賞味期和保存期傻傻分不清楚？包裝上你沒讀懂的事—「PanSci TALK：食品保存技術大解密」

本文與 威力暘電子 合作，泛科學企劃執行。

想像一下，當你每天啟動汽車時，啟動的不再只是一台車，而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機，後果會有多嚴重？方向盤可能瞬間失靈，安全氣囊無法啟動，整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情，而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天，我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟，汽車的「大腦」—電子控制單元（ECU），是如何從單一功能，暴增至上百個獨立系統？而全球頂尖的工程師們，又為何正傾盡全力，試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化？

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代，當時的汽車工程師們面臨一項重要任務：如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力？「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現，關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間：火星塞的點火時機，也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內，這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一！引擎效率就能提升整整一成！這不僅意味著車子開起來更順暢，還能直接省下一成的油耗。那麼，要如何跨過這道門檻？答案就是：「電腦」的加入！

工程師們引入了「微控制器」（Microcontroller），你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法，在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內，精準計算出最佳的點火角度，並立刻執行。

從此，引擎的性能表現大躍進，油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元（ECU）的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」（Engine Control Unit）。

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功，在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像：「這 ECU 這麼好用，其他地方是不是也能用？」於是，ECU 的應用範圍不再僅限於點火，燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車，甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而，問題來了：這麼多「小電腦」，它們之間該如何有效溝通？

為了解決這個問題，1986 年，德國的博世（Bosch）公司推出了一項劃時代的發明：控制器區域網路（CAN Bus）。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上，就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是，CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如，煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息，絕對能搶先通過，避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題，但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線，並連接各種感測器和致動器。結果就是，一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里，總重量更高達 50 到 60 公斤，等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面，大量的 ECU 與錯綜複雜的線路，也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束，簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障，無疑讓人一個頭兩個大。

汽車電子革命：從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代，汽車電子架構迎來一場大改革，「分區架構（Zonal Architecture）」搭配「中央高效能運算（HPC）」逐漸成為主流。簡單來說，這就像在車內建立「地方政府＋中央政府」的管理系統。

可以想像，整輛車被劃分為幾個大型區域，像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙，就像數個「大都會」。每個區域控制單元（ZCU）就像「市政府」，負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合，並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理，就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台（HPC）擔任，統籌負責更複雜的運算任務，例如先進駕駛輔助系統（ADAS）所需的環境感知、物體辨識，或是車載娛樂系統、導航功能，甚至是未來自動駕駛的決策，通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中， 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子，便精準地切入了這個趨勢，致力於開發整合 ECU 與區域控制器（Domain Controller）功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢，威力暘提供的解決方案，就像是將好幾個「分區管理員」的職責，甚至一部分「超級大腦」的功能，都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力，可同時支援 ADAS 與車載娛樂，還能兼容多種通訊協定，大幅簡化車內網路架構。如此一來，車廠在追求輕量化和高效率的同時，也能顧及穩定性與安全性。

萬無一失的「汽車大腦」：威力暘的四大策略

然而，「做出來」與「做好」之間，還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯？具體來說，威力暘電子憑藉以下四大策略，築起其產品的可靠性與安全性：

1. AUTOSAR ： 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層（RTE）和基礎軟體層（BSW）。就像在玩「樂高積木」，ECU 開發者能靈活組合模組，專注在核心功能開發，從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
   
2. V-Model 開發流程：這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般，左側從上而下逐步執行，右側則由下而上層層檢驗，確保每個階段的安全要求都確實落實。
   
3. 基於模型的設計 MBD（Model-Based Design）： 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具，把整個 ECU 要控制的系統(如煞車)，用數學模型搭建起來，然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前，就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷，，並驗證安全機制是否有效。
   
4. Automotive SPICE (ASPICE) ： ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」，它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性，而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」，也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化，並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作，其能否正常運作，自然被視為最優先項目。為此，威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準：ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統（特別是 ECU）的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」，從概念、設計、測試到生產和報廢，都詳細規範了每個安全要求和驗證方法，唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略，威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準，才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而，ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡，「大腦」變得更集中、更強大後，汽車產業又迎來了新一波革命：「軟體定義汽車」（Software-Defined Vehicle, SDV）。

軟體定義汽車 SDV：你的愛車也能「升級」！

未來的汽車，會越來越像你手中的智慧型手機。過去，車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」，想升級？多半只能換車。但在軟體定義汽車（SDV）時代，汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」，能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA（Over-the-Air）技術，車廠能像推送 App 更新一樣，遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過，這種美好願景也將帶來全新的挑戰：資安風險。當汽車連上網路，就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭，輕則個資外洩，重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV，業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略，確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程，到安全認證，這些努力，讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新，也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力，威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota，以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈，更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴，以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈，並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產，驗證其流程與品質。

