酿酒丢糟资源化利用现状及研究进展

黄孟阳，秦 辉，2，3，蔡小波，卢星霏，汤涵岚，马 冲，何 旭，周 军，姚 瑶*，丁海龙

（1.泸州老窖股份有限公司，四川泸州 646000；2.国家固态酿造工程技术研究中心，四川泸州 646000；3.酿酒生物技术及应用四川省重点实验室，四川泸州 646000）

丢糟是传统酿酒生产过程中的主要副产物，中国作为白酒的生产和消费大国。据统计，2014—2019 年我国每年生产白酒约1100 万千升，每产1 t白酒将产生3～4 t 丢糟（湿物），白酒行业年产丢糟5000～6000 万吨[1]。随着《产业结构调整指导目录》中将“白酒生产线”从“限制类”产业中移除，白酒产业面临全新的发展机遇，随着产业的不断发展壮大，大量的丢糟该如何高效利用，也成为众多名优酒企研究的重点。

现阶段酿酒丢糟的处理办法主要聚焦于生产饲料、肥料、化工产品等。除此之外，丢糟富含大量的营养物质及香味物质，如纤维、氨基酸、蛋白质、有机酸、酯类、醇类、酚类化合物等，但存在利用率低、附加值不高的问题，未得到合理、有效利用，若能对其进行高值化利用，不仅可以提高经济价值，还能解决环境污染问题。因此，促进丢糟的处理向高效益、高质量方向发展对白酒行业具有重要意义。

1 酿酒丢糟的特性指标分析

丢糟中含有水分、粗纤维、粗蛋白、粗脂肪、未能发酵完全的淀粉、有机酸、小分子氨基酸、维生素以及其他微量元素，其成分及含量范围见表1—表3[2]。

表1 酿酒丢糟基础指标

表2 酿酒丢糟中的氨基酸含量

表3 酿酒丢糟中的无机元素含量

2 资源化利用途径

2.1 生产清洁燃料

酿酒丢糟中含有大量的淀粉、纤维素、半纤维素等，利用酒糟作为可燃材料可以提高能源效率，减少酿造生产过程中的碳排放。付善飞等[3]通过以酱香型白酒酒糟、木薯燃料乙醇酒糟、玉米燃料乙醇酒糟、浓香型白酒酒糟4 种酒糟为原料，对比研究其厌氧发酵后的产沼气量，结果表明，产沼气量，香型白酒酒糟578.7 mL/g、木薯燃料乙醇酒糟122.3 mL/g、玉米燃料乙醇酒糟607.4 mL/g、浓香型白酒酒糟434.2 mL/g，4 种丢糟发酵产生沼气的体积分数均在60 %～70 %之间，产量均较为可观。张宿义等[4]通过酸碱中和、热风干燥、热压成型等方式，将丢糟生产为生物质燃料棒，放在锅炉中燃烧，运行热效率＞85%，燃烧效率＞94%，具有热值较高(接近烟煤)、锅炉热效率高、尾气排放对环境污染小、燃料成本低等优点，是理想的原煤替代燃料，而且丢糟燃料棒应用于再生资源能源领域是研究高效、环保等技术发展中一场新的技术革命，对我国燃能和再生资源利用结构调整具有重要的意义。

2.2 生产生物有机肥料

丢糟中含有多种促进生长类物质，制作生物有机肥具有很大的潜力[5-6]。施用酒糟发酵有机肥可促进土壤肥力增加，进而提高作物产量、改善作物品质[7]。刘阳等[8]采用好氧堆肥法同时处置酿酒丢糟与酿酒废水污泥，设计了4 种丢糟与污泥处理体积比例，结果表明，丢糟与污泥体积比为2∶1 时，pH值、电导率、含水率、有机质降解率、氨氮、硝氮、总碳、总氮等多项指标均处于良好水平，最终种子发芽指数达到0.88，显著高于其他3组，达到腐熟肥料的技术标准，为切实解决丢糟、污泥等固态废弃物问题提供了全新而有效的方法。赵佳等[9]利用复合菌剂（解淀粉芽孢杆菌CM3、解淀粉芽孢杆菌Lh-1及微白黄链霉菌G-1）发酵酒糟生产生物有机肥，制成的生物有机肥有效活菌数＞109cfu/g，其pH 为8.15、电导率为5.02 mS/cm、OD665 为0.0055、种子发芽指数达到0.86，施用于黄瓜植株生长中，可显著促进黄瓜植株的生长。胡伟等[10]研究发现施用有机肥的高粱在产量、养分吸收及品质指标上均优于化学肥料，且高粱单宁和支链淀粉含量高。目前，基于长期施用酒糟有机肥对土壤肥力提升的影响鲜有报道，长期施用对改良土壤和改善植物效果还有待考究。

