3D打印技术在果蔬食品中的应用及研究进展

李 鸣， 冯 蕾， 李大婧

(1.江苏大学食品与生物工程学院，江苏镇江 212013； 2.江苏省农业科学院农产品加工研究所，江苏南京 210014)

3D打印技术也被称为增材制造，通过软件设计产品的程序，然后将粉末状、液状等可黏合材料分层制造、逐层叠加，打印成各种三维产品。3D打印技术是综合计算机、精密传动、数控技术和材料科学等技术知识的新型快速成型技术[1]。3D打印技术现在已经广泛应用于航天科技、海军舰艇、房屋建筑、医学领域、生物技术以及食品行业等多个领域。3D打印技术首次应用于食品行业是由康奈尔大学的研究人员使用挤压打印机进行的。对于食品行业来说，3D打印技术的应用有很大优势，可以缓解资源消耗，节约生产成本，拓宽食品原料来源，还可以根据不同的人的特定需求设计独特的健康食品，如病患、老人和小孩，根据个人的身体情况进行设计制作，还可以生产传统食品生产无法实现的一些个性化食品[2]。随着社会的发展，消费者对食品的要求越来越高，期望值也越来越高，3D打印技术的应用打开了食品领域的新大门。水果和蔬菜是人体日常摄入营养和能量的重要组成部分，为人体提供维生素、碳水化合物和矿物质等，食用水果和蔬菜还可以降低一些疾病的发生，如心血管疾病、退行性疾病[2]。因此，将3D打印技术应用于果蔬的打印，可以丰富材料的来源，还可以根据需求制定营养配方，满足人们的特殊需求。本研究从3D打印技术种类、原料特性和影响因素等综述以果蔬为原料的3D打印技术，并对其发展进行展望。

1 3D打印技术概述

1.1 技术原理

3D打印技术的原理是通过计算机软件先设计出产品的程序，机器收到信息后，采用分层的加工方式一层一层地打印，然后逐层将无数的片层叠加在一起，形成一个立体的三维打印产品[3]。

1.2 技术种类

目前应用于食品行业领域的3D打印技术主要有喷墨打印、选择性激光烧结、热熔挤出和黏结剂喷射4种[4]。

1.2.1 喷墨打印 喷墨打印食品类似于注射器喷射，是利用气动薄膜喷嘴将油墨逐滴喷射的方法打印在移动的物体上，多用于食品表面，如饼干、披萨和蛋糕进行填充和修饰，主要处理一些低黏度材料。喷墨打印有连续喷墨打印和点播打印2种，主要受温度的影响。Furuno等研发出一种可食用油墨，用来修饰食品表面[5]。喷墨打印速度快，可以采用多个喷头同时操作，为食品进行修饰，增添食物的视觉效果。大多数3D打印食品研究使用脱水和冻干食品进行挤压打印，但一些果蔬作为原料时，冻干操作会使蔬菜和水果细胞壁受到破坏，导致维生素流失，因此失去营养价值[6]。将不适合脱水和冻干处理的果蔬制作成食品油墨进行喷墨打印，可以减少营养物质的流失。

1.2.2 选择性激光烧结 选择性激光烧结是以激光作为动力源，选择性地将粉末一层一层熔合，制成三维物体技术。第1层完成熔合后，再覆盖上1层新的粉末层，激光扫描新一层的横截面，选择烧结成型，重复此操作，直至完成一个3D物体。TNO公司利用激光烧结将糖和雀巢粉(NesQuik powder)融合在一起形成一款新的产品[7]。选择性激光烧结可以在短时间内完成产品，且无需后续处理，逐层扫描烧结的方法可以改变产品每一层的成分，使食品富有更多营养成分和风味，但是此方法目前只适用于相对熔点较低的糖和脂肪粉末原料[8]。

