サトウキビ

サッカラム・オフィシナラム

サトウキビは、砂糖生産に用いられる背の高い多年生イネ科植物（サトウキビ属、サトウキビ族）である。草丈は2～6メートル（6～20フィート）で、茎は太く節があり、繊維質である。茎にはショ糖が豊富に含まれており[ 1 ]、ショ糖は茎節間に蓄積される。サトウキビはイネ科（Poaceae）に属し、トウモロコシ、小麦、イネ、モロコシ、そして多くの飼料作物を含む、経済的に重要な顕花植物である。原産地はニューギニアである[ 2 ]。

サトウキビは、オーストロネシア人とパプア人の古代作物でした。現在入手可能な最良の証拠は、ニューギニア地域がサトウキビ（Saccharum officinarum）の最初の栽培地であることを示しています。[ 3 ]先史時代には、オーストロネシア人の船乗りによってポリネシア、島嶼メラネシア、マダガスカルに持ち込まれました。また、オーストロネシア人の船乗りによってインドに、そして紀元前500年までに貿易を通じて中国南部にも持ち込まれました。ペルシャ人とギリシャ人は、紀元前6世紀から4世紀の間にインドで有名な「蜂なしで蜂蜜を作る葦」を発見しました。彼らはサトウキビ農業を取り入れ、広めました。[ 4 ] 8世紀までに、砂糖はインド産の贅沢で高価なスパイスとみなされ、商人の貿易によって地中海と北アフリカ全域にその使用が広まりました。18世紀には、カリブ海、南アメリカ、インド洋、太平洋の島嶼国でサトウキビのプランテーションが始まりました。砂糖栽培労働者の需要は大規模な移住の主な要因となり、自発的に年季奉公を受け入れる者もいれば、強制的に奴隷として輸入される者もいた。[ 5 ]

熱帯および亜熱帯地域で栽培されるサトウキビは、生産量で世界最大の作物であり、2020年には合計19億トンに達し、ブラジルが世界総生産量の40%を占めています。サトウキビは世界で生産される砂糖の79%を占めています（残りの大部分はテンサイから作られています）。生産される砂糖の約70%は、サトウキビ（Saccharum officinarum）とその交雑種から作られています。[ 7 ]すべてのサトウキビ種は交雑することができ、主要な商業品種は複合交雑種です。[ 8 ]

白砂糖はサトウキビから専門の製粉工場で生産されます。サトウキビの葦は、ペン、マット、スクリーン、屋根葺きなどの材料として使われます。サトウキビ（Saccharum edule、デュルカ）の若い開花前の頭花は、生食、蒸し、またはトーストにして食べられ、インドネシアの一部の島嶼地域やフィジーなどのオセアニア諸国など、東南アジアでは様々な調理法で食べられています。[ 9 ]

語源

サトウキビという用語は、「砂糖（sugar）」と「サトウキビ（cane）」という2つの単語を組み合わせたものです。前者はサンスクリット語のशर्करा ( śárkarā ) に由来します。砂糖が西方に輸出され、広まるにつれ、アラビア語ではسُكَّر ( sukkar ) 、ラテン語ではsaccharumまたはsuccarum、イタリア語ではzuccheroとなり、最終的には中期フランス語と中期英語の両方でsucreとなりました。カリブ海のプランテーションでサトウキビが栽培されるようになると、後者の「cane」という単語も併用されるようになりました。

特徴

主要農産物別世界主要作物生産量[ 10 ]

サトウキビは熱帯性の多年生草本植物であり[ 11 ]、基部から側枝が伸びて複数の茎が発達するという独特の成長パターンを示す。これらの茎は通常、高さ3～4メートル（約10～13フィート）、直径約5センチメートル（約2インチ）に達する。これらの茎は成熟すると茎へと発達し、植物全体の約75%を占める大きな部分を占める。

完全に成熟したサトウキビの茎は、一般的に繊維質が約11～16%、可溶性糖が約12～16%、非糖質炭水化物が約2～3%、水分が約63～73%で構成されています。サトウキビ栽培の成功は、気候条件、土壌の性質、特定の品種の選択、収穫時期など、いくつかの要因の微妙な相互作用にかかっています。

収量に関して言えば、サトウキビの茎の年間平均生産量は1ヘクタールあたり60～70トン（1エーカーあたり24～28ロングトン、または1エーカーあたり27～31ショートトンに相当）です。しかし、この収量は一定ではなく、1ヘクタールあたり30トンから180トンまで大きく変動する可能性があります。この変動は、サトウキビ栽培に適用される知識レベルと、採用されている作物管理のアプローチに左右されます。結局のところ、この貴重な作物を成功させるには、成長と生産性を最適化するために、様々な要素を慎重に組み合わせる必要があります。

サトウキビは換金作物であるが、家畜の飼料としても利用されている。[ 12 ]サトウキビゲノムは、種間雑種化と倍数体化の影響により、知られている植物ゲノムの中で最も複雑なものの1つである。[ 13 ] [ 14 ]

