以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料及其制备方法与流程

本发明属于环境友好型生物质包装材料技术领域，尤其涉及一种以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料及其制备方法。

背景技术：

进入21世纪，随着全球经济的不断发展，全球每年用于包装材料上的消费就超过8000亿美元。可见，包装已成为商品销售和世界贸易往来不可缺少的重要部分。据有关部门统计，从2011年到2015年，我国的包装工业总产值达到6000亿元，现在每年还以6％的平均速度增长，成为继美国之后的第二大包装工业大国。现阶段，我国使用较多包装材料主要是聚苯乙烯(EPS)或聚乙烯发泡棉(EPE)等合成材料，这类包装材料使用丢弃后难以降解，长期使用必会对环境造成不利的影响；同时，这类包装材料在生产过程中产生的废水、废气也会对环境造成危害。因此，寻找一种可以代替聚苯乙烯(EPS)或聚乙烯发泡棉(EPE)等合成材料的缓冲材料势在必行。

玉米是我国第一粮食作物，2014年产玉米秸秆产量达2.8亿吨，玉米秸秆营养丰富，含有31％-40％纤维素，35％-48％半纤维素，15％-25％木质素。目前玉米秸秆主要被用于人造板、秸秆饲料、食用菌种植、能源化利用以及粉碎还田等方面。发明专利(94116536.1)公开了玉米秸秆包装制品及其制备方法，发明主要以玉米秸秆中的髓为原料，经破碎、漂白、分选、铺装后，直接在模具中热压成型，然后再经脱模、表面处理及切割处理后而制作。但采用该方法制作的产品的步骤繁琐，不利于规模化生产；同时，制作出来的产品的物理性能适中，只适用于一些重量较轻产品的包装。国内外，已有研究者以玉米秸秆和淀粉为原料来制作环保型包装材料，但是制作出来的产品容易脆，性能较差，局限性较大。

我国有着丰富的真菌资源，其中已知的可食用真菌资源约占全世界总量的50％左右，许多真菌具有原料利用范围广，菌丝体发达、菌丝体扭结能力强的优点。加之食用真菌菌丝细胞壁由几丁质或纤维素组成，内部含有大量真菌多糖，胶结效果好。因此，筛选高效利用纤维素和木质素转化能力强的特定真菌，利用玉米秸秆开发新型环境友好型生物质包装材料，既可实现秸秆资源循环高效利用，又可促进我国环保产业水平的提升。

目前，国内外已有利用微生物菌种制备包装材料的报道，但仍有许多的不足的地方。如：发明专利(CN104025909A)一种接种食用菌菌种培养可降解包装材料的方法，其制作的包装材料的弹性和防水性能较差；发明专利(CN106148199A)一种利用大型真菌菌丝体制备可降解缓冲材料的方法、发明专利(CN105660176A)一种生物基菌丝材料的生产工艺以及发明专利(CN104401585A)一种采用农废弃物制备缓冲包装材料的方法等制备材料的外观成型差，缓冲性能和力学性能较差，且在制备的过程中由于采用液体菌种接种，容易造成杂菌污染。

因此，本发明针对以上不足，提出一种以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料及其制备方法，利用菌丝体发达、菌丝体扭结能力强的微生物菌种制备缓冲性能好、强度佳、质轻、外观成型好、抗霉防水性好的生物质包装材料。

综上所述，目前我国玉米秸秆资源过剩、浪费资源严重。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料及其制备方法，旨在解决目前我国玉米秸秆资源过剩、浪费资源严重等问题。

本发明是这样实现的，一种以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料，所述以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料按照质量份数由65份-85份玉米秸秆、5份-15份棕榈丝和10份-20份的生物质包装材料添加剂组成；所述生物质包装材料添加剂按质量份数由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份石膏粉组成。