毫無疑問，未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷，交由電腦判斷，比交由人類駕駛還要安全的那一天，離我們不遠了。而人類的角色，將從操作者轉為監督者，負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全，人類甘願當一個「最弱兵器」，其實也不錯！

本文由 安麗紐崔萊 委託，泛科學企劃執行。

• 作者／陳亭瑋

在農業大規模革命、跨國貿易興起之前，夏秋季豐收的農產品經常為人們帶來另一種煩惱：該怎麼將新鮮的蔬菜水果保存到天寒地凍的冬天享用呢？

利用各種方式將食物中的水份減少，防止微生物或酵素所造成的腐敗變質，是人類很早期就會使用的食物保存方法。時至今日，乾燥技術除了用於保存食物，也用於減小體積、減輕重量方便食品包裝與運輸，而由此也發展出許多便利的食品，如咖啡粉、泡麵等，攜帶方便、沖泡熱水就能夠食用。

而乾燥的方式有分許多種，可被分為兩大類：自然乾燥與人工乾燥。

自然乾燥法：利用環境的陽光與風

自然乾燥法利用環境中的陽光、風來替食物乾燥，主要包括日曬、風乾、陰乾。常見柿餅、蘿蔔乾、香菇、筍乾、葡萄乾等就是以日曬來製成；傳統新竹米粉則是以風乾來乾燥。

既然是利用環境能量，優點就是不耗能、最為經濟、操作簡單，也不需什麼技術或設備就可以進行。但主要的缺點就是「天有不測風雲」，需要依賴環境氣候，有太陽或大風才方便進行。由於自然環境不易控制，難以掌握乾燥速率、衛生條件、場地需求大、需要人工輔助整理等，因此不利於大量生產。

人工乾燥法：人工提供熱源，利用空氣加熱乾燥

自然乾燥需要依賴自然環境的條件，而人工乾燥當然就是人工以各種技術，提供想要加工的食品適合的乾燥環境囉，一般會有不同的壓力環境，以傳導、對流、輻射，或以電磁波加熱的方式乾燥食品。這裡的技術種類非常多，受限於篇幅，本篇主要介紹在常壓下，以空氣為媒介的乾燥技術，其他如加壓乾燥、減壓乾燥、電磁波乾燥就暫不介紹了。

最古老的人工乾燥法被稱為「窯式乾燥法」。簡單來說，就是設置一個密閉空間，分成上下兩層，上層是待乾燥的食物，下面擺放爐火熱源，經由熱空氣將食品慢慢地烘烤至全乾。這個乾燥法常見於乾燥水果等食品。現在也有用同樣原理推出的小家電「食物乾燥機」，讓你在家裡就可以自製果乾或是肉乾等。

新興乾燥技術：噴霧乾燥與折射窗乾燥

前面介紹的乾燥法，主要處理的成品是屬於顆粒體積較大者，大如蔬菜乾、水果乾，小如肉丁、砂糖等。如果要處理相對液態或糊狀等產品又該怎麼辦呢？以下要介紹兩種常應用於液狀食品的乾燥技術。

噴霧乾燥法（Spray Drying）

「噴霧乾燥法」（spray drying）的特性就是由噴霧器擔當了重要角色。機器內的噴霧器會將液狀或糊狀的原料噴出為小液滴，藉由熱空氣作用，在幾秒鐘的時間內將小液滴乾燥為細粉狀。噴霧乾燥機主要分為空氣加熱與循環系統、噴霧裝置、乾燥倉本體以及產品回收裝置。

因為液滴表面積大、乾燥速度很快，實際上食品本身的溫度不會升到很高，對於保存食品原有的營養有很大的幫助，常用於食品、飲料、保健食品和藥品的製作。這個方法製作的常見產品有奶粉、咖啡粉、豆漿粉、蛋白粉等，只要加水就可以飲用的粉末。

折射窗乾燥法（Refractance Window Drying）

另外一種更嶄新的食品乾燥方法則是「折射窗乾燥法」（Refractance window drying），將想乾燥的材料放在透明聚脂膜的「折射窗」上，折射窗下有使用 95-97℃ 的熱水作為熱源，同時會抽風去除多餘水分，最後把薄膜和材料分離就完成乾燥啦！

雖然步驟有點多，但實際上因為同時有傳導、對流、輻射三種導熱模式介入，所以進行乾燥的速度相當快；又以熱水做為熱源，產品溫度也不會升到太高，因此適合使用於對溫度敏感、需要保存更多營養成分的產品。有研究指出，可藉由「折射窗乾燥法」保留植物蔬果類產品容易流失的天然色素分子，也能保留植物蔬果中較多的營養價值。此乾燥技術不止應用於食品工業，亦可見於保健食品、製藥、化妝品等各方面的應用。

