以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料及其制備方法與流程

本發明屬于環境友好型生物質包裝材料技術領域，尤其涉及一種以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料及其制備方法。

背景技術：

進入21世紀，隨著全球經濟的不斷發展，全球每年用于包裝材料上的消費就超過8000億美元。可見，包裝已成為商品銷售和世界貿易往來不可缺少的重要部分。據有關部門統計，從2011年到2015年，我國的包裝工業總產值達到6000億元，現在每年還以6％的平均速度增長，成為繼美國之后的第二大包裝工業大國。現階段，我國使用較多包裝材料主要是聚苯乙烯(EPS)或聚乙烯發泡棉(EPE)等合成材料，這類包裝材料使用丟棄后難以降解，長期使用必會對環境造成不利的影響；同時，這類包裝材料在生產過程中產生的廢水、廢氣也會對環境造成危害。因此，尋找一種可以代替聚苯乙烯(EPS)或聚乙烯發泡棉(EPE)等合成材料的緩沖材料勢在必行。

玉米是我國第一糧食作物，2014年產玉米秸稈產量達2.8億噸，玉米秸稈營養豐富，含有31％-40％纖維素，35％-48％半纖維素，15％-25％木質素。目前玉米秸稈主要被用于人造板、秸稈飼料、食用菌種植、能源化利用以及粉碎還田等方面。發明專利(94116536.1)公開了玉米秸稈包裝制品及其制備方法，發明主要以玉米秸稈中的髓為原料，經破碎、漂白、分選、鋪裝后，直接在模具中熱壓成型，然后再經脫模、表面處理及切割處理后而制作。但采用該方法制作的產品的步驟繁瑣，不利于規模化生產；同時，制作出來的產品的物理性能適中，只適用于一些重量較輕產品的包裝。國內外，已有研究者以玉米秸稈和淀粉為原料來制作環保型包裝材料，但是制作出來的產品容易脆，性能較差，局限性較大。

我國有著豐富的真菌資源，其中已知的可食用真菌資源約占全世界總量的50％左右，許多真菌具有原料利用范圍廣，菌絲體發達、菌絲體扭結能力強的優點。加之食用真菌菌絲細胞壁由幾丁質或纖維素組成，內部含有大量真菌多糖，膠結效果好。因此，篩選高效利用纖維素和木質素轉化能力強的特定真菌，利用玉米秸稈開發新型環境友好型生物質包裝材料，既可實現秸稈資源循環高效利用，又可促進我國環保產業水平的提升。

目前，國內外已有利用微生物菌種制備包裝材料的報道，但仍有許多的不足的地方。如：發明專利(CN104025909A)一種接種食用菌菌種培養可降解包裝材料的方法，其制作的包裝材料的彈性和防水性能較差；發明專利(CN106148199A)一種利用大型真菌菌絲體制備可降解緩沖材料的方法、發明專利(CN105660176A)一種生物基菌絲材料的生產工藝以及發明專利(CN104401585A)一種采用農廢棄物制備緩沖包裝材料的方法等制備材料的外觀成型差，緩沖性能和力學性能較差，且在制備的過程中由于采用液體菌種接種，容易造成雜菌污染。

因此，本發明針對以上不足，提出一種以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料及其制備方法，利用菌絲體發達、菌絲體扭結能力強的微生物菌種制備緩沖性能好、強度佳、質輕、外觀成型好、抗霉防水性好的生物質包裝材料。

綜上所述，目前我國玉米秸稈資源過剩、浪費資源嚴重。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料及其制備方法，旨在解決目前我國玉米秸稈資源過剩、浪費資源嚴重等問題。

本發明是這樣實現的，一種以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料，所述以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料按照質量份數由65份-85份玉米秸稈、5份-15份棕櫚絲和10份-20份的生物質包裝材料添加劑組成；所述生物質包裝材料添加劑按質量份數由60份米糠、8份玉米粉、8份大豆粉、6份面粉、10份生石灰和8份石膏粉組成。

本發明另一目的在于提供一種以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)培養料的準備：將65份-85份玉米秸稈、5份-15份棕櫚絲、10份-20份的生物質包裝材料添加劑混合均勻；向培養料中添加自來水，混勻，調控培養原料中的含水量，然后裝入滅菌袋，于隧道式微波滅菌設備上滅菌；

