全球葡萄酒行业是国际农业经济的主要支柱，但同时也是木质纤维素废弃物和有机副产品的重要产生者 (Maicas & Mateo, 2020)。每年，葡萄的种植和加工会产生数百万吨农业残留物，如果通过填埋或焚烧等传统处置方法进行管理，将构成重大的环境威胁 (FAS-USDA, 2026)。这些威胁包括酸性化合物渗入地下水、不受控分解过程中温室气体的排放以及陆地氮循环中珍贵有机碳的损失。然而，在当代循环生物经济的框架内，这些材料被统称为葡萄废弃物，越来越不被视为处置负担，而被认为是分子和结构前体的高密度储库 (Gabur et al., 2024; Maamoun, 2022)。葡萄废弃物包括果皮、种子、果梗和果枝等多种流，是生物活性次生代谢产物、结构聚合物和能量前体的丰富来源，这些来源可以被系统地重新整合到工业价值链中 (Baroi et al., 2022; Evtuguin et al., 2024; Salem et al., 2022)。
这些成分的战略高值化利用与联合国可持续发展目标 (SDGs) 直接一致，通过促进资源效率、减少葡萄种植的碳足迹以及为葡萄酒行业创造多样化收入流 (Brito et al., 2024; Martínez-Falcó et al., 2023; Verma et al., 2025)。通过将酒糟、渣滓和果梗转化为先进材料、功能性食品配料和可再生能源，该行业可以从线性的“获取 - 制造 - 处置”模型过渡到再生系统 (Melikoglu, 2026a)。这一过渡以葡萄固有的化学复杂性为支撑。例如，葡萄种子和果皮是多酚的仓库，包括白藜芦醇、原花青素和花青素，它们表现出强效的抗氧化、抗炎和抗菌特性 (Hegedüs et al., 2022; Padilla-González et al., 2022; Sochorova et al., 2020)。此外，果梗和果枝提供了坚固的木质纤维素基质，可以通过热或化学转化为高性能碳和生物复合材料。
绿色化学和热化学工程的最新进展解锁了使用可持续溶剂和强化技术高效回收这些化合物的潜力。绿色提取方案（如超临界流体萃取 (SFE) 和低共熔溶剂 (DES) 的使用）的采用，彻底改变了在不伴随传统有机溶剂环境毒性的情况下隔离敏感分子的能力 (Afraz et al., 2023; Fraguela-Meissimilly et al., 2023; Melikoglu, 2025a)。除了分子提取外，葡萄废弃物的结构部分正被重新利用于纳米工程材料和环境修复的生物吸附剂。葡萄衍生碳工程的最新进展突显了它们作为能源存储应用高性能候选者以及从工业废水中有效修复重金属的潜力。同时，热解、气化和厌氧消化等热化学转化途径将低价值残留物转化为生物油、生物甲烷和绿氢 (H2)，为能源中性甚至能源盈余的葡萄种植操作提供了清晰的路径。
尽管取得了这些技术突破，葡萄废弃物高值化利用的工业应用仍然分散。许多酒庄仍将副产品管理视为次要运营成本，而不是其商业模式的核心组成部分。这一差距突显了对当前技术现状进行全面、多维度评估的需求，以识别可以整合到连贯的级联生物炼厂模型中的协同路径。这种模型优先将高价值生物活性物质的提取作为第一步，随后从剩余纤维中合成功能材料，最后将最终残留物转化为生物能源。这种整体方法确保每一克生物质都被利用到其最大的技术和经济潜力，有效中和了生产周期的环境影响。
因此，本综述提供了对葡萄种植高值化利用格局的组织化分析，从实验室规模创新推进到工业可行性。第 2 节评估了当代技术，包括绿色提取、功能应用、先进材料合成和能源生产。第 3 节批判性地讨论了这些发现，综合了性能指标并评估了集成生物炼厂模型的技术经济可行性。第 4 节讨论了关键的未来挑战，如工业规模化、材料稳定性和人工智能的整合，而第 5 节提出了研究的核心结论。通过建立对这些残留物的数据驱动理解，本工作为将葡萄酒行业重新定义为循环生物经济的基石提供了技术路线图。以下章节对定义葡萄废弃物多维度高值化利用的方案和突破进行了严谨的考察，为工业整合和经济回报奠定了基础。
