薯類三兄弟中，常常被忽略的ta，養活了世界七分之一的人口
有段時間，一款名為薯條三兄弟的零食特別火，你知道，在薯類中，也有三兄弟嗎？
當我問大家薯類三兄弟有哪些時，有人說：
圖片來源：百度圖片
同學，這些都是甘薯啊！
還有人說：
你這……我卡樂薯表示不服…
正確答案應該是馬鈴薯、甘薯和木薯。
不怪大家答不出來，這木薯，國人確實很少見到。
那麼木薯它到底是什麼樣的植物？和紅薯長得像嗎？憑什麼能和甘薯、馬鈴薯並稱三兄弟呢？
木薯長什麼樣？我怎麼從來沒在菜市場見過？
木薯是外來物種，現廣泛種植於熱帶及少數亞熱帶地區，我國只在華南地區有栽培，而且木薯通常不用於鮮食，市場上也很少有新鮮木薯供應，因此咱們大多數人都沒見過木薯，對它感到陌生也就不奇怪了。
木薯屬於大戟科木薯屬，多年生灌木，葉片呈掌狀，輪生，葉裂片分3-7片不等，不同的木薯種葉片的顏色、形狀會有所不同。
木薯的花葉示意圖（圖片來源：中國植物圖像庫）
木薯的雄花（圖片來源：中國植物圖像庫）
木薯的最適生長溫度為27℃-35℃，為短日照植物，需在陽光充足、無霜期8個月以上的地區生長。
平時用來做木薯粉（澱粉）的就是木薯的可食用塊根。
國內現有的木薯品種大部分為栽培品種，經過加工處理後，塊根均可食用。
大量在農田收穫的新鮮木薯（圖片來源：視覺中國）
人類是如何發現並栽培木薯的？
與甘薯、馬鈴薯一樣，木薯也是起源於南美洲，薯類三兄弟中木薯為人類的糧食安全做出了重大貢獻。
隨著分子生物學技術的發展，科學家已經能夠建立木薯的系統發生關係，確認木薯起源於南美洲亞馬孫流域南部地區。
木薯起源於亞馬孫南部地區（圖片來源：http://www.xue63.com/jiaoyuxuexiba/baikezhishi/3295078.html）
考古學家發現，早在四千多年前，在南美洲委內瑞拉和秘魯的一些地區就出現了有木薯形象的岩畫，而在委內瑞拉的多處遺址中，也發現了2700多年前關於食用木薯的證據。
由此可見，南美洲的印第安人在四千多年前就已經開始發現並食用野生木薯。
在亞馬孫南部的一些國家，如巴西、秘魯、玻利維亞等國家，也都發現了栽培木薯的考古學證據，而這些位於亞馬孫流域的國家，很有可能就是率先馴化和栽培木薯的地區。
此後，經過漫長的時間，栽培木薯漸漸地傳入南美洲北部、中美洲及加勒比地區。在瑪雅文明的遺迹中，也發現了木薯的種植和食用證據。
木薯是如何走出美洲的？
在哥倫布發現美洲大陸後，木薯走出美洲，被歐洲人所知曉。
不過因為木薯主要在熱帶地區生長，歐洲的地理條件並不適合大範圍種植，所以木薯在歐洲並沒有大面積推廣。
但隨著歐洲在非洲進行殖民，木薯通過葡萄牙商人首次傳播到非洲，並漸漸從非洲沿海地區傳播到非洲內陸。
由於木薯具有高產、耐旱、耐貧瘠的特點，以及良好的環境適應性，十分適合在非洲地區種植。今天，木薯已成為非洲最重要的糧食來源之一。
圖片來源：http://www.gxaas.net/Library/ShowNews.aspx?NId=18003
而木薯向亞洲的傳播也有十分悠久的歷史。
早在十六世紀，葡萄牙人就將木薯傳入印度，後來西班牙人又將木薯直接帶到菲律賓，並逐漸傳入印度尼西亞、馬來西亞等東南亞國家。
木薯到底是何時被人們發現，又是何時傳入中國的呢？
17世紀的鄭成功時代，木薯已經在台灣開始傳播。但是直到19世紀初，木薯才逐漸傳入中國南部的沿海地區。清道光年間，已有史料對木薯的食用方法進行記載。到清朝後期，木薯已在廣東一帶廣為栽培和售賣，大約在民國時期，木薯的種植擴展到了福建。
由此可見，木薯在中國的栽培和食用也已經有數百年的歷史。
現今，木薯在中國南方地區，如雲南、廣西、海南等地有大量種植。
