CN112679978B - 一种抗菌生物质包装材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于生物质包装材料技术领域，具体公开了抗菌生物质包装材料的制备方法，主要包括制备生物质主料，制备真菌菌丝体、接种、培养、固化成型等步骤。本申请至少具有以下有益效果之一：本申请采用稻壳和大豆壳作为生物质主料，为稻壳和大豆壳的处理提供了一种新的方向；本申请采用猴板凳菌株生长的菌丝体稻壳和大豆壳复配，能够充分发挥菌株以及稻壳、大豆壳的作用，而且相互之间具有一定的协同作用；本申请所制备的生物质包装材料不仅能够代替市面上的泡沫等包装材料，而且具有抗菌防霉作用，更适用于需要保鲜或容易腐烂的食品、水果等产品。

Description

一种抗菌生物质包装材料的制备方法

技术领域

本申请属于生物质包装材料技术领域，更具体地说，它涉及一种抗菌生物质包装材料的制备方法。

背景技术

目前，市面上商品的包装材料主要是以发泡聚苯乙烯(EPS)等石油基复合材料为主，这类材料由于质轻，吸湿率低，优良的缓冲性能以及廉价等特点，从而被广泛用于包装领域。但是，由于聚苯乙烯这类材料的化学性质稳定，使用后丢弃在自然环境中200年内不会降解，从而给社会造成严重的“白色污染”，对其回收利用，成本消耗较大。因此，寻找一种环保包装材料势在必行。近年来，利用农作物资源开发新型的纤维类缓冲包装已成为一个新的研究方向。目前国内外对生物质泡沫材料的研究与应用，主要集中在木质纤维素基聚氨酯泡沫材料、木质纤维素基酚醛泡沫材料、淀粉泡沫材料等可降解化处理的材料上，然而由于其中仍添加有生石灰、石膏粉等化学成分，仍然对环境会产生一定的影响。

我国是世界上最大的稻谷生产国，稻谷年均总产量占世界稻谷总产量的35％以上，居世界第一。而稻壳作为稻谷加工过程中的主要副产品，其产量也相当可观。但因处理技术，经济等原因，稻壳被废弃不用或焚烧，不但浪费了资源，对环境也造成了很大的污染。因此，近年来，稻壳在国内外逐渐得到了开发和利用，但与其产量相比仍相差很多。

同样，我国也是大豆生产大国，在大豆加工过程中，形成的大豆壳不仅浪费了资源，也对环境造成了很大的污染。

发明内容

我国是世界上生物多样性资源最丰富的国家之一，据报道，已知的可食用真菌资源约占全世界总量的50％左右，其中许多真菌具有菌丝体发达、菌丝体扭结能力强的优点。因此，可筛选稻壳、大豆壳转化能力强的特定真菌，利用我国稻壳和大豆壳资源丰富的优势，开发新型的生物质包装材料，将资源优势转化为产品优势，达到资源循环高效利用的目的。

基于此，本申请提供了一种抗菌生物质包装材料的制备方法，以稻壳和大豆壳为原料，利用猴板凳菌菌丝生长迅速，菌丝体扭结力强的特性，将稻壳和大豆壳转化为抗菌生物质包装材料，不仅实现了农业副产品的综合循环利用，而且代替了现有包装材料，实现了包装材料的生物可降解，有效降低环境污染，并且具有一定的抗菌新能。

本申请是通过以下方案实现的：

本申请一方面提供了一种抗菌生物质包装材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：制备生物质主料：所述生物质主料为稻壳和大豆壳；向生物质主料中加入自来水，至生物质主料吸水达到饱和，后灭菌，得到灭菌材料；

S2：制备真菌菌丝体：将猴板凳菌株置于培养基中培养制备菌丝体；

S3：接种、培养：将步骤S2中的菌丝体接种于步骤S1中的灭菌材料中，并将灭菌材料填入模具中培养形成菌丝复合体；

S4：固化成型：将步骤S3中的菌丝复合体烘干后脱模即得抗菌生物质包装材料。

本申请中提供的抗菌生物质包装材料的制备方法，不仅方法简单，而且选择稻壳和大豆壳作为生物质主料，可以就地取材，避免因稻壳、大豆壳自然堆积密度小而占用空间，或造成的运输不便。

