D打印肉的材料，與3D打印密切相關的程度則依公司有所差異。除了來自美國的Modern Meadow，其他公司都位於3D打印肉的重鎮 – 歐洲，其中3家是來自以創新立國的以色列，西班牙、芬蘭、荷蘭則各有一家。
由技術路線探討，這些公司中有4家自行開發3D打印技術與墨水配方，3家則是專注於替代肉（蛋白）的原材料研發，3D打印技術采取外援合作模式，有趣的是，其中2家都相中了太空食物的潛能，分別與俄羅斯3D打印企業和歐洲太空總署合作。
原材料方麵，4家企業是從活體幹細胞取材，然後進行複製和培育，2家是以植物蛋白為主，1家則是從空氣中提取出二氧化碳後，再與水、營養素和維生素結合製成非動物性蛋白。
7家公司成立的時間橫跨2011年至2018年，值得注意的是，2家從事3D打印植物肉開發的企業Novameat 和Redefine Meat都成立於2018年，這是在植物基替代肉企業大放異彩後的事，再仔細推敲其商業模式，兩家企業有誌一同，預計先與餐廳合作推出3D打印肉餐點，接著與肉類經銷商和零售商合作上架，並將提供整套3D打印肉的解決方案，包括：3D打印設備、3D 肉類建模係統與植物基墨水配方。Novameat和Redefine Meat賣的可真的不是肉，而是新興飲食浪潮下的創新生產方案。
從融資角度來看，7家企業吸引了近9000萬美元的投資，主要集中在培養肉技術型企業，相較於產品已經問世的植物肉企業，融資金額偏小，集中在A輪以前，整體融資金額加總還落後於植物肉吸金前四強（請詳見35鬥“人造肉”頭部企業盤點：11家公司融資總額12.8億美元，多數為植物蛋白肉）。
引人注意的是，唯一的C輪企業Modern Meadowyijingzhuanxiangzuorenzaopige，yexushirenzaopigeshichangliduo，yexushitidairoupinshichangjingzhengguogao，youyexujishufuzadepeiyurouwenshiguochengmanchang，danzhideqingxingdeshi，zibenshichangkaishizhuyidao3D打印概念企業，7家企業最近一輪融資都在一年內完成，其中5家企業集中在2019年第四季。
投資機構方麵，位於美國華盛頓的New Crop Capital和來自英國倫敦專注於替代蛋白及創新食品投資的CPT Capital投資了列表中多家企業，兩家投資機構同時投資Aleph Farms外，也分別押寶Novameat和Redefine Meat。
其他著名投資機構淡馬錫Temasek、紅杉資本Sequoia、創投教父彼得· 蒂爾（Peter Thiel）創建的Breakout Labs等也現身投資人名單，此外，大型企業旗下的戰略投資機構也紛紛看好此投資方向，包括：德國醫藥巨頭默克Merck旗下的M Ventures、化工巨頭Evonik旗下的Evonik Ventrue Capital、嘉吉Cargill、瑞士最大零售商Migros Swiss旗下的M-Industry、德國最大的家禽公司PHW Group等。
案例：Novameat
組織工程和生物醫學專家Giuseppe Scionti在巴塞羅那的加泰羅尼亞理工大學（UPC）shiyongshengwuyinshuajishuzhizuobutongdezuzhiyijinggongzuoleshiduonian。zaitadeyigexiangmuzhong，tachuangjianlerenerdeyuanxing。tahenkuaiyishidaogaiwenlijihuwanquanleisiyurentizuzhideshijiwenli，ruguo3D打印機能夠很好地模仿人體組織，那麼也可以生產出具有與動物組織相同質地的肉類替代品。於是他在2018年6月離開學係，申請這項技術的專利，並繼續創Novameat。
Novameat專(zhuan)利(li)的(de)微(wei)擠(ji)壓(ya)技(ji)術(shu)能(neng)夠(gou)生(sheng)物(wu)入(ru)侵(qin)高(gao)度(du)蛋(dan)白(bai)質(zhi)化(hua)的(de)植(zhi)物(wu)基(ji)成(cheng)分(fen)，並(bing)在(zai)微(wei)米(mi)和(he)納(na)米(mi)水(shui)平(ping)上(shang)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)加(jia)工(gong)，從(cong)而(er)獲(huo)得(de)可(ke)模(mo)仿(fang)多(duo)種(zhong)整(zheng)個(ge)肌(ji)肉(rou)。對(dui)於(yu)Novameat來說，使用3D打印是達到目的的手段，而不是目的本身。3D打(da)印(yin)機(ji)的(de)優(you)點(dian)是(shi)可(ke)以(yi)精(jing)確(que)控(kong)製(zhi)食(shi)品(pin)的(de)質(zhi)地(di)和(he)外(wai)觀(guan)。