  • サトウキビを切る
    サトウキビを切る
  • サトウキビの樹冠
    サトウキビの樹冠

歴史

サトウキビの栽培化の中心地は2つあり、一つはニューギニアのパプア人によるサトウキビ栽培、もう一つは台湾と中国南部のオーストロネシア人によるサトウキビ栽培である。パプア人とオーストロネシア人はもともとサトウキビを主に家畜豚の飼料として利用していた。サトウキビとサトウキビの普及は、オーストロネシア人の移住と密接に関連している。サトウキビは、サトウキビの導入後にインドで初めて栽培された。[ 15 ] [ 16 ]

ニューギニアのサッカラム・オフィシナラム、中国南部と台湾のサッカラム・シネンシス、インドのサッカラム・バルベリの起源の中心を示す地図。点線の矢印はオーストロネシアからの導入を表す[ 17 ]

S. officinarumは、ニューギニアとウォレス線の東側の島々でパプア人によって初めて栽培化され、現代の多様性の中心地となっています。約6000年前から、在来種のSaccharum robustumからいくつかの系統が選抜交配されました。ニューギニアから西方へと広がり、オーストロネシア人との接触を経て東南アジアの海域に広がり、そこでSaccharum spontaneumと交雑しました。[ 16 ]

第二の栽培化の中心地は中国南部と台湾で、S. sinenseはオーストロネシア人の主要な栽培作物でした。サトウキビはオーストロネシア祖語で*təbuSまたは*CebuSと復元され、マレー・ポリネシア祖語では*tebuhとなりました。サトウキビは少なくとも5500年前からオーストロネシア人の主要作物の一つでした。より甘味のあるS. officinarumの導入により、東南アジア沿岸部の栽培地域全体で徐々に置き換えられた可能性があります。[ 18 ] [ 19 ] [ 17 ] [ 20 ] [ 21 ]

サトウキビが西方へと広がったのはインドが起源で、その後アフリカの小さな地域、そしてアフリカ西部の大西洋諸島の小さな地域へと広がっていく様子を示す地図
イスラム以前の時代（赤で表示）、中世イスラム世界（緑）、そして15世紀にポルトガル人がマデイラ諸島に、スペイン人がカナリア諸島（アフリカの西側の島々、紫の線で囲んだ）にサトウキビを西方へと広めた様子[ 22 ]

S. officinarumは、約3500年前までに、島嶼部東南アジアからカヌー用の植物として、オーストロネシア人の航海者によって東方へとポリネシアとミクロネシアに広まった。また、約3000年前までに、オーストロネシア人の交配者によって西方および北方へと中国とインドに広まり、そこでS. sinenseおよびS. barberiと交雑した。そこから西ユーラシアと地中海地域へとさらに広まった。[ 16 ] [ 17 ]

結晶糖の最も古い生産は北インドで始まったとされています。砂糖生産の最も古い証拠は、古代サンスクリット語とパーリ語の文献に見られます。[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] 8世紀頃、イスラム教徒とアラブ人の商人が中世インドから地中海沿岸のアッバース朝領、メソポタミア、エジプト、北アフリカ、アンダルシアの他の地域に砂糖を持ち込みました。10世紀までには、メソポタミアのすべての村でサトウキビが栽培されていたという史料があります。[ 22 ]サトウキビは、スペイン人、主にアンダルシア人がカナリア諸島の畑から、またポルトガル人がマデイラ諸島の畑からアメリカ大陸に持ち込んだ初期の作物の一つでした。スペインでのサトウキビ栽培に関する記事は、12世紀のイブン・アル＝アウワームの『農耕書』に掲載されています。[ 27 ]

化学的に精製された砂糖が初めて登場したのは、約2500年前のインドでした。そこから、その技術は東は中国へ、西はペルシャや初期イスラム世界へと広がり、13世紀には地中海に到達しました。キプロス島とシチリア島は砂糖生産の重要な中心地となりました。

植民地時代には、砂糖はヨーロッパの製造品やアフリカ人奴隷とともに、新世界の原材料の三角貿易の一角を形成していた。クリストファー・コロンブスはアメリカ大陸への2度目の航海の際、最初にイスパニョーラ島（現在のハイチとドミニカ共和国）にサトウキビをカリブ海（および新世界）に持ち込んだ。イスパニョーラ島での最初の砂糖収穫は1501年で、1520年代までにキューバとジャマイカに多くの製糖工場が建設された。 [ 28 ]ポルトガル人はブラジルにサトウキビを持ち込んだ。1540年までに、サンタカタリーナ島に800のサトウキビ製糖工場があり、ブラジル北岸、デマララ、スリナムにさらに2,000の製糖工場があった。

砂糖は、多くの場合糖蜜の形で、カリブ海からヨーロッパやニューイングランドへ輸送され、そこでラム酒の製造に使用されました。砂糖の販売による利益は、その後、製造品の購入に充てられ、西アフリカへ輸送され、そこで奴隷と交換されました。奴隷はカリブ海へ連れ戻され、砂糖農園主に売られました。奴隷の売却による利益は、さらに砂糖の購入に充てられ、ヨーロッパへ輸送されました。砂糖農園での労働は、大西洋奴隷貿易の主要な基盤となり、残酷な強制労働に従事する人々を供給しました。