本发明另一目的在于提供一种以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)培养料的准备：将65份-85份玉米秸秆、5份-15份棕榈丝、10份-20份的生物质包装材料添加剂混合均匀；向培养料中添加自来水，混匀，调控培养原料中的含水量，然后装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌；

(2)菌种预培养：将固体微生物菌种按培养料湿重的15％w/w-20％w/w接种于冷却至室温的菌袋中，混匀，扎袋，放置于黑暗培养室中培养，直至材料上长满菌丝体；

(3)填模培养：将长满菌丝体的材料填入已消毒的专用包装模具中，压实密封后放置于黑暗无菌室中培养；

(4)样品干燥：待模具中的材料上重新长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出干燥，即得到以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料。

进一步，所述步骤(1)中，玉米秸秆为经过脱瓤处理后的玉米秸秆，长度为5mm-30mm，其中，长度为5mm-10mm、10mm-17mm、17mm-30mm规格的玉米秸秆所占的质量分数分别为65％、17％、18％；棕榈丝的长度为20mm-40mm，其中，长度为20mm-30mm、30mm-40mm规格的棕榈丝所占的质量分数分别为78％、22％；玉米秸秆和棕榈丝要求新鲜、无霉变，且含水量均小于10％。

进一步，所述步骤(1)中，向培养料中添加物料干重的1.0倍-1.25倍的自来水，充分混匀；调控培养原料中的含水量为55％-60％。

进一步，所述步骤(1)中，于隧道式微波灭菌设备上灭菌10分钟-20分钟。

进一步，所述步骤(2)中，放置于温度25℃-30℃、环境相对湿度60％-70％、通风良好的黑暗培养室中培养7天-11天。

进一步，所述步骤(3)中，压实密封后放置于温度20℃-26℃，湿度为50％-70％，二氧化碳浓度为6000PPM-11000PPM的黑暗无菌室中培养4天-6天。

进一步，所述步骤(4)中，将样品从模具内取出于60℃-80℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即得以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料。

本发明另一目的在于提供一种利用上述以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料制备的抗霉防水包装材料。

本发明制作过程只需将处理后的材料进行灭菌、接种预培养、填模培养、干燥，整个过程无任何石油消耗，生产成本、能耗、排放量较聚苯乙烯等复合材料降低，使用后的材料在大自然中90-120天内全部降解为有机肥；具有配方简单、生态环保、质轻软、制作工艺简单、降解性好、有较高的冲击强度、较佳的压缩强度和弯曲强度的优点。

接种的真菌菌种具有菌丝体发达、扭结能力强、原料利用范围广的特点。

本发明的生物质包装材料添加剂使用前，按比例称取各组分于搅拌机内混合均匀。

添加生物质包装材料添加剂后，菌丝长势旺盛，菌丝体与材料之间结合更加紧密、牢固，形成一种自我支撑的复合材料，该材料的缓冲性能好，强度好。

附图说明

图1是本发明实施例提供的以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料，所述以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料按照质量份数由65份-85份玉米秸秆、5份-15份棕榈丝和10份-20份的生物质包装材料添加剂组成；所述生物质包装材料添加剂按质量份数由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份石膏粉组成。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供的以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法，包括以下步骤：

S101：培养料的准备：将65份-85份玉米秸秆、5份-15份棕榈丝、10份-20份的生物质包装材料添加剂混合均匀；向培养料中添加物料干重的1.0倍-1.25倍自来水，混匀，调控培养原料中的含水量为55％-60％，然后装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌10分钟-20分钟。

S102：菌种预培养：将固体微生物菌种按培养料湿重的15％-20％(w/w)接种于冷却至室温的菌袋中，混匀，扎袋，放置于温度25℃-30℃、环境相对湿度60％-70％、通风良好的黑暗培养室中培养7天-11天，直至材料上长满菌丝体。

S103：填模培养：将长满菌丝体的材料填入已消毒的专用包装模具中，压实密封后放置于温度20℃-26℃，湿度为50％-70％，二氧化碳浓度为6000PPM-11000PPM的黑暗无菌室中培养4天-6天。