1.2.3 热熔挤出 热熔挤出别称熔融沉积成型，该技术是将固体原料熔化，通过打印机喷头挤出，材料遇冷凝固，然后立即挤出，层层叠加最终成型。麻省理工学院的研究人员采用热熔巧克力作为原料，打印出“数字巧克力”模型，进一步研发可以定制个性的巧克力[9]。热熔挤出技术简单易操作，但成型所需时间较长，且此技术制成的产品还需要后续加工处理，需要烹饪和挤出技术结合制备食品。Lee等将冻干菠菜粉分散在连续的水胶体基质中，开发出食品油墨系统，适用于热熔挤出技术。热熔挤出适合软性材料的打印，如柠檬汁凝胶、果胶凝胶、土豆泥等[10]。

1.2.4 黏结剂喷射 黏结剂喷射技术是将原料粉末均匀分布在制造平台上，黏结剂喷射在粉末层上，使其黏结在一起，送粉、铺粉和黏结剂喷射3个操作重复多次进行，最终形成一个三维物体。Sugar Lab公司利用此方法将糖作为原料，在其中添加不同口味的黏结剂，制成婚礼和一些重要场合所需要的蛋糕[11]。黏结剂喷射技术的优点是成品速度快，原料成本低，但是设备成本高，成品表面粗糙，同样需要后续加工处理[12]。

2 3D打印果蔬食品的研究现状

2.1 材料

根据水果和蔬菜种类的不同，所含营养物质也各有不同。因此，维生素、糖和微量元素等的摄入量会存在差异。

2.1.1 凝胶型原料 果蔬中含量最高的是水，其次是糖。水果中可溶性糖的含量相对较高，而蔬菜中的纤维含量相对较高。碳水化合物的组成有单糖、双糖和多糖，在选择打印原料时，要注意不同糖的理化特性。在果蔬当中淀粉含量较高的有马铃薯、山药和甘薯等薯类。对于水分和淀粉含量多的果蔬材料，需要添加水胶体改善材料的流变特性，将其制成凝胶状进行打印加工。在挤出打印时，果蔬材料最常用到的是马铃薯凝胶、柠檬汁凝胶、芒果凝胶、甘薯凝胶等[2]。

2.1.2 油墨型原料 水果中蛋白质含量最高的是香蕉和猕猴桃，蔬菜中豆类的蛋白质含量最丰富。Pant等使用新鲜蔬菜为吞咽困难的患者制作3D打印食物[6]。将购买来的豌豆、胡萝卜和白菜去皮、清洗，水煮后将水抽干，然后放入加工机器中彻底搅拌至糊状，进行筛分，再测得蔬菜泥的水分含量，最后添加一定浓度的黏合剂制成打印所需的油墨。在打印过程中，pH值、压力和较高的剪切速率对蛋白质打印也有影响，电荷浓度的改变、过高的压力和较快的剪切速率均会导致非牛顿行为，从而影响打印效果[13]。

2.1.3 粉末状原料 粉末状原料对于其粒径分布、密度、湿润性和营养价值都有一定的要求。水果和蔬菜都属于天然食品材料，水分是果蔬中最丰富的成分，西瓜、草莓、西红柿的含水量可达90%以上，香蕉、马铃薯的含水量在80%以下，水分含量是最具影响3D食品打印的因素，对于水分含量高的果蔬原料，在不破坏其他营养成分的情况下，可以将其制成冻干粉，进行3D食品打印[14]。在面食类打印产品中，为了提高产品的营养价值，会加入大量蔬菜颗粒。Silva等将花椰菜粉加入淀粉面团中，提高面食的营养价值，然后将其用于3D打印制作食品[15]。