使(shi)用(yong)自(zi)動(dong)技(ji)術(shu)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)優(you)勢(shi)是(shi)能(neng)夠(gou)以(yi)非(fei)常(chang)低(di)的(de)單(dan)價(jia)快(kuai)速(su)迭(die)代(dai)新(xin)的(de)原(yuan)型(xing)版(ban)本(ben)，並(bing)個(ge)性(xing)化(hua)產(chan)品(pin)的(de)口(kou)味(wei)、質地和營養特性。Novameatdeshangyemoshishiyouweixingjichujishukaishi，fazhangengdaxingdejiqishebeijiangqijishushangyehua，weizhiwurouzhizaoshangtigonggongju，yicongduozhongchengfenzhongchuangzaochubutongdezhidi，yimofangjizhongrouleihehaixian。
使用由大米、豌豆、海藻等植物蛋白合成的紅色糊狀物為墨水配方，Novameat已經於2019年開發出現今最像的的植物基牛排，在新冠肺炎的居家工作期間，工程師更提早開發出植物基豬肉原型，另外計劃在2021年春季推出植物基魚類原型。
圖：Novameat的2.0版植物基牛排
資料來源：Novameat
圖：Novameat的植物基豬肉串
資料來源：Novameat
案例：Redefine Meat
總部位於以色列的Redefine Meat（前身為Jet-Eat）認ren為wei當dang今jin的de食shi品pin工gong業ye缺que乏fa工gong具ju和he技ji術shu來lai應ying對dui尋xun找zhao替ti代dai肉rou的de挑tiao戰zhan。這zhe家jia初chu創chuang公gong司si正zheng在zai研yan究jiu一yi項xiang技ji術shu，該gai技ji術shu將jiang生sheng產chan基ji於yu植zhi物wu的de肉rou類lei替ti代dai品pin，更geng確que切qie地di說shuo是shi使shi用yong天tian然ran和he可ke持chi續xu成cheng分fen的de牛niu排pai、烤肉和燉菜。他們的方法結合了專有的3D打印技術、數字建模和基於植物的食品配方，從而為消費者提供了新的肉類選項。
Redefine Meat 目前已經在以色列小範圍地測試了植物基打印肉，並計劃2020 年在歐洲多家餐廳中推出，但價格暫時還比傳統肉類貴不少，每公斤要價28 英鎊（約合250 人民幣），但Redefine Meat 相信最終3D 列印肉會比傳統肉類要便宜。
Redefine Meat的目標不是開發一種新的食品，而是要引進一種新的食品技術，該技術將成為快速引入當今尚不存在的新型和高級肉類替代品的平台。Redefine Meat預計將於2021年推出這些機器，不僅提供一種產品，還提供廣泛的功能。
圖：Redefine Meat透過餐廳菜肴展現將3D打印植物性牛肉
資料來源：Redefine Meat
案例：Alepha Farms
Aleph Farms和俄羅斯生物打印公司3D Bioprinting Solutions合作，2019年9月在了俄羅斯國際太空站成功完成了在太空進行肉類生物打印的實驗，該實驗包括使用3D Bioprinting Solutions的生物打印技術來打印小型肌肉組織。概念驗證試圖評估在零重力環境中遠離土地和水資源的情況下生產肉類的潛力。
為了製作實驗室出產的肉，Aleph Farms首先通過小活檢從牛身上提取細胞。然後將細胞放入營養液中，以模擬牛體內的環境，細胞在受控環境中長成一小塊牛排。Aleph Farms自認是唯一一家能夠製造包括肌肉纖維和血管在內的全質地肉的公司。
圖：3D打印培養肉流程
資料來源：Aleph Farms
結語：未來食物的科幻大片
用一段GlobalData食品記者安迪·科恩（Andy Coyne）的話作結：當我們想到3D打印和肉類，那可能是未來的某個階段，人類在實驗室中製造牛排，充滿了科幻感。然而，透過3D打印，以植物為基礎的替代肉行業將擁有更多的纖維選項，例如豌豆蛋白和大米蛋白，並擁有更近似於真肉的口感。3D打印公司正處於解決植物基替代肉行業問題的風口浪尖，而這是先前他們專注於完善3D打印技術時沒有預見到的。
值得注意的是，不論是植物肉、培養肉或3D打印肉，人類創造了新的食物類別，現行的食品行業規範，如食品標示與法規等也迎來全新的挑戰，在技術、資本、市場的推動之下，一個全新的食物係統正在建立之中。
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