甘蔗

甘蔗（Saccharum officinarum）为多年生草本，丛生直立，高2–7米（茎通常3–4米），直径约5厘米。蔗茎似竹分节，节间充满含糖汁液的白色髓；芽位于每片叶的基部。叶二列排列，叶片狭长30–60厘米，中脉粗厚，边缘具细小而坚硬的锯齿；叶鞘抱茎。花序为圆锥花序（panicle），长达60厘米，着生许多具白色丝状毛的小穗；果实为干果，每果一粒种子，但很少形成可育种子。甘蔗行C4光合作用，生物量很高，主要以含至少一个芽的蔗段（蔗种）进行无性繁殖。染色体数2n = 80；现代栽培品种为属内多物种的复杂杂交种。

据Kew POWO，Saccharum officinarum 的原生范围为巴布亚新几内亚（LSID urn:lsid:ipni.org:names:419977-1），为具根茎的多年生草本，生于季节性干旱热带生境。约6,000年前，巴布亚人在新几内亚及华莱士线以东岛屿由野生祖先 Saccharum robustum 选育驯化；新几内亚至今仍是多样性中心。此后甘蔗传入海岛东南亚，约3,500年前随南岛航海者传入波利尼西亚与密克罗尼西亚，约3,000年前向西传入中国与印度。阿拉伯人于8世纪将甘蔗传入地中海地区；1493年哥伦布将其带到加勒比。如今甘蔗广泛种植于全球热带与亚热带，多位于北纬22°至南纬22°之间，部分可达33°，近赤道处可分布至约1,600米。巴西为最大生产国（约占全球产量40%），其次为印度、中国与泰国。

成熟蔗茎约含63–73%水分、12–16%可溶性糖、11–16%纤维与2–3%非糖碳水化合物。压榨蔗汁约含70–75%水分、13–15%蔗糖与10–15%纤维；蔗糖（saccharose）为主要活性成分，赋予甜味并为制糖工业原料，另含少量葡萄糖与果糖。除糖外，蔗汁富含多酚：咖啡酸、绿原酸、芥子酸与羟基肉桂酸等酚酸，以及芹菜素、木犀草素与小麦黄素（tricin）等黄酮——其中小麦黄素衍生物含量最高——并含多种黄酮C-/O-糖苷（荭草苷、牡荆素、夏佛塔苷、当药黄素）。蔗茎与叶表面的蔗蜡（约占0.1–0.3%）是二十烷醇类（policosanol）的来源——以二十八烷醇占50–80%——并含脂肪酸混合物D-003，以及植物甾醇与萜类。蔗渣主要为纤维素、半纤维素与木质素。

甘蔗是用途广泛的工业作物。蔗汁经压榨可制精制蔗糖（白糖）；粗制产品包括原糖、红糖、粗糖（jaggery）与糖蜜；糖蜜可发酵生产生物乙醇——巴西是最大的甘蔗乙醇生产国——以及朗姆酒与食醋。蔗渣可燃烧进行生物质发电（热电联产），并用于造纸、板材与饲料；蔗梢和蔗叶可作牲畜饲料；蔗蜡是二十烷醇的来源，并被视作化妆品与药品中巴西棕榈蜡的替代品。研究方面，蔗蜡中的二十烷醇混合物可降低兔的总胆固醇与LDL（Arruzazabala等，1994；2000）；D-003具抗血小板与抗血栓作用（Molina等，2000；2002）；蔗蜡脂肪酸混合物具抗炎镇痛作用（Ledon等，2003）；蔗茎中的saccharin A–F多糖具降血糖作用（Takahashi等，1985）。蔗汁多酚提取物显示强抗氧化与DNA保护活性（Duarte-Almeida等，2006）；小麦黄素酰基糖苷具抗肿瘤细胞增殖活性（Duarte-Almeida等，2007）。Singh等（2015）与Ali等（2021）的综述系统整理了甘蔗及其副产物的药理作用；甘蔗多酚提取物仍在进行代谢与免疫方面的临床试验（Penglase等，2022）。

安全方面，大量摄入蔗糖会增加龋齿、超重与2型糖尿病风险；世界卫生组织建议将游离糖控制在膳食能量的10%以下（最好低于5%）。由于收获前焚烧蔗田的习俗，蔗汁可能受多环芳烃（PAH）如苯并[a]蒽与苯并[a]芘污染（Silvia等，2009）；焚烧烟雾污染空气，蔗渣粉尘则与工人呼吸系统疾病相关。未经灭菌的新鲜蔗汁可能携带细菌，需注意卫生。保护方面，国际自然保护联盟（IUCN）未对 Saccharum officinarum 进行评估（NE），因其为全球性作物。该种为栽培植物（cultigen）；栽培遗传多样性存在于众多品种及全球种质库中（如 USDA-ARS、CIRAD 与印度哥印拜陀 ICAR 甘蔗育种研究所）。主要威胁为地方品种被少数高产杂交种取代、单一栽培易暴发疫病（黑穗病、花叶病、宿根矮化病）、虫害、干旱与气候变化；因此需保护野生近缘种（S. spontaneum、S. robustum）作为抗性育种资源。