1823年、イギリス領アンティグアの砂糖農園で風車を使ってサトウキビを挽いているリトグラフ
畑に立つサトウキビの白黒写真
19世紀後半のジャマイカ島の砂糖農園

1833年の奴隷制度廃止法の成立により、大英帝国のほとんどの地域で奴隷制度が廃止され、解放された奴隷の多くは、選択できる場合でもサトウキビ農園で働くことはなくなった。そのため、西インド諸島の農園主は新たな労働者を必要とし、中国やインドで安価な労働力を見つけた。[ 29 ] [ 30 ]人々は、一定期間の不自由な労働に縛られる、昔から定着した契約形態である年季奉公に服していた。農園主の配慮の欠如のため、年季奉公人の労働条件は劣悪な場合が多かった。[ 31 ]インドから年季奉公人を乗せた最初の船が出発したのは1836年だった。[ 32 ]サトウキビ農園で働くための移住によって、相当数のインド系、東南アジア系、中国系の人々が世界各地に定住することになった。[ 33 ]一部の島嶼国や地域では、南アジアからの移民が人口の10～50%を占めています。フィジー、南アフリカ、ミャンマー、スリランカ、マレーシア、インドネシア、フィリピン、ガイアナ、ジャマイカ、トリニダード、マルティニーク、フランス領ギアナ、グアドループ、グレナダ、セントルシア、セントビンセント、セントキッツ、セントクロイ、スリナム、ネイビス、モーリシャスなどの国では、サトウキビ農園とアジア系民族が繁栄を続けています。[ 32 ] [ 34 ]

インドのサトウキビ圧搾機、1905年頃

1863年から1900年にかけて、クイーンズランド州とニューサウスウェールズ州（現在のオーストラリア連邦）の商人やプランテーション所有者は、南太平洋諸島から5万5000人から6万2500人をサトウキビ農園で働かせるために連れてきました。これらの労働者の推定3分の1は、強制または誘拐によって奴隷（ブラックバーディングとして知られる）にされ、その他多くの労働者は極めて低い賃金で働かされました。1904年から1908年にかけて、残っていた1万人の労働者の大半は、オーストラリアの人種的均質性を維持し、白人労働者を安価な外国人労働力から守るために国外追放されました。 [ 35 ]

サトウキビ由来のキューバ産砂糖はソ連に輸出され、価格支持と市場確保を受けていた。1991年のソ連崩壊により、キューバの砂糖産業の大部分は閉鎖を余儀なくされた。

サトウキビは、キューバ、ガイアナ、ベリーズ、バルバドス、ハイチ、そしてドミニカ共和国、グアドループ、ジャマイカなどの島々 の経済において依然として重要な位置を占めています。

世界で生産される砂糖の約70％は、S. officinarumとその種を使用した交配種から作られています。[ 7 ]

砂糖は世界中で26,942,686ヘクタールの土地を占めており、3番目に価値の高い作物です。

セオドア・ブレイによる19世紀の石版画。サトウキビ農園を描いている。右側には「白人の役人」、つまりヨーロッパ人の監督官が描かれている。奴隷労働者たちは収穫期に重労働に従事している。左側にはサトウキビを輸送するための平底船が描かれている。

栽培

モーリシャスのサトウキビ農園
バングラデシュのサトウキビ農園
プエルトリコでのサトウキビ栽培
サトウキビ畑
2023年のサトウキビの生産量。

サトウキビ栽培には、年間最低60cm（24インチ）の水分を含む熱帯または亜熱帯気候が必要です。サトウキビは植物界で最も効率的な光合成植物の一つです。C4植物であり、入射太陽エネルギーの最大1%をバイオマスに変換することができます。[ 36 ]熱帯および亜熱帯の主要栽培地域では、サトウキビは1平方メートルあたり15kg以上の収穫量があります。

2000年から2021年にかけて、サトウキビは世界の農作物生産量の約21%を占めました。南北アメリカ大陸はサトウキビ生産の主要地域であり、世界全体の52%を占めています。[ 37 ]

かつてアメリカ合衆国南東部の主要作物であったサトウキビ栽培は、20世紀後半に衰退し、21世紀には主にフロリダ州、ルイジアナ州、テキサス州南東部の小規模プランテーションに限られています。ハワイ州では、州内で最後の砂糖プランテーションが2016年に閉鎖されたため、サトウキビ栽培は停止しました。[ 38 ]

サトウキビは熱帯および亜熱帯地域で、毎年6～7か月以上にわたり自然降雨または灌漑によって水が豊富に供給される地域で栽培されます。この作物は厳しい霜には耐えられません。そのため、世界のサトウキビのほとんどは北緯22度から南緯22度の間で栽培され、一部は北緯33度から南緯33度まで栽培されています。[ 39 ]南アフリカのナタール州など、この範囲外でサトウキビが栽培されている場合は、通常、海岸沿いに吹き下ろす暖かい海流など、その地域の異常な気候条件によるものです。標高で言えば、コロンビア、エクアドル、ペルーなどの国では赤道近くの標高1,600メートル（5,200フィート）までサトウキビが栽培されています。[ 40 ]

