科技新知

聯合國永續發展目標(SDG)將於 2030 年前達成確保糧食安全與消除飢餓(SDG2)、促進各年齡層健康與福祉(SDG3)等承諾，全球食品產業須透過技術創新來協力實現此目標。其中，食品3D列印技術已被歐盟「FIT 4 Food 2030」計畫納入「Food Industry 4.0：novel and efficient food processing」及「Food 2030 Research and Innovation：pathways for action 2.0」，作為因應 SDG 相關議題的重要工具。此外，2023年聯合國糧食及農業組織(FAO)所舉辦「Foresight Meeting on New Food Sources and Production Systems」，探討3D/4D 食品列印的優勢與技術挑戰，進一步突顯其在未來食品製造領域的重要角色。食品3D列印技術可突破傳統加工限制，實現自由設計、創新結構，透過數位設計和列印來提升食物的感官吸引力與營養價值。本文將探討國際食品3D列印技術的發展現況、商業化動態及應用趨勢，提供國內食品產業參考，掌握未來發展方向。

一、食品3D列印市場發展現況

(一)市場規模與成長趨動力

食品3D列印技術結合積層製造、烹飪藝術、食品工程與材料科學，透過墨水匣材料選擇、產品結構與機能設計、精準製程控制，可實現個人化營養與精準食品創新。據Markets and Markets 調查研究指出，2022年全球食品3D列印市場規模約2.01億美元，預估至2027年將達19.41億美元，年複合成長率達57.3%。食品業受創新技術發展所驅動，廠商持續引進先進加工技術，以滿足市場對食品多樣化與個人化需求的趨勢。許多企業正透過開發新設備與強化現有機械來提升生產效能，促使食品3D列印機的應用與相關市場成長。

市場成長主要推動力來自疫情影響下，食品3D列印技術展現出非接觸式食物製備的衛生優勢，以及個人化飲食製備的潛力。此外，消費者對客製化食品需求增加，不僅在趣味性、營養成分、質地上有更多變化，也能滿足特定飲食限制者的飲食需求。隨著在家用餐趨勢持續存在，食品3D列印提供一種新的備餐方式，使消費者能輕鬆製備新鮮、無添加物的食物。在戰爭、天災等惡劣環境下，食品3D列印的應用價值更為突出，能夠快速提供可食用產品，減少食品供應鏈不穩帶來的影響。

(二)挑戰與發展潛力

食品3D列印已成為近年產業發展的重要趨勢，2006年Cornell大學率先開發開源印表機 Fab@Home，能將巧克力、起司、麵團等食品材料列印成精緻結構，開啟了食品3D列印技術的應用可能性。此後，全球多家企業與研究機構相繼投入設備與技術研發，持續拓展應用領域(圖1)。創意設計是推動食品3D列印技術普及的因素之一，吸引眾多新創企業與餐廳採用，開發獨特的食品外觀與口感。另，食品3D列印具備精準控制成分的特性，能夠在極端環境(如太空等)下提供營養均衡的食品，也可改變食品質地，提升吞嚥困難者的進食體驗，實現無障礙友善飲食。

資料來源：食品所整理(2025/3)
圖1 國際食品3D列印主要參與者
 

食品3D列印發展面臨的挑戰，包括列印速度慢、設備成本高、食品原料選擇有限等問題。由於食品3D列印需考量冷卻、凝固與食用等程序，其生產效率待提升；食品原料的可列印性也影響技術普及，不同國家地區美食文化可能對列印食材與設備規格帶來限制，烹飪藝術與數位建模也會增加產品列印設計複雜性。

儘管如此，食品3D列印技術仍倍受看好，在多領域展現出開發應用潛力。如餐飲業者利用該技術設計精細且具創意的菜餚，針對咀嚼吞嚥困難者與特殊疾病患者，3D列印食品能夠提供符合特殊營養需求的解決方案。休閒零食市場發展與新穎食材(如昆蟲蛋白、藻類蛋白、植物基食品、副產物)應用，也讓食品3D列印擁有更多創新的機會。新商業模式與快速原型打樣製作等發展，將進一步推動食品3D列印再進化。