與馬鈴薯和甘薯相比，木薯有怎樣的特點和優點呢？
首先，木薯的種植較為容易。
木薯的最大優勢是耐乾旱、耐瘠薄，因此在降雨量相對較少，土地相對貧瘠的某些熱帶欠發達地區也能種植。將木薯的成熟莖稈直接插入土壤中，幾天後就會在莖上的芽點處長出幼葉，隨後在地下長出根，4-6個月即可發育為成熟薯塊。
而且木薯的凈光合速率和光合作用最適溫度較高，研究發現，某些木薯種葉片內存在與C4植物（比如玉米、甘蔗、高粱等都屬於C4植物）相似的結構。這可能是木薯不同於其它C3植物而具有較高光合效率的原因。
因此，比起馬鈴薯和甘薯，木薯在高溫炎熱的夏天依然能保持很快的生長速度。在種植期間也不需要特別的看護，做好除草和病蟲害防治即可。即使不施肥，木薯也能正常生長並結薯塊。
其次，木薯產量高，塊根澱粉含量高。
由於較高的光合速率，木薯的碳水化合物積累很快並快速運輸到地下的根中，使得木薯的產量較其它薯類作物高出不少。中國的木薯主栽品種平均產量達到約30噸/公頃，產量最高的品種可達超過40噸/公頃。
而木薯素有「澱粉之王」的美稱，其塊根中的澱粉含量達25%-35%，干物質含量均值可達約36%，纖維和木質素含量低，非常適合提取澱粉。只要適當處理，也非常適合作為主糧食物。
木薯：帶「毒」的地下糧倉
雖然對於國人，特別是北方地區的人來說，木薯是一種十分陌生的作物，但作為世界三大薯類之一，木薯的重要性絕不亞於它的兩個兄弟。
要知道，以木薯為主糧的人口佔世界人口的七分之一，因此，它在世界糧食領域佔有十分重要的地位。
木薯不能直接食用，原因是全株都含有毒性成分亞麻仁苦苷和百脈根苦苷，經胃酸水解後產生遊離的氫氰酸，使人體中毒。
氫氰酸還有個名字叫氰化氫，大家可能更熟悉些。它的鉀鹽——氰化鉀，就是電視劇里常見的劇毒道具。
不過放心，早在印第安人時期，人類就已經掌握了木薯塊根去毒的方法。由於亞麻仁苦苷和百脈根苦苷容易分解，只要將塊根進行浸泡、去皮，再經過蒸煮或烘乾、磨粉這樣的處理，就能正常食用。木薯塊根中的澱粉含量高，占乾重的50%-70%，可作為主食食用，也可磨成粉作為各種糕點製作的原材料。
木薯製作的糕點（圖片來源：視覺中國）
有人可能擔心，非洲的木薯種植量這麼大，野生動物會不會誤食木薯，導致中毒呢？據我們所知，木薯葉片和加工過的塊根常被用來作為飼料餵養牲畜，但尚未有野生動物食用木薯的報道。
看起來有點像壓扁的香蕉的，其實就是去皮後的木薯塊根（圖片來源：http://shop.bytravel.cn/produce2/672885AF.html）
由於木薯塊根具有高澱粉、低蛋白的特性，容易提取澱粉，因此在工業上被廣泛用於製造食用級和工業級澱粉、變性澱粉，以及工業乙醇發酵。
食用級木薯澱粉（圖片來源：視覺中國）
木薯的適應性強且產量高，因此木薯生產的澱粉成本低，黏度和穩定性好，是現今工業生產澱粉及變性澱粉的主要原料。
工業級木薯澱粉（圖片來源：百度圖片）
工業乙醇生產的主要原料是澱粉，而木薯的高澱粉含量，低雜質，低成本的特性就成為了乙醇發酵的最適原料。
雖然價值大，但木薯的國內推廣不容易
既然木薯種植容易產量高，為什麼在日常老百姓的餐桌上卻較為少見呢？
這其中有多個因素導致木薯的推廣受限。
首先，前文也提到，木薯的栽培往往限於熱帶地區和少數亞熱帶地區。這一對種植地區的限制，導致僅僅在我國華南地區種植木薯，而在長江以北地區就無法大規模種植木薯。這一限制既是因為木薯生長有賴於日光照強度和時長，也與木薯對低溫的敏感有關。
