蔗糖

蔗糖（sucrose），俗称食糖，是自然界广泛存在于植物中的二糖（双糖），分子式为C₁₂H₂₂O₁₁。其味甜，能为人体供能，是呈白色无臭结晶或粉末状固体，密度为1.5805 g/cm，极易溶于水、甲醇；微溶于乙醇；不溶于乙醚。蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖脱水缩合而成的，在150℃~200℃高温下，可发生焦糖化反应。

8000年前，南太平洋的热带岛屿新几内亚就有了甘蔗的种植，新几内亚人会通过咀嚼甘蔗段的方式吸取甘蔗汁。几个世纪以来，人们在贸易过程中将甘蔗向东带到波利尼西亚，并于公元1世纪传播到夏威夷，人们又将甘蔗向西传播到印度尼西亚和菲律宾，并在公元前3000年左右将其带到印度。也正是以印度为起点，甘蔗开始变为世界上最珍贵的商品。到公元前400年，印度人已经发展出一种通过蒸发糖浆制造糖粉的粗工艺，糖浆凝固之后就被称为“石蜜”。

公元前1世纪，希腊医生狄奥斯科里季斯（Dioscorides）将食糖描述为：“ 一种浓缩的蜂蜜，称为“糖精”，其发现于印度和阿拉伯的甘蔗中，与盐相似，容易咬碎。然而，两个世纪后，约公元350年，印度发展出一种将甘蔗变成颗粒状晶体的方法，这一演变让食糖日益流行。食糖成为印度的主要出口产品之一，向西销往波斯和埃及。

关于制糖的文献记载出现在公元500年。佛教典籍《律藏》中以类比的方式描述了煮沸汁液、制粗糖蜜和制作糖球的过程，从中可以看出，最初的糖虽然已经通过结晶化而脱离了液体状态，但还并未有意识地被制作为固体状——此时的糖呈乳胶状而非脆而易碎。公元627年，当拜占庭皇帝希拉克略（Heraclius）攻占了波斯君主科斯罗埃斯二世（Chosroes II）在巴格达附近的行宫时，他在一份报告中曾把糖描述为一种“印度的”奢侈品。

在4—8世纪之间，主要的制糖中心是从印度河三角洲西部到幼发拉底—底格里斯三角洲上波斯湾入海口的沿海地区。从公元700年开始。印度的制糖技术得到了进一步的发展，其中提纯和精炼的技术提升最高。

阿拉伯世界也开始产糖。当战士们在中世纪的战争之旅中尝到了糖的滋味后，阿拉伯人开始向欧洲人贩卖食糖。由于当时只有印度和中东产糖，而欧洲的需求又不断增长，因此食糖的价格居高不下。

阿拉伯人向西方的扩张标志着欧洲人对糖的认识开始发生转折。从希拉克略皇帝在公元636年战败于阿拉伯人，到阿拉伯人公元711年侵入西班牙，在这不到一个世纪的时间里，阿拉伯人在巴格达建立了哈里发政权，占领了北非，并开始了他们对欧洲大陆的征服。在阿拉伯人征服之前就已经存在于埃及的制糖技术，随着征服的结束而在地中海地区传播开来。阿拉伯人在西西里、塞浦路斯、马耳他、罗德斯岛（为期较短）、马格里布大部分地区（特别是在摩洛哥）和西班牙本土（尤其南部海岸），引进了甘蔗以及甘蔗种植技术、制糖工艺。

9世纪左右包括摩洛哥以及其他地区的制糖业与奴隶制有很大关系。在9世纪中期，底格里斯—幼发拉底三角洲地区爆发了一场涉及成千上万的东非农业奴工的奴隶大起义，而这些奴工当时正是甘蔗种植园的工人。十字军从他们前任手中攫取了东地中海地区的种植园之后，奴隶制得到了更进一步的发展。此后奴隶制在蔗糖生产中的一直处于显要地位。

