陳曉軍，王長魁

(甘肅省張掖市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 張掖 734000)

0 前言

人類制糖的歷史較早，在史前時(shí)期的人類就已知道從鮮果、蜂蜜、植物中攝取甜味食物。后發(fā)展為從谷物中制取飴糖。此后從甘蔗中制糖及近代的從甜菜中制糖。

制糖歷史大致經(jīng)歷了早期制糖、手工業(yè)制糖和機(jī)械化制糖3個(gè)階段。中國是世界上最早制糖的國家之一。早期制得的糖主要有飴糖、蔗糖，而飴糖占有更重要的地位。將谷物用來釀酒造糖是人類的一大進(jìn)步。飴糖在我國最早可以追溯西周時(shí)期。飴糖被認(rèn)為是世界上最早制造出來的糖。因?yàn)轱嵦菍俚矸厶?，因此也可以說淀粉糖的歷史最為悠久。

飴糖的原料來源有兩種，一種是以谷物為主要原料另一種是以麥芽為主要原料。經(jīng)過糖化熬煮而成飴糖。飴糖呈粘稠狀，俗稱麥芽糖。自西周創(chuàng)制以來，民間流傳至今。因此一直到今天這類淀粉糖的甜味劑仍有生產(chǎn)，也有較好的市場，在制糖業(yè)中仍有一定地位。但通常所說的制糖是指以甘蔗、甜菜為原料制的蔗糖。

1 甘蔗制糖

印度和中國是世界最早甘蔗種植國，也是最早的兩大甘蔗制糖發(fā)源地。最早見于記載的是公元前 300年的印度的《吠陀經(jīng)》和中國的《楚辭》。中國和印度在世界早期制糖史上占有重要地位。

我國早在東周時(shí)期就有種植甘蔗的記載。公元前4世紀(jì)的戰(zhàn)國時(shí)期，已有對(duì)甘蔗初步加工的記載。屈原的《楚辭·招魂》中有這樣的詩句：“胹鱉炮羔，有柘漿些”。這里的“柘”即是蔗，“柘漿”是從甘蔗中取得的汁。說明戰(zhàn)國時(shí)代，楚國已能對(duì)甘蔗進(jìn)行原始加工。

西晉陳壽所著的《三國志·吳書·孫亮傳》中，有“亮使黃門以銀椀并蓋,就中藏吏取交州所獻(xiàn)甘蔗餳……”的記述。交州在現(xiàn)今的廣東、廣西一帶，與上述的楚國同是中國的南方，是甘蔗制糖最早的地區(qū)。甘蔗餳是一種液體糖，呈粘稠狀，是將甘蔗汁濃縮加工至較高濃度，便于儲(chǔ)存食用。東漢張衡著的《七辨》中，有“沙飴石蜜”之句。這里“沙飴”二字，是指制得的糖有微小的晶體，可看作是砂糖的雛形。這時(shí)的加工技術(shù)用現(xiàn)代人的眼光看原始、粗放，但在當(dāng)時(shí)已經(jīng)是很現(xiàn)代的加工技術(shù)。到6世紀(jì)時(shí)，陶弘景著的《名醫(yī)別錄》中寫到：“蔗出江東為勝，盧陵也有好者，廣州一種數(shù)年生，皆大如竹,長丈余，取汁為沙糖，甚益人。”這里描述的種蔗區(qū)域更加廣闊了，種蔗的技術(shù)也已提高，且已經(jīng)制出砂糖。這種砂糖是將蔗汁濃縮至自然起晶。比先前的甘蔗餳的加工技術(shù)又提高一步。

