综述：通过3D打印技术定制食物感官体验：新兴概念与未来应用

《Trends in Food Science & Technology》：Customising Food Sensory Perception Through 3D Printing Technology: Emerging Concepts and Futuristic Applications

3D食品打印技术通过精准控制打印参数和后处理策略，实现食品感官特性（如质地、香气、味道、听觉）的定制化设计，同时兼顾营养补充与可持续生产，但存在数据整合不足、标准化缺失及规模化生产困难等挑战，未来需结合AI优化与多感官技术突破局限。

　　

Mariam S. Thunjath|Keerthi Ravi|J.A. Moses|V.R. Sinija|S. Anandakumar|V. Hema

印度泰米尔纳德邦Thanjavur市，食品加工工业部下属的国家食品技术、创业与管理研究所食品加工工程系，邮编613005

摘要

背景

3D食品打印（3DFP）作为一种变革性技术迅速崛起，它能够实现对食品外观、香气、味道、质地甚至声音的前所未有的个性化定制。

范围与方法

与传统食品工程方法不同，3DFP通过精确控制打印参数和后处理策略，将可食用油墨分层沉积，从而创造出丰富的视觉效果、个性化的颜色图案、新颖的内部结构，甚至在食品内部嵌入信息。除了提升感官体验外，3DFP还能根据特殊饮食需求提供多感官享受以及功能性营养。本文还探讨了将经验性调整转化为预测性感官设计的过渡障碍和新兴计算框架。

主要发现与结论

打印食品的感官特性受到打印油墨的流变学特性、食品的质地、香气释放速率和味道强度的系统性影响。然而，将这些发现应用于开发可规模化、可上市的产品目前仍受到数据分析、感知模拟、配方优化和实时反馈整合不足的制约。因此，改进数据协调性、借助人工智能的优化、多感官检测以及自适应过程控制对于推动3DFP从基于形状的制造向预测性和感官智能型食品加工转型至关重要。

引言

食品智慧是对食品知识的智能应用，是一个复杂的过程，涉及多种感官刺激的结合，包括质地、视觉、嗅觉、味觉、动觉（食物在口腔中的触感和运动感等），这与消费者对食品的接受度直接相关。感官接受度并非固定不变，而是一种跨模态的互动——例如食品的形状会影响其感知味道，同时也受到人体工程学因素的影响，这突显了食品感知的多感官本质（Juravle等人，2022年）。食品不仅提供营养，其感官属性还能影响消费者的自我满足感和情绪，进而影响重复购买行为和长期饮食习惯（Forde和de Graaf，2022年）。3D食品打印（3DFP）结合了食品设计与逐层制造技术，成为通过食品共同设计、个性化定制和互动与消费者互动的新方式。通过精确控制食品的内部和外部结构（如晶格和梯度、香气敏感性、风味释放以及咀嚼过程中的质地），可以提升打印食品的感官体验和消费者满意度（Derossi等人，2024年）。3DFP的核心特点是提供定制化的营养成分、份量以及感官属性，主要针对注重健康且熟悉现代技术的人群。例如，Matas-Gil等人（2025年）开发了由完整淀粉基质和富含微量营养素的琼脂凝胶制成的打印软糖；Rosas-Val等人（2023年）展示了通过3DFP实现微胶囊化益生菌的精准投递。与传统厨房烹饪方法相比，3DFP更具风险控制能力且更具创新性，而大规模制造方法则侧重于统一食品特性（J. Sun等人，2024年）。

通过引入一种名为“液体绳索缠绕”的新机制，可以开发出独特的食品结构，调节食品的内部孔隙率和碎片化模式（Ghorbani等人，2025年）。通过添加水胶体混合物和颗粒悬浮液来调整油墨的流变学特性，可以实现所需的质地（Nikolaou等人，2025年）。3DFP技术已应用于烘焙和糖果领域，以及功能性食品和植物基蛋白质的生产。最新研究表明，该技术还有潜力用于打印肉类替代品和混合植物基肉类结构（T. Wang等人，2023年）。3DFP在临床营养、特殊食品和老年护理领域也有应用前景。针对吞咽困难患者的研究表明，添加纤维的3D打印食品（3DPF）能提高患者的满意度和食物摄入量（Ahlinder等人，2023年）。该技术的原型制作能力、定制产品的生产能力以及在不同配方中的适应性，促进了其在食品工程领域的快速应用。这种技术在食品行业的扩展有助于实现食品可持续性，例如通过将农业副产品升级为可打印且具有感官吸引力的可食用材料，从而实现零浪费和循环经济（Capellà等人，2024年）。

