CN106148199B - 一种利用大型真菌菌丝体制备可降解缓冲材料的方法 - Google Patents

一种利用大型真菌菌丝体制备可降解缓冲材料的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用大型真菌菌丝体制备可降解缓冲材料的方法,以棉籽壳、麸皮、木屑等农林业废料为原料，将其粉碎后向其中添加定量的基质营养制备成菌丝体生长基质，并装入可密封模具；经高压湿热灭菌后，向其中接种大型真菌液体菌种；利用菌丝体在基质中相互缠绕生长的特性，将基质微粒包裹粘合形成整体；待菌丝生长到一定程度时进行脱模生长，以增强其耐水性和耐久性，最后经过干燥处理即得所制材料。通过本发明制备制得的材料具有极佳的缓冲性能和力学性能，并可完全自然降解，本发明对农林生产废料综合利用以及环境的保护具有现实意义。

Description

一种利用大型真菌菌丝体制备可降解缓冲材料的方法
技术领域
本发明涉及一种利用大型真菌菌丝体制备可降解缓冲材料的方法，具体属于生物质材料技术领域。
背景技术
随着电商、物流业的快速崛起，缓冲包装产业发展迅猛，特别是以不可再生、宝贵的石化资源为原料生产的泡沫塑料（如聚氨酯PU、聚苯乙烯EPS、聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP、酚醛树脂PF等）、薄膜塑料等广为使用。据国际包装工业发展情况统计数据显示，仅食品产业中使用的泡沫（薄膜）塑料包装就占到全部包装材料用量的50%左右。泡沫（薄膜）塑料包装废弃后由于难以自然降解而成为塑料垃圾，在环境中大量堆积和散布，形成无处不在的“白色污染”，不仅占用大面积土地，污染大气、水土，更潜在威胁动植物及人体健康。
国内外对生物可降解材料的研究多集中于材料共混、共聚和薄膜应用上，其原料多来源于石油等不可再生资源，而利用可再生资源制备可完全降解的缓冲材料的报道相对较少。大型真菌菌丝体是大型真菌的营养生长部分，由许多分枝的菌丝组成，主要成份是甲壳素，因此具备极强的韧性、弹性、缠结性。此外，大型真菌菌丝体具有喜好以富含纤维素、木质素物质为营养进行快速生长的特点，基于其极佳的缠结性和自生长性，大型真菌菌丝体具备用于生产制备可降解缓冲材料的无可比拟的优越性和潜能。
目前国内虽有利用大型真菌菌丝体制备缓冲材料的报道，但仍有许多方面有待于改进。如，专利201510931445.6“一种用植物秸秆制造缓冲材料的方法”，其制备的材料的缓冲性能和力学性能还有待提高；专利201510796732.0“一种生物质包装材料的生产方法”、“基于菌丝体的缓冲包装材料制备及性能研究”和“食用菌制全降解包装材料的研究”等存在制备时间较长，材料的防霉变性较差，遇水力学性能大幅降低等局限。本发明专针对以上不足，提出一种利用大型真菌菌丝体制备可降解缓冲材料的方法，所制备的材料具有极佳的缓冲性能和力学性能，防水防霉性能强，耐储存性及耐久性好，并可自然完全降解。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用大型真菌菌丝体制备可降解缓冲材料的方法，包含如下步骤：
（1）制备液体菌种
选用杏鲍菇母种接种到液体培养基，转速100-350rpm，摇瓶培养2-5天，得到液体菌种。