有人认为直到公元996年蔗糖才传入威尼斯，进而从威尼斯向北方出口（实际的时间可能更早一些）。当时沿着北非，到包括西西里岛在内的若干地中海岛屿，甘蔗已经开始种植，在西班牙也已经成为农业试验的对象。而在此之前，甚至在威尼斯成为欧洲主要的转口贸易中心以前，蔗糖就已经以各种不同的形式从中东进入了欧洲。波斯和印度，这些最早了解制糖术的地区，多半也是与制糖相关的基本工艺流程的发源地。

中世纪的威尼斯商人在塞浦路斯岛上建立了自己的种植园，并发明了水力压榨机。这些工厂用收获的甘蔗生产糖浆，然后将糖浆凝固成小块或山包状，以便于运输。意大利糖商弗朗西斯科·佩戈洛蒂（Francesco Pegolotti）在14世纪出版的手册中列出了欧洲市场上包括糖粉、糖锭、糖块和山包状糖块在内的十多种糖，其中还有紫罗兰香和玫瑰香的糖。与此同时，在意大利的主要城市中涌现出许多甜品店，店内出售由糖果锥形糖果盒装起来的蔗糖产品。

很多世纪里，地中海沿岸地区生产的蔗糖一直供应着北非、中东和欧洲大陆，一直到16世纪晚期。当葡萄牙人和西班牙人前往他们所控制的大西洋属岛去建立制糖业时，蔗糖在西欧还是一种奢侈品、药材和香料。当蔗糖在地中海的生产开始衰落时，欧洲对蔗糖的认识和欲望却与日俱增，制糖业重心在转移到大西洋诸岛的同时，欧洲人对蔗糖的需求也在不断地扩大。

许多生意人得到支持，在大西洋诸岛上建立甘蔗（及其他作物的）种植园，使用非洲奴隶作为劳力（使用奴隶进行劳动是西班牙和葡萄牙大西洋岛制糖业的特点），为葡萄牙和其他欧洲市场生产糖。正是由于这些种植园的出现，确保了葡萄牙人的贸易路线从非洲向东方延伸。在此之后，制糖业从地中海地区转移到了包括马德拉岛、加那利群岛、圣多美岛在内的西班牙和葡萄牙大西洋岛屿殖民地上。但是这些地方的制糖业开展得十分短暂，随着美洲制糖业的兴起而很快走向了终点。

1526年开始，蔗糖作为商品从巴西开始大量运往里斯本；16世纪就成为了巴西糖的世纪。在西班牙的新大陆殖民地，圣多明各和其他加勒比地区的早期成就随着美洲大陆地区的开发而被超越；在墨西哥、巴拉圭以及南美太平洋沿岸，都种植了甘蔗。

从17世纪开始，英国、荷兰和法国建立起了加勒比种植园，直到19世纪中期古巴和巴西成为新大陆蔗糖生产的主要中心。在这段较长的时间里，随着越来越多的西方人消费蔗糖以及个体消费量的激增，蔗糖的产量也在稳步提升。

18世纪，安德烈亚斯·马格拉夫（Andreas Margraff）在实验中发现甜菜根含有蔗糖，且与甘蔗中的蔗糖别无二致。1801年，欧洲首家甜菜制糖厂在波兰地区开业，甜菜种植逐渐普及，不久，更多的甜菜制糖厂很快在法国北部、德国、奥地利、俄罗斯和丹麦开业。糖价便宜了不少，供应给人们的糖的种类也丰富了许多。到19世纪和20世纪，糖从富人的奢侈品变成了普通人的主食，那时甜茶、果酱、糖 果、蛋糕和饼干成了日常食物。

甘蔗于公元前800年左右从印度传入中国，从那时起， 中国就有了关于印度甘蔗田的文字记载。中国人最早使用的甜味基础性调味料是蜜、饴、饬、柘浆，到唐代及以后才使用糖霜、白糖等。

中国南方是盛产甘蔗的地方，先秦时期就已将甘蔗榨汁来使用。战国时的《楚辞·招魂》记载：  “胹鳖炮羔，有柘浆些。” “柘浆”即甘蔗汁。汉魏南北朝时期，则将甘蔗制作成块状的石蜜来使用。汉代张衡《七辩》中的“沙饬石蜜”句，表明当时已能将甘蔗汁制成稀薄的并带固体结晶“沙”的蔗饬，甚至可制成糖块状的“石蜜”。

