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26
2026
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01
乳糖利用型酵母发酵冰淇淋水相副产物的研究
作者：
本研究以废弃冰淇淋（WIC）水相副产物为发酵底物，对比了 3 株乳糖利用型酵母（马克斯克鲁维酵母 Y-329、异常德克酵母 Y-1414、乳酸克鲁维酵母 8585）与 1 株非乳糖利用型酵母（酿酒酵母 Y-45） 的产乙醇性能，通过重量监测、HPLC 分析及发酵效率计算发现：无乳糖酶处理时，酿酒酵母 Y-45 和马克斯克鲁维酵母 Y-329 乙醇产量最高（分别达 11.05% 和 10.22% wt/vol），蔗糖会通过分解代谢物阻遏作用抑制酵母对乳糖的利用；添加乳糖酶后，除马克斯克鲁维酵母 Y-329 外，其余菌株乙醇产量均提升，酿酒酵母 Y-45 达峰值 12.5%（72h）；最终证实酿酒酵母 Y-45是 WIC 副产物高值化转化为乙醇的最优菌株，为乳制品废弃物可持续利用提供了技术参考。
一、研究背景与核心目标
产业现状：冰淇淋是全球乳制品核心品类，2023 年全球营收超 730 亿美元，美国年产量超 13 亿加仑，但生产过程中产生大量废弃冰淇淋（WIC）、乳清等副产物。
问题痛点：这些副产物有机含量高，处理成本高且易造成环境压力，亟需可持续的高值化利用方案。
研究目标：
对比 3 株乳糖利用型酵母（马克斯克鲁维酵母 Y-329、异常德克酵母 Y-1414、乳酸克鲁维酵母 8585）与 1 株非乳糖利用型酵母（酿酒酵母 Y-45）的发酵性能。
评估无需乳糖酶预处理时，酵母将 WIC 水相副产物转化为乙醇的可行性。
明确酵母对乳糖、蔗糖的利用特性及交互作用机制。
二、研究材料与方法
三、关键研究结果
WIC 副产物发酵性能（无乳糖酶处理）
乙醇产量排名：酿酒酵母 Y-45（11.05% wt/vol）> 马克斯克鲁维酵母 Y-329（10.22%）> 乳酸克鲁维酵母 8585（4.83%）> 异常德克酵母 Y-1414（3.88%）。
发酵特性：酿酒酵母 Y-45 48h 完成发酵，异常德克酵母 Y-1414 滞后期超 50h，发酵周期达 384h。
糖分残留：乳酸克鲁维酵母 8585 残留约 5% 葡萄糖 + 果糖，所有菌株乳糖利用率极低。
WIC 副产物发酵性能（有乳糖酶处理）
乙醇产量变化：除马克斯克鲁维酵母 Y-329（降至 9.3%）外均提升，酿酒酵母 Y-45 达 12.5%（72h），乳酸克鲁维酵母 8585 从 4.83% 提升至 11.93%（提升最显著），异常德克酵母 Y-1414 从 3.88% 提升至 6.90%。
糖分利用：乳糖酶水解乳糖为葡萄糖，促进酵母代谢，酿酒酵母 Y-45、乳酸克鲁维酵母 8585 可完全消耗葡萄糖。
模拟培养基发酵验证（糖分利用特性）
仅含乳糖：马克斯克鲁维酵母 Y-329、酿酒酵母 Y-45 无发酵活性；乳酸克鲁维酵母 8585 发酵效率 75%（最高），产乙醇 3.08%；异常德克酵母 Y-1414 仅产 1.05% 乙醇。
仅含蔗糖：4 株酵母均能发酵，酿酒酵母 Y-45 发酵效率 83%（最高），产乙醇 6.5%；马克斯克鲁维酵母 Y-329 效率 72%，产乙醇 5.7%；其余两株效率约 48%，产乙醇 3.8%。
混合糖（乳糖 + 蔗糖）：所有菌株发酵效率均下降（26%-45%），乳糖利用率显著抑制，优先消耗蔗糖。
核心机制：蔗糖分解产生的葡萄糖会通过分解代谢物阻遏作用，抑制酵母对乳糖的利用，导致酵母优先代谢高效能源（蔗糖），再利用乳糖。
四、研究结论
4 株酵母均能发酵 WIC 水相副产物产乙醇，但乳糖利用型酵母因蔗糖的阻遏作用，乙醇产量低于预期。
乳糖酶预处理可显著提升多数菌株的乙醇产量，尤其改善乳酸克鲁维酵母 8585 的发酵性能。
酿酒酵母 Y-45（非乳糖利用型）表现最优，乙醇产量最高、发酵效率最佳、周期短，是 WIC 副产物规模化转化为乙醇的最优菌株。
其他测试酵母相较于酿酒酵母 Y-45 无明显优势，优化乙醇产量仍需乳糖酶预处理。
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