在利用水果和蔬菜作为材料进行3D食品打印时，要选择新鲜的果蔬，而果蔬具有季节性和生物多样性的重要特征，因此要根据气候和环境条件选择合适的果蔬。

2.2 食品种类

2.2.1 休闲食品 休闲食品主要是指人们闲暇、休息时所吃的食品。在3D食品打印方面，有人将水果和蔬菜混合，生产即食饮料，制成冷冻饮品[16]。将几种水果和蔬菜与牛奶、酸奶、果汁等混合，最后加工制成浆状[17]，在这个混合加工过程中，不仅考虑整体的营养含量也考虑到感官特性，尤其是在颜色和味道方面。Severini等采用3D打印的方法，根据营养含量，选择水果和蔬菜，均衡配比，获得“可打印的冰沙”[16]。英国的一家公司研发出一款使用分子球化工艺的“水果打印机”，原料采用果汁和海藻酸，打印前将两者混合，制成混合物后滴加在氯化钙溶液中，果汁混合液被裹上1层薄膜，再进行打印。虽然打印出来的产品不是真正意义上的水果，但和水果具有一样的口感[17]。Derossi等以水果为基础制作了一款水果零食，专为3～10岁的儿童提供[18]。Keerthana等利用3D食品打印技术，用蘑菇作为食品原料开发出一种富含纤维的零食[19]。张慜等将草莓与青柠檬、青柠檬与芒果、草莓与橙汁两两混合制成凝胶类浓缩果浆，采用双喷头打印机打印出不同的空间形状和数量的夹心点心，使食品的味道更丰富，外观效果更好[20]。随着3D食品打印技术的不断进步，糕点、饼干、巧克力等被成功打印，给休闲食品带来更加多元化和个性化的发展(图1)。

2.2.2 航空食品 随着科学技术的进步以及空间技术的发展，宇航员将在太空中停留越来越长的时间。在太空停留期间，宇航员食品的供应也很重要，携带食品的保质期要够长，还要尽量保持新鲜。3D打印技术使用简便，打开了航空食品的新局面。3D打印机中的材料盒可以存放蛋白质、微量元素和调味剂等营养成分，可保存30年也不会出现食材变质和浪费的现象，从而为宇航员提供保质期更长久的食物[22]；且3D食品打印机不需要繁重的加工工艺，操作简单、快捷，宇航员可以随时自制新鲜的食物，在食用后也不会产生食品包装垃圾[23]。除主食以外，果蔬是摄入营养成分最重要的食材，富含碳水化合物、维生素和微量元素等营养素，在进行3D食品打印时可以根据宇航员的口味和营养需求随意搭配，为宇航员提供一个浓缩的厨房[24-25]。

2.2.3 其他 对于水果和蔬菜为原料的食品打印，为了使食材处于蔬菜泥或水果泥的状态，需要添加一些物质使食材的水状胶质浓度得到调整。还有一些重组食品，需要根据儿童和老年人的实际情况，如食品的硬度、韧度和脆度还有所需营养成分的要求，制作出符合特定需求的食品。章云等以米粉、桂圆和荞麦粉为主要原料进行3D食品打印，原料低糖、低脂肪，桂圆中还含有大量对人体有益的营养元素，制作出的食品营养又健康[26]。张慜等以冻干玫瑰花和草莓碎屑为原料开发含益生菌的3D打印食品，在创新食品的同时增加食品的功能性[27]。吞咽障碍是老年人常见的现象，从老年人的正常营养供应和饮食吞咽安全2个角度出发，张慜等使用双色马铃薯泥/紫薯泥进行3D打印，成品易于吞咽，质地柔软且具有较好的爽滑性[28]。Lipyon等成功打印土耳其肉饼，打印出的肉饼形状保持良好的立方体，内部的凝胶芹菜夹心也无露馅情况[29]。Phuhongsung等对大豆蛋白、南瓜和甜菜根的混合物进行了3D打印，研究出在不同pH值下食品的颜色、质地和风味变化，为生产新的健康3D打印食品提供了一个方向(图2)[30]。

3 果蔬食品3D打印特性的影响因素

3.1 流变学特性

在食品打印过程中，材料的流变特性对于食品材料的印刷适性、不同打印层的结合以及支撑沉积层至关重要。在3D打印过程中，理想的食品原料要有合适的屈服应力、弹性模量和动态机械损耗切线值来保持打印形状，还要具有相对较低的稠度指数和流动性指数，方便挤出[2]。动态机械损耗切线值小于1表示主要是弹性行为，大于1表示主要是黏性行为，较高的动态机械损耗切线值代表原料更多的类似流体；具有剪切减薄特性的假塑性流体是挤出型印刷的理想材料，低的流动特性指数表示较强的剪切稀化现象，施加剪切应力，黏度降低，因此容易被挤出[31]。

