澳大利亞研究人員3D打印使食物更適合于吞咽困難患者

來源：增材制造協(xié)會(huì)

來自悉尼科技大學(xué)(UTS)和澳大利亞迪肯大學(xué)(Deakin University)的研究人員利用3D打印技術(shù)，為吞咽障礙患者設(shè)計(jì)出更美味、更安全的食物。研究小組將食物泥料作為“墨水”，用3D打印的方式將食物打印出來，使它們看起來更有吸引力，并且對(duì)吞咽困難的人來說食用起來更安全。鑒于許多社交活動(dòng)都是基于外出就餐，研究人員認(rèn)為，3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可能不僅僅是增加營養(yǎng)價(jià)值。

吞咽障礙患者經(jīng)常面臨被食物噎住的危險(xiǎn)，這可能是致命的。所以，為了讓食物更容易吃，有些人就需要食物變軟，甚至變軟成泥狀，這樣食物的外觀和感覺就會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而影響人的食欲和生活質(zhì)量�！闭Z言病理學(xué)家研究員Bronwyn Hemsley教授說。

“如果3D打印食品被打印成任何形狀，他們就可以參加圣誕派對(duì)或生日派對(duì)，而且仍然是特殊場(chǎng)合的一部分。”他們?nèi)匀豢梢猿砸恍┛雌饋硐竦案�、�?jiān)果或餅干的東西，但它們是泥狀的�！�

UTS和迪肯大學(xué)的研究人員曾嘗試設(shè)計(jì)出一種更有營養(yǎng)的3D打印軟性食品

3D打印食物和吞咽障礙
據(jù)海姆斯利教授介紹，大約8%的澳大利亞人(200萬人)患有與中風(fēng)、帕金森氏癥、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病或癡呆相關(guān)的吞咽困難。這種疾病會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，可能導(dǎo)致吸入性肺炎、營養(yǎng)不良甚至窒息。吞咽障礙通常由患者通過改變飲食來控制，但這可能會(huì)使人失去食欲，并影響他們的生活質(zhì)量。

德國食品創(chuàng)新公司Biozoon在2014年推出了3D打印食品擠出機(jī)，3D打印技術(shù)曾被用于治療吞咽困難。盡管如此，根據(jù)澳大利亞的研究人員，繼續(xù)發(fā)展是必要的，以開發(fā)更廣泛的3D打印天然和營養(yǎng)食品，包括那些含有蛋白質(zhì)和脂肪。此外，還需要設(shè)計(jì)一種大規(guī)模3D打印食物的方法，可以為有特殊營養(yǎng)需求的人量身定制食物。

為了更大規(guī)模地采用3D打印食品，研究人員認(rèn)為需要一種更系統(tǒng)的方法，并著手確定為有特定飲食需求的人提供食品的問題和解決方案。在對(duì)2012年到2017年關(guān)于3D打印食品應(yīng)用的交叉參考研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)沒有科學(xué)證據(jù)表明這些食物能提高營養(yǎng)價(jià)值。因此，澳大利亞研究人員創(chuàng)造更有營養(yǎng)的3D打印食物的目標(biāo)仍然是一個(gè)夢(mèng)想，他們啟動(dòng)了所有相關(guān)3D打印研究的回顧。

同行評(píng)審的3D打印食品研究
通過分析現(xiàn)有的研究，澳大利亞研究小組發(fā)現(xiàn)，最初的研究是將3D打印食品制作得更有吸引力，比如制作巧克力、糖和餅干。因此，一系列營養(yǎng)食品的設(shè)計(jì)和創(chuàng)造仍然存在問題，一些商業(yè)上可用的產(chǎn)品仍然采用這種方法。為了改變這一狀況，生產(chǎn)更健康的膳食，研究人員引用了昆士蘭大學(xué)2016年的一份報(bào)告。研究發(fā)現(xiàn)，采用液相沉積技術(shù)生產(chǎn)的食品更適合生產(chǎn)具有高營養(yǎng)價(jià)值的食品。雖然這種方法取得了一定的成功，但高分子量的聚合物碳水化合物仍被證明很難在沒有修飾的情況下打印出來。

