白酒酒糟綜合利用技術研究進展

胡志強，李存福，張國順，梁吉雷，何清明，丁志陽，劉 露

(1.泰州學院 醫藥與化學化工學院 江蘇省手性醫藥化學品生物制造重點實驗室，江蘇 泰州 225300；2.泰州市梅蘭春酒廠有限公司，江蘇 泰州 225300)

白酒的酒糟又名丟糟、酒醅糟，是酒醅發酵完后再經過蒸餾出酒后殘留的固態混合物，是白酒制造行業最大的副產品。如圖1所示從2008年到2016年我國白酒行業一直保持著產能的高速增長，2017年白酒行業產量有所下降，主要是因為受2012年末白酒質量安全事故和政府嚴加懲治政治貪腐等影響，市場對白酒的需求變少，影響了行業產量的增長[1]。隨著白酒市場的復蘇，2018年我國白酒產量開始上漲。每生產1 t白酒，將會產生6～10 t的酒糟[2]。如果白酒與酒糟按照1∶8的比例計算，2018年全國酒糟產量達到1.1億t。酒糟的含水量較高，堆放過程中會有大量污水滲出，產生的酒糟滲濾液中含有大量的有機污染物。這些污染物酸度高，其中化學需氧量(COD)高達100 g/L，對環境造成了嚴重的污染[3]。除了水分外，酒糟中含有大量的有機物和營養物質。利用酒糟作為原材料制作生物有機肥，不僅可以解決環保問題，還能夠為綠色食品的生產提供有機環境，實現酒糟大規模資源化利用，具有較高的經濟、環保和社會效益。

圖1 2008～2018年白酒產量情況

Fig.1 Production of liquor from 2008 to 2018

1 酒糟成分分析

由于白酒生產采用的原材料和生產工藝等存在差異，造成白酒發酵產生的酒糟營養成分種類和含量各不相同，但酒糟中含有相當豐富的營養物質。酒糟主要是由水、稻殼、糖、淀粉、蛋白質和有機酸等有機物質構成。從表1中可以看出，干糟中的營養物質的含量都要高于鮮糟。與常規飼料玉米相比，干糟中除了粗淀粉外，干糟中其余營養物質的含量(粗蛋白、粗脂肪、無氮浸出物等)均相對比較高。

表1 酒糟中常規營養成分[4]Table 1 Conventional nutrient in distiller's grains

注：無氮浸出物內包含了粗淀粉。

表2 白酒糟中氨基酸含量[4]Table 2 Amino acids content in distiller's grains

注：*表示必需氨基酸。

表3 白酒糟中的維生素含量[4]Table 3 Vitamin contents in distiller's grains

表4 白酒糟中的無機元素含量[4]Table4 Inorganic element content in distiller's grains

表2～4向我們證明酒糟中含有多種氨基酸、維生素和豐富的酸、酯及醇等發酵產物。由此可見，酒糟中營養成分非常豐富，具有廣闊的開發利用價值。

2 酒糟利用現狀

2.1 生產飼料

酒糟中含有大量的淀粉、蛋白質、氨基酸和維生素等營養成分，十分適合畜禽喂養。酒糟作為畜禽飼料，主要有三種方式：直接飼喂、加工成酒糟蛋白飼料和養殖高蛋白昆蟲后喂飼[5]。

2.1.1 直接飼喂

利用鮮酒糟或者簡單干燥處理后的酒糟直接作為飼料喂養畜禽，方法簡單，并且成本低廉。但是，這種方法也存在諸多弊端：鮮酒糟直接飼喂牲畜，適口性差，不易吸收消化；酒糟容易霉爛，產生病毒，污染環境；鮮酒糟含水率高，易變質，難運輸，對于量大而集中的大、中型的酒廠很難從根本上解決這個問題[6]。

2.1.2 微生物發酵

利用微生物發酵技術開發利用酒糟生產高蛋白飼料，提高酒糟附加值，解決目前蛋白質飼料嚴重短缺問題，是當前研究的重點方向。

經過微生物對酒糟代謝發酵，可以產生大量的菌體蛋白和代謝產物。例如消化酶，多種維生素和有機酶等多種活性物質。這些物質不但能夠改善飼料口味，而且能夠提供動物生理代謝不可缺少的營養元素[7]。相比與采用單一菌種，研究證實采用復合菌種發酵酒糟可以得到蛋白質含量更高的飼料。盧向陽等人利用優良菌種117號產朊假絲酵母、136號熱帶假絲酵母、白地霉和扣囊擬內孢霉混合發酵白酒酒糟，可以將飼料中粗蛋白的含量提高58%，氨基酸、鈣和磷的含量也會顯著增加，而粗纖維和單寧含量則明顯降低，達到國家蛋白飼料質量標準的要求[8]。王成濤等采用了綠色木霉、米曲霉、白腐真菌、產朊假絲酵母、白地霉和地衣芽孢桿菌混合微生物協同發酵啤酒酒糟生產蛋白飼料，發酵產物粗蛋白含量達到34.6%，并具有較高的半纖維素酶、纖維素酶和淀粉酶活性等[9]。

