為什麼餅乾可以放這麼久都不壞？食品科學家解析水活性、油脂氧化與食品保存

2026-08-12

食品科學家從水活性、油脂氧化到包裝，帶你看懂食品保存的秘密

你有想過一個問題嗎？打開家裡的櫃子，拿出一包餅乾，它可能已經在貨架上經過幾個月，甚至還有好幾個月的保存期限。打開包裝時，餅乾依然酥脆、香氣依舊，沒有發霉，也沒有明顯變質。這時候你可能會想：「餅乾裡是不是加了很多防腐劑？」其實，這並不是最完整的答案。從食品科學家的角度來看，一包餅乾可以在常溫下保存這麼久，背後其實牽涉到一整套食品科學與食品工程：水活性、微生物、油脂氧化、食品配方、烘烤製程、包裝材料、氧氣、濕度、溫度，以及保存期限評估

也就是說：餅乾能保存很久，通常不是靠「某一種神奇成分」，而是食品科學家把整個食品系統設計好了。今天，就讓我們從一塊餅乾開始，看看食品科學家究竟在研究什麼。

一、餅乾為什麼可以常溫保存這麼久？

想像一個對比。一塊剛出爐的蛋糕，冷卻後吃起來鬆軟、濕潤，沒吃完要冷藏保存；新鮮水果切開後，多汁好吃，沒吃完同樣也要冷藏保存。但是餅乾呢？只要包裝完整、保存條件適當，通常可以在室溫下保存相對較長的時間。為什麼？關鍵就是：水活性（Water Activity, aw）這是食品科學家非常重要、但一般消費者比較少聽到的一個概念。

二、水活性不是「食品裡有多少水」

很多人第一次聽到水活性，會直覺認為：「水活性是不是就是食品裡面的含水量？」其實兩者不完全相同。含水量 (moisture content) 告訴我們食品裡有多少水。但水活性（aw）更關心的是：這些水，有多少是可以被微生物利用的？這是非常重要的差別。

同樣都是含有一定水分的食品，水分和食品中的糖、鹽、蛋白質、澱粉等成分結合的程度不同，可以影響微生物能不能利用這些水分。水活性通常以0到1.0表示，純水的水活性為1.0；食品的水活性則會依食品種類而有所不同。水活性是食品科學家評估細菌、酵母菌與黴菌生長可能性的重要指標之一。

所以食品科學家在判斷一種食品為什麼比較容易保存時，不會只問：「這個食品含水量高不高？」而會進一步問：食品中的水，對微生物來說是不是『可利用的水』？

三、餅乾為什麼不容易發霉？答案之一就是「水活性低」

餅乾經過烘烤後，大量水分會在製程中被移除。因此，餅乾通常屬於低水分食品。當食品的水活性降低到一定程度，很多微生物就不容易生長。這也是為什麼我們可以看到：餅乾、蘇打餅乾、脆片、穀物脆片、乾燥麵、果乾等食品，

通常比高含水量的新鮮食品更容易保存。但這裡要特別提醒：低水活性不代表食品「永遠不會壞」

食品的品質變化並不只有微生物一條路。還有另外一個非常重要的敵人：氧化

四、餅乾最大的敵人之一：油脂氧化

如果你吃過放太久的堅果、洋芋片或餅乾，可能會遇過一種味道：油耗味

食品科學上，油脂可能受到氧氣、光線、溫度等因素影響而發生氧化反應。特別是含有較多不飽和脂肪酸的油脂，氧化反應可能造成風味與氣味改變。所以食品科學家在開發含油脂的食品時，除了要思考：這個配方好不好吃？

還需要考慮：這個油脂在保存期間穩不穩定？這會牽涉到：油脂種類、脂肪酸組成、加工溫度、包裝材質、抗氧化系統因此，一塊餅乾能不能保存，不是「烤乾」就結束了。

五、為什麼餅乾放久了會有油耗味？

油脂不是一個單一物質，而是一群不同脂肪酸組成的分子，我們平常說的「油脂」，主要成分是三酸甘油酯（triacylglycerol, TAG），簡單來說，一個三酸甘油酯分子，是由一個甘油骨架連接三條脂肪酸所組成。而脂肪酸又可以依照碳鏈中是否含有碳碳雙鍵，分成：飽和脂肪酸、單元不飽和脂肪酸、多元不飽和脂肪酸，這裡真正值得注意的是：脂肪酸中的「碳碳雙鍵」會影響油脂對氧化的敏感程度

一般而言，不飽和程度越高的脂肪酸，越容易受到氧化作用影響。例如：飽和脂肪酸，沒有碳碳雙鍵。單元不飽和脂肪酸，有一個碳碳雙鍵。多元不飽和脂肪酸，有兩個以上碳碳雙鍵。而多元不飽和脂肪酸因為含有較多雙鍵附近的活性位置，因此通常具有較高的氧化敏感性。放了一段時間後：香氣下降、油脂氣味變得明顯，甚至出現令人不舒服的油耗味，這就是為什麼食品科學家在研究保存期限時，不只會檢查微生物，也需要觀察：油脂氧化程度與感官品質。

六、那為什麼餅乾不需要添加防腐劑？

這就回到上一篇文章談到的食品添加物。很多人看到食品可以保存很久，就直覺認為：一定是加了很多防腐劑。食品的保存性，是由很多因素共同決定：

低水活性 ＋ 適當的烘烤製程 ＋ 低微生物初始量 ＋ 適當配方＋包裝阻隔＋良好製程衛生＋合理保存條件

這些因素共同作用，就可能讓食品具有良好的保存性。因此：食品保存期限長，不等於一定是因為添加了大量防腐劑。反過來說：沒有防腐劑，也不代表食品就不需要食品安全管理。

食品藥物管理署也指出，食品保存可以透過降低水活性、降低pH、高溫殺菌、隔絕氧氣等不同方式，抑制微生物生長或延緩食品變質。這就是食品科學裡很重要的概念：Hurdle Technology，多重障礙技術