除此之外，木薯塊根在食用前需進行去毒處理，這限制了木薯大範圍的推廣。研究顯示，中國的木薯主栽品種中，氫氰酸含量最低的為華南9號，塊根中平均每公斤氫氰酸含量為36毫克，而14個主栽品種中所含的氫氰酸均值為278.3 mg/kg [3]。要知道，對人來說，氫氰酸的致死劑量為1 mg/kg（體重）。也就是說，以一個50公斤的成年人來計算，如果食用未經處理的木薯塊根超過200克即有生命危險。
由於普通民眾對木薯不夠熟悉，這樣的特殊性可能導致民眾在不知如何去毒的情況下對木薯敬而遠之，從而進一步限制了木薯進入老百姓的餐桌。因此，向民眾普及簡單易操作的木薯塊根去毒方法非常重要。
最後需要指出的是，最大的局限還是由於木薯的塊根儲藏和運輸難度。
木薯塊根在收穫後的48小時之內，由於鮮薯塊根內的活性氧大量生成，加上次生代謝產物的積累和微生物的繁殖，會發生生理性變質。木薯塊根初期變質的發生相當迅速，最初出現深藍色污點，緊接著迅速出現大面積污點，次級變質則主要是由微生物侵染導致的進一步腐爛。這都會嚴重影響到木薯塊根收穫後的儲存和運輸環節。
木薯收穫後的生理性變質（圖片來源：http://shop.bytravel.cn/produce2/672885AF.html）
未來，木薯的發展極具潛力
儘管木薯的推廣由於國內糧食產業的環境和其自身特點的原因受到一些限制，但隨著工業技術及育種技術的發展，木薯在食品及工業中的應用仍然是極具潛力的。
經過育種學家及分子生物學家不斷的努力，國內已有了高糖、高澱粉含量、產後耐儲存的木薯主栽品種。
隨著對清潔能源的需求日益提高，木薯澱粉發酵的乙醇將會有越來越大的需求。由於工業加工的澱粉不受植株本身性質及次生代謝成分的影響，以木薯為原料的工業澱粉生產前景將越來越寬廣。
在食品工業領域，市場上已經大量使用木薯粉及木薯加工而成的變性澱粉，超市貨架上也隨處可見木薯粉的銷售。有的超市已經開始售賣木薯薯片，口感並不比馬鈴薯薯片差，而大家常在甜品店見到的芋圓，其實也是因為添加了木薯粉才變得Q彈順滑。我們平時吃的晶瑩剔透的像露水一樣的西米露，主要也是用木薯粉加工的。
越來越多的食品加工研究將目光鎖定在木薯粉加工而成的麵包、蛋糕、餅乾、月餅等，而木薯粉中含有膳食纖維，同時去除了木薯本身所含的有毒成分，相信這種「粗糧粉」將越來越受到市場的歡迎。
本文由國家木薯產業技術體系（CARS-11-SHZP）資助
參考文獻
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2. 張箭木薯發展史初論[J].中國農史,2011,30(02):19-30.
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4. X Jia, Duan X, Yang J, et al. Enhanced ROS scavenging by over-production of superoxide dismutase and catalase delays post-harvest physiological deterioration of cassava storage roots.[J]. Plant Physiology, 2013, 161(3):1517-28.
5. 張鵬,安冬,馬秋香,等. 木薯分子育種中若干基本科學問題的思考與研究進展[J].中國科學:生命科學,2013,43(12):1082-1089.
（本文中標明來源的圖片均已獲得授權）
出品：科普中國
製作：中國科學院上海生命科學研究院分子植物科學卓越創新中心 張鵬 王紅霞 吳曉運 周文智 馬秋香 陸新露
監製：中國科學院計算機網路信息中心
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