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【原來作物有故事】胡椒 牽起世界貿易網

不同顏色的胡椒。圖片來源:Wiki

大家都知道,在1492年十月十二日,哥倫布發現了美洲。但是,哥倫布一直到死,都還深信自己找到了印度。為什麼他要找印度呢?其實是為了找胡椒。現代家家戶戶的櫥櫃裡,都找得到胡椒罐;竟然有人會為了找它遠渡重洋、冒著九死一生的危險? 

沒錯。從羅馬時代,胡椒就是很重要的香料與調味料。法老王拉美西斯二世在西元前1224年下葬時,鼻孔裡各塞了一粒胡椒;希臘人、羅馬人把胡椒當作香料、調味料、藥物使用。因為對胡椒的需求這麼大,世界上第一個橫跨歐、亞大陸的貿易網,就是為了胡椒而建立的;據當時估計,羅馬人為了買胡椒、其它香料與絲綢,一年造成的貿易逆差有一億羅馬幣,相當於十噸黃金!

到了羅馬帝國衰敗後,胡椒貿易再度落入阿拉伯人與後來的威尼斯人的手中;直到十五世紀,歐洲的胡椒貿易因為鄂圖曼土耳其的擴張而來到終點;香料價格也跟著向上提升。等到1453年西羅馬帝國滅亡後,香料的價格更是飛漲。

於是歐洲皇室都想要找到海上的路徑,好到印度去買香料。當時有不少人相信印度洋是內陸海,無法由大西洋直達;但還是有些人持不同的意見。到了1488年,葡萄牙貴族迪亞士誤打誤撞地發現可以繞過非洲南端到達印度洋後,歐洲皇室才又開始認真地找尋海上航道。接著在1497年,達迦瑪再度繞過非洲南端前往印度,成功到達了印度的馬拉巴海岸。雖然對歐洲來說真是天大的好消息,但對於印度以及東印度群島各國來說就不妙了。

在十六世紀以前,印度洋上的香料貿易就只是純粹的買賣;大家各取所需、非常和平。但等到葡萄牙人,以及後來的西班牙人、荷蘭人、英國人來了以後,卻想要獨佔全世界的香料貿易!所以他們就開始動用武力、到處佔領土地了。

先是葡萄牙人在十六世紀初攻下印度西岸的果阿、麻六甲、香料群島(摩鹿加群島);到了十七世紀初,這些據點陸續落入英國與荷蘭的手中。這些國家忙著到處佔點,連帶台灣也跟著倒楣:1624年台灣南部被荷蘭佔領,建立了熱蘭遮城(安平古堡);1626年西班牙佔領了基隆與淡水,後來被荷蘭人趕走。而荷蘭人最後也在1662年被鄭成功趕走了。

十七、十八世紀,東南亞與印度成為英國與荷蘭的角力場;原本安居樂業的人民,因為歐洲各國來此尋找香料,被迫成為奴工;更令人生氣的是,兩國可以光憑著一紙協議,連問都不問當地人民的意見,便將土地以及上面的人民讓給其它的國家。其中尤其是荷屬東印度公司最殘暴,為了確保他們可以獨占香料市場,荷蘭人規定只有哪些島上可以種香料;其他地區的野生植株則全部砍伐、焚燒,偷竊香料則處死。但暴虐的行為卻導致島民在1770年,偷偷的把植物送給法國旅行探險家/植物學家普瓦爾,讓他帶到模里西斯栽種。

一同遭殃的還有東印度群島的動物們。許多島上的動物從沒有見過人類,而各國船隊,不約而同地在各島上尋找新鮮食物。據說模里西斯島上的渡渡鳥(多多鳥),就是在這段時間內慘遭滅絕。在台灣,荷蘭人從1624至1662年,大量屠殺台灣野生鹿群;根據估計,被屠殺的鹿群至少有三百八十萬隻!