サトウキビは、肥沃で水はけの良いモリソルから、ひび割れの激しいバーティソル、不毛な酸性オキシソルやアルティソル、泥炭質のヒストソル、岩の多いアンディソルまで、様々な土壌で栽培できます。豊富な日照と水資源はサトウキビの生産量を増加させます。そのため、エジプトのような灌漑設備の整った砂漠地帯の国々は、サトウキビの収穫量が最も高い地域の一つとなっています。サトウキビは世界のカリ肥料生産量の9%を消費しています。[ 41 ]

一部のサトウキビは種子を作るが、現代の茎挿しが最も一般的な繁殖方法となっている。[ 42 ]各挿し木には少なくとも 1 つの芽が含まれていなければならず、挿し木は手植えされることもある。米国やオーストラリアなど、より技術的に進んだ国では、ビレット植えが一般的である。機械式収穫機によって収穫されたビレット (茎または茎の一部) は、地面を開いて再び閉じる機械によって植えられる。一度植えられた株は、複数回収穫することができ、収穫のたびにサトウキビはラトゥーンと呼ばれる新しい茎を出す。[ 43 ]収穫を繰り返すと収量が減少し、最終的に植え替えが必要になる。栽培の種類に応じて通常 2 回から 10 回の収穫が行われる。北米のように、大規模な畑で高い生産性を目指して機械農業を行っている国では、収量の低下を避けるために、サトウキビは 2 回または 3 回の収穫後に植え替えられる。フランス領レユニオン島のように、小規模な畑で手作業による収穫を行う伝統的な農業を行っている国では、サトウキビは再び植えられるまで最大 10 年も収穫されることがよくあります。

サトウキビは手作業と機械作業によって収穫されます。手作業による収穫は生産量の半分以上を占め、発展途上国では主流です。手作業による収穫では、まず畑に火がつけられます。火は乾燥した葉を燃やし、茎や根を傷つけることなく毒蛇を追い払ったり殺したりします。収穫者はサトウキビナイフやマチェーテを使って、地面のすぐ上でサトウキビを刈り取ります。熟練した収穫者は1時間あたり500kg（1,100ポンド）のサトウキビを刈り取ることができます。[ 44 ]

機械による収穫にはコンバイン、つまりサトウキビ収穫機が用いられる。[ 45 ]オーストフト7000シリーズは、現代における最初の収穫機の設計であり、現在ではカメコやジョンディアなど他の企業によって模倣されている。この機械はサトウキビを茎の根元で切断し、葉を剥ぎ取り、サトウキビを一定の長さに切り刻んで、後続の運搬車に積む。その後、収穫機は残骸を畑に吹き返す。このような機械は1時間あたり100ロングトン（100 t）を収穫できるが、収穫したサトウキビは迅速に処理する必要がある。サトウキビは一度刈られると糖分が失われ始め、機械による収穫中にサトウキビが損傷すると糖分の低下が加速する。この低下は、現代のチョッパー収穫機が手作業による切断と積載よりも迅速かつ効率的に収穫を完了できるため相殺される。オーストフトはまた、収穫機と並行して作動し、例えば最寄りの鉄道側線へサトウキビをさらに迅速に移送できる油圧式高揚程インフィールド・トランスポーターのシリーズも開発している。この機械による収穫では畑に火をつける必要がありません。機械が畑に残す残渣はサトウキビの葉や枯れ葉で、次の植え付けの際のマルチとして役立ちます。

世界最大の生産国ブラジルのプランテーション

害虫

サトウキビ甲虫（サトウキビ幼虫とも呼ばれる）は、根を食べることで作物の収穫量を大幅に減少させる可能性があります。イミダクロプリド（コンフィドール）またはクロルピリホス（ロルスバン）で防除できます。その他の重要な害虫には、カブガ、サトウキビボーラー（Diatraea saccharalis）、アフリカサトウキビボーラー（Eldana saccharina）、メキシコイネボーラー（Eoreuma loftini）、アフリカヨトウガ（Spodoptera exempta）、ハキリアリ、シロアリ、コガネムシ（特にMahanarva fimbriolataおよびDeois flavopicta）、およびMigdolus fryanus（甲虫）など、一部の蝶/蛾の幼虫があります。ウンカ科の昆虫であるEumetopina flavipes は、サトウキビのラムースタント病を引き起こすウイルスベクターとして機能します。[ 46 ] [ 47 ]セサミア・グリセセンスはパプアニューギニアの主要な害虫であるため、オーストラリアの産業にとって深刻な懸念事項となる。[ 48 ]このような問題を回避するために、連邦政府は必要に応じて対応費用の80％を負担することを事前に発表している。[ 48 ]