手工業(yè)階段，自戰(zhàn)國時(shí)代開始從甘蔗中取得蔗漿以后，種植甘蔗日益興盛,甘蔗制糖技術(shù)逐步提高，經(jīng)近千年的發(fā)展，至唐宋年間，已形成了頗具規(guī)模的作坊式制糖業(yè)。公元647年，唐太宗派人去印度學(xué)習(xí)熬糖法。說明在中、印頻繁的文化、科技交流中，其中也有制糖技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)交流。從唐宋開始形成的手工業(yè)制糖以來，制糖技術(shù)逐步得到發(fā)展，一些新的技術(shù)、新的工藝相繼出現(xiàn)，土法制取的白糖、冰糖等新品種也相繼出現(xiàn)，同時(shí)也產(chǎn)生了一些制糖的理論著作。公元674年中國發(fā)明用滴漏法制取土白糖。該法用一套漏斗形的陶器，配以瓦缸和其他小設(shè)施，將蔗汁熬至相當(dāng)濃度后倒入瓦溜(漏斗形陶器)中，從上淋入黃泥漿，借助黃泥漿的吸附脫色制取土白糖。白糖的出現(xiàn)，標(biāo)志著制糖技術(shù)達(dá)到了一個(gè)新的高度。這種土法制糖在中國沿用了千余年。唐朝大歷年間(766～779)，在四川遂寧一帶出現(xiàn)用甘蔗制取冰糖。冰糖的制作，為制糖業(yè)增添了獨(dú)特的產(chǎn)品。

唐宋制糖手工業(yè)昌盛，所產(chǎn)之糖的品種和質(zhì)量都達(dá)到相當(dāng)高的水平。糖產(chǎn)品不僅銷售國內(nèi)各地，還遠(yuǎn)銷波斯、羅馬等地，促進(jìn)了國際間的貿(mào)易往來。廣泛興起的制糖手工業(yè)，擴(kuò)展至全國的很多區(qū)域，如現(xiàn)今的廣東、廣西、福建、四川等地。宋、元期間，大量的閩、粵移民至臺(tái)灣，同時(shí)也帶去了種蔗制糖技術(shù)。由于臺(tái)灣氣候適宜于種植甘蔗，制糖業(yè)很快得到發(fā)展，并成為中國主要制糖基地之一。8世紀(jì)中葉，中國制糖技術(shù)傳到日本。13世紀(jì)左右，傳入爪哇，成為該島糖業(yè)的起源。15～16世紀(jì)，中國的僑民也在菲律賓、夏威夷等地傳播制糖法。

在長期的制糖實(shí)踐中，很多制糖方法逐步被總結(jié)出來。北宋王灼于 1130年間撰寫出中國第一部制糖專著──《糖霜譜》。全書內(nèi)容詳實(shí)豐富，分別記述了中國制糖發(fā)展的歷史、甘蔗的種植方法、制糖的設(shè)備(包括壓榨及煮煉設(shè)備)、工藝過程、及用途、糖業(yè)經(jīng)濟(jì)等。1637年初刊的明代宋應(yīng)星所著《天工開物》卷六(《甘嗜》)中記述了種蔗、制糖的各種方法，比《糖霜譜》一書更系統(tǒng)、更詳盡。有些些方法，在中國民間一直沿用到20世紀(jì)。書中記述的采用牛拉石轆(或木轆)多次壓榨取汁的方法(壓榨法)，與現(xiàn)代的甘蔗多重壓榨原理相似。在蔗汁澄清方面，書中首次總結(jié)了石灰法澄清工藝，其原理在現(xiàn)代的制糖業(yè)中仍有沿用。“甘嗜”中總結(jié)的具有系統(tǒng)性的壓榨取汁、石灰法澄清、濃縮煮糖等手工業(yè)制糖工藝，成為現(xiàn)代機(jī)械化制糖的工藝基礎(chǔ)。

印度制糖術(shù)的傳播

當(dāng)中國的甘蔗制糖技術(shù)向外傳播的時(shí)候，世界上的另一個(gè)甘蔗制糖發(fā)源地印度，也不斷向各國傳播甘蔗制糖技術(shù)。7世紀(jì),阿拉伯人把印度的甘蔗種植技術(shù)傳入西班牙、意大利。自此，地中海沿岸開始有甘蔗種植，隨后甘蔗的種植技術(shù)又傳入北美洲的一些國家。15世紀(jì)末，哥倫布將甘蔗制糖技術(shù)傳至西印度群島，很快又傳至古巴、波多黎各。15世紀(jì)20～30年代，甘蔗制糖技術(shù)先后傳到墨西哥、巴西、秘魯?shù)?，不久，甘蔗制糖業(yè)在南北美洲都發(fā)展起來。