二、食品3D列印技術發展趨勢

(一)技術類型與應用標的

多數食品3D列印應用仍侷限單一顏色或食材，列印複雜且多層次結構的食品面臨挑戰。隨消費者對食品多色彩與多樣性追求，多材料擠出技術(同軸列印、複絲列印)逐漸受到關注，成為食品3D列印技術發展的重要突破點。

1.基礎列印技術：食品3D列印的結構設計對食品質地與機能性具有重要影響。透過電腦輔助設計(CAD)和切片軟體，可控制列印食品內部結構，進而調整其物理特性。主要控制參數是填充圖案和填充率，填充圖案決定列印路徑樣式，填充率則表示內部結構的疏密程度；透過調控參數可創建不同食品結構，達到質地控制或提升食品機能性等目的。綜合來看，食品3D列印可透過改變填充率、填充圖案、列印路徑、線條粗細等，調整食品的質地特性與機能性，可應用於客製化食品製造。

2.複絲列印技術：相較於多噴頭或同軸列印技術，使用多種材料的墨水匣進行單軸列印，可簡化列印流程、縮短製造時間及降低硬體成本。當不同流變特性的多種材料，經單一噴嘴擠出時，材料分布模式會隨機發生，最終可製造出具複合纖維結構的食品。複絲列印技術能調控肉類脂肪紋理與肥瘦分布，以提升肉品口感與風味，可應用於肉品副產物再利用；另，植物基材料經單噴嘴列印後進行蒸煮處理，產生多材料燈絲結構，可用於開發具纖維感的肉類與海鮮的替代品。

3.同軸列印技術：同軸3D列印技術廣泛應用於食品領域，透過內外層材料組合，提供精確的結構設計與機能強化，使食品製造更具多樣性與營養價值。與傳統擠出列印相比，同軸列印技術不僅能製造精細的小體積物件，並能精確地調控材料的質地特徵。另，包覆與奈米技術結合3D列印，進一步提升食品客製化與機能化發展，為精準營養食品創造新機會。隨著同軸列印技術不斷發展，已成為提高食品加工靈活性、個人化營養設計等關鍵技術之一。

(二)食品3D列印的商業化設備發展

國際市場上發展出多種3D列印系統，由於食品成分具有特定的物理與化學特性，僅有少數類型3D列印技術適用於食品列印。食品3D列印過程涉及不同的技術環境和物化變動，將直接影響列印食品安全性，具體風險則取決於所使用的列印技術類型。目前國際上已商業化食品3D列印系統如表1所示。

資料來源：Food Standards Agency，食品所ITIS團隊研究整理(2025/03)。
 

三、食品3D列印技術的多元創新應用

(一)跨入仿真替代食材之開發

近年多家新創業者和研究機構對3D列印積層製造技術的興趣日益增厚，積極投入研發應用。如列印肉類與水產品，以精確複製傳統食品的風味與口感。韓國高麗大學採同軸3D列印技術，以魚糜、澱粉、膠體等材料，列印出質地特性與市售產品相當，後處理穩定性高且蒸煮損失率低的仿蟹肉。新加坡國立大學研究團隊從微藻萃取海鮮風味，搭配綠豆蛋白與富含Omega-3脂肪酸的植物油，透過3D列印技術層層堆疊出植物基魷魚圈。