食品科學中的乾燥方法非常多種多樣，不同的乾燥方式亦有不同的適用對象、與成本考量。如何選擇適合的乾燥方法，應用於加工品，其中也牽涉到許多專業。而隨著食品科學的進展，過往天然食品經過加工後，必然會損失許多營養元素的情況，已經越來越能夠避免。

請與我們一同期待新興的萃取與乾燥技術，能夠帶來哪些更健康、更營養的食品吧！

秉持科學嚴謹精神，安麗紐崔萊研究植物營養的科學家們持續革新技術，為了從植物蔬果中萃取最多的營養價值，從原物料篩選到萃取生產，每道程序皆嚴格把關。在萃取階段，安麗紐崔萊以獨家萃取技術——「噴霧劑乾燥法」與「折射窗乾燥法」，保留植物蔬果中最多的營養素，提供消費者營養充足、純淨安全的保健食品。

本文由 安麗紐崔萊 委託，泛科學企劃執行。

1. 施明智、蕭思玉、蔡敏郎（2017 年 9 月）。食品加工學，188-213。
2. Refractance window drying of foods: A review
3. Refractance window drying of fruits and vegetables: A Review

• 作者／朱中亮，財團法人食品工業發展研究所資深研究員

蔬菜與生鮮魚肉等食物，從採收或屠宰一直到送到廚房或餐桌之前，會經過各種生化反應，同時微生物也會在其中繁殖，當菌數過多或產生毒素時，就會對人體產生危害。為了確保食品安全，必須進行適度加工以便保存，許多食品加工技術都是因此發展出來的。

食品加工對食品的重要性不容忽略，本期的 ILSI Taiwan 專欄邀請財團法人食品工業發展研究所朱中亮資深研究員為您介紹這些基礎且重要的傳統食品加工技術。

食品加工的初衷：為人類生活帶來便利

美國知名的商業雜誌《彭博商業周刊》(Bloomberg Businessweek) 2014 年慶祝創刊 85 周年時，列舉 85 項為人類生活帶來便利的發明及創造，其中與食品有關的包括：麥當勞的誕生、冰箱（製冷技術）的發明、高果糖糖漿的問世、瓶裝水的製造、嬰兒奶粉配方的發明、星巴克的誕生。

這些發明中，高果糖糖漿被認為是造成肥胖、人體危害的元兇而備受批評。

其實高果糖糖漿的發明是為了避免自然資源的浪費，由於許多食品製造時都需要糖，但糖從原料甘蔗或甜菜的種植到採收、再加工變成蔗糖所需的程序非常繁複與漫長，科學家便想到利用澱粉含量極高的玉米，透過酵素直接轉換成糖，不僅簡化製程，也能避免自然資源的浪費。

掌握美味與安全的秘訣：火候

不少人認為食品工廠就是放大版的廚房，其實並不然，如果只是將廚房的一個灶擴增為十個灶來生產，勢必無法對食品品質進行嚴格的控管，更將導致食品品質參差不齊的狀況發生。

廚師製作料理時經常談到火候，所謂「小火慢燉、大火快炒」，食品工廠進行調理生產時，也必須精確掌握溫度與時間，否則將無法維持食品的品質。

火候掌握得宜不僅是美味的秘訣，更是食品安全的重要關鍵。因為加熱殺死微生物是一種很有效保存食品的技術。若兩者無法同時兼顧時，食品業者絕對是要犧牲美味，做到足夠的殺菌或滅菌，以確保食品的安全。

在此必須與讀者們介紹兩個名詞：「滅菌 (sterilization)」與「殺菌 (pasteurization)」，在食品科技上有非常明確的定義，可惜卻時常被大眾所混用。

兩者最大的差別在於：滅菌後的產品能夠室溫保存，而殺菌後的產品必須冷藏保存。

延長保存時間大招：冷凍冷藏技術

談完「熱」接著提到「冷」的技術。將溫度降低的冷凍冷藏技術能減緩食品腐壞的速度、延長食品保存時間。

如果要問冷凍與冷藏孰優孰劣？其實各有優缺點，兩者最主要的區別在於溫度差異，將食品冷凍所產生的冰晶容易破壞其質地，解凍復熱時也較為不便；將食品冷藏保存雖然復熱較快速，但保存期限較短。

