被广泛引用、记载于《天工开物》中的制糖法,在历史上真的存在吗?

2022-04-04 星期一
最近我跟一个神奇的玩意杠上了——“黄泥水淋糖法”
这是一种记载于《天工开物》的制糖法,意思是用黄泥水冲淋结晶的红糖(黑砂糖),可得洁白如雪的“洋糖”。这个记载,常常出现在各种古代种田文里,在科普我国制糖史的文章里也常常被cue,是一项里程碑级别的技术。
本来这只是若干记在我的小本本里用于写作的热知识之一,但谁都不能低估一个卡文的作者的无聊程度。在一个枯坐半日和屏幕大眼瞪小眼的下午,我忽然开始思考这个问题:
“黄泥水淋糖法”的原理是什么?
根据常识,原理应该是“吸附脱色”。但“冲淋”能达到充分吸附的效果吗?冲淋在漏斗中结块的黑糖,为什么能留下霜状白糖?
再仔细想下去,好像我也不太懂红糖究竟为什么是红的(植物色素?微量元素氧化变红?美拉德反应?)……翻了若干科普文章,发现那些“科普”也是语焉不详,决定自己动手丰衣足食,为科普做一点微小的贡献。

太长不看版

  1. 红糖颜色的主要来源:焦糖化反应、美拉德反应、多酚物质氧化、铁的黑色络合物;
  2. 炼制糖液的过程中需要澄清,古代一般会加石灰;精糖脱色则可以采用吸附法(现代则可以用离子交换树脂、氧化脱色等等);
  3. 对比几种古法制糖记录,“黄泥水淋法”记载中可能出现了偏差

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红糖与红糖的成分

红糖,也可以叫“非分蜜糖”。“分蜜”是一道制糖工序,指把用甘蔗或者甜菜熬制出来的糖膏浓缩,析出高纯度的结晶糖,剩下黑褐色有甜味的“糖蜜”。红糖未经过这道工序,植物成分基本上都保留在了成品的糖里。
糖蜜,emmm忽然有点想吃糖饼了
红糖的成分
主要是糖(废话),蔗糖和还原糖约占红糖的90%左右,不同加工方式会造成些许浮动。
红糖里还含有少量的蛋白质、氨基酸、多酚、脂肪和灰分(灼烧后留下的灰,主要是无机物)。
在这多说一句,现在有很多人迷恋“手工红糖”、“古法红糖”,认为可以保留较多的营养物质。但是根据我查的资料,机制红糖的蛋白质和多酚含量都超过传统红糖。话说回来,红糖就吃一个风味,不会真有人冒着糖尿病的风险吃糖补充蛋白质吧?

红糖中的有色物质

接下来细说一下红糖的颜色
红糖里的有色物质,既有甘蔗里本身就有的,也有制糖过程中产生的。
甘蔗的色素有脂溶性和水溶性两种。其中脂溶性色素会在加热过程中和蛋白质一起凝结,并被过滤掉;而水溶性的色素主要是各种酚类物质,不仅本身就有颜色,生产过程里颜色还会变得更深。
生产过程中产生的色素可以分为以下几种:
1 焦糖等糖的降解物
制糖过程中,糖会经历酸、碱、高温环境,发生降解,产生有色的物质。
  • 在酸性条件下,蔗糖转化为葡萄糖和果糖,再脱氢变成糠醛衍生物,又在高温下形成有色物;
  • 在碱性+高温的环境下,还原糖发生分子断裂、脱水、异构成为醛酮等不饱和有机物,再聚合、缩合成分子量很大的有色物;
  • 高温条件下,蔗糖降解,再缩合、聚合变成黑褐色的焦糖。
2 美拉德反应
是糖和氨基酸反应生成的,生成黑褐色的物质。美拉德反应非常普遍,最常见的一个应用就是——炖肉的时候加点糖,会带来非常诱人的色泽和风味。
对了,美拉德反应这种非酶糖化过程也能在人脸上缓慢发生,让脸色变黄。最近比较火的“抗糖美白”概念就是基于这个原理。不过,你懂的,可以少吃点糖,但一定谨慎购买“抗糖”产品
3 多酚类氧化
多酚氧化成为醌类物质,而醌类的化学性质更活泼,可以发生多种化学反应和聚缩反应,生成黑褐色的物质。
4 铁的络合
铁和很多有机物都能生成有色的络合物,只要很少一点铁,就能产生很深的颜色。

古代制糖方法

制糖工艺经历了千年的发展,不同时期、不过国家和地区的制糖方法都各有特色,概括来说,可分为这几个步骤。
1 压榨
砍来了新鲜的甘蔗,剥叶、砍尖、去掉坏的部分,榨就完事了。因为古代杀菌保鲜能力有限,一般都要讲究“快砍、快榨、快煮”,用最快的速度把甘蔗汁送进锅里。
天工开物里榨汁的“糖车”
2 熬制与澄清
榨出来的甘蔗原汁里含有大量杂质。对于固态渣滓,要大火熬制,使杂质随气泡浮出,产生气泡后转小火,手工将泡沫撇去,杂质除得差不多了,再猛火使水分蒸发,即将出锅时又转为小火搅拌。
单纯的熬制并不能让糖结晶,只会让糖变成这样:
我实在找不到甘蔗饴糖的图,和粮食做成的饴糖很像,请大家领会精神
此时的糖未经澄清,杂质过多,没有统一的熔点,结果就是会形成这么一大块黏糊糊的胶质物。要让糖澄清结晶,需加入碱性物质,中和糖液中的游离酸,促进某些非糖物质的分解与沉淀。唐朝前后,我国从印度学来了使用草木灰制糖的技术,后来也用石灰乳,有些地区用贝壳粉,都是利用了相似的原理。
石灰法,以及进一步的碳酸法,已经可以使糖初步脱色。是一种传承到现代的原糖脱色法。
3 成型
将熬好的糖进行搅拌,促其起晶,然后放入容器或模具中冷却成型。

