白酒是世界6大蒸馏酒之一，以高粱、小麦、大米等粮谷为原料，大曲、小曲等为糖化发酵剂，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、陈酿、勾调等复杂工序酿制而成，可分为酱香型、浓香型、清香型等12种主要香型[1-3]。作为我国酿酒行业的重要支柱，白酒产业对经济发展和文化传承具有重要作用。
白酒酒糟又称酒醅糟或丢糟，是白酒酿造工艺的主要固体副产物。我国白酒酒糟的年产量超1 000万 t，其主要以水分含量高、易腐烂的湿酒糟形态存在，湿酒糟保留了酿酒原料中的蛋白质、淀粉、纤维素、脂肪等有机组分，具有较高的资源化利用价值[4-5]。白酒酒糟的传统利用途径主要有饲料、堆肥等，但由于其水分和微生物含量较高，在贮存时易腐败变质，堆放过程中还会产生有害气体和高浓度有机渗滤液，存在严重的环境污染风险。酒糟含有蛋白质、脂肪和纤维等富碳有机物，并富含氮、磷、硫等元素，是制备高值功能材料的重要原料[6]。例如， 利用其丰富的碳骨架以及原位掺杂的氮、磷、硫，可制备超级电容器电极、吸附剂材料及催化剂材料。
本文梳理白酒酒糟的组成特性与发展趋势，归纳其在饲料、堆肥、厌氧发酵及高值成分提取等传统领域的应用，综述酒糟在钠离子电池、超级电容器、吸附剂、催化剂、电磁屏蔽材料及黏合剂等高值功能材料领域的研究成果，并对未来发展方向进行展望，以期为推动酒糟资源化利用技术的创新与产业发展提供参考。
1 我国白酒发展状况和白酒酒糟的组成成分
1.1 我国白酒发展状况
由图1可知，2010—2024年，我国白酒产量呈现先升后降的趋势[1]，于2016年达到约1 400万 t的峰值后逐年回落，至2024年降至450万 t左右。白酒的销售额从2010年的2 000亿元稳步增至2024年的8 000亿元，表明白酒产业的产量虽趋稳回落，但产品结构与附加值仍持续优化提升。同时，白酒产量整体在300万～1 000万 t波动，表明酿酒行业总体规模依然庞大。随着白酒产量的变化，酒糟年产量亦发生相应波动[7]。根据每生产1 t白酒约产生3～4 t 酒糟的比例推算，酒糟年产生量长期维持在1 000万 t 以上，其高效、清洁、高值化利用的需求愈发重要。
图1 2010—2024年我国白酒、酒糟产量及白酒销售情况
Fig.1 Output of Baijiu and distiller’s grains and Baijiu sales in China from 2010 to 2024
1.2 白酒酒糟的组成成分
酒糟的基本性质受原料种类、生产工艺及地域差异的影响，具有高度复杂性。其外观多呈深棕色，并伴有特征性刺鼻气味[8-10]。由表1可知，不同来源酒糟在干物质、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分及总磷等含量上差异明显，反映出其组成的高度异质性。其中，玉米酒糟以高脂肪（9.7%～14.5%）、高蛋白（21.5%～30.5%）为主要特征；高粱酒糟蛋白质尤为丰富（19.0%～32.9%）；浓香型白酒酒糟的粗纤维（28.6%）与粗灰分（9.9%～14.9%）质量分数均较高，这与其原料配比及发酵工艺密切相关。
表1 不同来源酒糟的组成成分
Table1 Composition of distiller’s grains from different sources
%成分玉米酒糟[8-13]高粱酒糟[8-13]浓香型白酒酒糟[9,12-13]干物质89.7～93.085.3～91.489.4淀粉1.7～2.02.4～2.912.7～13.7粗蛋白21.5～30.519.0～32.916.7～29.7粗脂肪9.7～14.56.6～13.34.8～9.6粗灰分2.0～5.20.3～6.19.9～14.9粗纤维5.1～11.44.0～8.628.6总磷0.7～1.10.7～0.90.2～0.4
2 白酒酒糟的传统应用
2.1 饲料生产
