肯德基和星巴克等幾家餐飲巨頭最近大動(dòng)作推出了植物肉產(chǎn)品,，國(guó)內(nèi)老牌的金字火腿于去年十月上架與杜邦合作開(kāi)發(fā)的牛肉味植物肉餅，植物肉的市場(chǎng)上眾家齊鳴,，好不熱鬧,。對(duì)照植物基替代肉的大張旗鼓，替代肉競(jìng)賽中的另外一個(gè)流派 – 3D打印肉還在沈潛養(yǎng)兵,，這期食品創(chuàng)新專(zhuān)題擬細(xì)細(xì)剖析3D打印肉,，在可期的市場(chǎng)劇變前為行業(yè)進(jìn)行梳理。

圖：3D打印建模的牛排

資料來(lái)源：Novameat

根據(jù)Research and Markets的研究估算,，至2025年,，全球食用3D打印市場(chǎng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到32.05％，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到4840.04億美元(注：新冠肺炎帶來(lái)經(jīng)濟(jì)衰退的同時(shí),，因感染而停工的肉品工業(yè)也令市場(chǎng)嗅到了替代肉品的機(jī)會(huì),，未來(lái)的3D打印食品趨勢(shì)有待時(shí)間驗(yàn)證)。

3D打印技術(shù)應(yīng)用在食品領(lǐng)域可以追溯至2006年康乃爾大學(xué)計(jì)算合成實(shí)驗(yàn)室的Fab @ Home項(xiàng)目,，學(xué)生們研發(fā)出第一臺(tái)使用復(fù)合材料與增材制造技術(shù)(Additive Manufacturing Technology)的食品級(jí)打印機(jī),，用于打印巧克力、餅干面團(tuán)與起司等,；2012年Choc Edge的3D巧克力打印機(jī)則是實(shí)現(xiàn)了3D食品打印機(jī)的商業(yè)化,；2013年，父子檔創(chuàng)業(yè)公司Modern Meadow試圖以3D生物打印技術(shù)生產(chǎn)人造肉,，正式開(kāi)啟了3D打印技術(shù)被應(yīng)用于替代肉生產(chǎn)的賽道(注：由于投資與效益考量,，Modern Meadow目前已經(jīng)轉(zhuǎn)為專(zhuān)注于更高單價(jià)的人造皮革)。一直到了2018年,，風(fēng)起云涌的植物基替代肉風(fēng)潮則催生了3D打印的植物肉,，代表企業(yè)是Novameat與Redefine Meat。

畜牧業(yè)長(zhǎng)期釋放甲烷（甲烷的效力比二氧化碳高20到30倍）,，被認(rèn)為是全球暖化的重要罪魁禍?zhǔn)祝厍蛏蠈⒔?0％的無(wú)冰表面被開(kāi)墾用來(lái)畜牧,，是森林砍伐,、土地退化、水污染和荒漠化的最大原因,。隨著全球人口持續(xù)成長(zhǎng),，聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）估計(jì)，2050年全球?qū)θ獾男枨髮⒈痊F(xiàn)在增長(zhǎng)70％。

畜牧業(yè)伴隨著動(dòng)物福利與道德問(wèn)題,，根據(jù)FAO統(tǒng)計(jì),，人類(lèi)一年飼養(yǎng)和宰殺560億只陸生動(dòng)物以供食用。畜牧業(yè)為了加快動(dòng)物生長(zhǎng),，往往使用生長(zhǎng)激素,，為了避免動(dòng)物感染病毒，更長(zhǎng)期濫用抗生素,，導(dǎo)致整個(gè)自然環(huán)境的細(xì)菌出現(xiàn)變化。身為食物鏈終端的人類(lèi)深陷抗生素和激素類(lèi)添加物質(zhì)超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn),。

替代肉的崛起被視為翻轉(zhuǎn)傳統(tǒng)畜牧業(yè)的重要一步,，對(duì)抗日趨嚴(yán)重的全球暖化問(wèn)題，避免動(dòng)物屠殺,，更能避免人類(lèi)長(zhǎng)期食用飼養(yǎng)動(dòng)物的健康風(fēng)險(xiǎn),。

