白酒酒糟资源化利用技术研究进展

唐哲仁1,2,高 勇1,2,师 雄1,2*,吕 熠1,2

(1.中国长江三峡集团有限公司 长江生态环境工程研究中心,湖北 武汉 430014;2.长江经济带生态环境国家工程研究中心,湖北 武汉 430014)

摘 要:白酒行业是中国的重要产业。白酒酿造过程会形成大量固体废弃物-酒糟,酒糟含水率高、易腐败,具有二次污染环境的风险,但同时酒糟中也含有大量淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素等物质,是一种优质的有机质资源。酒糟资源化利用技术一直是白酒行业的热点研究方向。该文归纳了酒糟组成成分,分析了酒糟处理必要性,总结了白酒酒糟在生产饲料、制备有机肥料、生产功能材料、制备能源、提取活性物质与制备原料、二次酿酒方面的研究进展,对酒糟资源化技术未来的发展方向进行了展望并提出建议。

关键词:白酒;酒糟;组成成分;资源化利用技术

白酒是世界六大蒸馏酒之一,可进一步分成酱香型、浓香型、清香型、凤香型、兼香型、馥郁香型等10余种主要香型[1-5]。中国是白酒酿造与消费大国,白酒产业对于经济发展和提供就业具有重要意义。2021 年全国规模以上企业白酒产量总计为71.6亿L(以酒精度65%vol计,下同),销售额6 033.5亿元,利润为1 701.9亿元,规模以上企业白酒销售额和利润分别占整个酿酒行业的69.5%和87.3%[5-6]

白酒行业固体酿造废弃物即酒糟,又称为酒醅糟或丢糟,是酿造环节后剩余的固体物质[7-8]。一般来说,每生产1 t白酒会产生约3~4 t的新鲜酒糟[9-10],因此全国白酒酒糟年产生量预计在2 000万~3 000万t之间[11-12]。酒糟承续了酿酒原料中的蛋白质、淀粉、纤维素、脂肪等有机组分,具有资源化利用的价值[5,9]。另一方面,酒糟水分和微生物含量高,储存时易腐败,堆放中会产生有害气体和高浓度的有机渗滤液,若不及时妥善处理处置,会产生环境污染风险[13-15]

随着国家“碳达峰、碳中和”战略的实施[16],以及国家发展与改革委员会发布《“十四五”循环经济发展规划》[17],白酒企业朝向绿色低碳、资源循环利用的目标发展势在必行。因此,对酒糟进行无害化、减量化处理与资源化利用,对于减少流域碳排放、维持生态环境健康、实现物质资源回收循环具有重要意义。研究表明,酒糟具有良好的资源化潜力,可用于生产饲料、制备有机肥料、生产功能材料、制备能源、提取活性物质与制备原料、二次酿酒等领域[5-6,8,11-12,18-19]

本文介绍了中国白酒酒糟基本情况,归纳了酒糟组成成分,分析了酒糟处理必要性,综述了酒糟资源化利用技术进展,对酒糟资源化利用技术未来发展前景进行展望并提出建议。

1 白酒酒糟组成成分与资源化利用必要性

1.1 白酒酒糟组成成分

作为白酒生产过程中的固体副产物,白酒酒糟理化性质与成分同选用的粮食种类、酿造工艺和贮存时间等因素密切相关[8]。白酒酒糟主要成分含量见表1。新鲜酒糟与干酒糟含水率差异很大,超过58.0%。酒糟干物质成分中,粗纤维、粗蛋白、粗淀粉、粗灰分各组分含量相差15.0%以上,木质素含量上下限相差约10.0%,半纤维素和粗脂肪各自含量相差7.0%左右。这可能是由以下3方面原因导致的:①酿造原料。不同品牌白酒采用的粮食原料不同,如高粱、大米、小米、小麦等,这些原料中淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素、木质素等组分含量存在一定差异。②酿造工艺。不同工艺条件,如发酵次数、翻堆次数和微生物种类等,会使得粮食原料各成分的分解转化与利用率不同。③贮存时间。随着贮存时间推移,酒糟中的水分会向环境中扩散,且微生物会继续分解残留的有机质。

表1 白酒酒糟主要成分
Table 1 Main components of Baijiu distillers' grains

成分 含量/% 文献来源水分粗纤维半纤维素木质素粗蛋白粗淀粉粗脂肪粗灰分磷钙鲜酒糟:60.0~65.3干酒糟:7.0~10.0 10.1~37.7 12.6~19.6 11.2~21.3 5.3~24.1 5.7~22.0 1.3~8.0 3.5~28.6 0.29~0.5 0.26~0.3[8,24][8,11,20-22,24][8,20-22][8,20,21][8,11,20-24][8,11,20-24][8,11,20,21,24][8,11,20,21,24][8,24][8,24]

1.2 白酒酒糟资源化利用必要性

白酒行业是我国的重要产业,并且白酒企业分布较广,如贵州、四川、安徽、江苏、湖北、湖南等地都是白酒的重要产区,每年都会有大量酒糟产生,酒糟在堆存过程中会向环境中逸散有害气体及高浓度的有机渗滤液,具有一定的生态环境风险,同时滋生的病菌也会潜在威胁人类健康。另一方面,酒糟中还存在粮食谷物中的大量未被分解利用的多种有机物质,如淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素、半纤维素、木质素等,因此也是一种宝贵的有机质资源,若不进行有效利用则会造成资源的损失与浪费,不符合可持续发展理念。对酒糟进行梯级资源化利用,可以实现物质元素的定向转化与回收提取,也能够减少其他原料的投入。因此做好酒糟资源化利用工作是一项任重道远的长期任务,也符合循环经济发展的政策导向。

