蘋果的「蜜」，真的比較甜嗎？
― 看起來透明，是因為縫隙裡的空氣被汁液取代了
從 10 月底到 11 月，店裡開始擺出「蜜蘋果」。切開後，果核周圍那一圈琥珀色的透明部分，就是蜜。其實這個蜜，並沒有比周圍特別甜。它看起來透明，是因為原本塞住細胞縫隙的空氣，被糖汁取代了。
秋天的夜晚，你把別人送的蘋果切成兩半。果核周圍，有一圈像玻璃一樣透明的黃色花紋。你不禁高興地想：「賺到了！」
咬一口透明的部分，口感清脆，確實很好吃。可是要說比周圍白色的果肉甜上好幾倍，好像又沒有那麼誇張。
那麼，這透明的「蜜」到底是什麼？又為什麼會看起來透明呢？
蜜的祕密，只有兩個
蘋果樹會把葉子製造的糖，以「山梨醇」的形式送到果實。成熟過頭的果實，來不及把它吸收進細胞裡。多出來的部分，就會積在細胞的縫隙中。
一般果肉看起來是白的，是因為光在細胞縫隙的空氣交界處，被反覆反射。縫隙被汁液填滿後，反射幾乎消失，光能穿到深處，所以看起來透明。
也就是說，蜜不是甜味的「濃縮塊」，而是在樹上充分成熟的「記號」。我們依序來看。
蜜，是送到果實的糖「滿出來」了
植物會在葉子裡行光合作用製造糖。多數植物把這些糖以蔗糖的形式送到全身。不過蘋果、梨、桃等薔薇科的果樹，運送的糖大多被認為是山梨醇。
送到果實的山梨醇，平常會被吸收進細胞裡，轉變成果糖等糖類。果實還年輕時，這項作業進行得很順利。成熟過頭後，細胞的活動變遲緩，就來不及處理送來的量。
無處可去的山梨醇，會積在細胞與細胞之間的縫隙。糖濃的地方會把周圍的水吸過來。於是，縫隙就被糖汁填滿，這就是蜜（圖 1）。
白色果肉與透明的蜜，只是光的通過方式不同
蘋果的果肉，本來是由半透明的細胞聚集而成。它之所以看起來是白的，是因為細胞與細胞之間有小小的空氣縫隙。
光每經過一次細胞與空氣的交界，就會被反射掉一點。單一交界反射的光雖然很少，但 1 公分厚的果肉裡，大約有 100 層交界。光被散射到四面八方，到不了深處，所以看起來是白的。
縫隙被汁液填滿後，細胞與汁液「讓光彎曲的程度」幾乎一樣。表示這種彎曲程度的數值，叫做折射率。這時交界處的反射就幾乎消失了。請用圖 2 的滑桿，把填滿縫隙的東西從空氣換成汁液看看。
那麼，蜜蘋果為什麼好吃？
蜜汁的主要成分山梨醇，甜度被認為約為蔗糖的 6 成。對舌頭來說，它並不是特別甜的糖。據說就算只取出蜜的部分來測量，也不一定比周圍甜得特別突出。
即使如此，大家還是說「蜜蘋果好吃」，是有原因的。會出蜜的，是在樹上熟得比較久的果實。整顆果實都積存了糖，酸味也恰到好處地退去。蜜就是把這種成熟程度變成肉眼看得到的「記號」。
蜜在「富士」等品種上比較容易出現，據說在秋意漸深、天氣轉冷時會增加。現在店裡開始常看到蜜蘋果，就是這個原因。
蜜蘋果放久了，透明的部分會一點一點變小。一般認為，這是縫隙裡的汁液被周圍的細胞吸收了。放太久的話，原本有蜜的地方也可能變成褐色。想享受蜜的話，買回來後盡早吃比較好。
在歐美，蜜被稱為「水心（watercore）」，常被視為縮短保存時間的症狀而不受歡迎。同樣的現象，在日本是佳品，在國外卻被當成受損。這是一個因看法不同而價值相反的罕見例子。
總結
蘋果的蜜，是在完全成熟的果實中，運來的山梨醇滿出到細胞縫隙，並吸水而成的汁液。縫隙裡的空氣被汁液取代後，光的反射幾乎消失，那個部分就看起來透明。蜜本身並不是特別甜，而是表示果實熟得很好的記號。
蜜不是甜味的濃縮塊，而是完全成熟的記號。
白色的真面目，是縫隙裡的空氣。
空氣縫隙使東西變白的原理，和冰箱裡的冰只有中間會變白濁的原因相同。水果成熟變甜的故事，可以看香蕉的黑斑點與柿餅變甜的原因；糖吸引水的力量，則可以看蜂蜜不會腐壞的原因。
- 把蘋果橫向切成圓片，看看果核周圍哪些地方有蜜。透明的部分，多半是沿著靠近果核處或纖維的紋路擴散。