食品工業(yè)添加過(guò)多的人工防腐劑、添加劑和其他化學(xué)物質(zhì),，3D食品打印使用新鮮的食材制作各種食材,，而且還可以更嚴(yán)格地控制食品的份量，從而減少過(guò)度食用,，促進(jìn)更健康的飲食方式,。

食品加工僅取用部分的動(dòng)物部位或切割原料后將邊角料丟棄，造成過(guò)多的浪費(fèi),，3D食品打印可以通過(guò)僅使用所需量的原料制作食品來(lái)減少浪費(fèi),。

3D食品打印可以對(duì)食物的質(zhì)地和組合進(jìn)行自由變化，應(yīng)用在老年患者和其他吞咽困難患者群體可以增加他們的食品選擇,，改善進(jìn)食情況,。同樣地，也可以應(yīng)用在特殊食品的制造上,，例如：軍用食品,，太空食品等。

撇開(kāi)國(guó)內(nèi)存在已久的素牛排,、素雞等品類(lèi),，新進(jìn)的替代肉競(jìng)爭(zhēng)者絕大多數(shù)是肉糜和碎肉為主體的各式產(chǎn)品，包括：漢堡肉,、香腸,、包裝絞肉等。再看看中外各地饕客對(duì)于植物肉的品頭論足,，”吃不到肉的口感” ,、”欠缺真漢堡肉排的緊密口感” 、”肉排松軟容易崩塌”，非素食的消費(fèi)者對(duì)于肉的執(zhí)念不只是味道,，還有那種大口咬下肉的獨(dú)特口感與嚼勁,。

圖：消費(fèi)者對(duì)于植物基替代肉的部分評(píng)論

在替代肉的新興市場(chǎng)中，一小群專(zhuān)家與創(chuàng)業(yè)者將3D打印技術(shù)應(yīng)用在替代肉領(lǐng)域,，志在解決替代肉的質(zhì)地與口感問(wèn)題,。味道、質(zhì)地,、外觀和營(yíng)養(yǎng)特性是替代肉是否能成功仿真的四個(gè)要素,。目前，植物型漢堡包已經(jīng)掌握了味道,，大豆擠出機(jī)已經(jīng)使口感得到了掌握,，但是很少人能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)。而3D打印肉最大的創(chuàng)新之處就在紋理,，創(chuàng)造出具有與肌肉組織相同質(zhì)地的微纖維,。

大多數(shù)純素肉在生產(chǎn)過(guò)程中都使用傳統(tǒng)的食品擠出機(jī)，這通常無(wú)法制造肌肉纖維或“切割肉塊”的替代品,，這意味著此類(lèi)制造商通常必須以大豆和小麥面筋為原料,。3D打印機(jī)企業(yè)則聲稱(chēng)，通過(guò)使用他們的技術(shù),，以植物為基礎(chǔ)的行業(yè)將能夠避免這種成分,，并使用更多的纖維選項(xiàng)，例如豌豆蛋白和大米蛋白,。

此外,，規(guī)模化生產(chǎn)也是植物基替代肉的公敵,，Impossible Food和Beyond Meat都曾一度在渠道擴(kuò)展的同時(shí)面對(duì)產(chǎn)量跟不上的困境,。因此導(dǎo)入3D打印技術(shù)也許能突破目前替代肉規(guī)模化生產(chǎn)的瓶頸,，進(jìn)而帶動(dòng)替代肉價(jià)格下降,，以與真肉一較高下。

3D打印肉主要是將增材制造工藝應(yīng)用在”肉品”制造,，使用特殊制備的可食用墨水,，經(jīng)過(guò)3D打印機(jī)逐點(diǎn)逐層累積疊加形成三維的”肉塊”，以創(chuàng)造食品擠出機(jī)( food extrusion machine)無(wú)法比擬的成塊肉質(zhì),。推敲起來(lái),，3D打印肉的技術(shù)差異主要體現(xiàn)在3D打印機(jī)與墨水上。