饲料是现代畜牧业的物质基础，也是关系国家粮食安全和国民营养供给的战略性产业[14]。酒糟富含粗蛋白、粗脂肪、残留淀粉、维生素及必需微量元素，是优质的高价值动物饲料成分[15-17]。Tidwell等[18]评估20%、40%高蛋白干酒糟（high-protein dried distiller’s grains，HP-DDG）及40% HP-DDG+1%赖氨酸3种等氮饲料在斑点叉尾鮰饲料中的应用效果。结果表明，20% HP-DDG组可获得与对照组相近的生长性能，当添加量升至40%时，则需补充赖氨酸以维持生长。因此，HP-DDG在斑点叉尾鮰饲料中的适宜添加量至少为20%。Dos Reis等[19]利用酵母对酒糟进行好氧生物处理，并同步生产单细胞蛋白作为饲料补充剂。从10株酵母中筛选出2株酿酒酵母、1株近平滑假丝酵母及1株光滑假丝酵母，在最优条件下（70%酒糟、5 g/L蛋白胨），体系最高生物量达388 mg/L，所产微生物粗蛋白质量分数平均达46.85%。同时，该处理使酒糟的生物需氧量和化学需氧量分别降低55.8%和46.9%，有效降低酒糟的污染负荷。综上，酒糟饲用价值突出，可直接作为优质原料适量添加至饲料中，在不影响养殖对象生长性能的前提下替代部分常规饲料组分；也可通过微生物生物转化将酒糟提质制备高蛋白单细胞蛋白饲料，在饲料资源化利用领域展现出广阔的发展潜力与应用空间。
2.2 堆肥
堆肥是一种成熟的好氧生物处理工艺，可用于有机固体废弃物的资源化利用。酒糟含有丰富的大分子有机物，可在受控好氧条件下被微生物转化为腐殖质与矿质养分，用于改良有机土壤，提高土壤中氮、磷、钾等养分，以及调节土壤微生物群落结构与功能，从而增强土壤肥力[20-21]。Zhou Xiaohou等[22]利用白酒酒糟废物和湿法磷酸制备出具有多元素缓释特性的生物炭基肥料，其可在60 d内缓慢释放91.7%的正磷酸盐、61.5%的Fe、83.5%的Al和83.6%的Mg，有效改善养分的缓释特性，实现了酒糟的资源化和磷的高效利用。Yu Min等[23]研究酱香型白酒酒糟添加量（0%、8%、16%）对污泥堆肥腐殖化过程的影响。结果表明，16%酒糟添加量可显著延长堆肥高温期，腐殖酸含量提高65%，发芽指数提高18%，堆肥品质明显改善。综上，酒糟凭借丰富的大分子有机物，可通过好氧堆肥腐殖化形成营养物质，在改良土壤理化性质、调控微生物群落结构及提升土壤肥力方面具备良好应用价值。
2.3 厌氧发酵转化为沼气等高值产物
厌氧发酵是一种成熟且可扩展的可持续处理技术，可将酒糟同步转化为沼气（主要成分为甲烷和二氧化碳）与富营养沼渣两种高值产物。Ao Tianjie等[24]研究酱香型白酒酒糟的中温厌氧发酵性能。结果表明，通过加水稀释进料可实现厌氧发酵的稳定运行，容积沼气产率达1.30 L/（L·d）。但是，当不稀释进料时，酒糟中高含量乳酸（74.16 g/kg）、乙酸（30.66 g/kg）等有机酸迅速积累，导致系统酸化且运行中断。Fu Shanfei等[25]以白酒酒糟为原料，研究中温条件下两相厌氧发酵（先产氢气后产甲烷）的产气性能。结果表明，两相工艺的氢气和甲烷产率分别为14.8 mL/g和274 mL/g （均以挥发性固体计）。相比于单相工艺的甲烷产率，两相工艺的甲烷产率提高10.8%，滞后时间缩短9.1 d，挥发性固体去除率和能量回收率分别提高10.4%和12.9%。综上，酒糟厌氧发酵可同步实现沼气与沼渣资源化回收，但原料中高浓度有机酸易引发体系酸化失稳，是实际应用中亟待解决的技术瓶颈。
2.4 提取高价值成分
