資料來源：Novameat

肯德基和星巴克等幾家餐飲巨頭最近大動作推出了植物肉產(chan) 品，國內(nei) 老牌的金字火腿去於(yu) 去年十月上架與(yu) 杜邦合作開發的牛肉味植物肉餅，植物肉的市場上眾(zhong) 家齊鳴，好不熱鬧。對照植物基替代肉的大張旗鼓，替代肉競賽中的另外一個(ge) 流派 – 3D打印肉還在沈潛養(yang) 兵，這期食品創新專(zhuan) 題擬細細剖析3D打印肉，在可期的市場劇變前為(wei) 行業(ye) 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(yi) 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(ye) 也令市場嗅到了替代肉品的機會(hui) ，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(men) 研發出第一台使用複合材料與(yu) 增材製造技術(Additive Manufacturing Technology)的食品級打印機，用於(yu) 打印巧克力、餅幹麵團與(yu) 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(ye) 化；2013年，父子檔創業(ye) 公司Modern Meadow試圖以3D生物打印技術生產(chan) 人造肉，正式開啟了3D打印技術被應用於(yu) 替代肉生產(chan) 的賽道(注：由於(yu) 投資與(yu) 效益考量，Modern Meadow目前已經轉為(wei) 專(zhuan) 注於(yu) 更高單價(jia) 的人造皮革)。一直到了2018年，風起雲(yun) 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(ye) 是Novameat與(yu) Redefine Meat。

3D打印肉能解決(jue) 哪些問題？

替代肉想要解決(jue) 的共通問題

畜牧業(ye) 長期釋放甲烷（甲烷的效力比二氧化碳高20到30倍），被認為(wei) 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(nong) 業(ye) 組織（FAO）估計，2050年全球對肉的需求將比現在增長70％。

畜牧業(ye) 伴隨著動物福利與(yu) 道德問題，根據FAO統計，人類一年飼養(yang) 和宰殺560億(yi) 隻陸生動物以供食用。畜牧業(ye) 為(wei) 了加快動物生長，往往使用生長激素，為(wei) 了避免動物感染病毒，更長期濫用抗生素，導致整個(ge) 自然環境的細菌出現變化。身為(wei) 食物鏈終端的人類深陷抗生素和激素類添加物質超標的風險。

替代肉的崛起被視為(wei) 翻轉傳(chuan) 統畜牧業(ye) 的重要一步，對抗日趨嚴(yan) 重的全球暖化問題，避免動物屠殺，更能避免人類長期食用飼養(yang) 動物的健康風險。

3D食品打印的優(you) 勢

食品工業(ye) 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(yan) 格地控製食品的份量，從(cong) 而減少過度食用，促進更健康的飲食方式。

食品加工僅(jin) 取用部分的動物部位或切割原料後將邊角料丟(diu) 棄，造成過多的浪費，3D食品打印可以通過僅(jin) 使用所需量的原料製作食品來減少浪費。

3D食品打印可以對食物的質地和組合進行自由變化，應用在老年患者和其他吞咽困難患者可以增加他們(men) 的食品選擇，改善進食情況。同樣地，也可以應用在特殊食品的製造上，例如：軍(jun) 用食品，太空食品等。

3D打印肉的獨到解方

撇開國內(nei) 存在已久的素牛排、素雞等品類，新進的替代肉競爭(zheng) 者絕大多數是肉糜和碎肉為(wei) 主體(ti) 的各式產(chan) 品，包括：漢堡肉、香腸、包裝絞肉等。再看看中外各地饕客對於(yu) 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(yu) 肉的執念不隻是味道，還有那種大口咬下肉的獨特口感與(yu) 嚼勁。

圖：消費者對於(yu) 植物基替代肉的部分評論

在替代肉的新興(xing) 市場中，一小群專(zhuan) 家與(yu) 創業(ye) 者將3D打印技術應用在替代肉領域，誌在解決(jue) 替代肉的質地與(yu) 口感問題。味道、質地、外觀和營養(yang) 特性是替代肉是否能成功仿真的四個(ge) 要素。目前，植物型漢堡包已經掌握了味道，大豆擠出機已經使口感得到了掌握，但是很少人能夠同時實現。而3D打印肉最大的創新之處就在紋理，創造出具有與(yu) 肌肉組織相同質地的微纖維。

