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出品：科普中國

作者：楊昌佳漣，尹昕（中國科學院微生物研究所）

監製：中國科普博覽

編者按：為(wei) 解碼生命科學最新奧秘，科普中國前沿科技項目推出“生命新知”係列文章，從(cong) 獨特的視角，解讀生命現象，揭示生物奧秘。讓我們(men) 深入生命世界，探索無限可能。

金秋十月，是甘蔗即將成熟的季節。

從(cong) 這個(ge) 時節到次年4月，你能在南方的廣西、廣東(dong) 、雲(yun) 南、海南等甘蔗產(chan) 區見到大片豐(feng) 收的甘蔗田，隨手買(mai) 一根新鮮的甘蔗，一邊欣賞風景，一邊感受那沁人心脾的甘甜，簡直是再美好不過的假日享受。

那麽(me) ，如何讓甘蔗吃得更美味？今天，我們(men) 從(cong) 科學和日常生活的結合點，帶你了解這個(ge) 常見水果背後不為(wei) 人知的故事。

甘蔗的身世之謎

說到甘蔗，可能很多人都不知道甘蔗是名副其實的“混血兒(er) ”。

為(wei) 什麽(me) 這麽(me) 說呢？

因為(wei) 目前甘蔗的主要栽培品種幾乎都是靠雜交獲得的。甘蔗屬（Saccharum）中一共有6個(ge) 種，包括2個(ge) 野生種：大莖野生種（S.robusfum）和細莖野生種（又稱割手密，S.spontaneum）； 4個(ge) 原始栽培種：熱帶種（S.officinarum）、中國種（S.sinense）、印度種（S.barberi）和食穗種（S.edule）【1】。不同的甘蔗種，其起源中心不同。其中，熱帶種和大莖野生種起源於(yu) 南太平洋島國新幾內(nei) 亞(ya) 一帶；印度種和細莖野生種則起源於(yu) 印度地區；中國種則起源於(yu) 中國的華南和雲(yun) 南地區【2】。

由於(yu) 甘蔗依靠不同種之間的雜交獲得，其“血統”來源混亂(luan) 而又複雜，因此對甘蔗起源的主流假說有新幾內(nei) 亞(ya) 起源說、印度或孟加拉地區起源說以及中國起源說這三種【3】。

這些地區的氣候適合甘蔗的生長，早在四千年前，當地的土著居民就開始種植和利用甘蔗。據季羨林在《糖史》中考證，印度蔗種於(yu) 公元6世紀從(cong) 印度傳(chuan) 入波斯，由於(yu) 阿拉伯的擴張，傳(chuan) 至地中海地區；到了15世紀，隨著葡萄牙和西班牙的殖民擴張，又傳(chuan) 至馬德拉島、佛得角群島、聖多美島和西非；在1493年哥倫(lun) 布第二次遠航時，印度蔗種來到了新大陸，後隨著葡西兩(liang) 國的擴張，迅速傳(chuan) 遍了新大陸，傳(chuan) 擴的西麵終點是秘魯；盡管澳大利亞(ya) 與(yu) 新幾內(nei) 亞(ya) （甘蔗大莖野生種和熱帶種的發源地）相隔隻有幾百英裏寬的托雷斯海峽，但直至1788年印度蔗種才傳(chuan) 至澳大利亞(ya) 【4】。

後來，不同的甘蔗種也隨著人類的遷徙與(yu) 貿易活動，逐漸傳(chuan) 播到其他地方，最終成為(wei) 全球廣泛種植的糖料作物。

甘蔗中國種（S.sinense）的代表原始種是竹蔗，主要分布在中國華南、華中和西南三大蔗區，在1953年之前是中國的主栽品種。盡管竹蔗中有個(ge) “竹”字，甘蔗與(yu) 竹子在外觀上也有相似之處，比如它們(men) 都有節狀的莖幹，且都屬於(yu) 高大的禾本科植物，但它們(men) 並不是同一家族成員。

甘蔗屬於(yu) 禾本科（Poaceae）的甘蔗屬（Saccharum），跟水稻、玉米、高粱等作物是“遠房親(qin) 戚”，而竹子則屬於(yu) 禾本科的竹亞(ya) 科（Bambusoideae）【7】。兩(liang) 者同屬禾本科大家庭，但甘蔗和竹子在生態習(xi) 性、用途和內(nei) 部結構上有顯著差異。甘蔗的主要特征是它的莖幹富含汁液，這些汁液富含蔗糖，是甘蔗作為(wei) 製糖作物的核心價(jia) 值所在。而竹子的莖幹則主要由纖維組成，缺乏豐(feng) 富的汁液，更多被用作建築材料、手工藝品、甚至食品（如竹筍）。因此，雖然甘蔗和竹子長得像“親(qin) 戚”，實際上它們(men) 在分類上屬於(yu) 不同的分支，功能和用途也完全不同。