糖霜作为白糖的前身，是在唐代才出现的，是唐太宗李世民下令派人到印度学习蔗糖制造技术后发展起来，并由居住在四川遂宁县的一位姓邹的和尚将制蔗糖工艺完善的。《新唐书》(卷三百二十一《摩揭陀国》）载： “太宗遣使至摩伽陀取其法，令扬州上诸蔗柞渖如其剂，色皆逾西域远甚。“而宋代王灼 《糖霜谱》则记载了唐代大历年间邹和尚在四川遂宁发明糖霜之事，并且详细记载了用蔗糖制作糖霜的方法，成为中国现存最早的一部介绍以甘蔗制糖方法的专著。

蔗糖广泛存在于自然界的植物中，是利用光合作用合成的，植物的各个部分（如果实、根、茎、叶、花及种子）都含有蔗糖。例如，甘蔗含蔗糖14%以上，北方甜菜含蔗糖16%～20%。不同树种的果实含糖的种类不同，其中桃、杏和柑橘中含蔗糖较多，苹果、梨、柿、枇杷同时含有葡萄糖、果糖和蔗糖，但是蔗糖占比较少。在新鲜水果中蔗糖含量在6%~25%左右。蔗糖一般不存在于动物体内。

蔗糖为白色无臭结晶或粉状固体，密度为1.5805 g/cm，熔点为185.5 ℃。其极易溶于水、甲醇，微溶于乙醇，不溶于乙醚，在25 ℃水中溶解度为200g/100ml 。蔗糖加热时可能具有特有的焦糖气味，其甜味仅次于果糖，具有旋光性，天然蔗糖是右旋糖。

蔗糖没有还原性，不能被托伦试剂氧化，也不能与苯肼作用生成糖脎。但在无机酸或酶的催化下可发生水解，生成一分子葡萄糖和一分子果糖。

水解后生成的混合物叫作转化糖，因其中含有一半的果糖，所以转化糖比原来的蔗糖甜。

蔗糖遇浓硫酸发生脱水反应：

在这个过程中一部分碳与浓硫酸作用生成二氧化碳和二氧化硫。

高锰酸钾具有氧化性，，与蔗糖发生反应可引起燃烧。

蔗糖与脂质物化合的反应作用通称为酯化。蔗糖分子是多元醇化合物，具有8个羟基，其中3个为伯醇羟基，其余5个为仲醇羟基。通过羟基的酯化反应，同羟基结合的脂肪数可为1~8个，即生成单酯、二酯、三酯、四酯、五酯、六酯、七酯、八酯，每种酯有8~70个异构体。

例如，蔗糖与甘油三酯反应生成蔗糖酯

蔗糖醚化往往得到一些很复杂的混合物：

• 聚羟基烷基醚：把乙炔和丙烯与蔗糖先进行氧化反应得到聚羟基烷基醚，然后进一步与长链氯化脂肪或氯化脂肪酯作用，得到一种表面活性剂产品。

• 蔗糖甲基和乙基醚：把蔗糖加硫酸二钾基盐和氢氧化钠，进行甲基化，制得七甲基-蔗糖，该产品分子式：C₁₉H₃₆O_11，相对分子质量为440。

• 羟基醚：氧化丙烯和蔗糖在水溶液中反应，生成羟基醚，为树脂交联剂。

蔗糖在150℃~200℃高温下，可发生降解作用，经过聚合、缩合生成粘稠状的黑褐色产物，这就是焦糖化反应。其产物有两类：一类是焦糖，另一类是醛、酮类化合物。

食糖的种类很多，分类的方法也不统一。一般可根据生产原料、生产方式、经营习惯等进行分类。

• 甘蔗糖：用甘蔗为原料制成的糖。

• 甜菜糖：用甜菜为原料制成的糖。

• 机制糖：用机器压榨的糖，生产集中，产量大，品质纯净，颜色均匀。

• 土制糖：小机榨糖，生产分散，产量少，色泽深浅不一，杂质多。

白糖：有机制白糖和土制白糖两种。机制白糖又分砂糖和绵糖两种。砂糖结晶如砂粒，色白发亮，糖质坚硬，容易保管。绵糖色泽洁白，绵软细糯，含水量多，较难保管。绵糖按颜色洁白的程度，又分精白和绵白两种。土制白糖只有绵糖而无砂糖，色泽不及机制的洁白。