隨著大量的香料進入歐洲以後;香料的價格開始變得較為平價;當一般人也用得起香料之後,歐洲人便不再使用這麼多香料來烹調他們的食物了。有人認為中世紀的歐洲人為何要使用那麼多胡椒,主要是用來掩蓋肉的臭味。其實仔細想一下就知道不合理!主要的原因是當時胡椒價格很貴,用得起胡椒的人,絕對也吃得起新鮮的肉;就算臭了,絕對也丟得起。更何況,當時胡椒那麼貴,用它來掩蓋相對便宜許多的肉的臭味實在很浪費。事實上當時之所以會放這麼多香料(主要是胡椒),目的還是炫耀:我有錢,我吃得起。

現在大家對胡椒都不陌生,是否注意過有白胡椒、黑胡椒呢?它們是不是不同的植物的果實呢?其實黑胡椒、白胡椒都是同種植物的果實喔!白胡椒是去除果肉的種子,黑胡椒是未去除果肉直接曬乾的果實。另外,如果只取成熟的果實曬乾或先煮再曬,還可以製成紅胡椒。因為紅胡椒只能用成熟的果實製作,需要更多人工,所以價錢比較貴也比較不常見。

小小一顆胡椒,牽起了世界貿易網,也讓歐洲遇見亞洲;只是這番相遇,對亞洲的居民來說,或許是禍不是福吧!

(本文經編輯後刊登於2017.10.17國語日報科學版)


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為什麼「種豆南山下,草盛豆苗稀」?

陶淵明在「歸園田居」詩中,曾經提到「種豆南山下,草盛豆苗稀」。這首詩大家都很熟了,也是很受歡迎的國文教材,但是,有多少人認真去想為什麼「草盛豆苗稀」呢?難道只是因為陶淵明不會種田嗎?

雖然根據歷史的記載,「歸園田居」可能真的就是在他剛隱居的時候寫的(1);而在那時候,可能他的耕種技術也的確是還有待提升;不過筆者卻認為,從生物學的角度來看,「草盛豆苗稀」也不全是耕種技術的問題。

首先,我們來看一下氣候。陶淵明隱居的地點在潯陽柴桑,也就是現在的江西省九江市星子縣。當地是北緯29.44度,在北回歸線以北,屬於濕潤型亞熱帶氣候(2),1971-2000的年平均溫度為攝氏17.03度,每年四月就不再有攝氏零度以下的低溫(3)。雖然還是比臺灣偏北(台北市是北緯25.02度),大致上還是屬於溫和的氣候,植物的種類應該也不會相差太多。即使考慮近年來全球暖化的問題,應該也不會超過攝氏一度(4)。

在亞熱帶的台灣,夏天通常並不是植物茂盛生長的時期。為什麼呢?因為世界上90%的陸生植物是C3植物,這些植物在氣溫超過攝氏30度時,會因為光呼吸作用(photorespiration)造成水分的消耗大量上昇。C3植物(如大豆)在攝氏30度時,每抓一個二氧化碳分子就要消耗833個水(5),於是植物的生長速度就開始變慢。

不過,並不是所有的植物在夏天時生長速度都會變慢唷!有些植物,如玉米、甘蔗等,反而在夏天時長得特別好。為什麼呢?

原來玉米與甘蔗是所謂的C4植物,它們既耐熱又耐旱,跟C3植物比較起來,在攝氏30度時C4植物每抓一個二氧化碳的分子只消耗277個水(5),所以夏天的時候,它們的生長速度ㄧ點都不受影響呢!
說到這裡,讀者可能會想:什麼是C4植物?為什麼它們能夠既耐熱又耐旱呢?
所謂的C3、C4植物,指得是它們在光合作用上的不同。C3植物進行光合作用時,是由卡爾文循環(Calvin cycle)的酵素(RuBisCo,如圖二)直接抓取溶解在細胞中的二氧化碳,與核酮糖1,5-二磷酸(ribulose 1,5-bisphosphate,RuBP)進行反應;


而C4植物則在卡爾文循環上面,又增加了幾個步驟,而且這幾個步驟還跟卡爾文循環在不同的組織中進行呢(如圖三)!為什麼會這樣呢?


原來,C4植物多半都生活在亞熱帶或熱帶,在這些氣候區,植物進行光合作用時,會遇到一個大問題。

這個問題來自於卡爾文循環的第…

【原來作物有故事】麵包樹 熱帶果實引發電影傳奇

第一次聽到麵包樹的名字,是在小學的校園裡。當時老師說麵包樹雖然果實真的長得像麵包,但因為台北太冷了,原生於熱帶的它沒辦法在台北開花結果。

後來在花蓮當老師時,發現學校餐廳夏天有時會出現一種特別的蔬菜湯:裡面有黃色果肉、白色種子的「菜」。在地的同事告訴我,那叫做「巴吉魯」,也就是麵包樹的果實。

花蓮的夏天總是不缺「巴吉魯」,不只市場裡有賣、有些人家的院子裡就有麵包樹。在地的朋友說,成熟的果實削皮切塊加點小魚乾煮湯很好喝,長不大的果實(雄花花序)用來燃燒驅蚊,據說比蚊香還有效。