(2)菌種預培養：將固體微生物菌種按培養料濕重的15％w/w-20％w/w接種于冷卻至室溫的菌袋中，混勻，扎袋，放置于黑暗培養室中培養，直至材料上長滿菌絲體；

(3)填模培養：將長滿菌絲體的材料填入已消毒的專用包裝模具中，壓實密封后放置于黑暗無菌室中培養；

(4)樣品干燥：待模具中的材料上重新長滿厚厚一層菌絲后，將樣品從模具內取出干燥，即得到以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料。

進一步，所述步驟(1)中，玉米秸稈為經過脫瓤處理后的玉米秸稈，長度為5mm-30mm，其中，長度為5mm-10mm、10mm-17mm、17mm-30mm規格的玉米秸稈所占的質量分數分別為65％、17％、18％；棕櫚絲的長度為20mm-40mm，其中，長度為20mm-30mm、30mm-40mm規格的棕櫚絲所占的質量分數分別為78％、22％；玉米秸稈和棕櫚絲要求新鮮、無霉變，且含水量均小于10％。

進一步，所述步驟(1)中，向培養料中添加物料干重的1.0倍-1.25倍的自來水，充分混勻；調控培養原料中的含水量為55％-60％。

進一步，所述步驟(1)中，于隧道式微波滅菌設備上滅菌10分鐘-20分鐘。

進一步，所述步驟(2)中，放置于溫度25℃-30℃、環境相對濕度60％-70％、通風良好的黑暗培養室中培養7天-11天。

進一步，所述步驟(3)中，壓實密封后放置于溫度20℃-26℃，濕度為50％-70％，二氧化碳濃度為6000PPM-11000PPM的黑暗無菌室中培養4天-6天。

進一步，所述步驟(4)中，將樣品從模具內取出于60℃-80℃條件下干燥至樣品的含水量低于15％，即得以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料。

本發明另一目的在于提供一種利用上述以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料制備的抗霉防水包裝材料。

本發明制作過程只需將處理后的材料進行滅菌、接種預培養、填模培養、干燥，整個過程無任何石油消耗，生產成本、能耗、排放量較聚苯乙烯等復合材料降低，使用后的材料在大自然中90-120天內全部降解為有機肥；具有配方簡單、生態環保、質輕軟、制作工藝簡單、降解性好、有較高的沖擊強度、較佳的壓縮強度和彎曲強度的優點。

接種的真菌菌種具有菌絲體發達、扭結能力強、原料利用范圍廣的特點。

本發明的生物質包裝材料添加劑使用前，按比例稱取各組分于攪拌機內混合均勻。

添加生物質包裝材料添加劑后，菌絲長勢旺盛，菌絲體與材料之間結合更加緊密、牢固，形成一種自我支撐的復合材料，該材料的緩沖性能好，強度好。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料的制備方法流程圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明實施例提供的以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料，所述以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料按照質量份數由65份-85份玉米秸稈、5份-15份棕櫚絲和10份-20份的生物質包裝材料添加劑組成；所述生物質包裝材料添加劑按質量份數由60份米糠、8份玉米粉、8份大豆粉、6份面粉、10份生石灰和8份石膏粉組成。

下面結合附圖對本發明的應用原理作詳細描述。

如圖1所示，本發明實施例提供的以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料的制備方法，包括以下步驟：

S101：培養料的準備：將65份-85份玉米秸稈、5份-15份棕櫚絲、10份-20份的生物質包裝材料添加劑混合均勻；向培養料中添加物料干重的1.0倍-1.25倍自來水，混勻，調控培養原料中的含水量為55％-60％，然后裝入滅菌袋，于隧道式微波滅菌設備上滅菌10分鐘-20分鐘。

S102：菌種預培養：將固體微生物菌種按培養料濕重的15％-20％(w/w)接種于冷卻至室溫的菌袋中，混勻，扎袋，放置于溫度25℃-30℃、環境相對濕度60％-70％、通風良好的黑暗培養室中培養7天-11天，直至材料上長滿菌絲體。

S103：填模培養：將長滿菌絲體的材料填入已消毒的專用包裝模具中，壓實密封后放置于溫度20℃-26℃，濕度為50％-70％，二氧化碳濃度為6000PPM-11000PPM的黑暗無菌室中培養4天-6天。

S104：樣品干燥：待模具中的材料上重新長滿厚厚一層菌絲后，將樣品從模具內取出于40℃-60℃條件下干燥至樣品的含水量低于15％，即可得到以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料。