目前此種方法利用酒糟生產蛋白飼料還局限于實驗室，距離形成規模產業化生產還有相當的距離[10]。

2.1.3 養殖高蛋白昆蟲

蠅蛆和蚯蚓等均是很好的動物性蛋白飼料，含有豐富的氨基酸，品質高，深受養殖戶歡迎。采用酒糟和動物糞便作為培養物飼養蚯蚓和蠅蛆等，能夠充分利用酒糟中的有效成分，已經日趨流行。干蚯蚓中蛋白61%，賴氨酸5.3%，蛋氨酸0.73%。蠅蛆干粉中蛋白質含量53.3%，賴氨酸4.1%，蛋氨酸1.4%，并且具有抗菌促生長的功能，可以用于雞、鴨、豬和水產養殖的活飼料[11]。同時，飼養這些作物的廢渣也是一種氮含量很高的有機肥，可以制成高品質的復合化肥，具有廣闊的應用市場[12]。

2.2 生產化工原料

白酒酒糟中含有很多有用的化學物質，從酒糟中提取這些物質可以實現白酒酒糟的資源化利用。

2.2.1 提取植酸

酒糟中含有植酸，可以作為生產植酸的原料。張云鵬等以白酒酒糟為原料，通過鹽酸浸提法進行酸漬，浸取液經過一系列處理后，植酸的提取量可達到16.92 mg/g[13]。

2.2.2 生產甘油

酒糟能夠生產甘油。孫書靜采用廢酒糟，經過糖化、發酵和離子交換方法提純除雜等工藝產生精甘油，精甘油中丙三醇的含量可達90%～95%，精甘油的收率能夠達到8%～9%[14]。

2.2.3 生產木糖醇

木糖醇是一種重要的功能性五碳糖醇，在體內代謝不需要胰島素參與，可以直接通過細胞被人體吸收。此外，木糖醇還有類似甘油和其它多元醇的優異特性，所以廣泛地被運用與國防、醫療、化工、皮革、涂料和食品等行[15-16]。酒糟可以作為生產木糖醇的原料。在優化后的發酵條件下，采用熱帶假絲酵母直接發酵，經過石乳中和等簡單處理的酒糟水解液，可以得到較高產率的木糖醇[17]。

2.2.4

丁二酸是重要的一種平臺化合物，在化工、醫藥、食品、農藥。防腐劑等領域有廣泛用途。周小兵等人利用酒糟為原料，采用琥珀酸放線桿菌 Actinobacillus succinogenes F3-21可以發酵產生丁二酸，丁二酸產量可高達28.8 g/L[18]。

2.3 生產燃料

除了水分以外，酒糟中絕大部分為有機物。所以，酒糟能夠作為能源利用。作為能源利用酒糟的方式很多，可以直接燃燒，發酵產生沼氣，生產乙醇，還可以氣化產生燃氣。

2.3.1 直接燃燒

研究表明，除了將近60%的水分外，酒糟中含有約40%的有機物，這部分物質的可以作為生物質可燃物質。干燥酒糟的揮發分比較高，高于250℃都能夠著火燃燒[19]。干燥的酒糟的軟化溫度高于1290℃，可以作為鍋爐燃燒材料[20]。另外，酒糟還可以作為循環流化床過路的燃料[19]。

2.3.2 發酵產生沼氣

酒糟中含有大量的有機酸、淀粉和蛋白質等易降解有機物。厭氧條件下，經過厭氧微生物發酵，酒糟中易降解有機物可分解成沼氣。利用這個特點，酒糟厭氧發酵后可以生產沼氣能源，同時沼渣還能夠作為肥料。

孫珂研究發現可以將酒糟淘洗后，對洗出物進行厭氧發酵生產沼氣；也可以將酒糟和餐廚垃圾、豬糞、秸稈等其他有機物混合發酵生產沼氣。 添加餐廚垃圾，有助于提高總甲烷產率，但較高的固含率會影響微生物的代謝活性，降低反應速率，延長發酵周期[21]。

2.3.3 生產燃料乙醇

采用固態發酵工藝，利用酒糟生產燃料乙醇，產率可達到4.18%[22]。采用霉菌分解纖維素和優良酵母菌發酵，能夠分解酒糟中部分纖維素，提高燃料乙醇產率。江鵬研究表明纖維素和淀粉利用率可以達27.15%和41.11%，燃料乙醇的產率能夠達到6.15%[23]。

2.3.4 氣化生產燃氣

在適宜的溫度、空氣和水蒸氣的條件下，生物質能夠發生熱解、氧化和還原重整等反應，最終轉化為一氧化碳(CO)，氫氣(H2)和低分子烴類等可燃氣體。酒糟的主要成分為稻殼、淀粉和蛋白質等。這些物質均為生物質，能夠發生氣化反應。酒糟氣化的主要產物為燃氣、木炭和焦油等，而且污染物便于集中控制。因此，氣化生產燃氣是酒糟燃料利用的一個發展方向[3]。

3 結語

我國白酒生產一直都采取固態發酵和固態蒸餾傳統的釀造工藝，生產了大量的發酵殘留產物-酒糟。針對這種現狀，一是根據不同酒糟獨特的營養成分，進行相應的具體分析，最大程度地利用其營養成分；二是采用混合菌種發酵酒糟生產高蛋白飼料；三是積極探索添加酶制劑的種類和用量，提高酒糟的利用率。通過各種處理方法的綜合利用，提高酒糟資源化利用率。