所述的液体培养基的组份为：以质量份数计，1-4份的蔗糖、2-4份的玉米粉、2-4份的麦麸、0.2-0.6份的酵母粉、0.1-0.3份的磷酸二氢钾、0.05-0.15份的七水合硫酸镁、0.05-0.15份的硫酸钙、0.05-0.15份的硫酸锌、88-95份的水，pH 6.0-7.0。
（2）配制农林业废料培养基
以质量份数计，将20-30份的木屑、30-40份的棉籽壳、30-40份的麦麸、10-15份的大米糠分别粉碎至10-80目，混合得到农林业废料培养基。
（3）添加基质营养液
向步骤（2）配制的农林业废料培养基中，添加2-2.5倍农林业废料培养基质量的基质营养液；所述的基质营养液的组份为：以质量份数计，3-9份的蔗糖、3-9份的玉米粉、3-9份的麦麸、0.4-1.2份的酵母粉、0.2-0.7份的磷酸二氢钾、0.05-0.15份的七水合硫酸镁、0.05-0.15份的硫酸钙、0.05-0.15份的硫酸锌、71-90份的水。
（4）入模、灭菌
将已添加基质营养的农林业废料培养基装入密闭的模具中，然后放入高压灭菌锅进行湿热灭菌；所述的灭菌条件为：121.3℃、103.4kPa条件下，灭菌25min。
（5）接种及培养
将步骤(1)的液体菌种接种到步骤(4)的已灭菌的农林业废料培养基，然后移入恒温培养箱中培养，培养温度25-30℃，培养时间3-7天，得到长满菌丝体的农林业废料培养基。
（6）脱模、再生长：
将步骤(5) 长满菌丝体的农林业废料培养基在无菌环境中从模具中取出，让已成型的长满菌丝体的农林业废料培养基在原来条件下继续培养1-3天，得到表面完全被白色菌丝体覆盖的农林业废料培养基。
（7）干燥
将步骤(6) 表面完全被菌丝体覆盖的农林业废料培养基进行干燥脱水处理，得到可降解缓冲材料；所述的干燥脱水处理条件：前半期干燥温度60-80℃，后半期干燥温度40-55℃，干燥时间36-72h。
本发明的有益效果：
本发明所制得的可降解缓冲材料具有优异的缓冲性能和力学性能，同时个别性能远优于传统石化塑料的缓冲材料，如本发明三点弯曲性能达到11.4N，远优于3.5N三点弯曲性能的聚氨酯泡沫，而且本发明可降解缓冲材料还具有优异的防水防霉性能、耐储存性和耐久性，对农林生产废料综合利用以及环境的保护具有现实意义。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实例对本发明的技术方案作进一步说明，但本发明的实施并不限于以下形式。
实施例1
（1）制备液体菌种
选用优选的杏鲍菇母种接种到液体培养基，摇瓶培养3天，转速200rpm。本发明应用的杏鲍菇母种来自于江西理工大学菌种资源库，编号为X613，本发明应用的杏鲍菇母种培养基为PDA培养基（马铃薯葡萄糖琼脂培养基），其具体配方为：土豆 200g、葡萄糖 20g、琼脂 20g、磷酸二氢钾 3g、七水合硫酸镁 1.5g、水1000mL、pH 6.0，本发明应用的液体培养基的组份为3质量份数的蔗糖、3质量份数的玉米粉、3质量份数的麦麸、0.2质量份数的酵母粉、0.1质量份数的磷酸二氢钾、0.05质量份数的七水合硫酸镁、0.05质量份数的硫酸钙、0.05质量份数的硫酸锌、90质量份数的水，pH 6.0。
（2）配制农林业废料培养基
以质量份数计，将25份的木屑、30份的棉籽壳、30份的麦麸、15份的大米糠分别粉碎至40-50目，混合得到农林业废料培养基。
（3）添加基质营养液
向步骤（2）配制的农林业废料培养基中，添加2.3倍农林业废料培养基质量的基质营养液；所述的基质营养液的组份为：以质量份数计，3份的蔗糖、3份的玉米粉、3份的麦麸、0.4份的酵母粉、0.25份的磷酸二氢钾、0.05份的七水合硫酸镁、0.05份的硫酸钙、0.05份的硫酸锌、90份的水。