正如同替代肉市場(chǎng)有植物肉(plant-based meat)與培養(yǎng)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(yǎng)肉各有擁護(hù)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(jié)合油脂,、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（TGase）,、明膠等添加物組成，代表企業(yè)包括：Novameat,、Redefine Meat,；后者則是由活體動(dòng)物干細(xì)胞所培養(yǎng)的異體衛(wèi)星細(xì)胞與培養(yǎng)液所構(gòu)成，代表企業(yè)包括：轉(zhuǎn)為耕耘人造皮市場(chǎng)的Modern Meadow與在太空打印培養(yǎng)肉的Alpha Farms,。

一般而言,，使用生物墨水的3D打印技術(shù)被稱(chēng)為3D生物打印技術(shù)。從活著的動(dòng)物身上取出可復(fù)制的干細(xì)胞,，并從中分離出異體衛(wèi)星細(xì)胞,，在控制環(huán)境下給予富含營(yíng)養(yǎng)的培養(yǎng)液以利細(xì)胞復(fù)制繁殖,，然后將這些細(xì)胞與基質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)混合成生物墨水放入生物打印機(jī)墨盒中,，生物打印機(jī)將生物墨水依設(shè)計(jì)圖逐層堆疊成具生物相容性的生物支架，再將細(xì)胞分配到生物支架上,，最終形成組織狀的活體三維結(jié)構(gòu),。

其后將組織放入生物反應(yīng)器中，并給予低頻刺激以使肌肉纖維發(fā)展,、熔合,。使用3D生物打印的培養(yǎng)肉基本上具有真肉的一切感官體驗(yàn)，但能避免畜牧業(yè)的資源消耗與屠宰動(dòng)物的人道爭(zhēng)議,，因此被寄予很高的期待,，然而3D生物打印肉的技術(shù)復(fù)雜，同時(shí)結(jié)合了3D打印與組織工程學(xué),，需要龐大的資金投入與冗長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)時(shí)間,，商業(yè)化的進(jìn)程緩慢。

因此,，當(dāng)植物基的替代肉走上C位將市場(chǎng)炒的火熱時(shí),，原本鉆研于3D生物打印與組織工程學(xué)的Giuseppe Scionti也坐不住了，于2018年創(chuàng)立了Novameat,，以自家研發(fā)的支架建構(gòu)技術(shù)(scaffolding technology)結(jié)合植物基的墨水打造植物肉,，吸引了眾家創(chuàng)業(yè)者紛紛投入3D打印植物肉技術(shù)開(kāi)發(fā)，因?yàn)檫@些使用植物基的3D打印機(jī)比使用活體生物組織的競(jìng)爭(zhēng)者更早看到商業(yè)化的可能性,，在現(xiàn)下這個(gè)時(shí)空似乎更加實(shí)際,。

俄羅斯科學(xué)院食品系統(tǒng)聯(lián)邦研究中心的學(xué)者Nataliya A. Gorbunova最近發(fā)表了一篇論文，探討梳理了3D打印增材技術(shù)與其應(yīng)用在替代肉制造的可能性。3D打印食品領(lǐng)域常用三種打印技術(shù)：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(jié)(SLS,，selective laser sintering)，其中還是以擠出成型式的技術(shù)(FDM)最普遍適用于打印肉,。

影響印刷結(jié)構(gòu)的幾何精度的關(guān)鍵參數(shù)是噴嘴速度,、噴嘴直徑、噴嘴高度（噴嘴和用于沉積的平臺(tái)表面和/或上個(gè)列印層的高度差）,、擠出速率和填充百分比,。但除了機(jī)器本身，還可以透過(guò)改變孔隙率以及圖案和調(diào)整墨水配方（添加劑和粘合劑）來(lái)改變紋理,。早先有研究人員在火雞肉汁中加入谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶與熏肉脂肪作為墨水,，打印出來(lái)的3D肉在味道和質(zhì)地上都有顯著的改善。