凝胶和淀粉等物质的添加可以改变材料的流变性，使其能够成功打印。Liu等在马铃薯泥(MP)中添加不同浓度的马铃薯淀粉(PS)，然后进行打印，用混合流变仪测量流变特性，发现不含PS的MP混合物黏度低，得到的印刷品发生变形，且分辨率差；而添加2%PS的MP，损耗切线值随之增加，具有适当的剪切应力和弹性模量，制备的印刷体表面光滑，有良好的分辨率[31-32]。Yang等以柠檬汁作为3D打印原料，研究马铃薯淀粉对柠檬汁凝胶的流变性能和力学性能的影响，发现柠檬凝胶的表观黏度随剪切速率增高而降低，说明柠檬凝胶为假塑性流体，剪切变稀，有利于挤出[21]。可见，淀粉含量高会使原料黏度较高；较小的损耗角正切值使浆液表现出较差的流动性，导致挤压困难。当马铃薯淀粉含量添加到15%时，印刷体的表面纹理平滑，无压缩变形。

3.2 微观结构

3D食品打印过程中可能会发生材料的横截面沉积，会影响3D打印结构本身的微观结构和纹理。孔隙率和气孔总数是表征微观结构的2个最基本指标。与传统工艺食品相比，3D打印食品的气孔明显较大，这可能是由打印速度与挤压速率不平衡、食品配方在挤压系统中被压缩而造成的。打印材料粒径的变化会引起流动性能的变化，材料的粒径减小，表观黏度和弹性模量提高，打印性能变好，孔隙分布就会变均匀，表面变光滑，微观结构变有序[33]。

Derossi等发现，3D打印对微观结构有明显影响，如气孔的尺寸、数量和形状；还观察到印刷运动的驱动受到气孔位置的影响，对硬度、咀嚼性和黏结性都有显著影响，材料微观结构的差异会影响力学性能，印刷体的硬度、咀嚼性和黏度高于传统食品[34]。Dankar等将马铃薯泥和4种添加剂混合，用扫描电子显微镜观察不同样品的微观结构，发现含有卵磷脂的样品与原本的样品相似，有棉纱状结构，产品表面光滑，气孔细小；含海藻酸盐的样品引起了更多的折叠；而添加琼脂和甘油的样品产生了网状结构，这种结构更加紧密[35]。因此，在样品中加入琼脂或海藻酸盐可以使印刷体具有良好的稳定性。

3.3 水分状态

大多数果蔬含水量高、黏度低，因此打印过程中会受到一定的限制。3D打印食品过程中采用低场核磁共振技术观察样品中水分子的运动特征，得到的曲线有3个峰，代表样品中水分的3种状态，即结合水、吸附水和自由水[36]，水的分布与材料的结构和流变性能密切相关。Liu等以马铃薯泥为材料，先测得不同配方MP的3D打印行为和流变性能，分析氢质子弛豫时间和相应的峰面积，再进行主成分分析，建立线性模型来预测马铃薯泥的流变参数，通过Fisher判别分析间接预测马铃薯泥的打印适应性[37]。杨帆对不同马铃薯淀粉含量的芒果浓浆凝胶体系中的水分状态分布情况进行分析，发现随着马铃薯淀粉含量的增加，样品的凝胶强度逐渐增强，持水能力提高，因为马铃薯淀粉结合水分子的能力较强，可以提高印刷体的稳定性和支撑力[38]。Yang等分析不同淀粉添加量对柠檬凝胶流变性能的影响，并进行核磁共振分析，发现不同淀粉的样品水分分布不同，当样品中的水状态主要是自由水和半结合水时，样品具有一定的流动性和成型性，有利于挤出，同时保持打印后产品结构的稳定性[39]。