（4）入模、灭菌
将已添加基质营养的农林业废料培养基装入密封性极好的模具，模具大小形状可根据需求设计，然后将其放入高压灭菌锅进行湿热灭菌，所述灭菌条件为：121.3℃、103.4kPa条件下，灭菌25min。
（5）接种及培养
将摇瓶培养好的液体菌种接种到已灭菌的农林业废料培养基，然后将已接好种的农林业废料培养基移入恒温培养箱中培养，培养温度26℃，培养时间5天。
（6）脱模、再生长
将步骤(5) 长满菌丝体的农林业废料培养基在无菌环境中从模具中取出，让已成型的长满菌丝体的农林业废料培养基在原来条件下继续培养2天，得到表面完全被白色菌丝体覆盖的农林业废料培养基。
（7）干燥
将步骤(6) 表面完全被菌丝体覆盖的农林业废料培养基进行干燥脱水处理，得到可降解缓冲材料；所述的干燥脱水处理条件：前半期干燥温度80℃，后半期干燥温度45℃，干燥时间72h。
实施例2
（1）制备液体菌种
选用优选的杏鲍菇母种接种到液体培养基，摇瓶培养3天，转速200rpm。本发明应用的杏鲍菇母种来自于江西理工大学菌种资源库，编号为X613，本发明应用的杏鲍菇母种培养基为PDA培养基（马铃薯葡萄糖琼脂培养基），其具体配方为：土豆 200g、葡萄糖 20g、琼脂 20g、磷酸二氢钾 3g、七水合硫酸镁 1.5g、水1000mL、pH 6.0，本发明应用的液体培养基的组份为3质量份数的蔗糖、3质量份数的玉米粉、3质量份数的麦麸、0.2质量份数的酵母粉、0.1质量份数的磷酸二氢钾、0.05质量份数的七水合硫酸镁、0.05质量份数的硫酸钙、0.05质量份数的硫酸锌、90质量份数的水，pH 6.0；。
（2）配制农林业废料培养基
以质量份数计，将25份的木屑、30份的棉籽壳、30份的麦麸、15份的大米糠分别粉碎至40-50目，混合得到农林业废料培养基。
（3）添加基质营养液
向步骤（2）配制的农林业废料培养基中，添加2.3倍农林业废料培养基质量的基质营养液；所述的基质营养液的组份为：以质量份数计，6份的蔗糖、6份的玉米粉、6份的麦麸、0.8份的酵母粉、0.5份的磷酸二氢钾、0.1份的七水合硫酸镁、0.1份的硫酸钙、0.1份的硫酸锌、81份的水。
（4）入模、灭菌
将已添加基质营养的农林业废料培养基装入密封性极好的模具，模具大小形状可根据需求设计，然后将其放入高压灭菌锅进行湿热灭菌，所述灭菌条件为：121.3℃、103.4kPa条件下，灭菌25min。
（5）接种及培养
将摇瓶培养好的液体菌种接种到已灭菌的农林业废料培养基，然后将已接好种的农林业废料培养基移入恒温培养箱中培养，培养温度26℃，培养时间5天。
（6）脱模、再生长
将步骤(5) 长满菌丝体的农林业废料培养基在无菌环境中从模具中取出，让已成型的长满菌丝体的农林业废料培养基在原来条件下继续培养2天，得到表面完全被白色菌丝体覆盖的农林业废料培养基。
（7）干燥
将步骤(6) 表面完全被菌丝体覆盖的农林业废料培养基进行干燥脱水处理，得到可降解缓冲材料；所述的干燥脱水处理条件：前半期干燥温度80℃，后半期干燥温度45℃，干燥时间72h。
实施例3
（1）制备液体菌种
