聚乳酸，是一种绿色可生物降解塑料。随着聚乳酸需求持续攀升，作为其关键合成前体的高纯度乳酸，也受到越来越多的关注。

甜高粱的可发酵性糖含量高，且可以在盐碱地生长，不占用良田，是乳酸生物制造理想的非粮替代原料之一。然而，以甜高粱为原料生产乳酸仍面临发酵性能弱、原料转化效率低、生产能耗偏高等技术瓶颈。

近日，中国科学院近代物理研究所依托兰州重离子研究装置提供的碳离子束，成功选育出一株高性能且耐高温的L-乳酸生产菌株18。该菌株原料转化率高、产酸能力强，兼具耐高温等多重优势。

传统规模化生产的主流菌凝结芽孢杆菌通常50℃发酵生产乳酸，提升发酵温度后，菌种代谢活性会急剧下降，无法实现更高温度的发酵生产。如果进一步提升菌种的温度耐受性，既可以提升乳酸的多重生产性能，又能适配复杂的环境温度条件。

科研人员依托兰州重离子研究装置，用高能碳离子束作为“精准手术刀”，对工业乳酸菌种进行诱变改良，选育出名为“18”的高性能耐高温L-乳酸生产菌株。

经过多维度生理特性表征验证，新菌株不但原料转化率高、产酸能力强，还克服了传统菌种在50℃以上代谢活性骤降的弱点，将发酵生产推向了更高温度的“舒适区”。

为探明菌株耐高温高产的内在机制，团队鉴定出fadD和puuP两个关键突变基因，证实两处突变协同提升菌株高温耐受能力，从分子层面解析了菌株耐热高产机制。

在此基础上，团队针对性搭建了适配菌株18的二段式升温发酵工艺，通过50℃至54℃的分阶段温控，充分释放菌株的产酸潜力，同时建立了非粮原料甜高粱汁的非灭菌、高效率生产乳酸技术体系，大幅突破甜高粱原料发酵的产能上限。

研究不仅为乳酸工业化菌种迭代升级提供了切实可行的方案，还成功构建了一条将盐碱地甜高粱转化为高附加值产品的利用路径，实现了边际土地种植的非粮作物与生物降解材料产业的精准衔接，为生物制造产业低碳化、可持续发展提供了全新路径。