另外，本申请中选用猴板凳菌株的菌丝体将稻壳和大豆壳转变为生物质包装材料，不仅缓冲性能好，强度好，密度小，还具有抗菌防火作用。

在本发明的一个具体实施方式中，按照重量份计，所述稻壳与大豆壳的比例为：3-5：1。例如3:1；4:1或5:1等。

在本发明的一个具体实施方式中，步骤S2中，所述培养基包括：棉籽5％，麸皮1％和贝壳1％。

在本发明的一个具体实施方式中，所述培养基为：棉籽5％，麸皮1％，贝壳1％，其余为水。

在本发明的一个具体实施方式中，步骤S3中，所述菌丝体的含量为20％-30％(w/w)，例如20％，25％或30％。

在本发明的一个具体实施方式中，步骤S3中，还包括加入8％-13％(w/w)的新鲜培养基。

在本发明的一个具体实施方式中，所述模具内的培养温度为20-30℃，例如，20℃，23℃，25℃，28℃或30℃等。优选接近于室温的23-25℃。

在本发明的一个具体实施方式中，所述模具内的培养的环境湿度为45％-60％。例如，45％，48％，50％，53％，55％，58％或60％等。优选地，所述环境湿度为50％左右。

在本发明的一个具体实施方式中，所述模具内的培养时间为3-5d，例如，3d，4d或5d。优选的培养时间为4d。

在本发明的一个具体实施方式中，步骤S4中，所述烘干温度为100-120℃。100℃以上能够使猴板凳菌株灭火从而不再进行生长。

在本发明的一个具体实施方式中，所述抗菌生物质包装材料的制备方法具体包括如下步骤：

S1：制备生物质主料：按照重量份计，称取40份稻壳和10份大豆壳混合均匀；向生物质主料中加入自来水，至生物质主料吸水达到饱和，后121℃灭菌10min，得到灭菌材料；

S2：制备真菌菌丝体：将猴板凳菌株置于培养基中培养制备菌丝体；

S3：接种、培养：将步骤S2中的菌丝体，以25％的接种量接种于步骤S1中的灭菌材料中，并加入10％的新鲜培养基混合均匀，将灭菌材料填入模具中，在温度为25℃，湿度为50％的条件下培养4d，形成菌丝复合体；

S4：固化成型：将步骤S3中的菌丝复合体置于120℃条件下烘干10min，脱模即得抗菌生物质包装材料。

本申请另一方面提供了一种抗菌生物质包装材料，其由上述制备方法制备而得。

本申请提供的抗菌生物质包装材料的制备方法至少具有以下有益效果之一：

第一、本申请采用稻壳和大豆壳作为生物质主料，为稻壳和大豆壳的处理提供了一种新的方向。

第二、本申请采用猴板凳菌株生长的菌丝体稻壳和大豆壳复配，能够充分发挥菌株以及稻壳、大豆壳的作用，而且相互之间具有一定的协同作用。

第三、本申请所制备的生物质包装材料不仅能够代替市面上的泡沫等包装材料，而且具有抗菌作用，更适用于需要保鲜或容易腐烂的食品、水果等产品。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下实施例中选择猴板凳菌株进行试验。猴板凳菌株即松生拟层孔菌，英文名称：Fomitopsis pinicola；型号：EY-JZ0360。

实施例1

本实施例提供抗菌生物质包括材料的制备方法，其制备方法包括以下步骤：

S1：制备生物质主料：取40份稻壳和10份大豆壳混合均匀，加入自来水，至稻壳和大豆壳吸水达到饱和，后121℃灭菌10min，得到灭菌材料；

S2：制备真菌菌丝体：将猴板凳菌株置于培养基中培养制备菌丝体；培养基成分为：棉籽5％，麸皮1％，贝壳1％，其余为水。

S3：接种、培养：将步骤S2中的菌丝体以25％的接种量接种于步骤S1中的灭菌材料中，并加入10％的新鲜培养基混合均匀，将灭菌材料填入模具中，保持模具内的温度为25℃，湿度为50％的条件下培养4d，形成菌丝复合体；期间观察做记录。

S4：固化成型：将步骤S3中的菌丝复合体置于120℃条件下烘干10min，脱模即得抗菌生物质包装材料。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中稻壳为30份，大豆壳为10份。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中稻壳为50份，大豆壳为10份。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中稻壳为35份，大豆壳为10份。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中稻壳为45份，大豆壳为10份。

实施例6

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中猴板凳菌株的接种量为20％，培养时间为5d。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于，本实施例中猴板凳菌株的接种量为15％，培养时间为5d。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于，本实施例中稻壳为25份，大豆壳为10份。

对比例3

本对比例与实施例1的区别在于，本实施例中稻壳为50份，大豆壳为0份。

以上述实施例1-6和对比例1-3中所制备的抗菌生物质包装材料进行如下压强强度、弯曲强度以及抗菌性能检测。

测试例1压缩强度和弯曲强度性能检测

实施例1-6以及对比例1-3中所制备的抗菌生物质包装材料参照国家标准GB/T8813-2008和GB/T 8812-2007对产品的压缩强度和弯曲强度进行测定，其实验结果如表1所示。