1.Steakholder Foods精準分層技術開發肉類替代品：以色列新創Steakholder Foods 透過獨特材料組合與精準分層技術，致力於創建植物基食品的複雜結構與紋理。其3D列印技術融合食品科學與烹飪技術，墨水匣成分包含蛋白質及仿真肉特性的原料，如大豆蛋白、茄子等，透過數位設計進行逐層沉積，精確控制植物基食品的質地與結構，以模擬傳統動物肉的口感。該公司依據不同類型替代食材特性來應用不同精準分層技術，包括Fused Paste Layering 技術融合植物蛋白與脂肪，重現傳統肉類的質地；Drop Location in Space 技術則能精確放置植物性成分，以開發出符合海鮮口感的多種產品。Steakholder Foods 與以色列冷凍食品品牌 Premazon 合作，推出植物基烤魚串，並拓展至飯店與餐廳等銷售通路；其3D列印產品使用成分皆符合美國FDA公認安全(GRAS)標準，計劃於美國市場推出植物魚與植物肉品。

2.Revo Foods 以高精準3D擠出系統推動替代品商業化：奧地利新創Revo Foods 開發出多噴嘴高精準度3D擠出系統，用於批次連續生產具客製化形狀、結構與紋理的全切肉類替代品。其專利技術3D-MassFormer 能精準整合脂肪至真菌蛋白基質，配製出片狀和分層的質地、多汁性海鮮替代品，在結構、質地及視覺呈現方面達到與動物肉相似效果，突破傳統食品3D列印技術的限制。與傳統3D列印方法需依賴高溫與高壓不同，Revo Foods 技術採低溫環境運作，能保留原料營養完整性。同時其3D列印設備為直覺式軟體控制與操作介面，降低人員培訓需求，並擁有高度自適性，使一套系統能靈活生產不同類型食品，無需對硬體大幅調整。2023年Revo Foods 3D列印鮭魚片已進入德國超市通路，表示食品3D列印技術在商業化量產上重要進展。未來該技術將進一步應用於零食、麵食、具特殊形狀的填充食品及個人化食品，為食品產業帶來更多創新可能性。

(二)深挖在個人化營養應用的價值潛力

除了能精準控制食品份量與調整質地之外，食品3D列印在個人化營養食品開發方面也展現優勢，透過立體結構封裝生物活性成分，可重組高營養品質的食材，優化營養密度，有效提高生物利用度；另，可精準控制營養成分的釋放，根據個人健康需求設計不同的消化與吸收模式，實現個人化營養的最佳應用。

1.TNO 建立食品3D列印微型工廠：現階段個人化營養營運模式，以從現有產品中推薦適合食品為主，然是否真正符合消費者健康需求，仍需進一步評估與優化。為提升個人化營養成效，TNO、Wageningen 大學與其他合作夥伴共同開發移動式食品3D列印微型工廠，以突破傳統食品生產模式的限制。TNO 憑藉在營養學、行為科學、生物資訊、資料科學、系統工程、軟體開發與機械技術等領域的專業，開發出食品3D列印系統，可製作Nutri-Bites(由麵團、餡料與食材組成）。消費者需填寫身體特徵、健康狀況、食物敏感類別、營養目標與口味偏好等數據，經系統平台科學演算法轉化為個人化營養建議，能生產超過5萬種不同形體的 Nutri-Bites，每種形體擁有不同的體積與營養組合。該技術已在醫院與軍事場域進行測試，測試結果顯示，食品3D列印系統能依不同目標客群的生理需求與飲食偏好來優化營養攝取，提高體能表現或促進身體恢復。

2.Open Meals以3D列印與AI技術革新壽司：日本新創Open Meals旗下Sushi Singularity餐廳運用食材與風味的數位化設計，提供客製化3D列印壽司，以滿足每位客人的健康與營養需求。在預訂Sushi Singularity餐點時，消費者需先提交健康檢測數據(如唾液與尿液樣本），餐廳藉此收集DNA與生物識別等數據，並依每位消費者營養需求，經科學分析，應用3D列印與雷射技術量身訂製壽司。Open Meal將龐大食物按質地、味道、熱量、氣味等進行人工智慧演算編碼，確保3D列印出食品符合正確的成分與營養標準。