选用优选的杏鲍菇母种接种到液体培养基，摇瓶培养3天，转速200rpm。本发明应用的杏鲍菇母种来自于江西理工大学菌种资源库，编号为X613，本发明应用的杏鲍菇母种培养基为PDA培养基（马铃薯葡萄糖琼脂培养基），其具体配方为：土豆 200g、葡萄糖 20g、琼脂 20g、磷酸二氢钾 3g、七水合硫酸镁 1.5g、水1000mL、pH 6.0，本发明应用的液体培养基的组份为3质量份数的蔗糖、3质量份数的玉米粉、3质量份数的麦麸、0.2质量份数的酵母粉、0.1质量份数的磷酸二氢钾、0.05质量份数的七水合硫酸镁、0.05质量份数的硫酸钙、0.05质量份数的硫酸锌、90质量份数的水，pH 6.0。
（2）配制农林业废料培养基
以质量份数计，将25份的木屑、30份的棉籽壳、30份的麦麸、15份的大米糠分别粉碎至40-50目，混合得到农林业废料培养基。
（3）添加基质营养液
向步骤（2）配制的农林业废料培养基中，添加2.3倍农林业废料培养基质量的基质营养液；所述的基质营养液的组份为：以质量份数计，9份的蔗糖、9份的玉米粉、9份的麦麸、1.2份的酵母粉、0.7份的磷酸二氢钾、0.15份的七水合硫酸镁、0.15份的硫酸钙、0.15份的硫酸锌、71份的水。
（4）入模、灭菌
将已添加基质营养的农林业废料培养基装入密封性极好的模具，模具大小形状可根据需求设计，然后将其放入高压灭菌锅进行湿热灭菌，所述灭菌条件为：121.3℃、103.4kPa条件下，灭菌25min。
（5）接种及培养
将摇瓶培养好的液体菌种接种到已灭菌的农林业废料培养基，然后将已接好种的农林业废料培养基移入恒温培养箱中培养，培养温度27℃，培养时间5天。
（6）脱模、再生长
将步骤(5) 长满菌丝体的农林业废料培养基在无菌环境中从模具中取出，让已成型的长满菌丝体的农林业废料培养基在原来条件下继续培养2天，得到表面完全被白色菌丝体覆盖的农林业废料培养基。
（7）干燥
将步骤(6) 表面完全被菌丝体覆盖的农林业废料培养基进行干燥脱水处理，得到可降解缓冲材料；所述的干燥脱水处理条件：前半期干燥温度80℃，后半期干燥温度45℃，干燥时间72h。
实施例4
（1）制备液体菌种
选用优选的杏鲍菇母种接种到液体培养基，摇瓶培养5天，转速200rpm。本发明应用的杏鲍菇母种来自于江西理工大学菌种资源库，编号为X613，本发明应用的杏鲍菇母种培养基为PDA培养基（马铃薯葡萄糖琼脂培养基），其具体配方为：土豆 200g、葡萄糖 20g、琼脂 20g、磷酸二氢钾 3g、七水合硫酸镁 1.5g、水1000mL、pH 6.0，本发明应用的液体培养基的组份为3质量份数的蔗糖、3质量份数的玉米粉、3质量份数的麦麸、0.2质量份数的酵母粉、0.1质量份数的磷酸二氢钾、0.05质量份数的七水合硫酸镁、0.05质量份数的硫酸钙、0.05质量份数的硫酸锌、90质量份数的水，pH 6.0。
（2）配制农林业废料培养基
以质量份数计，将30份的木屑、25份的棉籽壳、30份的麦麸、15份的大米糠分别粉碎至40-50目，混合得到农林业废料培养基。
（3）添加基质营养液
向步骤（2）配制的农林业废料培养基中，添加2.3倍农林业废料培养基质量的基质营养液；所述的基质营养液的组份为：以质量份数计，6份的蔗糖、6份的玉米粉、6份的麦麸、0.8份的酵母粉、0.5份的磷酸二氢钾、0.1份的七水合硫酸镁、0.1份的硫酸钙、0.1份的硫酸锌、81份的水。
（4）入模、灭菌
将已添加基质营养的农林业废料培养基装入密封性极好的模具，模具大小形状可根据需求设计，然后将其放入高压灭菌锅进行湿热灭菌，所述灭菌条件为：121.3℃、103.4kPa条件下，灭菌25min。
（5）接种及培养
