3D列印可以消除食物不平權的問題!?

文／李明安總策劃、謝玉玲主編

筆者非常喜歡吃夜市牛排，牛排在鐵板上滋滋作響，放到燒紅的鐵盤上，再淋上蒜頭與黑胡椒混合的醬汁，是充滿視覺、聽覺、嗅覺、味覺與觸覺的五感饗宴。但牛排用印的可以吃？那是像紙張一樣咻咻印出來的嗎？還用人工智慧演算，真的假的？在新冠疫情衝擊下，牛肉的供應鏈仍在重建中，據富比士報導，牛肉的價格是過去30年來最貴的一刻，估計牛肉的通貨膨脹達33%。牛肉是營養豐富的食物，但也同時是生產過程中碳排放量最高的食物。據聯合國預測至2050年全球總人口將突破90億，如何兼顧聯合國SDG 2「零飢餓」指標開發植物基的牛排食品是全球食品工業的難題。食品3D列印可以在短時間內獲得想要的形狀與質地，被認為是有機會突破難關未來的食品技術，但由於蛋白質較難塑造堆疊，且難以仿造肌肉組織之故，國際之間極少有學者能開發3D列印牛排。

林詠凱教授早在2020年就預見這一個需求，並認為3D列印會是一個好方法，但有以下難題：(1)如何讓蛋白質／多醣／水的混合物能夠堆疊起來不崩塌？(2)如何提高解析度印出細緻的牛肉紋路？(3)風味是否能與牛排比擬？(4)合理的單價與成本？

林詠凱教授與蔡承融同學試著從大海裡找答案，在蛋白質選擇避開風味不佳的黃豆蛋白而選用風味特殊的豌豆蛋白及熱凝固性的卵清蛋白，使用了膠體三仙膠與褐藻酸鈉，使用一部分的昆布萃取物讓風味更加豐富。初步測試發現難上加難，膠體不是太稀薄就是太濃稠無法列印，每個晚上蔡同學都會列印一些樣品，為了怕浪費隔天就變成林教授的早餐，從這些錯誤的經驗中找到一個可行的方案，就是蛋白質應模仿肌肉控制在12～18%間，另外三仙膠與褐藻酸鈉的添加可增加安定性但不宜過量，最後他們選用了一種最佳化軟體(optimization software)去計算最佳的配方，這是一種輸入數據後讓人工智慧去選擇合宜參數的方法，圖形像是等高線圖與山丘，故被稱為反應區面法(response surface methodology, RSM)。結果很有趣的是人工牛排的硬度與彈性可以差距5倍之多，也就是能夠透過軟體計算去調整不同的質感來符合不同年齡族群的喜好與需求。

臺灣即將邁入超高齡社會，許多長者因牙口功能退化、吞嚥困難，無法享受美食也容易營養不良，運用3D列印技術打造合適老年人吃的蛋奶素仿生牛排，且仿生牛排所使用的材料成本低，可以改善全球農糧危機、減少動物無謂犧牲並減少畜牧產業對環境的衝擊，最重要的是讓貧窮的人在農糧危機中也能吃得起牛排，減少食物不平權的問題！

本文摘自《SDG14的加減乘除：海洋生態的永續議題與實踐》，立即前往試讀►►►