2 白酒酒糟资源化利用技术进展

白酒酒糟富含有机质、营养物质和微量元素[8],同时由于酒糟是粮食谷物原料经酿造发酵后形成的固体产物,资源化产物生态环境风险较低,因此酒糟是一种较为优质的有机质资源。如图1所示,目前酒糟资源化利用技术主要包括生产饲料、制备有机肥、生产功能材料、制备能源、提取活性物质与制备原料、二次酿酒等[5-6,8,11-12,18-19]

图1 白酒酒糟资源化利用技术路线
Fig.1 Technology roadmap of resource utilization of Baijiu distillers' grains

2.1 生产饲料

对于现代养殖业来说,饲料是非常重要的投入要素,饲料品质直接关系到饲养动物生长情况、免疫水平与健康程度等[20-24]。在白酒酿造过程中,粮食原料中部分营养物质未被完全利用,如淀粉、蛋白质、脂肪、维生素、氨基酸、矿物质和微量元素等,因此酒糟可以作为生产动物饲料的潜在原料[25-27],从而减少饲料生产对粮食原料的消耗。由于新鲜酒糟富含水分、酸度高,且乙醇、纤维素和木质素含量较高,因此未经处理或简单干燥后的酒糟作为饲料,直接喂养适口性差、动物采食率低,除部分反刍动物外难以消化、利用率低下,长期食用还存在酒精中毒风险,对动物的生长、生理机能与健康有不利影响[6,25,28-30]。基于此,酒糟通常作为添加剂来代替一定比例的饲料原料[6]。为了提高饲料化利用效果,通过微生物发酵,能够降低酒糟中毒性物质含量,将纤维素等难被消化吸收的有机质降解,提高蛋白质含量,改善酒糟口感,提高动物消化吸收率,同时部分微生物代谢产物及功能性物质能够加强动物免疫力、提升生长速率[6,31-32]

发酵微生物种类和多种微生物间的协同作用以及适宜的预处理方式对于提升白酒酒糟饲料品质有良好效果。司维江等[33]以酱香型白酒糟为发酵原料,以酿酒酵母、黑曲霉和米曲霉作为组合发酵菌种,结果显示,与生酒糟相比,发酵酒糟真蛋白含量上升15.2%,粗蛋白和钙含量显著上升,粗纤维和有机物含量显著下降;发酵酒糟(施用量为50 g/d和150 g/d)与基础日粮共同饲养断奶母羔羊可以显著提升日均增重,并且对日均采食量无显著影响。范恩帝等[34]研究发现,白酒酒糟在1.7 MPa经过蒸汽爆破处理15 min后,木质素和半纤维素含量分别下降14.7%和51.7%,还原性糖含量上升966.0%;当采用混合菌种(酿酒酵母、产朊假丝酵母、植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌、康宁木霉、黑曲霉和嗜热毁丝霉)对酒糟发酵处理,与蒸汽爆破处理相比,发酵酒糟粗蛋白含量增加22.6%,粗纤维含量则下降了17.9%。合理添加高蛋白酒糟也有利于水产品养殖,GUO J P等[35]研究发现,高蛋白酒糟用于代替日粮中20.0%的玉米浓缩蛋白或者至多15.0%的鱼粉时,对虾生长状况没有发生明显变化。QIU X等[36]的研究得到类似结论,高蛋白酒糟代替日粮中30.0%的豆粕或者至多18.0%的豆粕与鱼粉时,不影响对虾生长。

白酒酒糟混合青贮也是饲料化利用的重要途径。青贮过程中通过添加酒糟与其他原料进行混合发酵,利用乳杆菌群优势互补、水分与营养成分调节,能够促进饲料品质提升,并延缓饲料变质与腐败进程[37-38]。刘雯雯等[37]研究发现,饲用油菜添加酒糟能够提升青贮品质,青贮90 d后,与不添加酒糟的对照组相比,添加20.0%浓香型白酒酒糟的饲用油菜青贮组粗蛋白含量显著上升,而酸性洗涤纤维、氨态氮、乙酸、铁和铜含量显著下降。李茂雅等[38]将皇竹草与茅台酒糟按照不同比例混合青贮45 d,研究显示随着酒糟添加比例的提高,青贮饲料乳酸、粗蛋白和可溶性碳水化合物含量逐渐上升,而酸度、中/酸性洗涤纤维、氨态氮和乙酸含量逐渐下降,其中30.0%酒糟添加量效果最好,此时乳杆菌属相对丰度>72.0%。孙安琪[39]将白酒糟与菊芋渣按照6∶5的质量比混合青贮60 d,结果表明混合青贮有助于保存养分以及降解结构性碳水化合物,并提高微生物丰富度与多样性,从而改善发酵品质。

酒糟制备饲料,需要提高蛋白质等养分、功能性物质以及益生菌含量,降低有毒有害成分、纤维素和木质素含量,改善适口性和风味。同时,酒糟饲料化利用需要关注饲料品质稳定性,研究酒糟在不同动物饲料中的代替效果以及安全性。