酒糟含有肽、酸、多酚、蛋白质、单宁、酵母提取物和膳食纤维等多种高价值成分，可通过化学、物理、生物及其组合方法进行提取。侯梦媛等[26]以浓香型白酒酒糟为研究对象，分析酒糟中的蛋白组分分布。结果表明，醇溶蛋白含量最高，占酒糟总蛋白的44%～50%。在此基础上，分别采用醇碱法和乙酸法提取干燥前后酒糟中的醇溶蛋白，并从提取得率、纯度、分子质量、氨基酸组成、傅里叶变换红外（Fourier transform infrared，FTIR）光谱和热学特性等方面对2种方法的提取效果进行比较。结果表明，醇碱法的提取得率（7.09%）和纯度（95.20%）均高于乙酸法，且醇碱法提取的干燥前后酒糟醇溶蛋白在分子质量、氨基酸组成、FTIR光谱和热学特性方面无明显差异，而乙酸法提取的蛋白在得率、氨基酸含量及热学性质方面存在较大差异。Yin Zhongtian等[27]从白酒酒糟中分离阿魏酰低聚糖，并对其结构特征与功能活性进行系统研究。结果表明，阿魏酰低聚糖具有一定的自由基清除能力，表现出良好的抗氧化活性。此外，该成分能够有效抑制巨噬细胞中促炎因子分泌，同时促进抗炎因子分泌，表现出良好的抗炎活性。综上，白酒酒糟富含多种营养组分与功能性活性物质，通过化学、物理、生物或其组合技术可实现高价值成分的逐级分离与提取。当前研究已证实醇溶蛋白的高效提取工艺及阿魏酰低聚糖的抗氧化与抗炎潜力，展现出酒糟在食品、保健品及生物医药领域的深加工开发前景。
3 白酒酒糟制备功能材料的高值应用
3.1 钠离子电池负极材料
钠离子电池因钠资源丰富、成本低廉而备受关注。然而，钠的电负性较低，钠离子电池通常表现出更低的电压和比容量，导致其能量密度偏低。硬炭是理想的钠离子电池负极材料[28]。酒糟因含碳组分丰富和杂原子种类多等优势，成为一种极具应用前景的钠离子电池硬炭前驱体，通过合理的预处理和炭化工艺调控，可制备出具有大层间距和丰富孔隙结构的硬炭负极材料[29]。Xu Dan等[30]以白酒酒糟为前驱体，通过500 ℃预炭化、球磨处理和1 100 ℃高温炭化制备酒糟衍生硬炭材料。该材料具有0.386 nm的最大层间距和优化的闭孔结构，有利于钠离子的快速传输与存储。在醚基电解液中，该材料表现出91.1%的首次库仑效率及卓越的倍率性能，在0.05 A/g电流密度下的比容量为320 mAh/g，即使在10 A/g电流密度下仍能保持202 mAh/g的比容量。该材料还具有出色的长循环稳定性，在5 A/g电流密度下循环8 000次后的比容量保持率高达93.7%。
杂原子掺杂是硬炭材料的表面改性技术，通过改变层间距和局域电子环境，从而提升硬炭材料的电化学性能。Wang Xinrui等[31]以五粮液酒糟为原料，通过500 ℃预炭化和1 100 ℃高温炭化制备硬炭，并进一步以正硅酸四乙酯为硅源进行掺杂改性。结果表明，硅原子取代碳骨架中的碳原子形成Si-C键，将层间距从0.377 nm增至0.388 nm。更大的层间距不仅能有效减少钠离子嵌入/脱出过程中的体积膨胀，还能提高材料的电子导电性，从而显著提升其储钠性能。改性硬炭在20 mA/g电流密度下的可逆比容量为280.6 mAh/g，循环100次后的比容量保持率为102.6%。
酒糟作为制备钠离子电池硬炭负极的前驱体，主要通过直接炭化与杂原子掺杂两种策略转化。直接炭化工艺相对简便，通过参数优化可实现有效结构调控。杂原子掺杂策略，可主动调控材料电子结构，但该方法合成复杂度增加、试剂成本更高。
3.2 超级电容器
超级电容器是一种具有高功率密度和长循环寿命的储能器件[32]。多孔炭是超级电容器的核心电极材料。尽管酒糟中常含大量稻壳，其高灰分会显著影响炭材料的孔结构，但使用酒糟为原料制备多孔炭的优势仍有以下几点：1）独特的有机组分使其在活化制炭过程中的反应活性高，更易于构建微-介-大孔分级结构[33-34]；2）酒糟自身富含氮、氧等杂原子，可在活化过程中实现原位自掺杂，不仅可通过赝电容的引入提升比电容，还可通过表面亲水性的改善促进离子传输[35]。