2 甜菜制糖與制糖機(jī)械化

在甜菜成為制糖原料之前，甘蔗一直是生產(chǎn)蔗糖的唯一原料。進(jìn)入18世紀(jì)末期，一種新的制糖原料──甜菜終于被發(fā)現(xiàn)，給制糖業(yè)的發(fā)展帶來重大突破。1747年，德國化學(xué)家A.馬格拉夫發(fā)現(xiàn)甜菜塊根中含有蔗糖，但未受到重視。1786年，馬格拉夫的學(xué)生F.K.阿哈爾德在柏林近郊試種甜菜成功，實(shí)現(xiàn)了從甜菜中提取蔗糖并開始進(jìn)行甜菜的選擇和育種工作。1799年阿哈爾德發(fā)表論文，宣告可以用甜菜制糖。1802年，阿哈爾德在東歐西里西亞附近的庫內(nèi)恩建立了世界上第一座甜菜糖廠。同年，俄國也建成一座甜菜糖廠。1811年，法國又建成一座甜菜糖廠。此后，歐洲各國相繼建廠，甜菜制糖業(yè)很快興起。1810年，俄國的甜菜糖廠已達(dá)10座。1824年，烏克蘭開始建立甜菜糖廠,此后15～20年間，已發(fā)展到67座，烏克蘭遂成為俄國的主要產(chǎn)糖區(qū)。

在18世紀(jì)末至19世紀(jì)初就進(jìn)入了甜菜制糖就進(jìn)入了機(jī)械化制糖階段。甜菜制糖的成功極大地推動(dòng)了整個(gè)制糖業(yè)的發(fā)展，直接推動(dòng)了機(jī)械化制糖業(yè)的發(fā)展。甜菜制糖業(yè)在歐洲的迅速崛起和發(fā)展，有著重要的政治、經(jīng)濟(jì)原因。

甜菜糖的發(fā)源和生產(chǎn)主要是在歐洲，而19世紀(jì)又是歐洲資本主義發(fā)展的時(shí)代，先進(jìn)的工業(yè)和發(fā)達(dá)的科學(xué)技術(shù)，給制糖業(yè)實(shí)行機(jī)械化提供了很多有利條件?，F(xiàn)代機(jī)械化制糖的工藝和設(shè)備大多始于歐洲的甜菜制糖業(yè)。19世紀(jì)初至19世紀(jì)60年代的這段時(shí)間，是機(jī)械化制糖工業(yè)的主要形成時(shí)期，許多制糖新工藝新設(shè)備不斷涌現(xiàn)。甜菜制糖業(yè)在這段時(shí)間里，完成了滲出提汁、糖汁加灰二次碳酸飽充清凈、多效蒸發(fā)、真空煮糖結(jié)晶和離心分蜜成糖等基本技術(shù)。19世紀(jì)初期，良好的吸附劑已應(yīng)用于甜菜糖汁的脫色，并取得了較好效果。1821年，東巴勒將甜菜塊根切成薄片，以熱水浸漬提取糖分，改變了早期用壓榨甜菜取汁的做法,成為滲出法的先導(dǎo)。到1830年，東巴勒發(fā)明滲出法。但由于未找到理想的澄清方法，取得的糖汁不易澄清。1840年，庫爾曼發(fā)明二氧化碳飽充法，在澄清糖汁方面取得突破性的進(jìn)展。1843年多效蒸發(fā)罐的發(fā)明使糖汁得以蒸濃。同時(shí)，采用高效能的離心分蜜工藝使糖膏中糖晶粒和糖蜜完全分離，得到的不再是帶蜜的糖，而是干凈的砂糖。1849年，盧梭發(fā)明了碳酸法制糖工藝。1849年，應(yīng)用二氧化硫漂白糖汁取代成本較高的骨炭，糖汁的清凈技術(shù)進(jìn)一步提高。1859年，佩里耶和波塞茨將碳酸法改良為雙碳酸法，澄清效果顯著提高，但糖汁的沉淀顆粒仍不易除去。1864年，德耐克發(fā)明過濾機(jī)使糖汁沉淀顆粒得以分離。同年，奧地利人J.羅伯特制成間歇式滲出罐組，它與雙碳酸法清凈工藝相配合后被普遍采用。20世紀(jì)發(fā)展了連續(xù)滲出器，逐漸取代了羅伯特滲出罐。至此，較完善的碳酸法制糖工藝基本形成，成為現(xiàn)代制糖技術(shù)的先導(dǎo)。