不是靠一個方法解決所有問題，而是讓不同的控制條件一起作用。

七、什麼是「多重障礙技術」？

想像一個食品要保存。食品科學家可能同時設計：

第一個障礙：降低水活性

讓微生物缺少可利用的水分。

第二個障礙：控制pH

讓環境不利於特定微生物生長。

第三個障礙：加熱

透過適當的熱處理降低微生物負荷。

第四個障礙：降低氧氣

減少氧化，並抑制部分需要氧氣的微生物。

第五個障礙：包裝

避免水氣、氧氣與外界污染重新進入。

第六個障礙：適當儲存

控制溫度、濕度與光線。這些「障礙」不是孤立存在，而是共同維持食品的穩定性。

所以食品科學家的思考不是：我要加什麼才不會壞？而是：我要如何設計整個食品系統，讓它在合理的保存條件下維持安全與品質？

八、為什麼餅乾開封後容易變軟？

這是另一個很有趣的食品科學問題。你可能有過這種經驗：剛打開的餅乾：喀滋！非常酥脆。過了幾天：咬下去變得軟軟的。餅乾屬於低水分食品。當它暴露在相對濕度較高的環境中，食品與周圍空氣之間會發生水分交換。

簡單來說：餅乾很乾、空氣相對濕，水分就可能逐漸進入餅乾。當餅乾吸收水分後，原本的結構就發生改變，結果就是：酥脆 → 變軟。

九、為什麼餅乾包裝裡面常常有「充氣」？

洋芋片或餅乾包裝都充滿空氣，常讓人覺得買了一堆「空氣」。但從食品科學來看，填充一般空氣（含氧與水分）反而會讓油脂氧化變質、餅乾軟化。其實食品業常採用氣體置換包裝，首選「氮氣」。氮氣被選中主要有三個原因：

化學性質穩定： 不易與食品反應，能排除氧氣、防止油脂氧化產生油耗味
無色無味安全： 占大氣 78%，不會影響餅乾原有的風味與口感
經濟且易取得： 相較其他惰性氣體，氮氣成本低且技術成熟，最適合量產

此外，充氣能形成「氣墊保護」，避免餅乾在運輸擠壓時碎裂。

那個空間並非浪費，而是兼具物理防碎、抗氧化、維持酥脆的功能。至於具體的氣體比例與包裝材質，則需依產品特性精準設計。

十、包裝其實是食品保存的一部分

這是很多消費者容易忽略的地方。我們常常把：食品和包裝想成兩件不同的東西。但在食品科學與食品工程裡，包裝本身就是產品保存系統的一部分。例如餅乾最需要防的可能包括：

水氣，水氣進入 → 餅乾吸濕 → 酥脆度下降。

氧氣，氧氣進入 → 油脂氧化 → 風味劣變。

光線，光線可能加速某些氧化反應。

外部污染，包裝破損 → 外界微生物或污染物進入。

因此食品包裝材料會有不同的阻隔性能。食品科學家和包裝工程師可能會關注：Oxygen Transmission Rate（OTR）、Water Vapor Transmission Rate（WVTR）、密封性、包裝結構、材料厚度、封口品質

這些聽起來很工程，但其實最後都會回到你手上的那一包餅乾：它能不能保持酥脆？它會不會產生油耗味？它能不能在保存期限內維持品質？

十一、為什麼「保存期限」不是食品科學家隨便寫一個日期？

這是食品研發非常重要的一環。當食品業者決定一個產品的有效日期時，不能只是：我覺得大概可以放六個月。食品有效日期的訂定會綜合考量食品組成、製程，以及儲存與販售環境，包括溫度、濕度、光線與時間等因素，評估食品在合理保存條件下可以維持品質與安全性的期限。這就是食品科學家參與的地方。我們會思考：產品在第30天怎麼樣？第60天呢？第90天呢？第180天呢？而且不是只看「有沒有壞」，還需要觀察：

有沒有微生物生長風險？水分有沒有改變？水活性是否仍維持在設計範圍？是否產生氧化劣變？香氣、味道、顏色、口感是否下降？包裝阻隔性是否足以維持食品品質？

所以：「保存期限」其實是食品科學、食品安全與產品設計共同決定的結果

十二、食品科學家如何判斷一塊餅乾「壞了」？

這個問題很有意思。一般人可能會說：沒有發霉，看起來就沒壞。但食品科學家不會這麼簡單判斷。因為食品劣變有很多種：① 微生物性劣變，可能出現：發霉、異味、腐敗、微生物數量增加。② 化學性劣變，例如：油脂氧化、褐變、營養成分降解。③ 物理性劣變，例如：吸濕、變軟、結塊、水分遷移。④ 感官劣變，例如：香氣下降、口感改變、味道改變、顏色改變

所以食品科學家做保存試驗時，常常需要同時看很多指標。這就是為什麼：「看起來沒壞」不等於「食品品質完全沒有改變」

十三、那麼「越乾的食品就越安全」嗎？

低水活性通常可以降低許多微生物的生長能力，但這並不代表低水活性食品完全沒有食品安全風險。有些微生物可能以不同形式存活，而且低水活性食品也可能發生其他品質問題。例如：堅果、香辛料、乾燥水果、食品粉末、穀物。這些食品雖然水活性較低，不代表就可以完全忽略食品安全。因此食品科學家真正的思維不是：這個食品很乾，所以一定安全。而是：它的水活性是多少？pH是多少？製程怎麼做？初始菌數如何？包裝如何？保存溫度如何？整個系統的風險在哪裡？