红糖脱色与黄泥水淋糖法

在现代制糖工艺中,原糖可以用有机脱色剂、氧化脱色、吸附脱色等多种方法,配合离心分蜜机(前面在红糖的定义里提到过的“分蜜”工序),就可以去除绝大部分杂质,制出白糖。
而古人则将使用“石灰法”去除杂质的原糖,用吸附的方式进一步脱色,得到雪白的蔗糖。用什么吸附呢?胶泥就是非常好的材料。我考证的起点:“黄泥水淋糖法”终于要出现了。
先来看看《天工开物·甘嗜》的记载:
(糖汁)尚黄黑色,将桶盛贮,凝成黑沙。然后以瓦溜②置缸上。共溜上宽下尖,底有一小孔,将草塞住,倾桶中黑沙于内。待黑沙结定,然后去孔中塞草,用黄泥水淋下。其中黑滓入缸内,溜内尽成白霜。最上一层厚五寸许,洁白异常,名曰西洋糖,下者稍黄褐。
把漏斗(瓦溜)的出口处堵上草,放在缸上,把富含杂质的黑色砂糖放入漏斗中。等糖“结定”后,去掉漏斗口处的草,用黄泥水淋下,糖中的杂质就都流进了缸里,漏斗内的黑糖也都变成了“白霜”一样的糖——
怎么听怎么不对劲吧?有现代的活性炭、等离子交换树脂来做吸附剂,还要动用离心机才能分离的杂质,明代用泥浆“淋下”就行吗?
《天工开物》记载的这套制糖法,据作者说,广泛应用于“闽、广南方”。查阅明代福建、两广一代地方志,发现许多记载于《天工开物》相似,但在脱色细节上大相径庭。
《兴华府志》记载:
……二月梅雨作, 乃用赤泥封之 , 约半月后 ,又易封之 , 则糖油尽抽入窝, 至大小暑月 , 乃破泥取糖, 其近上者全白 , 近下者稍黑, 遂曝干之, 用木桶装贮
将糖用泥封口,半月换泥,如此反复至半年后的“大小暑月”才能制出白糖。
《南产志》记载:
官糖取之再行烹炼, 辟鸡卵搅之, 令渣滓上浮 , 复置瓷漏中 ,覆土如前, 其色加白 ,名洁白糖也。
这是对“多轮脱色”的说明。把已经脱色的糖“再行烹炼”,用鸡蛋搅拌澄清,重新放在瓷漏里,“覆土”,另其颜色加白。
如果说《南产志》、《兴华府志》成书较早,《天工开物》时期已有技术进步,那么再看一段清代的《淡水厅志》引用的《东宁政事集》记载:
蔗苗于五、六月,首年太嫩,三年太老,惟次年为上。硖煮之期,以蔗分先后,若早砍则浆不足而糖少,砍之必自十二月始,至四月止,硖多泥土,煮一次去渣,再之上清,三之下清,乃成糖。入■〈石屚〉待其凝结,用泥封焉,半月一换,三易而后白。始出■〈石屚〉晒干,舂击成粉,入篓须半月为期,未尽白者曰糖尾。并■〈石屚〉再封,盖封久则白,封少则缁,其不曾封者为红糖。
同样是封泥,封得越久,糖色越白。
清代制糖工具
另外,如今海南依然存在的制糖土法中,依然存在着与记载相似的工艺。海南土法制糖所用的轧蔗石绞、三锅煎糖工艺、石灰(贝壳粉)澄清法都与《天工开物》大有相似之处,唯独在最后的脱色环节不同:
在海南土法中,制糖师傅将糖漏(与“瓦溜”相似的漏斗)用草封口,放入土中,将糖浆到入,再用泥封死。一天后糖浆冷却,将糖漏取出,去掉漏斗下面的封草,将竹篾从下方插入糖浆形成导管,会有“糖仔”带着杂质慢慢留出。一个月后“糖仔”滴干,糖漏内壁则会有结晶糖,最上方靠近封泥的最白。
通过横向与纵向对比,可见“封泥法”比“淋糖法”可信度更高,宋应星很可能将制糖时滴漏杂质的过程当成了“冲淋”,值得我们这些闲的没事就爱刨根问题的考据党留心。
好了,关于古法制糖、黄泥脱色的事就基本考证完了,我又度过了一个毫无意义的周末。如果有什么错漏,还请专业人士指出。
最后吐个槽:古法原糖脱色所需的时间长达一月至数月,穿越者想凭它大杀四方,一定会等得很头疼吧。

参考文献

[1]兰梅娟,非分蜜糖的研究进展
[2]李会娟,甘蔗制糖脱色新方法的研究
[3]黄金海,广西古代的蔗糖技术
[4]李冰冰,唐代蔗糖生产及其影响研究
[5]刘凡,海南土法制糖与《天工开物》中《甘嗜》制糖法的文化比较研究
[6]田宗义,原糖澄清脱色工艺的研究
[7]杨婷,不同加工方式红糖营养成分与香气成分分析比较
[8]毛礼镭,分蜜工艺的影响因素
[9]王育华,我国早期蔗糖文化探讨
[10]蔡玮琦,红糖、白砂糖、赤砂糖、黑砂糖的HPLC指纹图谱与化学模式识别
[11]张志明,红糖膏中蔗糖结晶抑制方法及展望
[12]龚建平,木质活性炭试验方法-焦糖脱色率的测定
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