白糖

红糖：有机制和土制两种。机制的称为“赤砂”，结晶为砂粒，含水量多，雨季易溶化，冬季易结块，保管较难。 质量好的赤砂结晶细，色泽红艳；质量差一些的结晶粗，色发黑。土制红糖细而软糯，色泽深淡不一，有红、黄、紫、黑数种。以色艳、松燥、无块粒的为好；色泽黑灰、潮润、多块粒的为次。根据颜色由浅到深，红糖的名称有：黑糖、黑砂糖、金砂糖、黄砂糖、四级糖、三级糖、片糖和绵糖。

红糖

青糖又叫黄糖，全部是手工生产的，以广东省最多，都以产地命名。这种糖色泽深淡不一，有黄、红、灰数种，略带咸味。以色黄、松燥、无块粒的为好，色灰、身软、块粒多的为次。商业上把上等青糖叫“提庄青”。青糖也有以形态命名的，为片青、条青、碗青、砖青等。

青糖

冰糖是用砂糖溶化成液体，经过烧制，捞净杂质，然后放在桶中结晶而成。桶面结成的冰糖呈片状，色白透明，敲碎后叫“片冰”,又叫“绞冰”。桶底结成的冰糖，不透明，敲碎后叫“块冰”，又叫“渣冰”。

冰糖

方糖是用砂糖加水润湿后，用压块机压成正方形糖块，再送至干燥机中烘干而成。

方糖

中国国家食品安全风险评估中心认为，糖作为甜味物质，可满足舌尖上的需求，但糖只提供能量而不提供其它营养素，同时糖摄入多了，还会影响能量及其它营养素的摄入平衡，长远来看，摄入过量的蔗糖对人体健康不利。专家建议消费者可以从食品配料表认识食品含糖量，从而搭配出健康的膳食。

蔗糖和其他添加糖均为空白能量食物，一些研究认为其与龋齿、肥胖等有关，因此提倡摄入营养素/能量密度比值高的食物，以保障人体能量充足和营养的需要、改善肠胃道环境的需要和预防龋齿的需要。WHO建议蔗糖类的添加糖需要控制在总能量的10%以内，即不超过50g/d，最好能控制在25g/d以内。

蔗糖在人体消化系统内经过消化液分解成为果糖和葡萄糖， 向人体提供能量。同时，糖分子中的炭架以直接或间接的方式转化为构成生物体的蛋白质、核酸、脂类等各种有机分子。

适当食用白糖有助于提高机体对钙的吸收，其还可用于脾胃虚弱、脘腹隐痛；冰糖养阴生津，润肺止咳，对肺燥咳嗽、干咳无痰，咳痰带血都有很好的辅助疗效；红糖具有益气、缓冲、助脾化食、补血破瘀等功效，还兼有散寒止痛的作用。长期过量食用蔗糖会引起人体代谢障碍，导致肥胖症，糖尿病、痛风、胰岛素抵抗（并伴有高血压）等，同时还会增加血液中三酰甘油的含量从而引起高脂血症和动脉硬化。

蔗糖不耐受症是一种少见的双糖酶缺乏症，小肠黏膜刷状缘有蔗糖酶和异麦芽糖酶的缺乏，同时还有麦芽糖酶活力的减低。由于未吸收的蔗糖在肠内过多，造成渗压性和发酵性腹泻。该病是一种遗传性疾病，是由常染色体的隐性基因所传递。一个家庭内可有几个同胞患病，父母可有血缘结婚。婴儿在喂母乳期间无症状，但当进食含蔗糖、糊精或淀粉食物后，出现发作性的水样腹泻，大便呈酸性，可闻到有醋酸味。大便量多，每日可多达300～500g 。症状轻重与饮食内蔗糖含量成正比。由于慢性腹泻和食物在肠道通过过快，可造成轻度营养不良。诊断中做便pH测定（4.0~5.0），粪内乳酸含量>1g/d，层析或电泳法可测出粪内含有蔗糖。可进行蔗糖耐量试验。治疗：饮食内除去蔗糖、糊精和淀粉。用类似母乳或不含糖的代乳粉。症状可随年龄的增长而逐渐改善。