由于甜菜制糖大部分工藝也適用于甘蔗制糖，因而很快被甘蔗制糖業(yè)所采用，但甘蔗制糖和甜菜制糖在澄清工藝上有較大的不同。在取汁方面，甘蔗糖廠仍基本上采用壓榨取汁方式，18世紀(jì)末甘蔗制糖已采用了三輥壓榨機(jī)。19世紀(jì)初期,真空結(jié)晶(煮糖)罐制造成功。中期，已開始用蒸汽機(jī)帶動(dòng)壓榨機(jī)，并開始采用離心分蜜機(jī)。此后，隨著制糖工藝漸趨成熟和適合于工業(yè)化生產(chǎn)的設(shè)備不斷出現(xiàn)，制糖業(yè)遂進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)階段。

制糖業(yè)既是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)也是朝陽產(chǎn)業(yè)。進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著科技的進(jìn)步，制糖業(yè)正在向環(huán)境友好型、自動(dòng)化、人工智能方向發(fā)展，預(yù)計(jì)不遠(yuǎn)的將來一定會(huì)取得巨大進(jìn)步。

3 中國機(jī)械化制糖歷史

中國機(jī)械化制糖 19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，是中國機(jī)械化制糖的醞釀、探索時(shí)期。20世紀(jì)30年代，中國興起機(jī)械化制糖熱潮，但未形成機(jī)械化制糖工業(yè)體系，制糖業(yè)基本上還處于手工業(yè)階段。1949年后，不斷發(fā)展成為完整的現(xiàn)代制糖工業(yè)體系。

1878年,英商怡和洋行在香港設(shè)中華精糖公司，機(jī)器購自英國，以土糖為原料生產(chǎn)精煉糖，每日能處理4000擔(dān)土糖。繼英國之后，美國、日本等商人也來中國建立機(jī)械制糖廠，制糖工藝、技術(shù)、設(shè)備均從外國引入。由于社會(huì)動(dòng)蕩、經(jīng)營管理不善等原因，這些糖廠未能長久生存下去。

1905年，中國東北開始種植糖用甜菜。1908年在哈爾濱附近的阿城建成一座日加工甜菜350噸的現(xiàn)代化甜菜制糖廠。

我國的甘蔗糖機(jī)械化加工技術(shù)較甜菜糖晚二十多年，最早在廣東實(shí)現(xiàn)。1933年8月至1936年1月，在檀香山鐵工廠、捷克斯可達(dá)廠兩家廠商的承包下，在廣東建成了市頭、順德、東莞、新造、惠陽、揭陽等 6座機(jī)械化制糖廠。其設(shè)計(jì)的總生產(chǎn)能力為每天壓榨甘蔗7000噸，每天產(chǎn)白糖700噸。機(jī)器設(shè)備全部由外國進(jìn)口，工藝技術(shù)、設(shè)備規(guī)模都是空前的。廣東遂成為全國機(jī)械化制糖業(yè)的重要基地。廣東興辦機(jī)械化制糖業(yè)的成功，也給其他甘蔗制糖的省份起到了示范作用。各地紛紛建立甘蔗機(jī)械化糖廠。但由于時(shí)局動(dòng)蕩，加之工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，這些新式的機(jī)械化制糖廠，并未能得到發(fā)展和繁榮，不久很多糖廠紛紛破產(chǎn)、倒閉、停業(yè)。臺(tái)灣省是機(jī)械化制糖業(yè)發(fā)展較快，也早于大陸。最早的機(jī)械化制糖廠建立于1901年，至1945年，全省已有42家機(jī)械化甘蔗制糖廠。1934～1943年間,臺(tái)灣糖業(yè)發(fā)展迅速，糖產(chǎn)量劇增，并有大量出口。1938～1939年制糖期，機(jī)械化制糖產(chǎn)量達(dá)到137萬噸。其中大部分用于出口。