2.3 制备活性炭

丢糟中含大量稻壳、粗蛋白、纤维素等，是制备活性吸附剂的良好原料[11]。陈玲林等[12]以酿酒丢糟为原料制备活性炭，在碱液浓度2.5 mol/L，碱煮时间2 h，固液比1∶4 的条件下对丢糟蛋白碱液做预处理，再采用ZnCl2活化后煅烧法制备活性炭，制备条件为ZnCl2质量浓度50%，料液比1∶2，煅烧温度600 ℃，煅烧时间120 min，制备的活性炭吸附性能良好，最高可达到208 mg/g，为丢糟循环化、资源化、规模化利用提供了一条新途径。

2.4 制备蛋白发泡剂

蛋白发泡剂相比于其他的发泡剂具有稳定性好、无污染、可降解的优点，被广泛应用于食品行业、建筑行业及消防领域的泡沫灭火器制备中。酿酒丢糟通过复合碱水解、离心、脱钙、浓缩并添加黄原胶可制备蛋白发泡剂。王宇鹏等[13]通过实验确定了最适的水解条件为：向丢糟质量6%的氧化钙中添加氢氧化钠使pH 值为12.5 组成复合水解剂，固液比为1∶4（g∶mL），水解温度120 ℃，时间3 h。制备蛋白发泡剂的最佳条件为：脱钙率50%，浓缩前后蛋白液的pH 值均为7，浓缩温度37 ℃，蛋白含量为3%，黄原胶添加量为0.15%。在此最佳条件下，得到的蛋白发泡剂起泡体积为330 mL，稳泡体积为255 mL。

2.5 食用菌栽培基质

随着科学研究对食用菌营养价值的充分肯定，消费者对食用菌的需求量不断增加，酿酒丢糟以其丰富的氮、磷、维生素以及生长因子成为有关学者研究的重点，丢糟作为食用菌培养基质不仅可以降低生产成本，而且可以提高利用率，现已在很多地方进行大规模生产[14]。

王涛等[15]以丢糟为主要原料设计秀珍菇栽培配方，在最优配方组成鲜丢糟80 %、棉籽壳12 %、麸皮5 %、石膏粉1 %、石灰1 %、蔗糖1 %时，秀珍菇生产周期较常规配方缩短近10 d，转化率提高10%；何元丽等[16]以多粮浓香型白酒丢糟作为主要培养料生产栽培猴头菌培养基，筛选到1 种较优培养基（鲜丢糟72 %、棉籽壳12 %、木屑10 %、麸皮4%、1%石膏粉、1%过磷酸钙），其菌丝满袋时间、菌蕾形成时间与国内生产最为常用的培养基相比分别缩短了3 d、4 d，感染率提高6 %，表明以酒糟为主料栽培猴头菌切实可行。此外，出菇后的菌糠还可以继续作为饲料加以利用[17]，实现了酿酒丢糟的分级利用，目前已经获得较为广泛的关注，在一些地区实现了规模化生产。

2.6 提取生物活性肽

生物活性肽是一类具有潜在降血压、抗氧化衰老、抗肿瘤功效的多肽物质，以其高效安全、人体易吸收等优点获得广泛关注[18]。传统固态发酵酿造的过程中，原料中的蛋白质会在微生物的作用下，被分解而产生多种多样的多肽物质[19]。

孙金沅等[20]采用超滤、半制备型高效液相色谱等方法对浓香型白酒酒醅水溶性提取物中的多肽进行分离纯化，首次从白酒酒糟中发现了氨基酸序列为Lys-Gly-Pro(KGP)和Val-Pro-Asp(VPD)的2种多肽。对所分离出的多肽进行体外抗氧化活性和ACE 抑制活性测定评价后，发现两种多肽都具有一定的抗氧化能力和ACE 抑制能力，对于清除自由基和降血压都有很大的帮助，对于生物活性肽的利用有重大意义，也是白酒健康价值的一个重要体现。魏冬等[21]利用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用技术共分离鉴定出30 种多肽，包括6种血管紧张素转换酶(ACE) 抑制肽AAPK、KAGP、TVPK、YE、VPGK、TPF，2 种抗氧化肽VPSGK、LH 和1 种抑制紫外线引起红斑的功能短肽HP，研究结果与文献比对，发现其中9 种肽VPSGK、LH、HP、AAPK、KAGP、TVPK、YE、VPGK、TPF 有生物活性，其中6 种多肽AAPK、KAGP、TVPK、YE、VPGK、TPF[22-26]与文献中的多肽完全或部分匹配，且均具有ACE 抑制作用，另外AGP 具有抗癌作用；2 种多肽VPSGK、LH 为抗氧化肽[27-28]；1种短肽HP具有抑制紫外线引起红斑的功能。