食品業者也會針對產品的特性，而選擇使用冷凍或是冷藏來保存食品。便利商店的三角飯糰大多擺放在 18℃ 的冷藏櫃，目的是兼具食品安全與美味。

因為米飯在 12℃ 以下口感會開始變硬，更別提一般的 4℃ 冷藏，食品業者必須在美味與食品保存的綜合考量下做出妥協，以至於飯糰的保存期就變得很短。在此也呼籲消費者購買飯糰後應儘速食用，切勿放置在室溫下一陣子才吃。

提到冷凍就不得不提「急速冷凍技術」。急速冷凍能維持較良好的食品品質，蔬菜與肉品都是細胞組成，緩慢冷凍容易使食品中的冰晶聚集形成大冰晶穿破這些細胞使裡面的細胞質流出，所以在解凍時會有「湯汁」滲出，食物中的美味與營養也容易就這樣「付諸流水」。

而急速冷凍技術的可貴之處就是讓細胞中的水份結凍時維持小冰晶，在解凍時較能保持質地完整，使食品風味保存更佳。

食品品質的關鍵：掌握「水活性」

影響食品安定性的因子可以分為物理性、生物性及化學性，物理性如同冷凍結晶、乾燥收縮或受壓破損等會影響食品品質；生物性因子最常見的如麵包上的黑黴、橘皮上的青黴、酵素分解食品產生異味等；化學性如氧化、褐變等造成食品外觀改變，這些因子都會影響食品的安定性與消費者對食品的接受度。

無論是物理、化學或是生物性因子，控制水份都是重要的手段，因此在食品中，便出現水活性的概念。水活性是由澳洲學者 William James Scott 所提出，他雖然不是第一位研究水份對食品品質影響的人，但卻是第一位把這些變化因素，用科學方法歸納成水活性這個指標，且發現控制該指標就能確實掌握食品品質。

Scott 提出一個聰明又簡單的方法：將食品盛裝在容器中量測食品能產生多少水蒸氣，如果產生的水蒸氣越多，就代表水越容易被微生物利用。

如果食品中含有某些成分比微生物或者其他化學物質更能抓住水，那水就不會被微生物或化學反應使用，也就不會發生食品劣變反應，因此我們定義取得水的容易程度為水活性。

許多糕點師傅知道降低含水率能避免發霉，但也容易使產品過乾，導入水活性的概念後，師傅們了解即使含水率高，仍能藉由降低水活性阻止糕點發霉。

降低水活性的方法有很多，如醬油加鹽、水果乾加糖、榨菜及德式酸菜除了鹽漬降低水活性之外，還會透過發酵來增加酸度降低 pH值，這些步驟都能增加食品的保存期限。

食品保存期限的意義到底是什麼呢？

我曾經在報導上看到日本研發出 20 年不會變質的防災食品，以現在食品加工技術來說，製造 20 年不會發霉的食品並不困難，難的是除了不發霉之外，還要兼具美味。

請試著思考一下，20 年不會發霉的防災食品是否代表產品標示上的保存期限就該寫 20 年？我們該如何看待食品的保存期限呢？

灰姑娘的故事相信讀者們都耳熟能詳，「……灰姑娘飛快地奔出皇宮大門時，12 點的鐘聲剛好響完。剎那間，所有的東西都恢復原樣……」，如果食品標示上寫的保存期限是 7 月 1 日，是不是代表一旦到了 7 月 2 日的 0 時 1 分，食品剎那間就會對食用者造成嚴重後果呢？絕對不是如此。又如同梅干菜、酒這類的食品都是越陳越香，它們的保存期限又該是多久呢？

保存期限的概念非常複雜，對食品業者而言，決定保存期限的指標包含兩種：微生物產生的腐敗及成分變化帶來的感官品質劣變。

大多數生鮮產品的保存期限到期是因微生物生長而造成產品腐敗，但有些產品如罐頭、冷凍食品，所謂的過期並非因為微生物生長，而是產品的風味變差。

我曾經做過一個實驗針對超過保存期限的罐頭果汁進行感官測試，發現真正產生風味變化的產品的百分率並不高，但對食品企業而言無法接受這樣的不良率，因此在訂定保存期限時會採取較保守的作法，也往往出現有些食品即使到達保存期限仍然還可食用的現象。

然而這已非單純的科學議題，如何在減少食物浪費的情況下，同時確保食品品質與安全，使食物資源能更有效地被運用？這是一個值得大家思考與重視的議題。

• 本文轉載自 ILSI Taiwan-2019 年第 6 期《走進廚房與食品工廠，認識傳統食品加工》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 ILSI Taiwan 喔！
• 作者／朱中亮│資深研究員
  德國Hohenheim大學食品科技研究所博士，現任財團法人食品工業發展研究所資深研究員。專長為食品加工與製程，目前研究技術領域為食品非熱加工技術、冷藏食品保存期限預測及溫度管理技術等。