2.2 制备有机肥

酒糟来自于粮食谷物,含有酿酒后残留的有机组分和氮磷钾等营养元素,通过堆肥将其制备成有机肥[6],并用于作物种植是一条体现物质循环利用的技术路线。堆肥是酒糟单独或者与其他有机物料在微生物的作用下,经过高温好氧发酵作用,其中有机质分解转化形成腐殖质,有机氮等养分矿化成无机态,病原菌、虫卵等被杀灭,堆肥物料充分稳定化、腐熟化的过程[40-42]。施用有机肥能够提供作物生长必须的养分,提高土壤有机质含量,调节土壤性状与微生物群落[42-46]

酒糟是一种良好的有机肥生产原料,通过使用菌剂、投加辅料、与其他物料混合堆肥、进行预处理等手段能够缩短堆肥时间、加快腐熟进程、提高有机肥的品质和功效。YU H Y等[47]在白酒酒糟中添加25.0%的硅酸钾进行好氧堆肥,结果显示添加硅酸钾有助于促进堆肥进行,同时能提高堆肥产物总钾和有效钾含量;田间实验表明施用酒糟堆肥能够提高红薯产量及块茎中可溶性糖含量。胡伟等[52]将酒糟有机肥用于高粱和湄潭翠芽茶叶大田种植,研究表明,施用9 000 kg/hm2的酒糟发酵有机肥获得了最高的高粱产量(5 420 kg/hm2),以及氮、磷、钾吸收量(116.8 kg/hm2、44.3 kg/hm2和240.5 kg/hm2),支链淀粉含量可达49.4%,高粱收获后土壤养分仍能维持种植前水平;与常规施肥相比,施用3 750 kg/hm2的酒糟有机肥可使鲜茶和干茶产量分别提高11.9%和19.6%,改善了茶叶品质,茶叶中氨基酸含量提高12.6%,酚氨比得到降低。潘昌滨等[48]以酱香型酒糟和污泥作为共同堆肥原料,用赤子爱胜蚓处理堆肥,结果显示当污泥基质中添加10.0%~30.0%酒糟时,蚯蚓均存活,堆肥产物有机质含量为35.1%~47.8%,总养分含量为5.8%~6.5%。吴耀领等[49]将筛选的3种纤维素降解菌(宛氏拟青霉、烟曲霉和地衣芽孢杆菌)制备成复合菌剂,接种到酒糟中进行堆肥处理,结果显示复合菌剂能够提高堆体pH,促进堆体升温并加快堆肥进程;堆肥结束后,与对照组相比,接种复合菌剂堆体的纤维素降解了28.6%~37.0%,酒糟T值下降至0.61~0.67。徐振轩[50]以白酒酒糟和牛粪作为堆肥原料,采用纳米膜覆盖作为处理措施,研究表明覆膜能够促进堆肥升温、提高堆体温度及高温持续时间,覆膜处理能减少氮素损失,覆膜处理与无覆盖处理的氮素损失率分别为17.3%和23.7%;水稻育苗实验显示,施用酒糟-牛粪堆肥可提升土壤养分含量,促进秧苗生长,施用堆肥的土壤中碱解氮、速效磷和速效钾含量比对照组分别增加4.3%、2.7%和4.0%,秧苗地上部和根干重分别比对照组高2.7%、5.1%。

酒糟制备有机肥工艺涉及堆肥过程调控、有机肥品质以及施用效果等多个环节。今后的研究需要更多关注降低堆肥氮素损失、提高堆肥过程自动化与智能化程度、酒糟有机肥长期施用对土壤养分和性状的影响以及微生物的代谢特征。

2.3 制备功能材料

酒糟制备功能材料是近些年新兴的资源化技术。通过限氧碳化,可将酒糟制备成生物炭,同时通过预处理、活化、改性等方式可进一步制备成活性炭及碳基功能材料[53-57]。碳基材料经济附加值高,在多个领域表现出较好效果,包括催化、污染物去除与固定、温室气体减排等[54-60]。碳化工艺不仅处理速度快、节约占地面积,且反应条件稳定可控,同时经过碳化的有机物料得到彻底无害化、稳定化处理,减量化程度很高[61]。另外碳化中生成的生物焦油和热解气可以回收再利用[62-63]