為了讓3D打印食物看起來比傳統(tǒng)食物替代品更有吸引力，堪薩斯州立大學(xué)的另一項(xiàng)研究使用食物模具將食物塑造成更誘人的形狀。然而，這項(xiàng)研究的結(jié)果并沒有很好地反映在這些模塑的食物上，許多老年試驗(yàn)者發(fā)現(xiàn)它們更難吞咽。盡管如此，澳大利亞科學(xué)家堅(jiān)持認(rèn)為，沒有關(guān)于3D打印食品在養(yǎng)老院使用的記錄研究，并開始為老年人制作營養(yǎng)“軟食品”。

之前的3D打印餐，如Biozoon公司的3D打印餐(如圖)，主要關(guān)注的是食物的質(zhì)地和形狀

這是澳大利亞研究人員的發(fā)現(xiàn)
利用UTS的Protospace實(shí)驗(yàn)室安裝的3D食物打印機(jī)，研究人員使用真正的食物泥作為墨水，在打印過程開始之前，壓縮的食物已經(jīng)完全煮熟了。然后3D打印機(jī)的墨盒里裝滿液體食物，然后將其打印成預(yù)先設(shè)定好的3D形狀。根據(jù)海姆斯利教授的說法，這項(xiàng)技術(shù)的社會(huì)意義可能和它的營養(yǎng)價(jià)值一樣重要。

“就我們目前對(duì)3D食物打印的了解來看，這是一項(xiàng)創(chuàng)造性的、有趣的活動(dòng)。人們常常對(duì)自己的成就感到驚訝和高興。但如果食物的形狀沒有他們想象的那么好，或者看起來比他們熟悉的食物差，他們也會(huì)失望�！�

“我們還不知道有吞咽障礙的人是否想?yún)⑴c3D食物打印，他們需要的支持，他們是否會(huì)使用，以及他們期望的好處�！蔽覀冃枰�知道這一點(diǎn)，也需要找到方法，讓更多的人更容易使用3D打印，如果它將有助于改善他們的生活，”她說。

研究人員得出的結(jié)論是，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的觀察研究，以確定在老年人中廣泛采用這項(xiàng)技術(shù)可能還存在哪些障礙。此外，在這些項(xiàng)目中，消費(fèi)者需要掌握更多的控制權(quán)，以更好地優(yōu)化住宅環(huán)境中使用的3D打印食品。根據(jù)研究團(tuán)隊(duì)的說法，消費(fèi)者友好型的3D打印機(jī)，具有為食物預(yù)先設(shè)置的CAD文件和特定的視覺外觀，可能是該技術(shù)的未來，但必須更新用戶焦點(diǎn)。

3D打印在食品行業(yè)的應(yīng)用
近年來，許多3D打印公司已經(jīng)加大了大規(guī)模食品生產(chǎn)的準(zhǔn)備工作。

2019年11月，以色列食品3D打印初創(chuàng)公司“重新定義肉類”(defined Meat)獲得600萬美元種子基金，以推進(jìn)其替代肉類3D打印機(jī)的研發(fā)。公司的目標(biāo)不僅僅是創(chuàng)造一種新的食品，而是設(shè)計(jì)一種新的生產(chǎn)工藝。

2019年4月，總部位于英國的食品和飲料研究機(jī)構(gòu)Campden BRI開展了一項(xiàng)研究，考察3D打印技術(shù)在各種食品材料中的應(yīng)用能力。該公司的目標(biāo)是在分析的基礎(chǔ)上開發(fā)自己的3D打印能力。

2019年4月，哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)了一種3D打印熟食的新方法。3D打印的方法是獨(dú)特的，因?yàn)樗�可以結(jié)合不同的材料，比如雞肉和面團(tuán)，并選擇性地烹飪每一種材料。

研究人員發(fā)表的論文《為吞咽障礙的人提供3D食品打印設(shè)計(jì)指南：建設(shè)性，概念性和經(jīng)驗(yàn)性問題的綜述》中有詳細(xì)說明。這項(xiàng)研究由Bronwyn Hemsley, Stuart Palmer, Abbas Kouzani, Scott Adams和Susan Balandin共同撰寫。