表：3D打印肉企業(yè)基本信息

數(shù)據(jù)來(lái)源：crunchbase,，35斗整理 

表：3D打印肉企業(yè)產(chǎn)品信息

數(shù)據(jù)來(lái)源：crunchbase,，35斗整理 

通過(guò)crunchbase數(shù)據(jù)庫(kù)與信息公開(kāi)，我們列出了7家與“3D打印肉”相關(guān)的幾家公司,，這些公司中有些是以3D打印技術(shù)為賣(mài)點(diǎn),，有些則是制造可供作3D打印肉的材料，與3D打印密切相關(guān)的程度則依公司有所差異,。除了來(lái)自美國(guó)的Modern Meadow,，其他公司都位于3D打印肉的重鎮(zhèn) – 歐洲，其中3家是來(lái)自以創(chuàng)新立國(guó)的以色列,，西班牙,、芬蘭、荷蘭則各有一家,。

由技術(shù)路線探討,，這些公司中有4家自行開(kāi)發(fā)3D打印技術(shù)與墨水配方，3家則是專(zhuān)注于替代肉（蛋白）的原材料研發(fā),，3D打印技術(shù)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(yè)和歐洲太空總署合作,。

原材料方面，4家企業(yè)是從活體干細(xì)胞取材,，然后進(jìn)行復(fù)制和培育,，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后，再與水,、營(yíng)養(yǎng)素和維生素結(jié)合制成非動(dòng)物性蛋白,。

7家公司成立的時(shí)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(kāi)發(fā)的企業(yè)Novameat 和Redefine Meat都成立于2018年,，這是在植物基替代肉企業(yè)大放異彩后的事，再仔細(xì)推敲其商業(yè)模式,，兩家企業(yè)有志一同,，預(yù)計(jì)先與餐廳合作推出3D打印肉餐點(diǎn)，接著與肉類(lèi)經(jīng)銷(xiāo)商和零售商合作上架,，并將提供整套3D打印肉的解決方案,，包括：3D打印設(shè)備、3D 肉類(lèi)建模系統(tǒng)與植物基墨水配方,。Novameat和Redefine Meat賣(mài)的可真的不是肉,，而是新興飲食浪潮下的創(chuàng)新生產(chǎn)方案。

從融資角度來(lái)看,，7家企業(yè)吸引了近9000萬(wàn)美元的投資,，主要集中在培養(yǎng)肉技術(shù)型企業(yè)，相較于產(chǎn)品已經(jīng)問(wèn)世的植物肉企業(yè),，融資金額偏小,，集中在A輪以前,，整體融資金額加總還落后于植物肉吸金前四強(qiáng)（請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)35斗“人造肉”頭部企業(yè)盤(pán)點(diǎn)：11家公司融資總額12.8億美元,，多數(shù)為植物蛋白肉）。

引人注意的是,，唯一的C輪企業(yè)Modern Meadow已經(jīng)轉(zhuǎn)向作人造皮革,，也許是人造皮革市場(chǎng)利多，也許是替代肉品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)過(guò)高,，又也許技術(shù)復(fù)雜的培育肉問(wèn)世過(guò)程漫長(zhǎng),，但值得慶幸的是，資本市場(chǎng)開(kāi)始注意到3D打印概念企業(yè),，7家企業(yè)最近一輪融資都在一年內(nèi)完成,，其中5家企業(yè)集中在2019年第四季。

投資機(jī)構(gòu)方面,，位于美國(guó)華盛頓的New Crop Capital和來(lái)自英國(guó)倫敦專(zhuān)注于替代蛋白及創(chuàng)新食品投資的CPT Capital投資了列表中多家企業(yè),，兩家投資機(jī)構(gòu)同時(shí)投資Aleph Farms外，也分別押寶Novameat和Redefine Meat,。

其他著名投資機(jī)構(gòu)淡馬錫Temasek,、紅杉資本Sequoia,、創(chuàng)投教父彼得· 蒂爾（Peter Thiel）創(chuàng)建的Breakout Labs等也現(xiàn)身投資人名單，此外,，大型企業(yè)旗下的戰(zhàn)略投資機(jī)構(gòu)也紛紛看好此投資方向,，包括：德國(guó)醫(yī)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(guó)最大的家禽公司PHW Group等,。