2.7 提取酒糟醇溶蛋白

白酒的生产原料高粱、小麦等的种子胚乳中贮存了大量的蛋白质[29]，其中醇溶蛋白的含量较高，分别占高粱总蛋白的70 %～90 %，但其在酒糟中的含量还需进一步研究。

侯梦媛等[30]以浓香型白酒酒糟为研究对象，采用醇碱法和乙酸法对干燥前后酒糟中的醇溶蛋白（PDG）进行提取，结果表明醇碱法要优于乙酸法（干酒糟醇碱法提取得率7.09 %高于乙酸法3.80 %），且醇碱法的提取效果并未因酒糟的干燥处理而受到显著影响，而乙酸法对于鲜酒糟的提取得率显著高于干酒糟，故醇碱法更适合于酒糟PDG的提取；李娇等[31]应用醇碱法提取清香型酒糟PDG提取率可达22.69%，且具有良好的热稳定性，热变性温度高达123.47 ℃，同时利用三聚磷酸钠对PDG 进行磷酸化改性，改性后PDG 的溶解度提高了3.53 倍，持水性和持油性分别增加了44.9 %和33.8%，乳化性及乳化稳定性分别提高了54.9%和3.6 倍，以上对PDG 组成及改性的研究结果也为酒糟精深加工与食品资源开发多个领域的综合应用奠定了更多理论基础。

2.8 提取酒糟类黑精

类黑精是美拉德反应后期形成的一种结构复杂、分子量较大的棕褐色聚合物，普遍存在于烘培产品、啤酒、酱油、醋等食品中[32]。近年来，类黑精抗氧化、抗诱变、抗癌、抗菌、抗高血压等功能逐渐成为人们关注的焦点[33]，目前对于食品中的类黑精有多种提取方法，包括水浸提法、沉淀法、大孔树脂吸附法、乙醇溶液提取法、酶提取法等[34]。

郝日礼等[35]通过超声辅助提取法从芝麻香型白酒的酒糟中提取类黑精，超声温度55 ℃、超声时间23 min、料液比1∶29(mg∶mL)、pH1.0、超声功率540 W、颗粒直径270 μm，此条件下酒糟中类黑精的提取率可以达到66.92 %；李芳香等[36]利用超声辅助浸提和乙醇溶液浸提两种方法提取酱香型白酒丢糟中的类黑精成分，研究发现超声辅助溶液浸提法优于乙醇溶液浸提法，酱香型白酒丢糟类黑精提取率为72.4 %。以上研究为酿酒酒糟丢糟的深加工提供了新思路，对优化产业结构、加快绿色发展具有重要意义。

2.9 功能性因子的提取

除以上所提及的酿酒丢糟利用方式外，诸多文章也报道了从白酒糟中提取有机酸、酚类、多糖等功能因子的方法条件，其不仅对白酒有呈香呈味作用，还有重要的生理作用，有益于人体健康，为白酒糟在功能因子方面的研究和应用提供了理论基础和参考方法，具体情况见表4。

表4 酿酒丢糟基础指标

3 总结与展望

酿酒丢糟是一种具有良好潜力的资源化利用生物质资源，可生产出高附加值能源产品、原料产品和其他产品，这些产品进入酿酒行业的生产加工过程中有助于酿酒企业建设“零碳产区”和实现清洁生产。丢糟生产生物质燃料、酒糟栽培食用菌等技术有规模化利用的优势。从酿酒丢糟资源化利用现状及存在的问题出发，结合绿色循环低碳发展的发展趋势，丢糟资源化研究应打破单一资源化利用模式，围绕酿酒丢糟成分进行多级综合、高值化开发、规模化无害处理等方向的攻关，充分实现丢糟分值全量资源化利用，助推酿酒行业实现“碳达峰”“碳中和”。鉴于此，需对酿酒丢糟资源化利用途径开展更深入、更广泛的研究。首先，应加强酿酒酒糟资源特性和全量资源化利用全过程减排研究，充分挖掘其最大利用价值，为酿酒企业实现绿色化、低碳化发展提供指导；其次，应加强丢糟资源化耦合利用研究，如对白酒酒糟进行能源化+肥料化综合利用，利用热化学转化技术产生热解气和生物炭，进行热解气供能-热解炭绿色种植的耦合利用，实现酿酒工业、种植农业协同循环发展；同时，相关大型酿酒企业应联合高校、科研机构等单位合力攻克技术难题，利用先进检测技术探索酒糟中的高值化功能成分，并结合地方产业发展建设规模化的酒糟资源化利用产业示范基地，推动酿酒丢糟综合利用产业的发展。