病原体

サトウキビには、カンジダトゥス・ファイトプラズマ・サッカリ（Candidatus Phytoplasma sacchari）によるサトウキビ草状新梢病（grassy shoot disease）、[ 49 ]鞭尾病（whiptail disease）、フザリウム・モニリフォルメ（Fusarium moniliforme ）によるポッカボン病（pokkah boeng）、キサントモナス・アクソノポディス（Xanthomonas axonopodis ）によるガミング病（Gumming Disease）、コレトトリクム・ファルカタム（Colletotrichum falcatum ）による赤腐病（red rot disease）など、数多くの病原菌が感染します。サトウキビに影響を与えるウイルス性疾患には、サトウキビモザイクウイルス、トウモロコシ条斑ウイルス、サトウキビ黄葉ウイルスなどがあります。 [ 50 ]

Yang et al. , 2017は、USDA ARSが運営するサトウキビ褐色さび病の育種プログラムのために開発された遺伝子地図を提供している。[ 51 ]

窒素固定

サトウキビのいくつかの品種は、細菌グルコアセトバクター・ジアゾトロフィカスの協力を得て大気中の窒素を固定することができる。[ 52 ]マメ科植物や他の窒素固定植物が細菌と協力しながら土壌中に根粒を形成するのに対し、グルコアセトバクター・ジアゾトロフィカスはサトウキビの茎の細胞間隙内に生息する。[ 53 ] [ 54 ]作物種が自ら窒素を固定できるようにする目的で、2006年に種子を細菌でコーティングする実験が行われた。[ 55 ]

サトウキビ労働者の労働条件

過去20年間に中米では少なくとも2万人が慢性腎臓病で死亡したと推定されており、そのほとんどは太平洋沿岸のサトウキビ栽培労働者です。これは、十分な水分摂取をせずに長時間の暑熱労働が原因と考えられます。[ 56 ] さらに、労働者の中には、高温、有害な農薬、有毒動物などの危険にさらされている人もいます。これは、サトウキビを手作業で刈り取る作業中に発生し、毎日何時間も繰り返される動作によって身体疾患を引き起こします。[ 57 ]

インド、特にマハラシュトラ州では、サトウキビ生産が強制労働と結びついている。これは、労働者に対する搾取的な前払い金制度の結果であり、労働者は多額の負債を負い、1日5ドル未満の賃金で毎年戻らなければならない。労働条件は一般に非常に劣悪で、労働者は収穫期に移動して、収穫した畑に間に合わせのテントで生活し、トイレも電気も水道もない。児童労働は一般的であり、砂糖収穫者間の児童婚は頻繁に行われているが、どちらも違法である。インドのサトウキビ生産は、女性たちがサトウキビ生産者から受けるよう圧力をかけられる異常に高い子宮摘出率（サトウキビ収穫女性の約5人に1人）および衛生設備、家族計画の選択肢または病気休暇の欠如とも結びついている。インドは世界第2位の砂糖生産国であり、マハラシュトラ州は国内の砂糖の3分の1を生産し、それが世界のサプライチェーンに流れ込むため、その原産地の追跡が困難になっている。コカ・コーラ社とペプシコ社は、少なくとも2010年代以降、主にインドのソフトドリンクに使用するためにマハラシュトラ州から大量の砂糖を購入しているが、労働搾取への加担を否定している。[ 58 ]

処理

インレー湖（ミャンマー）近郊の非遠心式サトウキビ糖（ジャガリー）製造、粉砕および煮沸段階

伝統的に、サトウキビの加工は2段階に分かれています。製糖工場では、収穫したばかりのサトウキビから粗糖を抽出します。そして、製糖工場では、最初の段階の直後に、地元消費向けに「ミルホワイト」と呼ばれる砂糖が生産されることもあります。結晶化過程における砂糖の結晶は、自然な白色を呈します。二酸化硫黄は、着色分子の生成を抑制し、蒸発時に糖液を安定化させるために添加されます。[ 59 ] [ 60 ]北米、ヨーロッパ、日本の消費者に近い場所に位置する精製工場では、99%がショ糖である精製白砂糖が生産されます。これらの2段階は徐々に統合されつつあります。サトウキビ生産地である熱帯地域の人口増加に伴い、精製糖製品の需要が高まり、製粉と精製を組み合わせた生産方法への移行が進んでいます。[ 61 ]

フライス加工

大きなタンクを貫通するバーを握る男性の写真
サトウキビから手作業でジュースを搾る
トレーラーを牽引するトラックの写真
トラックがフロリダの製糖工場へサトウキビを運んでいる。

サトウキビ加工では、サトウキビからサトウキビ糖（ショ糖）が生産されます。加工過程で得られるその他の生成物には、バガス、糖蜜、濾過ケーキなどがあります。

サトウキビの絞り汁を抽出した後に残る乾燥繊維であるバガスは、いくつかの目的に使用されます。 [ 62 ]

  • ボイラーや窯の燃料
  • 紙、板紙製品、再生パネルボードの生産
  • 農業用マルチ
  • 化学薬品の製造原料として
5階建てのオフィスビルの隣にある、煙突から煙が出ている低いビルの写真
セルタオンジーニョにあるサンタ・エリサのサトウキビ加工工場。ブラジル最大かつ最古の工場の一つ。

バガスおよびバガス残渣の主な用途は、製糖工場におけるプロセス蒸気発生用のボイラー燃料源です。乾燥したフィルターケーキは、家畜飼料の補助剤、肥料、サトウキビワックスの原料として使用されます。

