甜菜作为蔬菜在人类的食谱里已经数千年了,为什么没被早早发现其制糖潜力?

如果早一些发现,人类是不是就能早一些进入「甜蜜工业」?

 为什么几千年作为蔬菜的甜菜 

 没有被发现能产糖?

@瞻云

新知答主

这是野生甜菜。

看起来和杂草都没啥区别。

含糖量非常的低。

只有1%~3%,在所有可食植物根部中都是垫底的。

甚至比不上萝卜,仅仅比山药好一些[3]。

虽然饮水中,人最低可感知约莫0.23%的糖浓度[4],但在蔬菜中要感知到甜味,浓度则高得多,尤其是被苦味掩盖时[5]。

依据大多数有甜感的蔬菜糖浓度,可能需要5%左右才能感受到甜味。

例如,豌豆的糖浓度便是5%左右,洋葱甚至可显著超过5%[6]。

而野生甜菜本身就是苦味为主,还有夹杂着腥涩味、草味、轻微咸味,所以几乎无法尝出甜度。

最关键的是,甜菜的主要糖分位于根部。

野生甜菜却没有膨大的块根,和现代甜菜的差异非常大[7]:

不同的甜菜品种

从左到右,从上到下依次为:

野生甜菜(左上)、瑞士甜菜(右上)、饲用甜菜(左下)、糖用甜菜(中下)、菜用甜菜(右下)

野生甜菜的学名为海甜菜(Beta maritima),苋科甜菜属。

所有的现代甜菜,都是由它逐渐驯化培育而成。

曾经主要分布在西欧、北欧和地中海沿岸[8]。

P3

野生甜菜分布(实线箭头-距离远亲缘近;虚线箭头-距离近亲缘远)

所以,地中海沿岸和西欧、北欧的早期文明,都有食用甜菜的痕迹发现。

最早大约是 5000 年前的丹麦。

早期文明食用的甜菜,大多具有烧焦痕迹,这意味着早期食用方式非常的原始[9]。

此时人类对甜菜的认识,可能仅仅是一种无毒的、能烧着吃的植物。

甜菜正式登堂入室,大约是2000多年前的古希腊和古罗马。

由于野生甜菜纤维比较多且粗,再加上没有块根,所以希腊人和古罗马人基本上只吃比较嫩的叶子,炖煮为主。

至于根部,则拿来入药。

公元1世纪的希腊医师迪奥斯科里德斯(Dioscorides)认为:

深色甜菜会导致便秘,白色甜菜可以通便。

完全野生的甜菜是白色的,这意味着,因为长期的食用,此时已经出现了早期的栽培品种。

迪奥斯科里德斯(Dioscorides,约40—90年)

甜菜叶子里的含糖量本来就比根部还低很多,古希腊、罗马人的炖煮吃法,使得剩下的菜或者汤,甜浓度更是会远远低于人的味觉。

正因为吃不出甜味,所以早期古希腊和古罗马人,也并不叫它甜菜,叫法更类似于可食用的菜类植物。

罗马人阿皮修斯(Apicius)在其食谱中描述了多种甜菜菜肴:

将甜菜切片,与韭葱一起,加入研碎的香菜和孜然,倒入葡萄干酒,煮至完美,最后把甜菜从汤中取出,拌上油和醋食用。

他还建议用芥末调味甜菜,并将其浸泡在油和醋中腌制。

在后来很长一段时间,甜菜都是炖煮的吃法为主。

这就使得很长一段时间,人们都没有意识到这是一种能产出糖分的菜。

但凡事都有例外。

野生甜菜的根系存在额外的形成层,所以本身是有潜力膨大化的。

现代甜菜块根中的形成层

至少从公元1世纪开始,甜菜便已经在被人们有意无意的驯化。

5世纪左右的绘画,已经出现了略微膨大的根部。

虽然依旧还有明显的主根。

随后又过了1000年的时间。

一直到16世纪,才出现了典型的根系膨大的甜菜。

Raphael Sanzio(1517)

而且随着块根的出现,主根逐渐消失,以须根为主。

当然,这个时期的其它甜菜品系,还是以不发达的根系为主。

Leonhart Fuchs( 1552)

Dalechamps (1586)

甜菜根系膨大的驯化压力是比较明显的。

毕竟根系越膨大,整个植株重量和可食用的部分都会增加。这样无论冬季保存,还是作为畜牧用途,都会更有优势。

而且到了15世纪,中世纪才结束。很有可能早期的食物匮乏,根部也会被食用,加速了甜菜等蔬菜的驯化。

但由于这个时期甜菜的驯化,并没有甜味的选择压。所以,此时根系膨大的甜菜,甜味浓度也是非常低的,和野生甜菜很接近。

糖浓度虽然没变,但根系膨大了,整颗植株的糖含量就增加了,这就为未来发现甜菜中的蔗糖埋下了伏笔——大量煮食甜菜块根,总会有水分蒸发浓缩,发现甜味的时候。

最早发现甜菜甜味的人是谁,我们已经不知道了。

但至少在1575年,法国的一位农学先驱奥利维尔·德·塞雷斯(Olivier de Serres)便发现[10],甜菜根煮沸后会流出一种类似糖浆的液体,因其深红色而非常美观。

甜菜作为蔬菜几千年,为什么没被早早做成糖?