組織工程和生物醫(yī)學(xué)專(zhuān)家Giuseppe Scionti在巴塞羅那的加泰羅尼亞理工大學(xué)（UPC）使用生物印刷技術(shù)制作不同的組織已經(jīng)工作了十多年,。在他的一個(gè)項(xiàng)目中，他創(chuàng)建了人耳的原型,。他很快意識(shí)到該紋理幾乎完全類(lèi)似于人體組織的實(shí)際紋理,，如果3D打印機(jī)能夠很好地模仿人體組織，那么也可以生產(chǎn)出具有與動(dòng)物組織相同質(zhì)地的肉類(lèi)替代品,。于是他在2018年6月離開(kāi)學(xué)系,，申請(qǐng)這項(xiàng)技術(shù)的專(zhuān)利，并繼續(xù)創(chuàng)Novameat,。 

Novameat專(zhuān)利的微擠壓技術(shù)能夠生物入侵高度蛋白質(zhì)化的植物基成分,，并在微米和納米水平上對(duì)其進(jìn)行加工，從而獲得可模仿多種整個(gè)肌肉,。對(duì)于Novameat來(lái)說(shuō),，使用3D打印是達(dá)到目的的手段，而不是目的本身,。3D打印機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是可以精確控制食品的質(zhì)地和外觀,。使用自動(dòng)技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是能夠以非常低的單價(jià)快速迭代新的原型版本，并個(gè)性化產(chǎn)品的口味,、質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)特性,。Novameat的商業(yè)模式是由微型擠出技術(shù)開(kāi)始，發(fā)展更大型的機(jī)器設(shè)備將其技術(shù)商業(yè)化,，為植物肉制造商提供工具,，以從多種成分中創(chuàng)造出不同的質(zhì)地，以模仿幾種肉類(lèi)和海鮮,。

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(jīng)于2019年開(kāi)發(fā)出現(xiàn)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(kāi)發(fā)出植物基豬肉原型,，另外計(jì)劃在2021年春季推出植物基魚(yú)類(lèi)原型,。

圖：Novameat的2.0版植物基牛排

資料來(lái)源：Novameat

圖：Novameat的植物基豬肉串

資料來(lái)源：Novameat

總部位于以色列的Redefine Meat（前身為Jet-Eat）認(rèn)為當(dāng)今的食品工業(yè)缺乏工具和技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)尋找替代肉的挑戰(zhàn),。這家初創(chuàng)公司正在研究一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)將生產(chǎn)基于植物的肉類(lèi)替代品,，更確切地說(shuō)是使用天然和可持續(xù)成分的牛排,、烤肉和燉菜。他們的方法結(jié)合了專(zhuān)有的3D打印技術(shù),、數(shù)字建模和基于植物的食品配方,，從而為消費(fèi)者提供了新的肉類(lèi)選項(xiàng)。

Redefine Meat 目前已經(jīng)在以色列小范圍地測(cè)試了植物基打印肉,，并計(jì)劃2020 年在歐洲多家餐廳中推出,，但價(jià)格暫時(shí)還比傳統(tǒng)肉類(lèi)貴不少，每公斤要價(jià)28 英鎊（約合250 人民幣）,，但Redefine Meat 相信最終3D 列印肉會(huì)比傳統(tǒng)肉類(lèi)要便宜,。

Redefine Meat的目標(biāo)不是開(kāi)發(fā)一種新的食品，而是要引進(jìn)一種新的食品技術(shù),，該技術(shù)將成為快速引入當(dāng)今尚不存在的新型和高級(jí)肉類(lèi)替代品的平臺(tái),。Redefine Meat預(yù)計(jì)將于2021年推出這些機(jī)器，不僅提供一種產(chǎn)品,，還提供廣泛的功能,。

圖：Redefine Meat透過(guò)餐廳菜肴展現(xiàn)將3D打印植物性牛肉