糖蜜は、特徴的な強い風味を持つブラックストラップ糖蜜と、より純粋な糖蜜シロップの2つの形態で生産されます。ブラックストラップ糖蜜は食品および栄養補助食品として販売されています。また、動物飼料の一般的な原料であり、エタノール、ラム酒、クエン酸の製造にも使用されます。より純粋な糖蜜シロップは糖蜜として販売されており、メープルシロップ、転化糖、コーンシロップとブレンドされることもあります。どちらの糖蜜もベーキングに使用されます。

精製

黒砂糖と白砂糖の結晶

砂糖の精製では、粗糖をさらに精製します。まず、粗糖を濃厚なシロップと混合し、「アフィニテーション」と呼ばれる工程で遠心分離します。この工程の目的は、結晶内部よりも純度が低い、結晶の外側のコーティングを洗い流すことです。残った砂糖は溶解され、重量比で約60%の固形分を含むシロップが作られます。[ 63 ]

糖溶液はリン酸と水酸化カルシウムを加えることで清澄化され、これらが反応してリン酸カルシウムを沈殿させます。リン酸カルシウムの粒子は不純物の一部を捕捉し、他の不純物を吸収した後、タンクの上部に浮上します。そこで粒子はすくい取ることができます。この「リン酸塩処理」の代替技術として「炭酸塩処理」があります。これは類似していますが、二酸化炭素と水酸化カルシウムを用いて炭酸カルシウムの沈殿物を生成します。

残った固形物を濾過した後、澄まし糖を活性炭で濾過して脱色する。この濾過には伝統的に骨炭または石炭ベースの活性炭が使用される。[ 64 ]残った着色不純物の一部は活性炭に吸着される。精製された糖蜜は過飽和になるまで濃縮され、真空中で繰り返し結晶化されて白色の精製糖が生成される。製糖工場と同様に、糖の結晶は遠心分離によって糖蜜から分離される。残りの糖蜜を選別液と混合し、再び結晶化させることでさらに糖を回収し、黒糖を生成する。経済的に糖を回収できなくなった時点で、最終的な糖蜜には30～35％のスクロースと10～25％のグルコースおよびフルクトースが含まれている。[ 65 ]

個々の粒が固まらないグラニュー糖を製造するには、まず回転式乾燥機で加熱し、次に数日間冷風を吹き込んで砂糖を乾燥させる必要があります。

リボンサトウキビシロップ

リボンケーンは亜熱帯性で、かつてはアメリカ合衆国南部、北はノースカロライナ州の海岸部に至るまで広く栽培されていました。果汁は馬やラバの力で搾り取られ、メープルシロップのように平鍋で煮詰められ、シロップ状に加工されたリボンケーンは食品の甘味料として利用されました。[ 66 ]現在では商業作物ではありませんが、少数の栽培者が販売しています。

生産

サトウキビ生産
主要サトウキビ生産者
2022年
数値（百万トン）
1.ブラジル 724.4  ( 37.69%)
2.インド 439.4  ( 22.86%)
3.中国 103.4  ( 5.38%)
4.タイ 92.1  ( 4.79%)
5.パキスタン 88  （4.58％）
6.メキシコ 55.3  ( 2.88%)
7.コロンビア 35  （1.82％）
8.インドネシア 32.4  ( 1.69%)
9.アメリカ合衆国 31.5  （1.64％）
10.オーストラリア 28.7  ( 1.49%)
世界合計1,922.1
出典：FAOSTAT [ 67 ]

2022年の世界サトウキビ生産量は19億2000万トンで、ブラジルが世界総生産量の38％、インドが23％、中国が5％を生産している（表）。

2020年には、世界中で2,600万ヘクタールがサトウキビ栽培に充てられました。[ 67 ] 2022年の世界全体のサトウキビ収穫量平均は1ヘクタールあたり74トンで、ペルーが1ヘクタールあたり121トンでトップでした。[ 67 ]サトウキビの理論上の収穫量は年間約280トン/ヘクタールで、ブラジルの小規模実験圃場では1ヘクタールあたり236～280トンのサトウキビ収穫量が実証されています。[ 68 ] [ 69 ]

2008年から2016年にかけて、基準に適合したサトウキビの生産量は年間約52％の複合成長率を記録したのに対し、従来のサトウキビの生産量は1％未満の増加にとどまった。[ 70 ]

環境への影響

土壌劣化と侵食

サトウキビの栽培は、収穫時の土壌の除去や不適切な灌漑方法によって土壌流失の増加につながる可能性があり、浸食につながる可能性があります。[ 71 ] [ 72 ]サトウキビが斜面や丘の斜面で栽培されている場合、浸食は特に顕著で、水の流出率が高くなります。[ 71 ] [ 72 ]一般的に、サトウキビは傾斜が8％を超える地域では栽培しないことが推奨されています。[ 71 ]ただし、カリブ海や南アフリカの一部など、特定の地域では、20％を超える傾斜でも栽培されています。[ 71 ]浸食の増加は有機物や栄養分を豊富に含む物質の除去につながる可能性があり、将来の作物の収穫量が減少する可能性があります。また、堆積物やその他の汚染物質が水生生息地に流入する可能性があり、富栄養化や酸性化など、さまざまな環境問題を引き起こす可能性があります。[ 71 ] [ 72 ]