3.4 质构特性

食品的质构特性包括硬度、黏附性、弹性和内聚力等，食品的质地属性与感官属性有关，3D打印食品的最终产品为即食产品，质构特性对消费者的接受度方面有着重要影响。TPA质地分析又称“二次咀嚼测试”，是通过仪器模仿人的咀嚼动作，将黏附性、咀嚼度和硬度等参数指标建立标准化的测量方法，其中硬度是试样第1次压缩到一定程度时所需的力，弹性是指试样压缩变形后再恢复的程度[26]，黏附性反映接触面的附着能力，内聚力反映试样内部组织的黏聚能力。Shi等分析添加蜂蜡油凝胶对马铃薯淀粉-蛋白质体系3D打印的影响，采用质构分析仪测定油凝胶的硬度、弹性和咀嚼性，发现蜂蜡用量为5%时，打印过程中因材料的硬度较低而发生坍塌；25%蜂蜡凝胶硬度高，常温下不易打印挤出；蜂蜡用量在5%～25%之间时，油凝胶都有较好的硬度、黏附性和弹性，具有良好的结构支撑性能和挤出性能[40]。Yang等在研究柠檬汁凝胶食品3D打印材料并优化打印参数的同时，对柠檬汁凝胶进行质构分析[21]。在添加适量的淀粉后，柠檬汁凝胶的硬度、弹性、黏结性都有所提高，有利于挤出，使得打印产品的结构更加紧密，稳定性更强。

3.5 粒度大小

原料在进行3D打印操作之前，要对其进行加工处理，处理之后材料的粒度也是影响打印效果的因素之一。蔬菜和水果衍生物根据其固有的微观结构颗粒的大小，表现出的流变性能具有独特性。当采用干粉状原料用于食品油墨配方制造时，决定分散粉末体积分数的重要参数就是颗粒大小，使其具有优越的打印性能。原料粒径范围不同对3D打印性能的影响也有所不同。Feng等分析粒径分布对胡萝卜果肉中类胡萝卜素的释放、理化性质和3D打印特性的影响，该试验中胡萝卜果肉粒径范围为500～1 000 μm，打印成品的稳定性、表观黏度、流变特性和质构特性等随着粒径的减小均有所提高；浆状原料的粒径越小，其打印性能越好，孔径分布越均匀，微观结构越有序[33]。Lee等选用冻干菠菜粉作为原料，根据粉末的粒度来表征粉末的微观结构，探究其对食品油墨打印性能的影响，材料混合物属于分散体系，分散体系的流变性能依赖于颗粒的溶胀性，该试验菠菜粉的粒径范围为50～400 μm，随着粒径的增大，冻干菠菜粉的孔隙率增大，储存模量和损失模量增大，显著影响了混合物的流变特性和打印性能[10]。

3.6 打印工艺

工艺参数如喷头直径、丝径、挤出速率、喷头移动速率和喷头高度等，对打印产品的影响同样至关重要。喷嘴高度是挤出喷头尖端与顶层之间的距离。喷头直径是打印喷头的直径，直接决定打印后样品的精度和表面的粗糙度。挤出速率和喷嘴移动速度同时影响3D打印，会改变单位时间内单位长度的基础量。Yang等开发出基于柠檬汁凝胶系统的打印食品结构，分析打印参数对产品质量的影响，发现减小喷嘴直径物体的分辨率会提高[21]。杨帆以芒果浓浆凝胶体系为原料对打印工艺参数进行优化研究，发现常温下原料自身的黏度使得原料不具备可打印性，适当提高温度可使原料更易于被挤压，从而提高可打印性，样品在30 ℃时具有最理想的黏弹性，打印产品的效果最佳[38]。Derossi等开发出一款3D打印水果零食，并发现使用高挤出速率时，印刷层的直径会增加，而极低的挤出速率导致挤出压力降低，导致打印的线条不一致[18]。

工艺参数要根据物料的具体情况作出适当调整。喷嘴直径并非越小越好，物料的粒径及均匀性、样品的表观黏度都是影响喷嘴直径的因素；打印高度可以采用数学建模的方法计算出最佳的理论值；适当改变打印温度有利于提高产品成型的质量等。