LI Q等[64]在450 ℃对酒糟碳化得到生物炭,接着用蒸汽在800 ℃活化得到活性炭,比表面积和孔体积分别为371.6 m2/g和0.34 cm3/g,对碘和亚甲基蓝的吸附量分别为580.0 mg/g和90.0 mg/g。CHEN L L等[65]以白酒糟为原料,于50%ZnCl2溶液中浸渍,在600 ℃热解活化制备得到活性炭,其对亚甲基蓝的吸附量可达208.0 mg/g。WANG H等[66]合成了酒糟基活性炭,比表面积为1 430.0 m2/g,平均孔径为2.2nm,该材料在55℃对亚甲基蓝的最大吸附量为934.6mg/g。双酚A是一种环境中经常检出的内分泌干扰物,HU X等[67]制备了比表面积为1 432.0 m2/g的酒糟基氧掺杂多孔生物炭,在电芬顿系统中可于30 min内去除20.0 mg/L的双酚A,得益于该材料高比表面积和氧掺杂,能够促进反应体系中溶解的O2扩散并提高H2O2产量。ZHENG X B等[68]以厌氧消化后的酒糟为原料,经700 ℃碳化制备得到生物炭,该材料表现出有序和蜂窝状结构,在溶液pH=11.0、4.0 g/L生物炭施用量条件下,材料对NH4+吸附量为3.2 mg N/g,吸附行为以多相非均质过程为主。HSU D L等[69]以KOH为活化剂,合成了高粱酒糟基活化生物炭,该材料比表面积为117.7 m2/g,吸附能力是原始生物炭的4.7倍,在45 ℃对水溶液中NH4+吸附量可达14.3 mg/g。XU X Z等[70]通过热解和水蒸气活化制备得到活化酒糟生物炭,该材料比表面积为320.0~480.0 m2/g,孔体积为0.45~0.47 cm3/g,其在醇-水体系中具有良好的分散性和对亲油长链组分吸附能力,因此该材料能有效减少低度数白酒浊度。LUO L等[71]合成了酒糟基超微孔活性炭,该材料在0 ℃对CO2的吸附量可达6.3 mmol/g,研究显示CO2吸附性能由材料超微孔结构、孔径分布及孔容、杂元素等共同决定,同时该材料多次使用后的CO2吸附能力没有降低。ZHOU X H等[72]通过湿法磷酸改性在400 ℃制备得到一种具有多组分缓释和Cr(VI)去除能力的酒糟基生物炭,该材料在63 d内持续释放出92.8%的P、85.9%的K、41.5%的Fe、78.4%的Al和65.6%的Mg,最大Cr去除率为83.6%。ZHAO Y等[73]合成了针铁矿改性酒糟基生物炭,该材料对Cd的最大吸附量为28.0 mg/g,这是由于针铁矿改性提升了生物炭的极性、比表面积、孔隙度和表面含氧官能团丰度,通过孔隙填充、静电吸引、络合作用和阳离子交换产生更多的吸附位点。WANG Y S等[74]设计了一种带有酒糟生物炭/石英棉的非均相过一硫酸盐体系连续流动固定床反应器,酒糟生物炭具有较高的的石墨N、C=O含量和缺陷程度,因此对去除磺胺甲恶唑表现出良好的催化活性、耐久性和适用性。

采用预处理、改性、活化、元素掺杂等方式使得酒糟碳基材料具有合理的形貌结构、较大的比表面积和良好的孔径分布、适宜的官能团种类与含量,能够提高碳基材料的关键性能。未来应深入研究酒糟与其他原料制备碳基复合材料的工艺、性能及机理。

2.4 生产能源

酒糟含有有机质组分,是一种生物质能量载体。酒糟经过微生物处理,可以形成乙醇、沼气等生物燃料[75-76]。同时,酒糟经过热解气化或者燃烧,可以生成可燃气和能量[77-78]

厌氧消化是一种常见的能源化利用方式。谢彤彤等[75]以酱香型白酒酒糟为原料,进行厌氧消化,结果显示50 d时甲烷产量为360.0 L/kg,总固体去除率为27.4%。张永刚等[79]通过洗浆-筛分-压榨分离出酒糟中89.0%的稻壳,分离后的酒糟浆液产气率为621.0 L/kg,较分离前提高70.0%。胡伟等[80]将多粮型白酒酒糟和水稻秸秆按1∶2的质量比在30 ℃进行混合厌氧发酵,发现累积产气量可达8.6 L,此时酸化抑制及产气效果最好。

生产燃料乙醇是酒糟能源化很有潜力的方向。江鹏[81]通过调节酒糟pH和含水率,并接种康氏木霉,固态发酵7 d后,纤维素和淀粉的最大利用率分别为27.2%和41.1%,燃料乙醇产率达6.2%。LIU Y H等[76]用NaOH对去除淀粉的干酒糟进行预处理,接着用木糖酶水解,之后再用于固态发酵产乙醇,结果显示乙醇产率为28.7%,湿酒糟中80.6%的可发酵糖能够转化为乙醇。

双流化床解耦燃烧是一种白酒规模化处理方式。姚常斌等[77]发现双流化床床解耦燃烧酒糟可减少点火时间,提高燃烧稳定性并降低NO排放浓度50.0%以上。韩振南[82]报道了5万t/年白酒糟双流化床解耦燃烧示范工程,该装置可以在不同负荷、加料量和操作条件下稳定运行,当白酒糟进料量>1.5 t/h,锅炉负荷率≥70.0%时,烟气中NOx排放量<220.0 mg/m3,燃料N转化率≤2.9%。

热解气化是新兴的酒糟能源化利用途径。ZHANG Z等[78]研究了酒糟热解特性,发现酒糟的活化能、柴油系列有机物占比、H/C比、O/C比高于稻壳等物料。王君良等[83]采用固定床反应器,在800 ℃对污泥与白酒糟共同进行水蒸气气化,结果表明,随着白酒酒糟比例提高,H2含量逐渐上升,CO含量逐渐下降。

2.5 提取活性物质与培养基质

酒糟存续了酿酒过程形成的多种活性有机组分。通过预处理、生物及物理化学方法可以从从酒糟中提取与生产有机酸、蛋白质、多糖、醇类、酚类等活性物质[9],以及用酒糟培养食用菌[84]

江思瑶等[85]通过水提取-膜处理从白酒酒糟中提取出8种有机酸,经过分子蒸馏进一步分离乳酸,乳酸含量可达24.1%。张云鹏等[86]通过盐酸浸提从白酒酒糟中提取的植酸含量可达16.9 mg/g。周小兵等[87]通过纤维素酶水解白酒糟,接着用糖化酶和Actinobacillus succinogenes共同发酵,得到的丁二酸产率为133.0 mg/g。JIANG Y S等[88]通过碱性蛋白酶水解白酒酒糟,提取了生物活性肽,产量为158.2 mg/kg。李福佳[89]以浓香型酒糟为原料,采用稀硫酸水解法制备提取出木糖,产率可达11.9%。陈佳兴等[90]通过醇碱法从酱香型酒糟中提取蛋白质,提取率可达25.8%。任海伟等[91]用热带假丝酵母发酵白酒酒糟水解液,木糖醇产量为11.9 mg/mL。王鑫等[92]采用酶法提取白酒糟中酚酸,最高产率为1.5%。白酒糟含有蛋白质、纤维素、微量元素等成分,经过处理后可用来培养多种食用菌[93-94]。张敬慧等[84]用白酒酒糟和油茶壳来培养平菇,平菇品质良好。