サトウキビ栽培は、大型の圃場機械の使用によって引き起こされる土壌の圧縮を引き起こすこともあります。[ 71 ]圧縮は、土壌表層の無脊椎動物や動物に影響を及ぼすだけでなく、多孔性の低下にもつながります。[ 71 ] [ 72 ]これにより、表層流出が増加し、浸出や浸食が促進されます。[ 71 ]

生息地の破壊

サトウキビ加工時に発生する蒸気。

サトウキビ栽培は大量の水を必要とするため、灌漑に大きく依存している。[ 62 ]さらに、収穫時には大量の土壌が作物とともに除去されるため、加工段階でかなりの洗浄が発生する。[ 62 ]インドやオーストラリアなど多くの国では、この要件により利用可能な資源が圧迫され、堰堤やその他のダムの建設が必要になった。[ 71 ] [ 62 ]これにより、水生生息地に到達する水の量が変化し、グレートバリアリーフやインダスデルタなどの生態系の劣化の一因となっている。[ 71 ] [ 62 ]

サトウキビ生産のために開墾された土地。

サトウキビは、土地の伐採を通じて生息地の破壊にも寄与している。 [ 71 ]世界の7カ国では、国土の50％以上がサトウキビ栽培に充てられている。[ 71 ]サトウキビ畑は熱帯雨林や湿地を置き換えてきた。[ 71 ]この伐採の大部分は過去に起こったものだが、過去20～30年の間に拡大が起こり、生息地の破壊にさらに寄与している。[ 72 ]

緩和努力

サトウキビ栽培の影響を軽減するために、さまざまな緩和策を実施することができます。[ 71 ]これらの取り組みの中には、より水効率の高い点滴灌漑などの代替灌漑技術への切り替えがあります。[ 71 ]また、水の取水量と貯水量を増やすことが示されているゴミマルチングなどの方法を採用することで、水効率を改善することもできます。[ 71 ] [ 73 ]この方法は、全体的な水使用量を減らすだけでなく、土壌流出を減らし、汚染物質が環境に流入するのを防ぐこともできます。[ 71 ]傾斜が11％を超える地域では、土壌流出を防ぐために、ゼロ耕起またはサトウキビ帯状栽培を実施することも推奨されています。[ 71 ]

サトウキビ加工では、重金属やバガスなど、様々な汚染物質が発生し、排水を通じて環境に放出される可能性があります。[ 71 ]これを防ぐために、高速度嫌気性消化などの代替処理方法を実施して、これらの排水をより適切に処理することができます。[ 74 ]また、制御されていない流出水が水生生態系に到達するのを防ぐために、雨水排水路を設置することもできます。[ 71 ]

エタノール

ブラジルの燃料ポンプ。サトウキビエタノール（A）とガソリン（G）を販売している。

エタノールは、一般的に砂糖生産の副産物として入手可能です。ガソリンの代替バイオ燃料として利用でき、ブラジルでは自動車に広く使用されています。ガソリンの代替品として、砂糖ではなくサトウキビ加工の主要産物となる可能性があります。

ブラジルでは、ガソリンには少なくとも22％のバイオエタノールが含まれていることが義務付けられています。[ 75 ]このバイオエタノールは、ブラジルの大規模なサトウキビ収穫から供給されています。

サトウキビからのエタノール生産は、トウモロコシ、テンサイ、パーム油／植物油からの生産よりもエネルギー効率が高く、特にサトウキビのバガスを熱と電力の生産に利用する場合、その効果は顕著です。さらに、バイオ燃料を作物生産と輸送に利用すれば、エタノール1単位あたりの化石燃料投入量は非常に少なくて済みます。EIAは、サトウキビからエタノールへの統合技術を用いることで、Well-to-Wheels（井戸から車輪まで）のCO2排出量を従来のガソリンよりも90%削減できると推定しています。[ 75 ]再生可能エネルギーに関する教科書[ 76 ]では、このエネルギー変換について以下のように説明しています。

現在、ブラジルでは1ヘクタールあたり年間75トンの原料サトウキビが生産されています。加工工場に搬入されるサトウキビは、焼却・収穫済み（B&C）と呼ばれ、原料サトウキビ全体の77%を占めています。この割合が減少する理由は、茎が葉（焼却され、その灰は肥料として畑に残されます）と、次の収穫のために発芽するために地中に残る根から分離されるためです。したがって、平均的なサトウキビ生産量は、1ヘクタールあたり年間58トンのB&Cとなります。

1トンのB&Cから、740kgのジュース（ショ糖135kg、水605kg）と260kgの湿潤バガス（乾燥バガス130kg）が得られます。ショ糖の低位発熱量は16.5MJ/kg、バガスの低位発熱量は19.2MJ/kgであるため、 1トンのB&Cの総発熱量は4.7GJとなり、そのうち2.2GJはショ糖由来、2.5GJはバガス由来となります。