4 3D打印果蔬食品的问题

4.1 原料特性

最初3D打印技术应用中大多都是非食品材料，如金属、陶瓷和合成高分子材料，通常是在有机溶剂和一些较极端的条件下进行的，但是这些都不符合国家食品安全标准[41]。因此，应用于食品打印原料首先要符合食品安全标准，这是3D打印在食品领域应用的挑战之一[42]。Dankar等认为，可用于食品打印的相关原料应具备打印性、适用性、后续加工性等3个特性[43]。

果蔬属于不可打印材料，其本身存在打印缺陷。如果蔬含水量较高，制成浆状后流动性较强，在流变性能上不符合3D打印的要求；水果和蔬菜在加工过程中会引起褐变和氧化反应，从而影响原料的营养和感官特性；果蔬纤维含量高，在制浆后会有残留颗粒，容易堵塞打印喷嘴。因此，使用果蔬原料进行3D打印时，需要通过添加其他物质来改变其特性进而完成打印。

4.2 前处理

4.2.1 捣碎或均质化 果蔬作为食品打印原料时，需要将其制成糊浆状，这是主要单元操作之一。果蔬的纤维含量高，所以在捣碎制浆过程中会有残留物，这些残留物会堵塞喷嘴影响打印的进行[39]。因此，果蔬原料在制浆后再进行均质或过筛，颗粒的大小也会影响流变性能和打印性能，从而影响打印效果，均质过筛可以去除大颗粒残留物，以避免堵塞情况的发生。Severini等使用分散机得到的浆料颗粒又小又均匀，是良好的打印材料[16]。

4.2.2 添加增稠剂和添加剂 果蔬作为原料进行3D食品打印的难度主要在于果蔬的水分含量高，原料在制成糊浆状后，需要具有一定的黏弹性，即降低材料的水分含量，提高材料的质量比重来改善原料的流变性，增加黏度来满足打印条件。改善果蔬材料流变性最常用的方法是添加增稠剂和添加剂，如淀粉、果胶、黄原胶、琼脂等。淀粉已经作为增稠剂应用于马铃薯泥、浓缩草莓汁、柠檬汁、蓝莓花青素粉末等；胶体应用于浓缩果汁、蔬菜粉、马铃薯泥等。Yang等发现，柠檬汁凝胶的流变性会根据不同的淀粉有不同的变化，马铃薯粉会使凝胶结合水的流动性增强；小麦淀粉会增加黏度[21]。Vancauwenberghe等用果胶溶液制作生物油墨，利用3D技术打印创新食品，与植物组织类似[44]。Cohen等添加水胶体在果蔬中用来改善材料的性能，最终得到形状满意的打印产品[45]。

4.2.3 添加抗氧化剂 选择合适的水果和蔬菜后，进行破碎、压榨处理，去除果皮和果核。一些果蔬在去除果皮后，果肉与空气接触会发生氧化和褐变现象；一些打印后的食品不能立即食用，需要后续的加工处理，在半成品保存过程中也可能发生褐变现象，影响食品的品质，为了防止这些反应的发生，可添加抗褐变剂保持原料的原有色彩。抗坏血酸和柠檬酸是常用的抗氧化剂，具体使用要根据原料的理化性质来选择。Derossi等以香蕉为主要原料进行食品打印时，使用柠檬酸和抗坏血酸来抑制褐变反应[18]。