1949年后，中國大陸的制糖業(yè)不斷得到發(fā)展。甘蔗制糖業(yè)主要分布在廣東、廣西、云南、福建、海南、四川等地。甜菜制糖業(yè)集中在黑龍江、內(nèi)蒙古、吉林、新疆等地。目前中國已成為世界上制糖大國之一。但更是消費(fèi)大國。每年消費(fèi)量大約1400萬噸，每年進(jìn)口約200-400萬噸。制糖業(yè)也正在由機(jī)械化向自動(dòng)化、環(huán)境友好、人工智能方向發(fā)展。

4 糖的功能

糖包括蔗糖(紅糖、白糖、砂糖、黃糖)、葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麥芽糖、淀粉、糊精和糖原棉花糖等。在這些糖中，除了葡萄糖、果糖和半乳糖能被人體直接吸收，其余的糖都要在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為基本的單糖后，才能被吸收利用。被人體吸收后的糖分主要有以下生物學(xué)功能。(1)提供能量。植物的淀粉和動(dòng)物的糖原都是能量的儲(chǔ)存形式。(2)物質(zhì)代謝的碳骨架，為蛋白質(zhì)、核酸、脂類的合成提供碳骨架。(3)細(xì)胞的骨架。纖維素、半纖維素、木質(zhì)素是植物細(xì)胞壁的主要成分，肽聚糖是原核生物細(xì)胞壁的主要成分。(4)細(xì)胞間識(shí)別和生物分子間的識(shí)別。細(xì)胞膜表面糖蛋白的寡糖鏈參與細(xì)胞間的識(shí)別。一些細(xì)胞的細(xì)胞膜表面含有糖分子或寡糖鏈，構(gòu)成細(xì)胞的天線，參與細(xì)胞通信。紅細(xì)胞表面ABO血型決定簇就含有巖藻糖。

糖的主要功能是提供熱能。每克葡萄糖在人體內(nèi)氧化產(chǎn)生4千卡能量，人體所需要的70%左右的能量由糖提供。此外，糖還是構(gòu)成組織和保護(hù)肝臟功能的重要物質(zhì)。

許多研究人員研究證實(shí)，只要適量攝入，掌握好吃糖最佳時(shí)機(jī)，對(duì)人體是有益的。如洗浴時(shí)，要大量出汗和消耗體力，需要補(bǔ)充水和熱量，吃糖可防止虛脫；運(yùn)動(dòng)時(shí)，要消耗熱能，糖比其他食物能更快提供熱能；疲勞饑餓時(shí)，食糖可迅速被吸收提高血糖；當(dāng)頭暈惡心時(shí)，吃些糖可升血糖穩(wěn)定情緒，有利恢復(fù)正常；飯后進(jìn)食點(diǎn)糖食品，可使人在學(xué)習(xí)和工作時(shí)，精神振奮，精力充沛。

在各種傳媒高度發(fā)達(dá)的今天，對(duì)糖功效的解讀眾多，但大多報(bào)道糖對(duì)人體健康危害的，片面夸大食糖對(duì)健康的影響，使人們對(duì)進(jìn)食糖顧慮重重，感到“吃糖可怕”。美國食品和藥物管理局特別工作小組對(duì)食糖研究的結(jié)論是：食糖除導(dǎo)致齲齒外，對(duì)引起其他疾病是沒有根據(jù)。雖然糖尿病患者不能吃糖，但患糖尿病與食糖攝入量沒有關(guān)系，作為合理搭配飲食的一部分，吃糖如同吃其他東西一樣，只要食用適量，是不會(huì)有礙健康。日本的人均壽命在世界名列前茅，糖尿病發(fā)病率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于我國，但其食糖消費(fèi)量接近我們的2倍。所以科學(xué)合理食用食糖對(duì)健康有益。