玉米秸稈是經過脫瓤處理后的玉米秸稈，直徑為5mm-30mm，其中，長度為5mm-10mm，10mm-17mm，17mm-30mm規格玉米秸稈所占的質量分數分別為65％，17％，18％。棕櫚絲的長度為20mm-40mm，其中，長度為20mm-30mm，30mm-40mm規格的棕櫚絲所占的質量分數分別為78％，22％；玉米秸稈和棕櫚絲要求新鮮、無霉變，且含水量小于10％。

下面結合具體實施例對本發明的應用原理作進一步的描述。

實施例1

本發明實施例提供的以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料的制備方法，具體步驟為：

(1)培養料的準備：將70份的玉米秸稈、15份棕櫚絲、15份生物質包裝材料添加劑混合均勻；向培養料中添加物料干重的1.25倍自來水，混勻，調控培養原料中的含水量為60％，然后裝入滅菌袋，于隧道式微波滅菌設備上滅菌12分鐘。

玉米秸稈是經過脫瓤處理后的玉米秸稈，直徑為5-30mm，其中，長度為5-10mm，10-17mm，17-30mm規格玉米秸稈所占的質量分數分別為65％，17％，18％。棕櫚絲的長度為20-40mm，其中，長度為20-30mm，30-40mm規格的棕櫚絲所占的質量分數分別為78％，22％；玉米秸稈和棕櫚絲要求新鮮、無霉變，且含水量小于10％。

(2)菌種預培養：將固體微生物菌種按培養料濕重的20％(w/w)接種于冷卻至室溫的菌袋中，混勻，扎袋，放置于溫度26℃、環境相對濕度65％、通風良好的黑暗培養室中培養11天，直至材料上長滿菌絲體。

接種的真菌菌種具有菌絲體發達、扭結能力強、原料利用范圍廣的特點。

(3)填模培養：將長滿菌絲體的材料填入已消毒的專用包裝模具中，壓實密封后放置于溫度25℃，濕度為60％，二氧化碳濃度為6000PPM-11000PPM的黑暗無菌室中培養5天。

(4)樣品干燥：待模具中的材料上重新長滿厚厚一層菌絲后，將樣品從模具內取出于50℃條件下干燥至樣品的含水量低于15％，即可得到以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料。

(5)產品性能：將干燥后的樣品送華測檢測認證集團股份有限公司檢測，分別參照國家標準GB/T 8813-2008和GB/T 8812-2007對產品的壓縮強度和彎曲強度進行測定，壓縮強度為162.32kPa，彎曲強度為168.45kPa。

實施例2

本發明實施例提供的以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料的制備方法，具體步驟為：

(1)培養料的準備：將83份的玉米秸稈、8份棕櫚絲、9份生物質包裝材料添加劑混合均勻；向培養料中添加物料干重的1.0倍自來水，混勻，調控培養原料中的含水量為55％，然后裝入滅菌袋，于隧道式微波滅菌設備上滅菌12分鐘。

玉米秸稈是經過脫瓤處理后的玉米秸稈，直徑為5-30mm，其中，長度為5-10mm，10-17mm，17-30mm規格玉米秸稈所占的質量分數分別為65％，17％，18％。棕櫚絲的長度為20-40mm，其中，長度為20-30mm，30-40mm規格的棕櫚絲所占的質量分數分別為78％，22％；玉米秸稈和棕櫚絲要求新鮮、無霉變，且含水量小于10％。

(2)菌種預培養：將固體微生物菌種按培養料濕重的20％(w/w)接種于冷卻至室溫的菌袋中，混勻，扎袋，放置于溫度28℃、環境相對濕度65％、通風良好的黑暗培養室中培養10天，直至材料上長滿菌絲體。

接種的真菌菌種具有菌絲體發達、扭結能力強、原料利用范圍廣的特點。

(3)填模培養：將長滿菌絲體的材料填入已消毒的專用包裝模具中，壓實密封后放置于溫度25℃，濕度為65％，二氧化碳濃度為6000PPM-11000PPM的黑暗無菌室中培養5天。

(4)樣品干燥：待模具中的材料上重新長滿厚厚一層菌絲后，將樣品從模具內取出于60℃條件下干燥至樣品的含水量低于15％，即可得到以玉米秸稈為主料的真菌基生物質包裝材料。

(5)產品性能：將干燥后的樣品送華測檢測認證集團股份有限公司檢測，分別參照國家標準GB/T 8813-2008和GB/T 8812-2007對產品的壓縮強度和彎曲強度進行測定，壓縮強度為180.05kPa，彎曲強度為148.33kPa。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。