甘蔗

甘蔗（Saccharum officinarum）原產於新幾內亞及東南亞部分地區，大約在 8,000 至 10,000 年前由巴布亞人首次馴化。

• 馴化始於新幾內亞，隨後傳播至東南亞、印度和太平洋島嶼
• 最早的製糖證據來自古印度（約公元前 500 年），當時首次從甘蔗汁中提取結晶糖
• 中世紀時期（約公元 7 至 10 世紀），阿拉伯商人將甘蔗種植引入地中海地区和北非
• 15 至 17 世紀的歐洲殖民擴張將甘蔗帶到加勒比海和美洲，使其成為種植園經濟的基礎
• 如今，甘蔗種植遍佈熱帶和亞熱帶地區 90 多個國家
• 主要生產國包括巴西、印度、中國、泰國和巴基斯坦
• 僅巴西一國就佔全球甘蔗產量的約 40%

甘蔗是一種強壯、叢生的多年生禾草，其特徵是粗壯、分節且富含蔗糖的莖稈（culms）。

莖（Culms）：
• 圓柱形、實心（不同於許多中空莖的禾草），並分段為節和節間
• 直徑通常為 2–6 公分，高 2–6 公尺，取決於品種和生長條件
• 顏色因栽培品種而異：綠色、黃色、紫色、紅色或條紋狀
• 節間是蔗糖的主要儲存部位，蔗糖可佔莖鮮重的 12–20%
• 每個節上長有一個芽（用於營養繁殖）和一輪根原基

葉：
• 沿莖交替排列成兩列
• 長線形且呈劍狀，通常長 1–1.5 公尺，寬 4–6 公分
• 葉緣有細小鋸齒（鋒利到足以割傷皮膚）
• 每片葉片中央有一條明顯的中脈貫穿全長
• 葉鞘在每個節處緊密包裹著莖

根系：
• 鬚根系且分佈淺，集中於土壤上層 30–50 公分處
• 種植時，不定根從每個節的根原基長出
• 根系可從叢生基部橫向延伸達 2 公尺

花序：
• 在頂端產生大型、開放且羽毛圓錐花序（俗稱「箭」），長 30–60 公分
• 由許多小穗組成，成對排列在絲狀、銀白色的花軸上
• 開花取決於光週期，商業栽培中常抑制開花（開花會降低糖產量）
• 種子（穎果）很小（約 1 毫米），極少用於商業繁殖

內部解剖結構：
• 維管束散生於基本組織中（單子葉植物的典型特徵）
• 蔗糖儲存在節間的薄壁細胞中
• 外皮（外層）堅韌且富含纖維，富含纖維素和木質素

甘蔗盛產於陽光充足、溫暖且濕潤的熱帶和亞熱帶氣候。

氣候需求：
• 最佳溫度範圍：20–35°C（68–95°F）；低於約 12°C 時生長停止
• 需要長生長季（9–24 個月，取決於地區和品種）
• 年降雨量需達 1,100–1,500 毫米（43–59 英寸）或需補充灌溉
• 高太陽輻射對最大化糖分積累至關重要

土壤偏好：
• 深厚、排水良好、肥沃且保水性佳的壤土
• 最佳 pH 值範圍：6.0–7.5
• 能耐受多種土壤類型，但在積水或高鹽度條件下生長不良

生長週期：
• 使用莖插條（種莖）進行營養繁殖，每段至少含有一個可行芽
• 在溫暖潮濕條件下，1–3 週內發芽
• 分櫱階段從基部產生多個分櫱，形成密集的叢株
• 快速伸長期（大生長階段）發生在溫暖潮濕的月份
• 成熟/轉化階段涉及糖分積累，由較涼爽乾燥的條件觸發
• 宿根栽培：收穫後，根系再生允許多次收穫（通常為 3–6 次宿根），然後才需重新種植

生態互動：
• 甘蔗田支持多種害蟲，包括甘蔗螟（Diatraea saccharalis），這是全球性的主要害蟲
• 易受真菌病害影響，如黑穗病（Sporisorium scitamineum）和銹病（Puccinia melanocephala）
• 由風媒授粉；然而，商業品種極少允許開花
• 甘蔗種植會顯著改變當地生態系統，特別是當自然棲息地被轉變為單一作物種植園時

甘蔗本身通常不作為整體食物食用，但其果汁及衍生產品具有顯著的營養特徵。

甘蔗汁（每 100 毫升，近似值）：
• 熱量：約 269 千焦（64 大卡）
• 碳水化合物：約 16 克（主要為蔗糖，含少量葡萄糖和果糖）
• 水分：約 80 克
• 礦物質：含有鉀、鈣、鎂、鐵及微量鋅
• 維生素：含少量 B 群維生素和維生素 C
• 含有具抗氧化特性的多酚和類黃酮

精製糖（蔗糖）：
• 每克提供約 4 大卡（16 千焦）熱量
• 純碳水化合物，不含維生素、礦物質或纖維
• 歸類為簡單碳水化合物；過量攝取與肥胖、第二型糖尿病和齲齒有關