目前，关于3DFP技术的研究主要集中在食品感官设计方面，表明这种先进方法可以在不牺牲感官吸引力和食品品质的前提下修改食品属性和营养成分。本综述重点探讨了3DFP如何改变食品的感官特性（如外观、质地、味道和声音），同时分析了智能设计、个性化以及消费者视角，概述了可持续和以消费者为导向的食品打印系统的挑战、机遇和未来发展方向。

章节摘录

3DFP下的感官改良

食品的感官体验是一个多感官过程，整合了气味、外观、味道、质地和声音等感官信息，以及认知和情境线索，从而在进食过程中动态形成喜好和选择。通过改良感官属性，可以开发出更安全、更健康的新颖饮食。食品感官感知的跨模态特性还体现在正鼻和后鼻嗅觉反应的叠加效应上。

消费者对3DFP的认知

近年来，消费者尝试和接受3D打印食品的意愿有所增加，但这取决于具体的使用场景、目标人群以及多种心理、伦理和经验因素（Abdul Latip等人，2025年）。Califano和Spence（2024年）对英国消费者进行了的一项选择研究（n = 296）比较了3D打印巧克力棒与传统巧克力棒，研究内容包括巧克力类型、价格以及“3D打印”标签。消费者愿意为3D打印巧克力棒支付0.21英镑。

消费者优化型3DFP的感官和技术障碍

尽管打印精度和形状还原度有所提高，但将工程特性转化为消费者可接受的感官体验仍面临挑战。3DFP的主要障碍和研究空白包括：

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  油墨流变学和打印参数
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  原材料的安全性
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  感官测试方法的标准化和人类感官验证
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  可重复性和工业化放大

油墨的流变学特性与目标感官效果之间存在关联。

3DPF的未来感官体验：从数字设计到餐饮

3DFP的未来研究将聚焦于个性化、功能性和可持续性的结合。通过改进打印策略、智能后处理技术和多材料沉积，可以进一步提升现有的3DFP烹饪体验。人工智能、自动化、增强现实和数字传感器的结合将使按需食品生产成为可能，为下一代食品体验带来新的可能性。

结论

3D食品打印是一项颠覆性的技术，正在革新食品的设计、生产和消费方式。本综述强调了其改变食品感官特性（如香气、味道、质地和声音）的能力，并提供了定制化和营养改进的机会。多项研究表明，通过对填充密度、孔结构、挤出剪切率和油墨流变学的控制

未引用参考文献

Abedini等人，2024年；Burkard等人，2023年；Burkard等人，2024年；Chakravorty等人，2026年；Chen等人，2023年；E等人，2025年；Ghazal和Li，2024年；InciTeh，无日期；Khemacheevakul等人，2021年；Li等人，2022年；Liu等人，2025年；Liu等人，2025年；Ma等人，2024年。

作者贡献

MST：撰写初稿；KR、VRS、SA、VH：撰写、审稿和编辑；JAM：概念构思、撰写、审稿和监督。

资金支持

本研究未获得公共部门、商业机构或非营利组织的任何特定资助。

术语表

后鼻嗅觉

指在进食时感知来自口腔内部的气味。

食物恐惧症

对新的、不熟悉的食物感到恐惧或强烈抵触。

流变学

研究物质流动和变形的科学，探讨材料（液体、气体、软固体）在受力（应力）作用下的响应，关联力、变形（应变）和时间，以理解厚度、粘性和结构等性质。

傅里叶变换红外光谱（FTIR）