中華古籍中的甘蔗

古代甘蔗傳(chuan) 入中國的曆史可以追溯到周朝周宣王時期【3】，主要通過南方的貿易和文化交流進入中國。先秦時代的“柘（讀作zhè）”字代表的就是甘蔗。據李治寰在《中國食糖史稿》中考證，戰國時期的《楚辭·招魂》中提到“柘漿”，漢代《漢書(shu) ·禮樂(le) 誌·郊祀歌》的“柘漿”，以及漢代司馬相如所著《子虛賦》中出現的“諸柘”等都是我國甘蔗栽培的證據【5】，並且甘蔗已經不僅(jin) 限於(yu) 咀嚼，而是加工成蔗漿了；到了漢代出現了“蔗”字，就已經和我們(men) 現代的用字相同了【6】。東(dong) 漢時期的《神農(nong) 本草經》中，甘蔗被認為(wei) 具有一定的藥用價(jia) 值，可以潤燥止渴。

甘蔗的甜味不像水果那樣明顯，因為(wei) 它的外皮堅硬，必須去皮後才能嚼出汁液。有一種推測認為(wei) ，當時人們(men) 可能在砍伐甘蔗莖杆或利用其作為(wei) 建築材料時，無意間啃咬了暴露在外的嫩莖，才嚐到了其中的甜汁。

東(dong) 漢班固在《漢書(shu) 》中記載了“榨汁曝數日成飴”，西晉嵇含在其所著的《南方草木狀》中說:“諸蔗一曰甘蔗，交趾所生者，圍數寸，長丈餘(yu) ，頗似竹。斷而食之，甚甘。榨其汁，曝數日成飴,入口消釋,時人謂之石蜜。”根據這些文獻記載，古人很早就掌握了甘蔗栽培和加工甘蔗製品（糖漿）的方法【2】。

而關(guan) 於(yu) 中國蔗糖的製作始於(yu) 何時，不同的學者有不同的觀點，季羨林先生認為(wei) 應該是始於(yu) 三國魏晉南北朝到唐代之間的某一個(ge) 時代，至少在後魏以前【6】。到了唐宋時期，甘蔗的種植技術進一步推廣，宋代王灼撰寫(xie) 了中國最早的製糖專(zhuan) 著《糖霜譜》，蘇軾和黃庭堅也在詩文中提到了“糖霜”和“蔗霜”等。明末清初宋應星在《天工開物》中的“甘嗜”一卷中係統地介紹了甘蔗從(cong) “蔗種”、“蔗品”、“造糖”、“造白糖”、“造獸(shou) 糖”等整個(ge) 流程。不過真正將甘蔗用於(yu) 大規模工業(ye) 化製糖是後來的事情了。

甘蔗的結構：哪裏更甜？

甘蔗的主要結構包括外皮、莖節、髓部。每個(ge) 部分在甘蔗的生長和我們(men) 品嚐它時都扮演著重要角色。甘蔗的外皮非常堅硬，起到保護甘蔗內(nei) 部的作用。雖然看起來光鮮亮麗(li) ，但它不能直接食用，通常需要用刀削去。削開外皮後，我們(men) 會(hui) 看到甘蔗的莖節。甘蔗的莖節非常明顯，每一節之間相對較長的部分儲(chu) 存著大量的汁液，是人們(men) 最喜歡嚼食的部分。在莖節的內(nei) 部，是甘蔗的髓部，這是甘蔗的核心部分，富含水分和糖分。當我們(men) 嚼甘蔗時，從(cong) 髓部中獲取甘蔗汁，甘蔗汁中富含蔗糖，正是這些糖分讓甘蔗吃起來如此甜美。

有趣的是，甘蔗的甜度並不是均勻分布的。

通常，甘蔗的底部比頂部更甜。這是因為(wei) 在甘蔗生長過程中，糖分是通過光合作用生成的，並從(cong) 頂部向下運輸和儲(chu) 存。因此，靠近根部的底部甘蔗積累了更多的糖分，吃起來會(hui) 更甜。一般在生產(chan) 上，甘蔗成熟的季節，相關(guan) 檢測人員會(hui) 用錘度計來測量甘蔗上部、中部和下部不同節間的汁液密度，以此換算成含糖量。如果上部比下部的糖分少很多，則甘蔗還未完全成熟，需要再等待一些時日；如果上部和下部差異不大時，則甘蔗已經完成了糖分積累，完全成熟了，可以用於(yu) 製糖了。

此外，甘蔗如果在成熟後不能及時收獲，或收獲後未及時處理，甘蔗也會(hui) 發生“退糖”即甘蔗糖分降低的現象。這是由於(yu) 甘蔗的節上長有芽，每個(ge) 芽都能長成新的甘蔗苗，這也是甘蔗無性繁殖的主要方式，如不及時處理，甘蔗莖中儲(chu) 存的糖分又用於(yu) 甘蔗芽的生長了，甘蔗莖自然就不如之前那麽(me) 甜了。