大多數純素肉在生產(chan) 過程中都使用傳(chuan) 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(wei) 原料。 3D打印機企業(ye) 則聲稱，通過使用他們(men) 的技術，以植物為(wei) 基礎的行業(ye) 將能夠避免這種成分，並使用更多的纖維選項，例如豌豆蛋白和大米蛋白。

此外，規模化生產(chan) 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地同時麵對產(chan) 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(chan) 的瓶頸，進而帶動替代肉價(jia) 格下降，以與(yu) 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(ti) 現在3D打印機與(yu) 墨水上。

正如同替代肉市場有植物肉(plant-based meat)與(yu) 培養(yang) 肉(cultured meat)兩(liang) 種不同的路線，3D打印肉也有。采用植物基墨水的植物肉與(yu) 采用生物墨水的培養(yang) 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(ye) 包括：Novameat、Redefine Meat；後者則是由活體(ti) 動物幹細胞所培養(yang) 的異體(ti) 衛星細胞與(yu) 培養(yang) 液所構成，代表企業(ye) 包括：轉為(wei) 耕耘人造皮市場的Modern Meadow與(yu) 在太空打印培養(yang) 肉的Alpha Farms。

一般而言，使用生物墨水的3D打印技術被稱為(wei) 3D生物打印技術。從(cong) 活著的動物身上取出可複製的幹細胞，並從(cong) 中分離出異體(ti) 衛星細胞，在控製環境下給予富含營養(yang) 的培養(yang) 液以利細胞複製繁殖，然後將這些細胞與(yu) 基質和營養(yang) 物質混合成生物墨水放入生物打印機墨盒中，生物打印機將生物墨水依設計圖逐層堆疊成具生物相容性的生物支架，再將細胞分配到生物支架上，最終形成組織狀的活體(ti) 三維結構。

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(yang) 肉基本上具有真肉的一切感官體(ti) 驗，但能避免畜牧業(ye) 的資源消耗與(yu) 屠宰動物的人道爭(zheng) 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(yu) 組織工程學，需要龐大的資金投入與(yu) 冗長的開發時間，商業(ye) 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(yu) 3D生物打印與(yu) 組織工程學的Giuseppe Scionti也坐不住了，於(yu) 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(zhong) 家創業(ye) 者紛紛投入3D打印植物肉技術開發，因為(wei) 這些使用植物基的3D打印機比使用活體(ti) 生物組織的競爭(zheng) 者更早看到商業(ye) 化的可能性，在現下這個(ge) 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(yu) 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(yu) 打印肉。

影響印刷結構的幾何精度的關(guan) 鍵參數是噴嘴速度、噴嘴直徑、噴嘴高度（噴嘴和用於(yu) 沉積的平台表麵和/或上個(ge) 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(yu) 熏肉脂肪作為(wei) 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(ye) 基本信息

數據來源：35鬥整理

表：3D打印肉企業(ye) 產(chan) 品信息

數據來源：35鬥整理

通過crunchbase數據庫與(yu) 信息公開，我們(men) 列出了7家與(yu) “3D打印肉”相關(guan) 的幾家公司，這些公司中有些是以3D打印技術為(wei) 賣點，有些則是製造可供作3D打印肉的材料，與(yu) 3D打印密切相關(guan) 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(yu) 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(lan) 、荷蘭(lan) 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(yu) 墨水配方，3家則是專(zhuan) 注於(yu) 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(yu) 俄羅斯3D打印企業(ye) 和歐洲太空總署合作。

原材料方麵，4家企業(ye) 是從(cong) 活體(ti) 幹細胞取材，然後進行複製和培育，2家是以植物蛋白為(wei) 主，1家則是從(cong) 空氣中提取出二氧化碳後，再與(yu) 水、營養(yang) 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(cong) 事3D打印植物肉開發的企業(ye) Novameat 和Redefine Meat都成立於(yu) 2018年，這是在植物基替代肉企業(ye) 大放異彩後的事，再仔細推敲其商業(ye) 模式，兩(liang) 家企業(ye) 有誌一同，預計先與(yu) 餐廳合作推出3D打印肉餐點，接著與(yu) 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(jue) 方案，包括：3D打印設備、3D 肉類建模係統與(yu) 植物基墨水配方。 Novameat和Redefine Meat賣的可真的不是肉，而是新興(xing) 飲食浪潮下的創新生產(chan) 方案。