2.6 二次酿酒

白酒酒糟含有酿酒微生物及淀粉等可发酵组分,经过再次发酵、取酒等工艺可以生产复糟酒[12,19]。茅台集团在遵义市播州区茅台生态经济循环产业示范园建设的复糟酒生产线年产量可达1.5万t[11,95]。剑南春集团[96]和五粮液集团[19,97-98]都开展了复糟酒生产工艺研究。宗绪岩等[99]报道了三种糖化酶在芝麻香型丢糟酒中的应用效果,发现添加液体复合糖化酶表现出最高的淀粉利用率和成熟酒醅酒精含量。贾盼等[98]研究发现,安琪酿酒曲应用于白酒酒糟发酵时,能提高淀粉利用率、耐酸和耐高温性能。赵东等[97]在白酒酒糟加入强化发酵菌株、糖化酶、大曲粉、复合酶来生产复糟酒,通过优化工艺参数获得了最佳产酒量和酒质。需要注意的是,二次酿酒后仍会产生酒糟,需要在后端与其他资源化技术相结合。

3 总结与展望

白酒行业是中国的重要产业。白酒酒糟存在生态环境风险的同时也是一种优质有机质资源。随着国家“碳达峰、碳中和”战略的实施,以及《“十四五”循环经济发展规划》的发布,开发绿色友好、高效经济的酒糟资源化利用技术具有重要的生态环境、社会和经济意义。目前,酒糟在生产饲料、制备有机肥、生产功能材料、提取活性物质与制备原料、二次酿酒等领域表现出了较为广阔的发展前景和较高的应用价值。

未来,白酒酒糟资源化应该重点关注以下几个方面:

①开发和优化技术与装备。白酒酒糟pH低,采用常规厌氧发酵和好氧发酵工艺会延长启动时间,增加发酵周期,若通过向物料中添加添加CaO、NaOH、K2HPO4等碱性药剂则会增加处理成本,因此需要根据白酒酒糟特性开发适应的技术和装备使得有利于其资源化利用。

②结合白酒酒糟产生的地域性与季节性特征,开展白酒酒糟的分级处理以及多种资源化技术的联用。例如将二次酿酒、生产沼气、制备有机肥料、生产饲料相结合,这样可使酒糟中的组分得到充分利用。

③制定配套的技术规范与标准。根据白酒酒糟不同的资源化利用技术和应用领域,制定相应的国家、行业和地方标准,对酒糟资源化技术的加工工艺、产品和应用方法进行规范和约束,提高酒糟资源化技术的规范性、科学性和安全性。

参考文献:

[1]范文来,徐岩.中国白酒风味物质研究的现状与展望[J].酿酒,2007,34(4):31-37.

[2]赖登燡.中国十种香型白酒工艺特点、香味特征及品评要点的研究[J].酿酒,2005,32(6):1-6.

[3]李培,倪斌,郑佳,等.色谱技术在中国白酒风味物质检测中的研究进展[J].中国酿造,2024,43(7):14-20.

[4]赵凤琦.我国白酒产业可持续发展研究[D].北京:中国社会科学院研究生院,2014.

[5]马彦超,侯雅馨,黄明泉,等.白酒工业副产物作为生物质资源的研究利用现状与前景[J].食品与发酵工业,2022,48(21):292-306.

[6]王鹏晓,肖进彬,刘晓杰,等.白酒酒糟资源化利用现状及展望[J].现代食品,2022,28(17):1-4.

[7]国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.GB/T 15109—2021白酒工业术语[S].北京:中国标准出版社,2021.

[8]胡志强,李存福,张国顺,等.白酒酒糟综合利用技术研究进展[J].山东化工,2019,48(15):76-78.

[9]时伟,郑红梅,何珺珺,等.白酒糟中功能因子及其提取技术的研究进展[J].中国酿造,2020,39(7):1-6.

[10]范文来.饮料酒副产物生物炼制综述[J].酿酒,2022,49(1):5-11.

[11]陶雪,吕佳顺,许华杰,等.酒糟综合利用研究进展及茅台实践[J].中国酿造,2023,42(6):22-27.

[12]卢皓,田金平,吕一铮,等.白酒酿造固体废弃物资源化利用新进展[J].环境工程,2022,40(11):231-236,250.

[13]张轩,赵述淼,陈海燕,等.酿酒酵母固态发酵白酒糟生产蛋白饲料的研究[J].饲料工业,2012,33(19):27-31.

[14]王晓力,孙尚琛,王永刚,等.饲料原料白酒糟基本成分测定及评价[J].粮油加工(电子版),2015(5):62-65.

[15]李瑞银,李民,张增贤,等.贮存时间对菌糠、白酒糟霉菌毒素及常规营养成分含量的影响[J].饲料研究,2021,44(6):118-121.

[16]蔡睿,朱汉雄,李婉君,等.“双碳”目标下能源科技的多能融合发展路径研究[J].中国科学院院刊,2022,37(4):502-510.