麵包樹是桑科波羅密屬的多年生大型喬木,花為單性花,雌雄同株;果實是由30-68朵雌花所形成的多花果。麵包果通常在採收後五天到一週內食用最好吃,如果冷藏可以保存二到三週。

目前的研究認為麵包樹源自大洋洲新幾內亞、馬來半島、與西密克羅尼西亞。台灣的麵包樹原生於蘭嶼。在蘭嶼,麵包樹稱為“chipogo”,達悟族人用於製作船首、船尾板、坐墊,及住屋用的宗柱、主屋之踏腳板與木笠、木盤等用具,而分泌的乳白色汁液具黏性,可以當作粘接劑。

達悟族較少食用麵包果,倒是台灣東部的阿美族與太魯閣族經常拿麵包果來吃;不過太平洋群島上最常見的吃法應該是將麵包果放在鋪了葉片的坑洞內發酵成可以放二、三年的「果醬」。由於太平洋群島夏季常有颱風,這些「果醬」對各地原住民們是颱風後很重要的緊急糧食。既然麵包樹這麼重要,「南島語族」(包括台灣的原住民)不論坐船到哪裡,總是帶著麵包樹的種子。所以,麵包樹在太平洋各群島上是常見的風景。

第一個看到麵包樹的歐洲人應該是十六世紀末到十七世紀初的葡萄牙航海家佩得羅‧費爾南德斯‧德‧基羅斯。比他晚將近一百年的英國航海家威廉‧丹皮爾船長,他提到麵包樹的果實可以烤來吃。

到了十八世紀,麵包樹突然搖身一變成了「神奇糧食」。到底發生了什麼事呢?原來在1769年與庫克船長乘「奮進號」的英國植物學家班克斯爵士在大溪地看到了麵包樹,因為麵包樹的果實約有四分之一為澱粉、在熱帶地區又長得很好,使班克斯認為麵包樹可能是解決英國在牙買加殖民地奴隸營養問題的解答。於是在1787年,英國皇家科學院派遣邦迪號前往大溪地收集麵包樹帶到加勒比海群島種植。為了這個目的,船上還有一位隨船的植物學家大衛‧尼爾森。

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通風報信的植物

植物受傷時會有什麼反應?過去的研究讓我們瞭解,當植物被攻擊(受到病原菌感染、受傷)時,會釋放出揮發性有機物質(VOCs,Volatile Organic Compounds),讓自己以及附近的植物啟動防禦機制。這個作用有點像古代的烽火臺,當敵人來襲就燒起狼煙,附近的人看到狼煙就知道這裡出事了,要加強戒備。

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康納(Connor Sweeney)和他在德拉瓦大學的指導教授,最近發現:不只是受傷的植物本身會進行這些防禦機制、附近的植物也會呢!

康納是德拉瓦州(Delaware)的高中生。他因為對科學有興趣,寫了e-mail給德拉瓦大學(University of Delaware)的白斯教授(Harsh Bais),表達希望能進他的實驗室學習。當白斯老師回信說「OK」的時候,康納高興得不得了。

於是他就開始了他的實驗室生活:下課後、週末以及暑假,康納都在白斯老師的實驗室裡種阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)。雖然他也是高中的游泳校隊,但他盡可能地投入時間作實驗。

成果是豐碩的。兩年後,康納在白斯教授的指導下,解出了植物接到鄰居的「狼煙」以後,接下來做了什麼;他們的成果發表在2017年的「植物科學前鋒」(Frontier in Plant Science)期刊上。

以一個高中生來說,這可是個非同小可的成就;康納不只是付出了許多努力,他也細心觀察每一個實驗。因為他夠細心,所以才沒有錯失了重要的發現。

這個重要的發現是什麼呢?有一天他如常地進行實驗:把一株阿拉伯芥用鑷子弄了幾個傷口,準備明天觀察它的反應。不同的是,這次旁邊有一株阿拉伯芥沒有被他弄傷。

第二天他看到了令他不敢相信的結果:旁邊的阿拉伯芥的主根變長、而且還長出了不少側根。

於是他們做了更多測試。他們發現:旁邊有受傷的伙伴的小芥們,主根生長的速度大約…