從(cong) 融資角度來看，7家企業(ye) 吸引了近9000萬(wan) 美元的投資，主要集中在培養(yang) 肉技術型企業(ye) ，相較於(yu) 產(chan) 品已經問世的植物肉企業(ye) ，融資金額偏小，集中在A輪以前，整體(ti) 融資金額加總還落後於(yu) 植物肉吸金前四強（請詳見35鬥“人造肉”頭部企業(ye) 盤點：11家公司融資總額12.8億(yi) 美元，多數為(wei) 植物蛋白肉）。

引人注意的是，唯一的C輪企業(ye) Modern Meadow已經轉向作人造皮革，也許是人造皮革市場利多，也許是替代肉品市場競爭(zheng) 過高，又也許技術複雜的培育肉問世過程漫長，但值得慶幸的是，資本市場開始注意到3D打印概念企業(ye) ，7家企業(ye) 最近一輪融資都在一年內(nei) 完成，其中5家企業(ye) 集中在2019年第四季。

投資機構方麵，位於(yu) 美國華盛頓的New Crop Capital和來自英國倫(lun) 敦專(zhuan) 注於(yu) 替代蛋白及創新食品投資的CPT Capital投資了列表中多家企業(ye) ，兩(liang) 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(ye) 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(zhuan) 家Giuseppe Scionti在巴塞羅那的加泰羅尼亞(ya) 理工大學（UPC）使用生物印刷技術製作不同的組織已經工作了十多年。在他的一個(ge) 項目中，他創建了人耳的原型。他很快意識到該紋理幾乎完全類似於(yu) 人體(ti) 組織的實際紋理，如果3D打印機能夠很好地模仿人體(ti) 組織，那麽(me) 也可以生產(chan) 出具有與(yu) 動物組織相同質地的肉類替代品。於(yu) 是他在2018年6月離開學係，申請這項技術的專(zhuan) 利，並繼續創Novameat。

Novameat專(zhuan) 利的微擠壓技術能夠生物入侵高度蛋白質化的植物基成分，並在微米和納米水平上對其進行加工，從(cong) 而獲得可模仿多種整個(ge) 肌肉。對於(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打印機的優(you) 點是可以精確控製食品的質地和外觀。使用自動技術的另一個(ge) 優(you) 勢是能夠以非常低的單價(jia) 快速迭代新的原型版本，並個(ge) 性化產(chan) 品的口味、質地和營養(yang) 特性。 Novameat的商業(ye) 模式是由微型擠出技術開始，發展更大型的機器設備將其技術商業(ye) 化，為(wei) 植物肉製造商提供工具，以從(cong) 多種成分中創造出不同的質地，以模仿幾種肉類和海鮮。

使用由大米、豌豆、海藻等植物蛋白合成的紅色糊狀物為(wei) 墨水配方，Novameat已經於(yu) 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(yu) 以色列的Redefine Meat（前身為(wei) Jet-Eat）認為(wei) 當今的食品工業(ye) 缺乏工具和技術來應對尋找替代肉的挑戰。這家初創公司正在研究一項技術，該技術將生產(chan) 基於(yu) 植物的肉類替代品，更確切地說是使用天然和可持續成分的牛排、烤肉和燉菜。他們(men) 的方法結合了專(zhuan) 有的3D打印技術、數字建模和基於(yu) 植物的食品配方，從(cong) 而為(wei) 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(jia) 格暫時還比傳(chuan) 統肉類貴不少，每公斤要價(jia) 28 英鎊（約合250 人民幣），但Redefine Meat 相信最終3D 列印肉會(hui) 比傳(chuan) 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(wei) 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(yu) 2021年推出這些機器，不僅(jin) 提供一種產(chan) 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(chan) 肉類的潛力。

為(wei) 了製作實驗室出產(chan) 的肉，Aleph Farms首先通過小活檢從(cong) 牛身上提取細胞。然後將細胞放入營養(yang) 液中，以模擬牛體(ti) 內(nei) 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(nei) 的全質地肉的公司。

圖：3D打印培養(yang) 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(men) 想到3D打印和肉類，那可能是未來的某個(ge) 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(wei) 基礎的替代肉行業(ye) 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(yu) 真肉的口感。 3D打印公司正處於(yu) 解決(jue) 植物基替代肉行業(ye) 問題的風口浪尖，而這是先前他們(men) 專(zhuan) 注於(yu) 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(yang) 肉或3D打印肉，人類創造了新的食物類別，現行的食品行業(ye) 規範，如食品標示與(yu) 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(ge) 全新的食物係統正在建立之中。