Shi Chao等[36]以高粱酒糟为原料，通过两步KOH活化法合成多孔炭材料（HPC-K750）。在球磨混合过程中，炭化酒糟的表面生成大量羟基，提高了表面润湿性，保证炭化酒糟与KOH均匀接触，有利于后续KOH活化作用，所获得的多孔炭具有高比表面积（3 047 m2/g）、 富含微孔和介孔以及具有独特的石墨烯纳米片微观结构。在2 mol/L KOH和1 mol/L H2SO4电解质中，分别表现出329 F/g（1.0 A/g）和311 F/g（1.0 A/g）的比电容，以及在2 mol/L KOH电解质中的优异倍率性能（50.0 A/g时比电容保持率为73%）。Xu Dan等[37]使用球磨依次混合KOH、三聚氰胺和炭化酒糟，经炭化后制备具有超高比表面积（3 442.97 m2/g）、高介孔率（73.3%）、氮氧原子比例分别为1.85%和9.08%的多孔炭（NVPC-1）。NVPC-1在1.0 A/g电流密度下具有413 F/g的比电容，在50 A/g时仍保持267 F/g的比电容。在600.5、900.0 W/kg 和2 500.6 W/kg的功率密度下，对称超级电容器在6 mol/L KOH、1 mol/L Na2SO4和1 mol/L Et4NBF4/ACN电解质中的能量密度分别为16.7、21.2 Wh/kg和54.0 Wh/kg。总之，酒糟作为超级电容器炭前驱体的核心优势在于其低成本、可规模化，且天然富含杂原子并具有初始多孔结构，易于通过活化构建理想的分级孔道，同时实现原位氮/氧掺杂，从而提升赝电容和改善电极/电解质界面特性。
3.3 吸附剂
吸附剂是一类具有高比表面积、多孔结构和丰富表面官能团的功能材料，可通过物理吸附或化学相互作用捕获并固定环境污染物[38]。吸附剂性能主要与3个结构特性有关[39-40]：1）高比表面积，提供大量活性位点用于吸附；2）发达多孔结构，实现高吸附容量和高效传质；3）可调表面官能团，提高对目标污染物的选择性和亲和力。Arslanoğlu等[41]在800 ℃炭化葡萄渣和酒糟混合物，在无化学活化剂添加下制备出高孔隙率多孔炭。多孔炭比表面积为1 290.5 m2/g，总孔容为0.566 7 cm3/g，对四环素和环丙沙星的吸附容量分别为29.16 mg/g和46.37 mg/g。Tang Hengjun等[42]以酒糟为原料，基于KOH活化在600 ℃制备多孔炭（KBC-2）。KBC-2的比表面积为239.65 m2/g，孔容积为0.211 5 cm3/g。在pH 2和投加量3 g/L的最佳条件下，KBC-2对50 mg/L Cr(VI)溶液的去除率达99.99%，对应的吸附容量为29.54 mg/g。吸附行为以多层化学吸附为主，主要由静电吸引、含氧官能团介导的还原（Cr(VI)还原为Cr(III)）以及随后的络合作用共同控制。Yu Hongdi等[43]以菌渣、酒糟和沼渣为原料，通过KOH和KHCO3双活化法制备多孔炭。多孔炭的微介孔比为0.70，氮质量分数为3.36%，比表面积高达2 326.5 m2/g，表现出对氯苯（594.0 mg/g）和苯（394.3 mg/g）的高吸附容量。此外，多孔炭也具有优异的再生性能，经过4次循环后仍能保持初始容量的82%。综上，酒糟衍生多孔炭作为吸附剂具有比表面积高、孔结构可调、表面官能团丰富等优点，可通过直接炭化或化学活化法简便制备，其吸附性能与制备条件密切相关，对有机污染物和重金属离子均表现出高效去除能力，吸附机制涉及静电吸引、还原络合及π-π作用等多种途径。
3.4 催化剂
酒糟富含纤维素、半纤维素和木质素等木质纤维素组分，不仅具有较高的本征碳含量，还含有大量的杂原子锚定高活性金属，是制备碳基催化剂的理想前驱体[44-45]。Liu Shuangmei等[46]在氮气氛围下先炭化酒糟制备多孔炭，随后依次向多孔炭中滴加氯化铁和硼氢化钠溶液，制得铁负载多孔炭催化剂（DB300@Fe）。DB300@Fe保留了丰富的氧官能团，不仅能通过强电子相互作用锚定Fe颗粒，还可与碳基质协同，增强对四环素的吸附。在pH值为7时，DB300@Fe对四环素的去除率高达95.08%，且在5次循环后仍能保持65.45%的去除率。Cazetta等[47]以酒糟为原料，通过210 ℃水热处理和750 ℃ CO2物理活化合成钴修饰的N、S双掺杂纳米多孔炭（VPCO）。Co-N活性中心由钴物种与氮物种配位形成，可显著提高催化反应的动力学性能和效率。VPCO表现出优异的氧还原反应催化活性，起始电位为0.91 V（相对于可逆氢电极），电子转移数接近4。同时，对于肼氧化反应，其起始电位低至0.36 V（相对于可逆氢电极），显示出低反应过电位和高本征活性。