1ヘクタールあたり年間生産されるバイオマスは0.27 TJに相当します。これは1平方メートルあたり0.86 Wに相当します。平均日射量を1平方メートルあたり225 Wと仮定すると、サトウキビの光合成効率は0.38%となります。

1トンのB&Cに含まれる135kgのスクロースは、1.7GJの燃焼エネルギーで70リットルのエタノールに変換されます。したがって、実際のスクロースからエタノールへの変換効率は76%です（理論値は97%です）。

1ヘクタールのサトウキビ畑からは、年間4,000リットルのエタノールが生産されます（生産されるバガスが最終製品の蒸留に必要な量を超えるため、追加のエネルギー投入は不要です）。ただし、これには耕作や輸送などに使用されるエネルギーは含まれていません。したがって、太陽エネルギーからエタノールへの変換効率は0.13%となります。

バガスの用途

サトウキビのバガス

サトウキビは多くの国で主要作物であり、生物変換効率が最も高い植物の一つです。サトウキビは太陽エネルギーを効率的に固定することができ、年間1ヘクタールあたり約55トンの乾物を生み出します。収穫後、サトウキビは糖汁とバガス（繊維状の乾物）を生産します。この乾物はエネルギー生産のための燃料としての可能性を秘めたバイオマスです。バガスは製紙用のパルプの代替原料としても利用できます。[ 77 ]

サトウキビのバガスは、ブラジル、インド、中国などのサトウキビの大規模生産国にとって、潜在的に豊富なエネルギー源です。ある報告によると、最新技術を活用することで、ブラジルで毎年生産されるバガスは、2020年までにブラジルのエネルギー消費量の20%を賄う可能性があるとのことです。[ 78 ]

電力生産

多くの国々、特に化石燃料を欠いている国々は、サトウキビ加工で使用されるエネルギーを最小限に抑え、余剰電力を送電網に輸出するための省エネおよび効率化対策を実施している。バガスは通常、燃焼させて蒸気を発生させ、その蒸気で電気が作られる。モーリシャスで使用されているような現在の技術では、バガス1トンから100kWh以上の電力を生み出す。サトウキビの収穫量は世界で年間合計10億トンを超え、バガスから得られる世界のエネルギー潜在量は100,000GWhを超える。[ 79 ]モーリシャスを参考にすると、アフリカ全土で年間10,000GWhの追加電力を生産できる可能性がある。[ 80 ]バガスからの発電は、特にサトウキビ生産国の農村部の人々にとって、非常に重要になる可能性がある。

最近の熱電併給技術プラントは、バガス1トンあたり200kWhから300kWh以上の電力を生産するように設計されている。[ 81 ] [ 82 ]サトウキビは季節作物であるため、収穫後すぐにバガスの供給がピークに達し、発電所はバガスの貯蔵を戦略的に管理する必要がある。

バイオガス生産

バガスを燃焼させて発電するよりも環境に優しい代替手段は、バガスをバイオガスに変換することです。酵素を用いてバガスを高度なバイオ燃料やバイオガスに変換する技術が開発されています。[ 78 ]

食用サトウキビ

サトウキビジュース[ 83 ]
搾りたてのサトウキビジュース
100グラムあたりの栄養価
エネルギー242 kJ (58 kcal)
13.11グラム
糖類12.85グラム
2.27グラム
0.55グラム
食物繊維0.56グラム
0.40グラム
0.16グラム
ビタミンとミネラル
ビタミン量
%DV †
ビタミンB6
24%
0.40mg
葉酸（B9）
11%
44.53μg
ビタミンC
7%
6.73 mg
鉱物量
%DV †
カルシウム
1%
18mg
鉄
6%
1.12mg
マグネシウム
3%
13.03 mg
リン
2%
22.08 mg
カリウム
5%
150mg
ナトリウム
0%
1.16mg
亜鉛
1%
0.14mg
インド食品成分データベースからの栄養情報
†成人に対する米国の推奨事項に基づいて推定された割合。 [ 84 ]ただし、カリウムについては米国アカデミーの専門家の推奨に基づいて推定されています。[ 85 ]

サトウキビが栽培されているほとんどの地域では、さまざまな食品や飲料がサトウキビから直接生産されています。

以下の食品や飲み物はサトウキビから作られています。

21世紀において、砂糖は現代の食生活における総カロリー摂取量の約20％を占めると推定されています。[ 87 ]

飼料としてのサトウキビ

サトウキビの多くの部分は、栽培されている地域では動物の飼料として広く利用されています。葉は反芻動物の良い飼料となります。[ 88 ]

  • サトウキビの開花
    サトウキビの開花
  • サトウキビの花
    サトウキビの花
  • 短い内部金属板で区切られた一連の長方形の金属トレイの屋外写真
    リボンサトウキビシロップを作るためのバッフルパンと泡ディッパーを備えた蒸発器
  • サトウキビジュースの抽出のビデオ

参照

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出典

 この記事にはフリーコンテンツからのテキストが含まれています。CC BY-SA IGO 3.0（ライセンス声明/許可）に基づきライセンスされています。テキストはFAOの「世界食料農業統計年鑑2023」より引用しています。

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