• 赋味作用：在食物中添加蔗糖可赋甜味，并能与其他调味品组成复合味，同时调节酸味、咸味、苦味的强弱。

• 增色作用：蔗糖及加热到200℃时，开始发生焦糖化反应，产生焦糖(酱色)。若有氨基化合物存在，如蛋白质、肽、氨基酸等，则会发生羰氨反应(美拉德反应)，产生黑色素。烹饪中常利用糖的上述反应，在拔丝、琉璃菜肴中炒糖，在焙烤制品、酱、烧、熏等类菜肴中达到金黄一棕褐色效果，使菜点“上色”。

• 调节原料质地：糖具有一定保水作用，在腌渍肉类时，可起到保持肌肉的嫩度功能。糖可改善面团的组织形态，使面团外形挺拔，在内部起到骨架作用，使产品有脆感。糖能调节面团面筋的湿润度，增加面团的可塑性。

• 返砂及拔丝作用：蔗糖在水中溶解后，在186℃左右加热至水干，会重新形成细小糖粒，即返砂现象。利用此现象可制作挂霜菜肴。当用水或油将糖炒至浅黄、黄或深黄色，冷却后糖会重新结晶，并可拉丝。此糖可用于制作拔丝、琉璃类菜肴。

• 杀菌防腐作用：高浓度的糖有抑制和杀灭微生物的作用（一般浓度应为50%~75%），故可用糖渍的方法保存食物。

• 调节发酵速度：在面团中加入适量的糖可以缩短发酵时间。

蔗糖在食品工业中大量用于制作焙烤、软饮料和糖果点心类；蔗糖在巧克力制品中作为甜味剂和充填剂；在糕点中作为质地改良剂；在果酱和水果罐头中作保藏剂；在与酸协同作用下，作果胶的胶囊剂；还可以用来发酵生产乙醇等。

• 稀释剂：蔗糖粉末是咀嚼片、含片和锭剂的稀释剂和甜味剂。用作片剂稀释剂，当颗粒干燥时，遇高温可引起熔化使颗粒变得坚硬。遇酸尤其是与枸橼酸共存时，遇稍高温度即结块。用蔗糖作稀释剂制成的片剂溶出性能不及用乳糖好，且用量愈大，溶出愈慢。原因是蔗糖的结合力强，片剂崩解慢，而且溶解后，水溶液黏度增大。蔗糖的干燥粉末是颗粒剂的主要赋形剂。

• 矫味剂：在内服液体制剂中，蔗糖常在单糖浆或芳香性糖浆中用作矫味剂，掩盖某些药物的苦、咸等不适气味。

• 黏合剂：蔗糖可用作片剂黏合剂，适用于可压性不良的纤维性药粉或其他质地疏松的不易制粒的原料。

• 包衣材料：蔗糖常用作包衣糖浆。 久贮或长时间加热会使蔗糖发生部分转化，转化糖浓度大于5%时会引起包衣困难，如片面不易干燥、粗糙、产生花斑、不易打光等。有时需在糖浆中添加助黏剂以增加糖衣层的结合力，提高糖衣层的机械强度，并促进蔗糖在片芯边缘和棱角处的黏着作用。

蔗糖中的葡萄糖和果糖残基通过α-1，2-糖苷键连接，分子中不存在活泼的半缩醛羟基。不能发生互变异构现象。其水溶液没有变旋光现象。由于不能转变成具有醛基的开链式结构，不能与苯肼缩合生成糖脎，也没有还原性。

蔗糖结构式

蔗糖分子结构，其中碳、氢、羟基的位置与甜度有一定关系。若这些位置被卤素原子所取代，简称为卤代，因所用的卤素有碘、氯、溴三种，故卤代作用又分称为碘代、氯代和溴代。由于蔗糖分子中结构组成位置变化和被卤素所取代，因此，影响生成的蔗糖衍生物的甜度亦跟着变化，变成超甜、甜、不甜，甚至变成苦味物质。

