《Sustainable Horizons》：Vine-pruning wood: A strategic feedstock for integrated circular biorefineries
葡萄修剪枝条是葡萄栽培产生的最丰富但利用不足的木质纤维素残渣之一。与以往聚焦于单一增值路径的综述不同，本综述在循环生物经济（circular bioeconomy）和综合生物精炼（integrated biorefineries）框架内，将葡萄修剪枝条作为战略性原料进行了全面的系统级评估。其木质纤维素基质和生物活性化合物支持多种增值途径，包括农艺应用（堆肥、覆盖和生物炭）、回收用于酿酒、制药、化妆品和食品领域的高价值生物活性化合物，以及生产可再生能源载体、先进生物材料和纤维产品。特别强调了绿色提取技术和级联生物精炼方法，突出其在通过从单一生物质来源顺序回收多种价值流以实现资源效率最大化方面的潜力。本综述还整合了技术经济评估（techno-economic assessment, TEA）、生命周期评估（life cycle assessment, LCA）和监管考虑，作为评估环境绩效、经济可行性、工业可扩展性和工业实施的关键要素。尽管取得了重大进展，但在技术成熟度、过程集成、生物质变异性以及数字和生物技术工具的部署方面仍存在重大挑战。此外，缺乏协调的工业共生框架继续阻碍从孤立的增值路径向完全整合的“零废弃”系统的过渡。本综述与可持续发展目标（Sustainable Development Goals, SDGs）（特别是目标12：负责任消费和生产）以及循环生物经济政策框架保持一致，促进葡萄修剪枝条的可持续和综合增值。
**1. Introduction**
葡萄修剪枝条是葡萄栽培中产生量最大但利用不足的木质纤维素残渣，传统处理方式（露天焚烧、土壤翻入）造成环境负担。其化学组成使其适用于多种增值路径，本综述旨在系统评估其在循环生物经济中的战略地位，并整合技术经济、环境与监管维度。
**2. Composition, potential, and high-value compounds of vine-pruning wood**
**2.1 Lignocellulosic structure and chemical composition**
**2.1.1 Structural polymers and chemical composition**
葡萄修剪枝条主要由纤维素、半纤维素和木质素构成，含少量灰分和提取物。木质素是芳香族聚合物的来源，适用于先进材料及精细化学品生产。
**2.1.2 Fiber morphology and material application**
纤维直径多在20–30 μm，直纤维比例高，适合作为木基复合材料的补充组分，有助于降低碳足迹。
**2.2 Fibers and nanocellulose**
**2.2.1 Lignocellulosic fibers**
通过湿法或干法预处理可获得高性能纤维，湿法处理化学品用量低、纤维性能优于干法，可与黄麻、亚麻等传统纤维媲美。
**2.2.2 Nanocellulose production**
采用碱处理、漂白及酸水解可制备高结晶度（约82%）的纤维素纳米晶（cellulose nanocrystals, CNCs），其热稳定性较高，可用于纳米复合材料。
**2.2.3 Composite materials and fiber modification**
葡萄纤维可掺入聚乳酸（polylactic acid, PLA）基体，化学改性（如丝光处理）可改善纤维与聚合物的界面粘附性。
**2.2.4 Green processing and emerging applications**
温和化学机械制浆可生产优质纸浆或纳米纤维素原料，碱处理浓度（1–3 wt%）可优化纤维形态与拉伸强度。
**2.3 Phenolic and antioxidant fractions**
**2.3.1 Stilbenes: the characteristic phenolic compounds of vine-pruning wood**
葡萄修剪枝条富含芪类化合物，如白藜芦醇、ε-葡萄素等，含量受品种、采收期和干燥条件影响较大。
**2.3.2 Other phenolic compounds and oxidant potential**
除芪类外，还含有黄烷醇（儿茶素、原花青素）和酚酸（阿魏酸、没食子酸等），赋予提取物抗氧化和抗菌活性。
**2.3.3 Aromatic compounds and minerals**
芳香族化合物（如糠醛衍生物、己醛）可在适度热解时释放，用于饮品增香；同时含有氮、钾、钙、铁等矿物元素，支持土壤改良和营养补充应用。
**2.3.4 Aromatic compounds**
控制烘烤可促进挥发性芳香化合物生成，但过高温度可能产生苯等有害物质。
**2.3.5 Mineral composition**
矿物质组成受基因型和土壤条件影响，可回用于农业生产或食品增补。
**3. Green extraction and processing technologies for vine-pruning wood**
**3.1 Principles of green chemistry and sustainable extraction**
绿色提取旨在减少有害溶剂使用和能耗，优先采用超临界流体、深共熔溶剂等绿色溶剂，并需评估可扩展性和整体环境影响。
**3.2 Methods and process intensification**
超声波辅助提取（ultrasound-assisted extraction, UAE）通过空化效应提高酚类回收率；微波辅助提取（microwave-assisted extraction, MAE）利用介电加热实现快速提；超临界CO
2萃取（supercritical fluid extraction, SFE）可获高纯度提取物。各技术在能耗、溶剂使用和工业放大方面各有利弊。
**3.3 Applications of green extraction to vine-pruning wood**
葡萄蔓提取物具有抗真菌和抗霉菌毒素活性，并可诱导葡萄防御代谢，作为生物刺激素和生物农药的潜力。
**3.4 Industrial potential and challenges for scale-up**
工业放大受生物质异质性、预处理效率及下游纯化制约，需结合技术经济评估与生命周期评估优化工艺，并采用模块化、连续化设计。
**4. Current management practices and valorization pathways for vine-pruning wood**
**4.1 Conventional disposal routes and limitations**
传统上仍以低价值处置为主，欧盟法规鼓励回收利用，如堆肥、能源回收或工业加工。
**4.2 Agronomic reuse of vitivinicultural residues through soil application and amendment**
堆肥和蚯蚓堆肥可产生稳定有机改良剂，改善土壤肥力；热解制备生物炭（biochar）可提高碳固定和养分保持能力，但需关注多环芳烃（PAHs）及毒性。覆盖栽培可减少蒸发约16–18%。
**4.3 Bioactive applications: viticulture, oenology, food, cosmetic and pharmaceutical sectors**
**4.3.1 Viticultural and oenological applications**
水提物可作为叶面生物刺激素，提高葡萄产量和酒中氨基酸含量；碎木用于酿酒可释放酚类和芳香化合物，改善酒色和香气。
**4.3.2 Food preservation applications and antifungal applications**
提取物对多种采后病原真菌有抑制作用（≥41%抑制率），可延长货架期，并适用于活性包装材料。
**4.3.3 Cosmetic and dermocosmetic applications**
提取物具有抗氧化、抑制酪氨酸酶、胶原酶和弹性酶活性，对皮肤细胞无细胞毒性，可用于抗衰老和美白产品。
**4.3.4 Pharmaceutical and biomedical applications**
提取物对革兰氏阳/阴性菌和酵母有抑菌活性（最小抑菌浓度0.6–4.0 mg mL
?1），并抑制α-淀粉酶和乙酰胆碱酯酶，显示出降糖和神经保护潜力；对癌细胞系有抗增殖作用。
**4.4 Energy recovery and bioenergy production**
直接燃烧热值约17.6–18.9 MJ kg
?1，可制颗粒燃料；通过生物化学转化可生产生物乙醇（最高8.9 kg/100 kg原料）和生物丁醇；热解