口感酸酸甜甜的甜菜版罗宋汤,也大致在这个时期开始出现。

甜菜罗宋汤

由于此时葡萄牙、西班牙等国,已经在美洲、亚洲建立了甘蔗种植园,结晶蔗糖生产已逐渐商业化,塞雷斯发现的这种低浓度糖浆并没有受到人们的关注。

随着蔗糖工业的建立,整个欧洲进入了疯狂噬糖的时代。

随后 100 多年,在蔗糖工业迅猛发展的同时,甜菜的驯化也进入了快速发展的时期。

1712 年的画作中,已经出现了块根非常发达的甜菜。

Filippo Strozzi(1712)

虽然这个画作可能有夸张的成分,但至少甜菜的块根已经有了现代规模。

块根大了,工业化提取糖分的可能性也就高了。

18 世纪中叶,想要对糖工业分一杯羹的普鲁士国王腓特烈大帝,资助了一系列甜菜糖分提取实验。

1747年,德国化学家马格拉夫(Andreas Sigismund Marggraf)[11]最早从甜菜中提取出了糖分,并证明和甘蔗中的糖分相同。

马格拉夫(Andreas Sigismund Marggraf,1709年3月3日—1782年8月7日)

其实高糖含量的植物块根并不少,例如胡萝卜和甘薯等等。

但这些植物的糖含量都比较杂,往往同时具备蔗糖、葡萄糖,以及果糖。

在这些糖分中,只有蔗糖是比较容易结晶的。

蔗糖的饱和溶液,温度低到70℃以下就可以开始结晶,工业化控制在50℃左右,结晶效率就非常高了。

然而葡萄糖和果糖的结晶温度则在20~30℃,在夏天或者温度略微偏高的室内就无法结晶,所以工业化困难。而且它们的结晶还有容易吸水,稳定性差,不适合大量保存的特点。

所以,工业化的理想选择就是高蔗糖植物。

甘薯的蔗糖比例不到1/3,胡萝卜虽然高一些,但60%左右的比例,也不适合工业化。

所以,甜菜适合糖工业化的另外一个最关键条件,就是蔗糖比例高,达到98%以上。

不过,马格拉夫所在这个时代的甜菜糖分含量,依旧非常低。

因为早期驯养压力并不侧重在甜度上,所以和野生甜菜依旧接近,含糖量为1.3%~1.6%。

马格拉夫依旧发现,白色甜菜是最佳的糖料来源。

不过,如此低的浓度,要发展甜菜蔗糖工业,成本会极其的大。

也正是因为如此,腓特烈大帝的计划并没有成功。

1786年,腓特烈大帝去世的这一年,马格拉夫的学生弗朗茨·阿查德(Franz Achard)[12]承担起了甜菜糖工业化的重任。

弗朗茨·阿查德(Franz Achard,1753年4月28日—1821年4月20日)

提到甜菜糖工业历史,阿查德是绕不开的人物。

明确的科学驯化思维和方式,是他成功的关键。他接下重任后,率先评估了20多个甜菜品种的含糖量,随后才开始精心植物育种。

最终他与合作者选育出了一种白色圆锥形块茎的甜菜,认为是理想的糖工业化品种,命名为 weiße schlesische Zuckerrübe。

但他并没有急着工业化,而是一直继续培育到了1800年。

从最开始选育到现在,已经经过14年,weiße schlesische Zuckerrübe 的含糖量也提升到了5%~6%。

相比起其恩师马格拉夫所用的甜菜,糖浓度已经提高了4倍。

随后他开始了甜菜糖工业化,并在第二年,也即1801年获得了成功,在西里西亚(今波兰科纳里)开设了世界上第一家甜菜糖厂。

随后几年间,大量甜菜糖厂在德国出现。

早期甜菜糖厂的炼糖效率并不高,不过拿破仑实施的禁运政策,导致甘蔗糖无法进口到德国,反而促进了甜菜精炼技术的迅速发展。

19 世纪的甜菜糖工厂

德国甜菜工业获得成功后,法国反而开始效仿。

从此以后,欧洲甜菜产业开始迅速扩张。到1840年,世界上便有大约5%的糖来源于甜菜。

糖工业的发现,也飞速刺激了现代甜菜的驯化。

James Peale(1826)

1860年以后,甜菜的糖含量已经普遍超过12%,最高达到18%。

现代甜菜品系,也基本奠定。

Benary (1876)

到1880年,世界上的糖,已经超过50%来源于甜菜。

进入20世纪以后,甜菜的糖浓度最高已经超过20%。

最终,野生甜菜完成了彻底的蜕变[13]:

图中B、C、D、G为野生甜菜和现代甜菜根系对比

现代甜菜的大多数品系,尤其是糖用甜菜,大多源于阿查德主导培育的 weiße schlesische Zuckerrübe。

然而令人唏嘘的,阿查德自己的炼糖厂在1807年发生了多起火灾,并于1815年破产[14]。

随后几年他一直穷困潦倒,依靠微薄的津贴或援助生活,并一直持续到他于 1821 年去世。

但世界上总有人记住他:开启了一个时代。

知友讨论

@魏军:

现代甜菜虽强,但是和甘蔗这种犯规的C4植物比起来还是差着档次。没有禁运和战争等场外因素,甜菜的价值难以展现。就连甜菜版红汤,都有被替代的趋势……

@毛姆与月亮与六便士:

甜菜根虽然没在糖工业上取得一席之地,但现在也成为健身A类补剂一飞冲天了。

@richardeven:

其实甜菜发展史上还有一个重要人物绕不过去,就是拿破仑三世。他未当权前就写过一篇文章《论食糖问题》,主张发展法国的甜菜业以便解决食糖生产问题,上台后他在法国发展了甜菜制糖业,法国甜菜制糖业对全世界的甜菜制糖业都有示范作用。
普鲁士的甜菜制糖业是战时产物,后来很快衰败了。历史地位没有法国甜菜制糖业来得重要。

@白少阳:

甜菜的驯化时间太晚了。要早个一千年才有大作为。

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