[17]翟延源.“十四五”循环经济发展规划发布再制造迎来发展新机遇[J].表面工程与再制造,2021,21(6):66.

[18]范恩帝,尤小龙,张健,等.白酒酿造废弃物酒糟的综合利用研究[J].酿酒科技,2022(6):99-104.

[19]李德.白酒糟综合利用现状及多级链式开发技术研究[J].酿酒科技,2018(4):101-105.

[20]张碧成,王玉龙,于怀华,等.发酵饲料对樱桃谷肉鸭生长性能和肠道结构的影响[J].饲料博览,2023(4):59-63.

[21]孙国波,王健,赵洪昌,等.不同水平的发酵饲料对肉鹅生长性能、免疫指标及抗氧化能力的影响[J].中国饲料,2023(16):69-72.

[22]胡红林,国政.不同地区青贮饲料品质对肉鸡生长性能、免疫系统的影响[J].中国饲料,2023(16):5-8.

[23]郭赛,陈效儒,袁汉文,等.饲料蛋白质水平和加工工艺对克氏原螯虾生长性能、消化力和抗氧化性能的影响[J].渔业科学进展,2023,44(5):90-103.

[24]方和俊,张珍誉,王冬群.益生菌发酵饲料对断奶仔猪生长性能、血清生化指标及免疫功能的影响[J].饲料研究,2023,46(18):17-19.

[25]余有贵,曾传广,贺建华.白酒糟开发蛋白质饲料的研究进展[J].中国饲料,2007(1):12-15.

[26]张玉玺.白酒糟的饲料化利用及其对畜禽生产和经济效益的影响[J].饲料研究,2021,44(23):157-160.

[27]李茂雅,陈玉连,成启明,等.酒糟饲料化利用的研究进展[J].中国饲料,2022(15):133-138.

[28]YANG Y H, SHEN Y C, PAN Y Q, et al.Effects of dietary sorghum dried distiller's grains with solubles on growth performance,diet nutrient digestibility,carcass characteristics and immunity in growing rabbits[J].J Anim Physiol An N,2018,103(1):363-369.

[29]谢正军,曹镜明,万建华.白酒糟饲用价值分析与应用探讨[J].饲料工业,2014,35(12):51-53.

[30]李进春,雷正达,龚洋,等.育肥肉牛高比例五粮型白酒糟日粮的应用分析[J].饲料研究,2021,44(5):123-125.

[31]YANG L J,ZENG X F,QIAO S Y.Advances in research on solid-state fermented feed and its utilization: the pioneer of private customization for intestinal microorganisms[J].Anim Nutr,2021,7(4):905-916.

[32]SONG D G,LI X L,CHENG Y Z, et al.Effects of supplementing sow diets with Saccharomyces cerevisiae refermented sorghum dried distiller's grains with solubles from late gestation to weaning on the performance of sows and progeny1[J].J Anim Sci,2017,95(5):2025-2031.

[33]司维江,刘建忠,黄德利,等.白酒糟饲料化利用菌种的筛选及工艺优化[J].饲料研究,2022,45(8):67-72.

[34]范恩帝,冯敏雪,李晨瑶,等.蒸汽爆破结合多种微生物改善酒糟饲料品质的研究[J].农业生物技术学报,2022,30(1):194-206.

[35]GUO J P, REIS J, SALZE G, et al.Using high protein distiller's dried grain product to replace corn protein concentrate and fishmeal in practical diets for the pacific white shrimp Litopenaeus vannamei[J]. J World Aquacult Soc,2019,50(5):983-992.

[36]QIU X,TIAN H Y,DAVIS D A.Evaluation of a high protein distiller's dried grains product as a protein source in practical diets for pacific white shrimp Litopenaeus vannamei[J].Aquaculture,2017,480:1-10.

[37]刘雯雯,胡连清,黄菊,等.浓香型酒糟与饲用油菜混合青贮品质的研究[J].饲料研究,2023,46(10):106-110.

[38]李茂雅,成启明,李平,等.皇竹草与茅台酒糟混合青贮对其养分含量、发酵品质及微生物多样性的影响[J].动物营养学报,2022,34(6):4071-4080.

[39]孙安琪.白酒糟与菊芋渣混合青贮发酵品质及微生物多样性研究[D].兰州:兰州理工大学,2019.

[40]王璐.基于汾酒酒糟发酵的生物有机肥制备及其肥效研究[D].太原:山西大学,2023.

[41]崔虎.畜禽粪便堆肥过程中磷形态的转化与调控[D].长春:中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所),2022.

[42]李哲.酒糟有机肥生产、肥效以及酒糟生物质炭的效应研究[D].重庆:西南大学,2021.

[43]李进洪,王秀波,杨克俊.有机肥不同用量对芹菜产量及土壤养分的影响[J].种子科技,2022,40(16):22-24.

[44]李维,刘红艳,江涛,等.有机肥配施对茶叶品质与茶园土壤养分的影响[J].茶叶通讯,2022,49(3):317-322.

[45]张晨阳,徐明岗,王斐,等.施用有机肥对我国大豆产量及土壤养分的影响[J].中国农业科技导报,2023,25(8):148-156.

[46]李明静,罗蕊,梁啸天,等.蓖麻饼粕有机肥不同施肥量对花生田土壤养分及酶活性的影响[J].花生学报,2023,52(3):73-83.

[47]YU H Y, XIE B T, KHAN R Y, et al.The changes in macronutrients and microbial community structure during the co-composting of white wine distillers'grains and potassium silicate[J].J Clean Prod,2021,319:128681.