粗糖/Jaggery（未精製甘蔗糖）：
• 比精製糖保留更多礦物質和維生素
• 含少量鐵、鉀和鎂
• 南亞、東南亞和拉丁美洲廣泛使用的傳統甜味劑

甘蔗（Saccharum officinarum）通常無毒，適合人類食用。

• 莖或汁液中已知無毒性化合物
• 若衛生標準不佳，生甘蔗汁偶爾可能受到微生物污染；在某些熱帶地區，鉤端螺旋體病的爆發曾受污染的甘蔗汁有關
• 過量攝取甘蔗衍生糖與健康風險相關，包括肥胖、第二型糖尿病、心血管疾病和齲齒
• 甘蔗渣（纖維殘渣）無毒，廣泛用作生物燃料、造紙原料和動物飼料
• 某些野生甘蔗屬物種可能含有生物鹼或氰醣苷，但栽培種 S. officinarum 則無

甘蔗是世界上種植最廣泛的作物之一，在熱帶和亞熱帶地區約有 2,700 萬公頃的商業種植面積。

氣候與地點：
• 需要充足陽光以達到最佳生長和糖分積累
• 盛產於熱帶和亞熱帶地區（大致位於北緯 30°至南緯 30°之間）
• 無法耐受霜凍；即使短暫暴露於 0°C 以下溫度也可能導致植株死亡

土壤：
• 理想土壤為深厚、排水良好、肥沃的壤土或黏壤土
• 建議土壤深度至少 1 公尺，以容納發達的根系
• pH 值範圍：6.0–7.5；酸性土壤可能需要施用石灰
• 良好排水至關重要——積水會導致根腐和生長遲緩

種植：
• 使用成熟甘蔗的莖插條（種莖）進行營養繁殖，每段長 30–45 公分，含 3–4 個節
• 將種莖水平種植於 10–15 公分深的溝中
• 行距：1.0–1.5 公尺；行內種莖間距：30–50 公分
• 種植時間通常配合雨季開始

澆水：
• 需水量高：生長季需 1,500–2,500 毫米
• 在降雨不足的地區，補充灌溉至關重要
• 快速生長期缺水會顯著降低產量
• 滴灌技術因节水效率高而日益普及

施肥：
• 需肥量大，特別是氮、鉀和磷
• 典型施用量：氮 100–200 公斤/公頃，五氧化二磷 50–100 公斤/公頃，氧化鉀 100–200 公斤/公頃
• 補充矽（例如矽酸鈣）可提高莖稈強度和抗病能力

收穫：
• 種植後 9–24 個月收穫，取決於氣候和品種
• 在乾燥涼爽條件下收穫時糖分含量最高
• 可人工收穫（用鐮刀手割）或機械收穫
• 收穫後，宿根作物可從根系再生，進行 3–6 次額外收穫

常見問題：
• 甘蔗螟（Diatraea saccharalis）——幼蟲鑽入莖內，降低糖產量
• 黑穗病（Sporisorium scitamineum）——導致特徵性的黑色鞭狀結構取代花序
• 紅腐病（Colletotrichum falcatum）——導致莖內部發紅和腐爛
• 營養缺乏——缺氮導致老葉變黃；缺鉀導致葉緣焦枯
• 雜草競爭——在生長早期階段特別嚴重

甘蔗是世界上最多才多藝的作物之一，應用範圍涵蓋食品、能源、工業和材料。

糖生產：
• 全球餐桌糖（蔗糖）的主要來源，佔全球糖產量的約 80%
• 也用於生產糖蜜、粗糖（jaggery/gur）、板糖（panela）以及各種 raw 和精製糖產品

生物燃料與生質能源：
• 甘蔗乙醇是主要的生物燃料，特別是在巴西，數百萬輛彈性燃料汽車以此為動力
• 巴西的 Proálcool 計劃（1975 年啟動）是全球最成功的生物燃料計劃之一
• 甘蔗渣（榨汁後的纖維殘渣）燃燒發電；許多糖廠能源自給自足，並將剩餘電力出售給電網
• 利用甘蔗渣和稻草生產第二代（纖維素）乙醇是當前活躍的研究領域

食品與飲料：
• 甘蔗汁是熱帶國家流行的新鮮飲料，常在路邊攤販售
• 用於生產蘭姆酒（來自糖蜜）、卡沙薩酒（巴西）和其他烈酒
• 粗糖和板糖是亞洲、非洲和拉丁美洲料理中使用的傳統未精製甜味劑

工業用途：
• 甘蔗渣用於生產紙張、紙板和可生物降解包裝材料
• 用於生產生物塑料和聚乳酸（PLA）
• 糖蜜用作發酵底物，生產酵母、檸檬酸和其他工業化學品
• 從過濾泥餅中提取甘蔗蠟，用於拋光劑、化妝品和食品塗層

農業與環境：
• 糖廠的過濾泥（壓濾泥）用作土壤改良劑和肥料
• 甘蔗正被探索作為重金屬污染土壤的植物修復作物
• 綠色甘蔗收穫法（收穫前不焚燒）將有機質回歸土壤

傳統醫學：
• 在阿育吠陀和傳統中醫中，甘蔗汁曾被用作清涼補品並支持肝脏健康
• 實驗室研究表明，甘蔗提取物具有抗氧化和抗炎特性