表1压缩强度和弯曲强度性能检测

通过表1的数据，比较实施例1-6的数据结果看出，当稻壳与大豆壳的比例超过3-5:1时，所制备的抗性生物质包装材料的压缩强度和弯曲强度均较高。由实施例6与对比例1相比较可知，当猴板凳菌株的接种量小于20％时，所制备的抗性生物质包装材料的压缩强度和弯曲强度相对较低一些，而且观察猴板凳菌丝体的生长过程也发现，当菌丝体接种量较低时，培养5d时，所制备的抗菌生物质包装材料的密度相对较小一些，整体包装材料的颜色较深，可能是由于猴板凳菌株接种量较低，生长较慢，需要更长的培养时间，对比例1中将培养时间延长至7d时，其所制备的抗菌生物质包装材料与实施例6中的较相似。由实施例1与对比例2的实验数据相对比可知，当生物质中的稻壳的含量较低时，所制备的抗菌生物质包装材料的压缩强度和弯曲强度均有所下降。但由实施例1与对比例3的实验数据对比可知，只加入稻壳而不加入大豆壳时，所制备的抗菌生物质包装材料的压缩强度和弯曲强度也有所下降，而且肉眼观察对比例3中猴板凳菌丝体生长较慢，说明加入大豆壳能够促进猴板凳菌丝体的生长。

测试例2抗菌性能检测

实施例1-6及对比例1-3中所制备的抗拒生物质包装材料参照GB/T 31402-2015《塑料塑料表面抗菌性能试验方法》检测，试验方法采用贴膜法，检测用菌：大肠杆菌ATCC8739、金黄色葡萄球菌ATCC6538，同一配方重复测试5个试样，取平均值。其实验结果如表2所示。

表2抗菌性能检测

从表2中可以看出，本申请实施例1-6中所制备的抗菌生物质包装材料具有很好的抗菌性，对比例1中抗菌生物质包装材料的抗菌活性有所下降，可能与猴板凳菌株接种量低，生长缓慢有关；对比例2中的抗菌生物质包装材料的抗菌活性下降，可能与稻壳的含量有关；对比例3中的抗菌生物质包装材料的抗菌活性同样下降，可能与猴板凳菌丝体的生长有关(对比例3中猴板凳菌丝体生长缓慢)。

测试例3防霉菌性能检测

实施例1-6及对比例1-3中所制备的抗拒生物质包装材料参照GB/T24128-2009进行防霉检测。检测用菌：黑曲霉AS3.315、出芽短梗霉AS3.837、绳状青霉AS3.3875、球毛壳霉AS3.3601、绿粘帚霉AS3.3987，同一配方重复测试5个试样，取平均值。其实验结果如表3所示。

表3防霉性能检测

样品	霉菌生长情况
		实施例1	不生长
实施例2	不生长
		实施例3	不生长
实施例4	不生长
		实施例5	不生长
实施例6	不生长
		对比例1	少量生长
对比例2	少量生长
		对比例3	少量生长

从表3中可以看出，本申请实施例1-6中所制备的抗菌生物质包装材料具有防霉功能。

终上所述，本申请提供的抗菌生物质包装材料能够代替塑料、泡沫等制品，其可应用于物流包装等领域；而且本申请的抗菌生物之包装材料具有抗菌防霉性能，其更适用于食品保鲜包装(尤其是易腐易烂的水果、食物等)以及容易长菌发霉的犬舍、猫舍等各种盛放容器，具有广泛的市场应用价值。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种抗菌生物质包装材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：制备生物质主料：所述生物质主料为稻壳和大豆壳；向生物质主料中加入自来水，至生物质主料吸水达到饱和，后灭菌，得到灭菌材料；所述稻壳与大豆壳的比例为：3-5：1；

S2：制备真菌菌丝体：将猴板凳菌株置于培养基中培养制备菌丝体；

S3：接种、培养：将步骤S2中的菌丝体接种于步骤S1中的灭菌材料中，并将灭菌材料填入模具中培养形成菌丝复合体；以重量百分比计，所述菌丝体的接种量为20%-30%；

S4：固化成型：将步骤S3中的菌丝复合体烘干后脱模即得抗菌生物质包装材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述培养基包括：棉籽5%，麸皮1%和贝壳1%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，还包括加入8%-13%（w/w）的新鲜培养基。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述模具内的培养温度为20-30℃。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述模具内的培养的环境湿度为45%-60%。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述模具内的培养时间为3-5d。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述烘干温度为100-120℃。

8.权利要求1-7中任一项所述的制备方法所制备的抗菌生物质包装材料。