(三)探索巧克力創新的新可能

食品3D列印憑藉客製化和獨特設計的能力，成為巧克力產業展現小規模獨特性的新解決方案。相較於傳統大量生產模式，3D列印技術能靈活因應小批次生產需求，為市場帶來更多創意與客製化產品。巧克力3D列印機運作方式與一般列印設備無顯著差異，主要按使用者所設計圖案，透過擠出噴嘴在列印床周圍移動、精準擺放融化巧克力。當巧克力逐層冷卻後，即可形成精細結構、複雜造型與創意設計的產品，為巧克力製造業開創更多可能性。

1.Rutgers大學研發低脂3D列印巧克力：美國Rutgers大學研究團隊開發一種低脂巧克力配方，可透過3D列印技術製作出各種形狀巧克力產品。一般巧克力由可可脂、可可粉、糖粉與乳化劑等混合製成，而為降低其脂肪含量，研究人員設計出以阿拉伯膠替代可可脂的水乳液，並與金色糖漿混合來增強風味。團隊研究巧克力的分子結構與物理特性，調整主要成分比例，並測試不同水油比例，以尋找最佳的黏度、質地與光滑度，確保巧克力在3D列印過程的穩定性與成型效果。未來研究團隊計畫將橙皮、茶葉、洋蔥、迷迭香、薑黃、藍莓與生薑等天然萃取物，融入3D列印食品，提供消費者更具營養價值與創新風味的巧克力。

2.Mona Lisa 3D 列印技術翻新巧克力製造模式：比利時Barry Callebaut Group旗下Mona Lisa 3D列印工作室，推出專為大規模個人化設計與複雜形狀的3D列印巧克力。與傳統巧克力製造技術(如模壓與熱成型）相比，Mona Lisa省卻模具設計、製造與測試等繁瑣步驟，顯著縮短生產時間並提升設計靈活度。另，Mona Lisa 3D列印機搭載20公分列印床，1分鐘可完成小型巧克力組件，協助糕點師快速創建不同迭代的的原型設計，包括蜂窩結構、嵌套件等巧克力作品。歐洲各國的餐廳與咖啡店己是其主要客戶，包括2023年其與Pennyhill Park酒店糕點主廚合作，為英國皇室典禮設計獨特造型的巧克力甜點，呈現食品3D列印在高級餐飲與藝術化糕點製作的創新價值。

四、跨領域合作共創持續前行

(一)融合不同領域有系統的推進

全球食品3D列印的技術及應用範疇不斷擴大，整合材料科學、感測技術、數據分析與機械工程等領域知識，建立食品加工、成分結構與機能的學理關聯，強化食品配料、食品製造與設備等產業研發的系統連結，跨域融合共創的角色愈加重要。為發揮食品3D列印獨特優勢，技術應更專注於個人化與客製化食品等應用，滿足特定飲食需求，如無過敏原、個人健康或特殊質地喜好等。同時，食品3D列印技術能創造不同形態與口感的產品，帶來獨特飲食體驗，在重視環境永續與糧食安全的趨勢環境，是解決全球食品供應挑戰的重要技術之一。

(二)可模組化及商模成突破成本限制的關鍵

食品3D列印仍面臨多項挑戰，高成本是目前發展主要障礙之一。如家用食品3D列印機處高價，大規模生產的成本效益未確定。另食品3D列印適用特定質地與稠度的成分，如泥狀與麵糰類材料；傳統食品原料複雜，3D列印的速度與噴嘴技術的克服，決定後續應用的擴充及挑戰。近年食品所透過跨領域技術合作，建立食品蛋白質3D列印製程，開發具電腦程控、環境溫控、多噴嘴、多食材3D列印的實驗機，提升產量及產品多樣性。後續強化3D列印產品設計與墨水匣研發，優化關鍵製程與開發模組設備，佐以個人化與分眾營養資料庫建立，對開發符合個人營養需求及選擇的食品，都將有具體可觀的改變及價值。

(本文作者為食品所執行產業技術基磐研究與知識服務計畫產業分析師)