- 把切薄的一片對著明亮的窗戶或電燈。你會發現只有蜜的部分透光，白色的部分則擋住光。
- 取一張白色衛生紙，只把一半用水弄濕再對著光。只有濕的地方會透明。這是因為纖維縫隙裡的空氣被水取代，和蜜的原理相同。
也請試著比較吃吃看蜜的部分與白色的部分，看看甜度差多少。你也許會發現，差距沒有想像中大。
想知道更多的人 ― 術語、公式與課本的關聯明確標示從國中理化到大學專業課程，各屬於哪個程度的內容
- 國中國中理化會學到的範圍
- 高中高中「物理」「生物」「化學」會學到的範圍
- 高中＋高中的進階內容，或課本專欄的內容
- 大學高中不會學到的大學專業課程（光學、植物生理學、園藝學）內容
- 研究連大學也不當作「定論」來教，研究者目前正在探討的內容
國中術語：這個現象有名字
- 水心病（watercore）：果肉細胞的縫隙被糖汁填滿而看起來透明的狀態。在蘋果和梨身上可以見到。
- 山梨醇：葡萄糖加上氫後形成的「糖醇」。在薔薇科果樹中，被認為是從葉子運到果實的主要糖類。
- 折射率：表示光在物質中變慢多少、容易彎曲多少的數值。空氣約為 1，水約為 1.33。
國中高中用公式確認：縫隙變成汁液後，光變得多容易穿過
分別計算縫隙是空氣和汁液時，與細胞單一交界反射的光的比例，再比較穿過果肉的光量。
| 用符號寫 | R ＝ { ( n₁ − n₂ ) ÷ ( n₁ + n₂ ) }² 、 T ＝ ( 1 − R )N |
| 用文字寫 | 單一交界的反射比例 ＝（折射率之差 ÷ 折射率之和）的平方。直直穿出的比例 ＝（1 − 反射比例）連乘交界的層數次 |
| 公式的來源 | 來自表示光垂直射向兩種折射率不同的物質交界時反射的「菲涅耳方程式」。它是由光（電磁波）在交界兩側要平順銜接的條件推導出來的 |
| R | 單一交界反射的光的比例（無單位） |
| n₁ | 細胞（細胞壁與內容物）的折射率 |
| n₂ | 填滿縫隙之物的折射率（空氣或汁液） |
| T | 穿過 N 層交界後，直直穿出的光的比例 |
| 細胞的折射率 n₁（參考值） | 被認為約為 1.4 |
| 空氣的折射率 | 1.0 |
| 蜜汁（糖水溶液）的折射率（參考值） | 被認為約為 1.35 |
| 1 公分果肉中的交界數 N（粗略的參考值） | 約 100 層 |
| 空氣縫隙：折射率之差 | 1.4 − 1.0 ＝ 0.4 |
| 空氣縫隙：折射率之和 | 1.4 + 1.0 ＝ 2.4 |
| 差 ÷ 和 | 0.4 ÷ 2.4 ≒ 0.167 |
| 平方，得到反射比例 R | 0.167 × 0.167 ≒ 0.0279 |
| 汁液縫隙：折射率之差 | 1.4 − 1.35 ＝ 0.05 |
| 汁液縫隙：折射率之和 | 1.4 + 1.35 ＝ 2.75 |
| 差 ÷ 和 | 0.05 ÷ 2.75 ≒ 0.0182 |
| 平方，得到反射比例 R | 0.0182 × 0.0182 ≒ 0.000331 |
| 反射變成了幾分之一 | 0.0279 ÷ 0.000331 ≒ 84 |
| 空氣時，穿過 100 層後穿出的比例 T | 0.9721 的 100 次方，被認為約為 0.059 |
| 汁液時，穿過 100 層後穿出的比例 T | 0.99967 的 100 次方，被認為約為 0.967 |
| 直直穿出的光變成了幾倍 | 0.967 ÷ 0.059 ≒ 16 |
單一交界的反射，會減少到空氣時的約 80 分之一。穿過 1 公分果肉後，直直穿出的光從約 6% 增加到約 97%，大約是 16 倍。原本白色的果肉，只有蜜的部分像玻璃一樣透明，這個原因也能用數字確認。另外，折射率和交界數都只是參考值，所以結果請當作數量級的感覺來看待。