[48]潘昌滨,闫杰,吴成,等.利用蚯蚓处理酱香型白酒酒糟生产有机肥的探究[J].中国酿造,2023,42(5):201-205.

[49]吴耀领,席晓黎,曾祥炼,等.酒糟纤维素降解菌的分离及其堆肥应用[J].河南农业科学,2022,51(1):79-88.

[50]徐振轩.白酒酒糟和牛粪好氧堆肥过程中纳米膜应用研究[D].哈尔滨:东北农业大学,2021.

[51]胡伟,魏全全,芶久兰,等.酒糟发酵有机肥对酒用高粱生长及养分吸收的影响[J].贵州农业科学,2021,49(12):33-40.

[52]胡伟,张萌,芶久兰,等.酒糟有机肥连续施用对湄潭翠芽茶叶生物效应的影响[J].华北农学报,2022,37(S1):268-274.

[53]金成国,谢玉松,范方勇.宜宾多粮浓香型白酒糟生物炭的成分和结构特征分析[J].中国酿造,2021,40(3):139-142.

[54]许田田.酒糟基生物炭制备表征及土壤重金属污染修复研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2020.

[55]附青山,陈超,陈雪丹,等.KOH及ZnCl2活化酒糟基活性炭吸附亚甲基蓝的对比研究[J].四川理工学院学报(自然科学版),2019,32(6):1-7.

[56]梁鸿博,滕云鹤,张杰,等.改性酒糟基活性炭的制备及其对刚果红的吸附[J].化工新型材料,2018,46(4):244-246,250.

[57]徐凌云,奚军军,陈贵杰,等.酒糟生物炭负载铝对饮用水中氟的去除[J].环境工程学报,2016,10(10):5624-5630.

[58]陈怡.酒糟渣制备活性炭处理含Pb2+、Cd2+废水的研究[D].成都:西华大学,2017.

[59]代文静.酒糟生物炭材料对水中Phenanthrene(Phe)和Pb2+的吸附性能及作用机理初探[D].贵阳:贵州大学,2020.

[60]田秾,蒋锦韬,金永丽.用于二氧化碳脱除的酒糟基活性炭的制备[J].内蒙古科技大学学报,2022,41(2):145-150.

[61]侯宝峰.污泥热解技术的研究进展[J].城镇供水,2017(6):73-77,15.

[62]孙天霷.造纸污泥热解的关键影响因素及其热解炉的初步设计[D].湘潭:湖南科技大学,2022.

[63]朱永赵.酒糟废弃物催化热解制备高热值合成气及功能炭的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2022.

[64]LI Q,WANG Y,YU J,et al.Preparation and characterization of activated carbons from spirit lees by physical activation[J]. Carbon, 2013, 55:375-378.

[65]CHEN L L, ZHAO H.Study on the preparation of activated carbons with Baijiu vinasse[J].Appl Mech Mater,2013,448:669-673.

[66]WANG H, XIE R Z, ZHANG J, et al.Preparation and characterization of distillers'grain based activated carbon as low cost methylene blue adsorbent:mass transfer and equilibrium modeling[J].Adv Powder Technol,2018,29(1):27-35.

[67]HU X,WANG J J,JIN T,et al.Efficient H2O2 generation and bisphenol a degradation in electro-fenton of o-doped porous biochar cathode derived from spirit-based distiller's grains[J].Process Saf Environ Prot,2022,166:99-107.

[68]ZHENG X B, SHI T, SONG W J, et al.Biochar of distillers' grains anaerobic digestion residue:influence of pyrolysis conditions on its characteristics and ammonium adsorptive optimization[J]. Waste Manage Res,2019,38(1):86-97.

[69]HSU D L,LU C Y,PANG T R,et al.Adsorption of ammonium nitrogen from aqueous solution on chemically activated biochar prepared from sorghum distillers grain[J].Appl Sci,2019,9(23):5249.

[70]XU X Z,FENG W Q,GUO L J,et al.Controlled synthesis of distiller's grains biochar for turbidity removal in Baijiu[J]. Sci Total Environ,2023,867:161382.

[71]LUO L, YANG C L, YANG X J, et al.Construction of ultra-microporous activated carbons derived from waste distiller's grains for efficient CO2 adsorption[J].Sep Purif Technol,2022,302:122134.

[72]ZHOU X H,XU D H,YANG J X,et al.Treatment of distiller grain with wet-process phosphoric acid leads to biochar for the sustained release of nutrients and adsorption of Cr(VI)[J].J Hazard Mater,2022,441:129949.

[73]ZHAO Y,LI J M.Effect of varying ph and co-existing microcystin-lr on time-and concentration-dependent cadmium sorption by goethite-modified biochar derived from distillers'grains[J].Environ Pollut,2022,307:119490.

[74]WANG Y S, PENG W C, WANG J, et al.Sulfamethoxazole degradation by regulating active sites on distilled spirits lees-derived biochar in a continuous flow fixed bed peroxymonosulfate reactor[J]. Appl Catal B:Environ,2022,310:121342.

[75]谢彤彤,孙晓娇,吴凯旋,等.酱酒丢糟沼气发酵特性及微生物群落特征[J].应用与环境生物学报,2021,27(5):1311-1317.

[76]LIU Y H,WU Z Y,YANG J,et al.Step enzymatic hydrolysis of sodium hydroxide-pretreated Chinese liquor distillers'grains for ethanol production[J].Prep Biochem Biotech,2014,44(5):464-479.