“同蔗不同命”：果蔗與(yu) 糖蔗的區別

甘蔗分為(wei) 兩(liang) 大類：一種是我們(men) 直接啃食的果蔗，另一種是用來提煉糖分的糖蔗。果蔗高大粗壯，口感清脆細膩，纖維含量相對較低，汁水豐(feng) 富，甜味適中，主要作為(wei) 水果食用，不適宜用於(yu) 製糖；而糖蔗相比於(yu) 果蔗則顯得更為(wei) “纖細”，纖維粗硬，抗倒伏能力較強，糖分含量高，適合用來提煉製糖。這種“同蔗不同命”的情況是甘蔗自然分化和人為(wei) 選育共同作用的結果【8】。甘蔗起源於(yu) 熱帶地區，經過長時間的自然進化，在不同氣候、土壤條件下出現了不同的變種。而隨著農(nong) 業(ye) 的發展，人類發現不同甘蔗的特性差異，並通過雜交、篩選、育種等手段，專(zhuan) 門選育出了更適合生吃和製糖的兩(liang) 類甘蔗。

功能多樣的甘蔗

除了當水果和製糖，甘蔗還有許多用途，可謂渾身是寶。蔗梢可以留種栽培，蔗葉粉碎後可以還田改良土壤，蔗根性涼可以入藥。

蔗渣是製糖工業(ye) 的主要副產(chan) 物，每生產(chan) 1噸蔗糖，就會(hui) 產(chan) 生2-3噸蔗渣，而蔗渣中40%-50%為(wei) 纖維素，25%-30%為(wei) 半纖維素，另外還有木質素、蛋白質等成分，這些都是可以被循環利用的寶貴資源。近年來，隨著科學技術的進步，蔗渣在動物飼料生產(chan) 、可生物降解製品生產(chan) 、製漿造紙、生物質燃料開發等方麵都獲得了高價(jia) 值的綜合利用【9】。

製糖的另一副產(chan) 物糖蜜也可以製酒精、飼料添加劑等。國際上以甘蔗汁或糖蜜為(wei) 原料生產(chan) 的蒸餾酒命名為(wei) “朗姆酒”。

甘蔗也可以作為(wei) 乙醇的生產(chan) 原料，成為(wei) 生物燃料能源，助力生物能源產(chan) 業(ye) 。甘蔗不僅(jin) 美味，還為(wei) 我們(men) 的日常生活提供了許多便利。

怎樣才能挑到又甜又好吃的甘蔗呢？

首先，選擇甘蔗時應看其外皮，好的甘蔗外皮光滑、顏色鮮亮，黑色或青綠色為(wei) 佳。

其次，注意甘蔗節間的長度，節間長的甘蔗通常汁水更多。

最後，輕輕掐一掐，甘蔗皮較硬但不幹癟的比較新鮮。而如果甘蔗表皮出現了發黴、發黑的斑點，或者斷麵呈現黃色或豬肝色，散發黴味，咬一口帶酸味或酒糟味，就要小心了，這樣的甘蔗很可能已經變質，可能含有毒素，切記不可食用。

帶上這些挑選甘蔗的小技巧，盡情享受大自然饋贈的甘甜滋味吧！在享受甘蔗的美味時，你也正與(yu) 科學不期而遇，感受到農(nong) 業(ye) 科技的進步帶給我們(men) 的便利與(yu) 美好生活。

（注：文中拉丁文部分應為(wei) 斜體(ti) ）

參考文獻：

1.董廣蕊，石佳仙，侯藹玲，張積森. (2018). 甘蔗基因組研究進展. 生物技術， 28(3)：296.

2.闕友雄 等著.（2023）.《甘蔗和糖的那些事》.中國農(nong) 業(ye) 出版社.

3.張積森 主編. (2024). 《糖與(yu) 文明：甘蔗如何塑造了我們(men) 的世界》. 科學出版社.

4.季羨林.(1998). 《季羨林文集：糖史（二）》.江西教育出版社.

5.李治寰. (1990). 《中國食糖史稿》. 北京農(nong) 業(ye) 出版社.

6.季羨林.(1998). 《季羨林文集：糖史（一）》.江西教育出版社.

7.Soreng, R.J., Peterson, P.M., Romaschenko, K., Davidse, G., Zulonga, F.O., Judziewicz, T.S., Filgueiras, T.S., Davis, J.I. & Morrone, O. 2015. A worldwide phylogenetic classification of the Poaceae (Gramineae). Journal of Systematics and Evolution 53: 117–137.

8.James, G. L. (2004). Sugarcane. Blackwell Publishing.

9.Rein, P. (2012). Cane Sugar Engineering. Bartens.

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