高中高中＋折射率，與因滲透而被吸引的水
高中光在折射率不同的物質交界處，一部分反射，其餘折射前進（物理的「光的反射與折射」）。折射率之差越小，反射越弱。毛玻璃沾水後會變透明，也是同樣的原因。另外，縫隙積了糖後，外側比細胞內側濃，水就會被拉到外面。這是化學、生物所學的滲透壓概念。
高中＋山梨醇是將葡萄糖的醛基還原後得到的糖醇。甜度被認為約為蔗糖的 6 成，而且不容易被蛀牙菌利用，所以也被用作口香糖等的甜味劑。
大學菲涅耳方程式，與山梨醇的代謝
交界處的反射率由菲涅耳方程式給出，它是從馬克士威方程式的邊界條件推導而來，垂直入射時就成為上面 R 的形式。果肉的白色，是細胞與空氣的交界無數排列所造成的「多重散射」結果，可以和紙或雪是白色的同一種現象來看待。在植物生理學中，山梨醇在葉子裡由山梨醇-6-磷酸脫氫酶製造，經由韌皮部運到果實。在果實內，山梨醇會被山梨醇脫氫酶轉變成果糖。水心病的說法是：成熟果實中的這種吸收與轉換能力下降，山梨醇就積在細胞外（質外體）而發生。
📖 公式的推導與更進一步的內容：菲涅耳方程式（維基百科） ／ 山梨醇（維基百科）
研究還沒有完全弄清楚的事
- 為什麼不同品種出蜜的難易度不同。 「富士」容易出蜜，也有幾乎不出的品種。研究者正在調查把糖運進細胞的搬運蛋白，以及負責轉換的酵素，作用上有什麼差異。
- 氣溫是怎麼影響的。 一般認為秋天的低溫和強烈日照會讓蜜增加，但在哪個階段、影響多少，目前仍不夠清楚。
- 能否事先分辨蜜的褐變。 長期保存的蜜蘋果內部變成褐色的原因，以及從外部分辨的方法（例如照光測量內部的技術等），都在研究中。
也就是說，這篇文章的內容，也只是「目前所知範圍內的說明」。在身邊水果每年都看到的花紋裡，也還留有尚未有答案的問題。
與課本的關聯（依程度）
| 程度 | 科目、單元 | 本文的哪裡 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化第 1 領域「光的反射、折射」，第 2 領域「光合作用與養分的移動」 | 果肉看起來是白色的原因，葉子製造的糖運到果實 |
| 高中 | 物理「光的反射與折射」，生物「滲透」 | 折射率之差與反射，糖吸引水 |
| 高中＋ | 化學「糖類」進階 | 作為糖醇的山梨醇 |
| 大學 | 光學、植物生理學、園藝學 | 菲涅耳方程式、多重散射、山梨醇的代謝與水心病 |
| 研究 | 果樹園藝學、採收後生理學 | 品種差異、氣溫的影響方式、褐變的預測 |
| ― | 與生活的關聯 | 蘋果的挑選與保存，濕紙變透明的原因 |
- Marlow, G. C. and Loescher, W. H. (1984) Watercore. Horticultural Reviews, 6, 189–251.
- 農研機構 果樹茶業研究部門 (National Agriculture and Food Research Organization, Institute of Fruit Tree and Tea Science／農研機構 果樹茶業研究部門) 公開資料（關於蘋果品種與果實品質的解說）
- 文部科学省 (Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology／文部科学省)「日本食品標準成分表」(Standard Tables of Food Composition in Japan／日本食品標準成分表)（蘋果的成分）
- 維基百科日文版「ソルビトール」（山梨醇）
- 維基百科日文版「フレネルの式」（菲涅耳方程式）
※本文是為一般讀者撰寫的科學解說。文中的數值是為了理解原理的參考值與概算。折射率和交界數是具代表性的參考值，會因品種與成熟程度而不同。