综上所述，酒糟富含碳源和杂原子（氮、氧、硫等），且能锚定钴、铁等金属活性位点，是制备催化剂的优质前驱体。通过炭化、活化及金属负载等改性策略，可获得具有丰富官能团和协同催化效应的多孔炭材料，在有机污染物降解及电催化等领域展现出优异的活性和稳定性。
3.5 电磁屏蔽材料
电磁屏蔽是指利用导电或导磁材料制成屏蔽体，通过反射、吸收或多次反射等方式衰减电磁波传播，从而阻止或减少外部电磁干扰进入设备内部，同时也可防止内部电磁能量向外辐射[48]。
Xiong Chuanyin等[49]以酒糟为原料，经两步KOH活化制备出具有微孔与介孔结构的多孔炭。随后，通过静电吸附、冷冻干燥及热压工艺，构建由导电TEMPO-氧化纤维素纳米纤维、导电炭黑与酒糟活性炭（vinasse activated carbon，VAC）组成的三元复合材料。导电炭黑在静电作用下能吸附在氧化纤维素纳米纤维骨架上，形成良好导电路径，导电层与VAC形成堆叠，构建连续的网络结构。三元复合材料在弯曲1 000次后的屏蔽效率仍可达35.1 dB。Wang Tianxu等[50]采用两步KOH活化法制备VAC，再通过真空过滤和冷冻干燥制备具有多层分级导电结构的纤维素纳米纤维/碳纳米管/VAC复合材料。其中，纤维素纳米纤维自组装提供多层分级结构的主要骨架结构；冷冻干燥方法起到冰晶插层作用，在材料内部构建由冰晶模板导向的多层、多孔的分级结构；连续的碳纳米管网络构成高导电界面，实现高屏蔽效能。多层多孔结构使电磁波发生多次反射和散射，有助于电磁波能量转化为热能。因此，当材料厚度为0.9 mm时，其平均屏蔽效能高达69 dB，可阻挡99.999 97%的入射电磁波能量。即使厚度减小至0.3 mm，其屏蔽效能依然能达到34.7 dB，可阻挡99.97%的电磁波。综上，酒糟衍生多孔炭通过与导电填料复合，可实现高效电磁屏蔽（最高69 dB）。其优势在于原料廉价，但短板是单一酒糟衍生多孔炭导电性不足，需依赖碳纳米管等高导电组分辅助。
3.6 黏合剂
酒糟是富含蛋白质、脂肪和纤维的生物质资源，通过选择性氧化处理，使纤维素组分被活化形成醛基，与木质素发生交联反应，赋予其黏合性能[51]。Feng Zihao等[52]采用高碘酸钠对酒糟进行选择性氧化处理，得到氧化酒糟。氧化处理过程断裂纤维素链上的C2—C3键，在纤维素表面引入醛基，含量达3.90 mmol/g。氧化酒糟粉末可作为无溶剂生物基木材黏合剂使用。在热压条件下，氧化酒糟中的醛基与木材表面的木质素发生缩合反应，形成牢固界面。该黏合剂表现出高黏结强 度（2.28 MPa）和优异的耐溶剂性，在水中浸泡2 h后仍能保持84%以上的黏结强度。综上，酒糟经选择性氧化后可直接作为无溶剂生物基木材黏合剂，具有黏结强度高、耐水性强、绿色环保等优势。
4 结 语
本文从白酒酒糟的发展趋势出发，对比不同白酒酒糟的组成差异，介绍其在饲料、堆肥、厌氧发酵及成分提取等传统领域的研究进展，综述近年来酒糟衍生功能材料在钠离子电池、超级电容器、吸附剂、催化剂、电磁屏蔽材料及黏合剂等高值领域的研究进展。我国白酒酒糟的年产量超1 000万 t，其成本低廉，且富含碳、氮、氧、硫等杂原子；经炭化/活化处理可制得具有高比表面积、分级多孔结构、杂原子掺杂及大层间距（＞0.38 nm）的炭材料，该炭材料作为钠离子电池负极、超级电容器电极和吸附剂时展现出优异的性能。此外，酒糟还可用于制备生物基黏合剂，或与碳纳米管、纤维素纳米纤维复配用于电磁屏蔽等新兴领域，展现出较优的性能。然而，酒糟衍生功能材料目前仍处于实验室研究阶段，其关键难题在于成分批次差异显著、预处理成本占比过高、工艺放大后结构和性能骤变。未来工作应重点研究酒糟的分级分类利用、绿色高效的酒糟预处理技术开发以及酒糟衍生功能材料的结构和性能一致性调控，为酒糟衍生功能材料的规模化应用提供理论依据和技术支撑。
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