4.3 后处理技术

一些食品打印后不能立即食用，需要适当的后处理方法。打印产品的形状稳定性可以通过物料的持水性预测，用于3D打印产品后处理的干燥方法有冷冻干燥、烘箱干燥和微波真空干燥[46]。Yang等采用微波真空干燥的方法对芒果汁3D打印凝胶进行后处理，比较不同干燥时间对产物风味、水分分布和质构的影响，发现芒果汁凝胶在微波真空干燥4 min下，凝胶体系致密，硬度最高、黏性最好，可以保持良好的稳定性，样品形状的精度也有所提高[47]。杨帆用储存时间较长的即食的芒果浓浆凝胶进行打印，打印成品的形状稳定性随储存时间的延长而降低，导致精确度降低。因此，对于储藏期较长的即食类的芒果浓浆凝胶材料，建议储存期为20 d以内[38]。张慜等利用浓缩果浆预后处理改善3D打印效果[48]。控制方法有4种：一是添加中性盐，降低体系的水分活度，延长成品的保质期；二是添加马铃薯粉和红薯粉，并进行蒸煮，最终得到可以即食的成品；三是冷冻干燥，将打印好的样品再粉碎，重复打印；四是在表面涂膜，减小与空气的接触面积。

5 3D打印果蔬食品的机遇与展望

5.1 休闲食品的多元化发展

休闲食品是以粮油、果蔬、水产或特色农产品等为原料，经过加工而制成的非正餐食品，有色鲜味美、营养丰富、食用方便等特点，深受人们的喜爱。随着食品加工技术的发展，休闲食品的加工工艺变得越来越多样化，低温真空油浴技术、烘烤技术和微波技术等现代技术层出不穷。水果和蔬菜也可以作为原料制作出丰富多样的休闲食品[49]。3D打印技术在食品领域的应用，为休闲食品的加工工艺又提供了一种新的途径，在口味和视觉上个性化制作，创新出与传统休闲食品不同的产品，让休闲食品变得更加多元化，进而提高对消费者的吸引力[50]。

5.2 膳食营养的个性化定制

碳水化合物、脂类、蛋白质、维生素、水和无机盐是人体所需的六大营养素，人体每天通过合理膳食来获取这些营养。个性化膳食是根据不同年龄段、不同身体需求和个人喜好定制的个性化营养配方[51]。通过使用3D打印技术，可以根据个人需要的营养成分的比例配制原料，制定合理的膳食食谱。对于糖尿病患者，可以上传血糖数据，通过软件计算得到每一餐的营养食谱，再发送到3D打印机进行打印制作[19]；对于吞咽和咀嚼有困难的老年人群，可以将食品原料液化制成凝胶状再进行打印，成品不仅保持了食品本身的味道，也解决了咀嚼困难的问题，同时还能预防营养不均衡的问题[52]；对于有些挑食的小朋友而言，为了保证每天营养摄入均衡，可以通过3D打印将食物打印成形状各异的食品，吸引小朋友的注意，提高其食欲，并促进其成长发育[53]。随着3D打印技术的日趋成熟，通过改善果蔬原料的特性，根据人们的个性化需求，设计出新型的营养果蔬3D打印食品。

5.3 功能性食品的结构化拓展

功能性食品是指为需要调整身体某些功能的特定人群开发和制造的特殊营养食品。3D打印食品可以根据人们的需求来开发食品。张慜等利用玫瑰花粉和高糖水果开发含有益生菌的3D打印食品，玫瑰花可以抗氧化、延缓衰老等功效，高糖水果中的低聚糖作为益生元可以提高益生菌的存活率，进一步增加食品的功能性[27]。张慜等通过添加一种功能性糖改善高纤维面团体系成型及3D精确打印性能的方法，其主要成分为碳水化合物，含有丰富的膳食纤维，为人们提供能量[54]。功能性食品可以为人体提供营养，满足饥饿，还可以减少营养不良的发生，改善人们的身心健康[55]。随着人们健康意识的增强，功能性食品的需求会大幅度提高，利用3D打印技术研制功能性食品具有发展前景。

6 总结

果蔬中含有大量人体日常所需的营养物质，研究果蔬3D打印食品具有良好的发展前景。目前，以果蔬为原料的3D食品打印研究较少，由于果蔬原料自身的一些因素限制，应用尚未成熟。本研究对果蔬食品3D打印的方法、研究现状、影响因素、原料特性和打印工艺进行总结，有助于3D打印技术在食品领域的应用，并促进休闲食品多元化、膳食营养个性化及功能食品结构化发展。