[77]姚常斌,汪印,董利,等.白酒糟双床解耦燃烧模拟实验研究[J].过程工程学报,2011,11(2):283-288.

[78]ZHANG Z,WANG Q J,LI L W,et al.Pyrolysis characteristics,kinetics and evolved volatiles determination of rice-husk-based distiller's grains[J].Biomass Bioenergy,2020,135:105525.

[79]张永刚,张自强,杨琦,等.白酒糟稻壳分离及产沼气性能研究[J].中国沼气,2023,41(1):88-92.

[80]胡伟,陈豫.多粮型白酒酒糟与水稻秸秆混合厌氧发酵产沼气特性研究[J].食品与发酵工业,2014,40(12):15-19.

[81]江鹏.固态发酵法利用茅台酒糟生产燃料乙醇[D].贵阳:贵州大学,2008.

[82]韩振南.高含水含氮生物质废弃物双流化床解耦燃烧基础及工业应用[D].北京:中国科学院大学,2017.

[83]王君良,赵爱明,敖先权,等.白酒酒糟与污水污泥共气化制氢反应特性及协同性分析[J].无机盐工业,2023,55(3):118-125.

[84]张敬慧,兰小艳,邓渤麒,等.白酒酒糟与油茶壳栽培食用菌技术研究[J].当代农机,2022(4):76-78.

[85]江思瑶,宋昊,陈晨,等.白酒酒糟中有机酸的分离提取及香气成分分析[J].食品工业科技,2019,40(17):206-211.

[86]张云鹏,刘军,陈娟.白酒糟植酸提取条件的优化[J].中国酿造,2010,29(3):125-127.

[87]周小兵,郑璞.以白酒酒糟为原料发酵产丁二酸[J].食品与发酵工业,2013,39(2):7-10.

[88]JIANG Y S,SUN J Y,YIN Z T,et al.Evaluation of antioxidant peptides generated from jiuzao(residue after Baijiu distillation)protein hydrolysates and their effect of enhancing healthy value of Chinese Baijiu[J].J Sci Food Agr,2020,100(1):59-73.

[89]李福佳.从浓香型固态白酒糟提取木糖的研究[D].泰安:山东农业大学,2013.

[90]陈佳兴,邱树毅,王雪郦.醇碱法提取酱香型白酒酒糟中蛋白质的工艺研究[J].食品工业,2018,39(2):37-40.

[91]任海伟,张飞,张轶,等.白酒糟水解液摇瓶发酵生产木糖醇的工艺优化[J].农业工程学报,2012,28(10):287-292.

[92]王鑫,刘微微,曹学丽.酶法提取白酒糟中酚酸物质工艺[J].食品科学,2011,32(24):114-119.

[93]魏善元,杜慕云,李剑,等.酱香白酒糟栽培食用菌的关键技术及其研发方向[J].现代化农业,2015(11):31-32.

[94]任羽,王松,王涛.酒糟栽培食用菌研究现状[J].中国酿造,2017,36(3):5-9.

[95]赵欢兰.白酒酒糟资源循环化利用发展趋势[J].现代食品,2021(4):100-102.

[96]徐占成,徐学明,方发培.AADY用于剑南春丢糟配套工艺的研究[J].酿酒科技,1997(2):20-22.

[97]赵东,彭志云,牛广杰,等.强化发酵丢糟再生产白酒的研究[J].中国酿造,2011,30(2):147-149.

[98]贾盼,赵东,彭志云,等.安琪酿酒曲在固态法白酒丢糟发酵中的应用[J].酿酒科技,2017(4):57-60.

[99]宗绪岩,王祥余,李丽,等.芝麻香型丢糟酒生产过程中糖化酶应用[J].食品工业科技,2018,39(7):78-82.

Research progress on resource utilization techniques of Chinese Baijiu distiller's grains

TANG Zheren1,2,GAO Yong1,2,SHI Xiong1,2*,LV Yi1,2
(1.YANGTZE Eco-Environment Engineering Research Center,China Three Gorges Corporation,Wuhan 430014,China;2.National Engineering Research Center for Ecological Environment of Yangtze River Economic Belt,Wuhan 430014,China)

Abstract:Baijiu industry is an important industry in China.In the brewing process of Baijiu,a large amount of solid waste-distillers'grains is formed.The distillers' grains have high moisture and are easily corrupted, which has the risk of secondary environmental pollution.However, the distillers'grains also contain a lot of starch,protein,fat,cellulose and other substances,which is a high-quality organic resource.The resource utilization technology of distillers'grains has been a hot research direction in Baijiu industry.In this paper,the composition of distillers'grains was summarized,and the necessity of processing distillers'grains was analyzed.The research progress of distillers'grains in feed production, organic fertilizer production,functional materials production,energy production,active material extraction and raw material preparation,secondary brewing was summarized.The future development direction of distillers'grains resource technology was prospected and suggestions were put forward.

Key words:Baijiu;distillers'grain;component;resource utilization technique

中图分类号:TS261

文章编号:0254-5071(2024)08-0013-07

doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2024.08.003

引文格式:唐哲仁,高勇,师雄,等.白酒酒糟资源化利用技术研究进展[J].中国酿造,2024,43(8):13-19.

收稿日期:2023-11-10

修回日期:2024-03-23

基金项目:国家重点研发计划(2022YFC3203504-2)

作者简介:唐哲仁(1991-),男,工程师,博士,研究方向为有机固废资源化利用。

*通讯作者:师 雄(1980-),男,高级工程师,博士,研究方向为固废处理与资源化。