将摇瓶培养好的液体菌种接种到已灭菌的农林业废料培养基，然后将已接好种的农林业废料培养基移入恒温培养箱中培养，培养温度27℃，培养时间5天。
（6）脱模、再生长
将步骤(5) 长满菌丝体的农林业废料培养基在无菌环境中从模具中取出，让已成型的长满菌丝体的农林业废料培养基在原来条件下继续培养2天，得到表面完全被白色菌丝体覆盖的农林业废料培养基。
（7）干燥
将步骤(6) 表面完全被菌丝体覆盖的农林业废料培养基进行干燥脱水处理，得到可降解缓冲材料；所述的干燥脱水处理条件：前半期干燥温度80℃，后半期干燥温度45℃，干燥时间72h。
本发明各项性能可见下表1，可以看出该材料产生35%形变时，应力可低至1.44×104Pa，接近于聚氨酯泡沫；其三点弯曲性能测试表明，本发明可降解缓冲材料可承受高达11.41N的力，远优于聚氨酯泡沫；从耐水性和耐久性也可看出其均优于聚氨酯泡沫。
注：耐水性试验方法：以聚氨酯泡沫为对比，向材料表面均匀喷水（喷水量为材料重量的20%），半小时后，测试材料的增重百分比；耐久性实验测试方法：以聚氨酯泡沫为对比，将材料放置在空气湿度为55-65%的环境中，处理时间为六个月，测量其产生霉变的体积。

Claims (1)

1.一种利用大型真菌菌丝体制备可降解缓冲材料的方法，其特征在于：所述的方法包含如下步骤：
(1)制备液体菌种
选用杏鲍菇母种接种到液体培养基，转速100-350rpm，摇瓶培养2-5天，得到液体菌种；
所述的液体培养基的组份为：以质量份数计，1-4份的蔗糖、2-4份的玉米粉、2-4份的麦麸、0.2-0.6份的酵母粉、0.1-0.3份的磷酸二氢钾、0.05-0.15份的七水合硫酸镁、0.05-0.15份的硫酸钙、0.05-0.15份的硫酸锌、88-95份的水，pH 6.0-7.0；
(2)配制农林业废料培养基
以质量份数计，将20-30份的木屑、30-40份的棉籽壳、30-40份的麦麸、10-15份的大米糠分别粉碎至10-80目，混合得到农林业废料培养基；
(3)添加基质营养液
向步骤(2)配制的农林业废料培养基中，添加2-2.5倍农林业废料培养基质量的基质营养液；所述的基质营养液的组份为：以质量份数计，6-9份的蔗糖、6-9份的玉米粉、6-9份的麦麸、0.8-1.2份的酵母粉、0.5-0.7份的磷酸二氢钾、0.1-0.15份的七水合硫酸镁、0.1-0.15份的硫酸钙、0.1-0.15份的硫酸锌、71-90份的水；
(4)入模、灭菌
将已添加基质营养的农林业废料培养基装入密闭的模具中，然后放入高压灭菌锅进行湿热灭菌；所述的灭菌条件为：121.3℃、103.4kPa条件下，灭菌25min；
(5)接种及培养
将步骤(1)的液体菌种接种到步骤(4)的已灭菌的农林业废料培养基，然后移入恒温培养箱中培养，培养温度25-30℃，培养时间3-7天，得到长满菌丝体的农林业废料培养基；
(6)脱模、再生长：
将步骤(5)长满菌丝体的农林业废料培养基在无菌环境中从模具中取出，让已成型的长满菌丝体的农林业废料培养基在原来条件下继续培养1-3天，得到表面完全被白色菌丝体覆盖的农林业废料培养基；
(7)干燥
将步骤(6)表面完全被菌丝体覆盖的农林业废料培养基进行干燥脱水处理，得到可降解缓冲材料；所述的干燥脱水处理条件：前半期干燥温度60-80℃，后半期干燥温度40-55℃，干燥时间36-72h。
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