蔗糖分子结构配位图

蔗糖衍生物组成配位和甜度对照表如下：

甘蔗与甜菜制糖的加工方法虽有所不同，但均需经过提汁、清净、结晶、蔗渣与干粕处理。甜菜提汁是用水经过流送、洗涤、切丝和渗出后得渗出汁； 甘蔗提汁需经切断、破碎和压榨，除去蔗渣而得混合汁。把甜菜提汁后得的渗出汁，加入石灰乳进行搅拌，再通入CO₂作饱和空气，然后过滤，除去沉淀物，通入SO₂，进行硫漂和多效蒸发， 随后再经过一次硫漂即得到硫漂糖浆；甘蔗提出的混合汁在进行清净时，采用混合汁清净剂进行，结晶时将糖浆继续蒸煮浓缩，使蔗糖结晶析出，经分离得砂糖和副产品糖蜜。甘蔗经过压榨除去糖份后的剩余物即是蔗渣。经过提汗后的甜菜废丝，可作牲畜饲料之用，一般是将废丝装入卧式滚筒干燥机内；通入过热蒸气，进行加热和烘干，然后压成干料。

在高等植物中，蔗糖的合成通过蔗糖合成酶和磷酸蔗糖合成酶两种途经进行的。

• 蔗糖合成酶催化途经

在蔗糖合成酶催化下利用尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）作为葡萄糖给体与果糖合成蔗糖。而尿苷二磷酸葡萄糖是1-磷酸葡萄糖与尿苷三磷酸（UTP）在UDPG焦磷酸化酶催化下生成的。反应式如下：

• 磷酸蔗糖合成酶催化途径

在磷酸蔗糖合成酶催化下利用UDPG作为葡萄糖给体，但果糖部分不是游离果糖，而是6-磷酸果糖，合成产物是磷酸蔗糖，再经专一的磷酸酯酶作用脱去磷酸形成蔗糖。

人工合成蔗糖的方法是：先将谷物淀粉水解产生葡萄糖，然后在酶的催化作用下将葡萄糖转变为它的同分异构体—果糖，再用磷酸酶催化合成蔗糖。

蔗糖的检验主要是按还原糖的测定方法（直接滴定法和高锰酸钾滴定法），此外还可以采用高效液相色谱-示差折光检测器、离 子色谱-安培检测器等。中国《食品安全国家标准食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》 (GB 5009.8-2016) 中酸水解法的原理为：食品样品除去蛋白质后， 用盐酸将蔗糖水解转化为还原糖， 再按还原糖方法测定，水解前后还原糖含量的差值，乘以还原糖（以葡萄糖计）换算为蔗糖的系数（0.95），即得样品中蔗糖的含量。 

白糖是食品工业中不可或缺的原料，同时也是许多国家重要的战略物资，其价格波动影响很大。全球糖供需缺口的扩大，不仅影响糖业，还影响全球社会民生的多方面。

根据美国农业部（USDA）2023年4月公布的供需数据，全球糖供需缺口将进一步扩大至593万吨，库存消费下调3.78%，纽约期货交易所数据显示，食糖价格涨幅创6年来新高，上涨2.2%至每磅（1磅约合0.45千克）23.46美分。相关人士认为，印度与巴基斯坦对食糖出口的限制是影响其价格波动的一大因素。其中国际石油价格的上涨对食糖生产也有不利影响。经济学家分析认为，油价持续上升，可能导致印度等产糖大国将更多甘蔗糖用于生产乙醇，供应量随之产生变化，糖的价格页因此被抬升。

作为蔗糖生产大国，巴西蔗糖行业协会的数据显示，截至2023年3月16日，巴西主产区累计产糖3358.3万吨，同比增长4.74%，用于生产糖的甘蔗比例增长至45.93%，出现逆势增长。

据期货日报报道，2023年11月初开始是中国糖业的新榨季，其蔗糖产量相比上个榨季增长明显，新榨季全中国食糖产量预估为1000万吨，其中甘蔗糖产量为890万吨，比上个榨季增加100万吨。此外，甜菜糖产量为110万吨，进口糖数量为500万吨，预计消费量为1570万吨。

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