S104：样品干燥：待模具中的材料上重新长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出于40℃-60℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即可得到以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料。

玉米秸秆是经过脱瓤处理后的玉米秸秆，直径为5mm-30mm，其中，长度为5mm-10mm，10mm-17mm，17mm-30mm规格玉米秸秆所占的质量分数分别为65％，17％，18％。棕榈丝的长度为20mm-40mm，其中，长度为20mm-30mm，30mm-40mm规格的棕榈丝所占的质量分数分别为78％，22％；玉米秸秆和棕榈丝要求新鲜、无霉变，且含水量小于10％。

下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。

实施例1

本发明实施例提供的以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法，具体步骤为：

(1)培养料的准备：将70份的玉米秸秆、15份棕榈丝、15份生物质包装材料添加剂混合均匀；向培养料中添加物料干重的1.25倍自来水，混匀，调控培养原料中的含水量为60％，然后装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌12分钟。

玉米秸秆是经过脱瓤处理后的玉米秸秆，直径为5-30mm，其中，长度为5-10mm，10-17mm，17-30mm规格玉米秸秆所占的质量分数分别为65％，17％，18％。棕榈丝的长度为20-40mm，其中，长度为20-30mm，30-40mm规格的棕榈丝所占的质量分数分别为78％，22％；玉米秸秆和棕榈丝要求新鲜、无霉变，且含水量小于10％。

(2)菌种预培养：将固体微生物菌种按培养料湿重的20％(w/w)接种于冷却至室温的菌袋中，混匀，扎袋，放置于温度26℃、环境相对湿度65％、通风良好的黑暗培养室中培养11天，直至材料上长满菌丝体。

接种的真菌菌种具有菌丝体发达、扭结能力强、原料利用范围广的特点。

(3)填模培养：将长满菌丝体的材料填入已消毒的专用包装模具中，压实密封后放置于温度25℃，湿度为60％，二氧化碳浓度为6000PPM-11000PPM的黑暗无菌室中培养5天。

(4)样品干燥：待模具中的材料上重新长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出于50℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即可得到以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料。

(5)产品性能：将干燥后的样品送华测检测认证集团股份有限公司检测，分别参照国家标准GB/T 8813-2008和GB/T 8812-2007对产品的压缩强度和弯曲强度进行测定，压缩强度为162.32kPa，弯曲强度为168.45kPa。

实施例2

本发明实施例提供的以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法，具体步骤为：

(1)培养料的准备：将83份的玉米秸秆、8份棕榈丝、9份生物质包装材料添加剂混合均匀；向培养料中添加物料干重的1.0倍自来水，混匀，调控培养原料中的含水量为55％，然后装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌12分钟。

玉米秸秆是经过脱瓤处理后的玉米秸秆，直径为5-30mm，其中，长度为5-10mm，10-17mm，17-30mm规格玉米秸秆所占的质量分数分别为65％，17％，18％。棕榈丝的长度为20-40mm，其中，长度为20-30mm，30-40mm规格的棕榈丝所占的质量分数分别为78％，22％；玉米秸秆和棕榈丝要求新鲜、无霉变，且含水量小于10％。

(2)菌种预培养：将固体微生物菌种按培养料湿重的20％(w/w)接种于冷却至室温的菌袋中，混匀，扎袋，放置于温度28℃、环境相对湿度65％、通风良好的黑暗培养室中培养10天，直至材料上长满菌丝体。

接种的真菌菌种具有菌丝体发达、扭结能力强、原料利用范围广的特点。

(3)填模培养：将长满菌丝体的材料填入已消毒的专用包装模具中，压实密封后放置于温度25℃，湿度为65％，二氧化碳浓度为6000PPM-11000PPM的黑暗无菌室中培养5天。

(4)样品干燥：待模具中的材料上重新长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出于60℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即可得到以玉米秸秆为主料的真菌基生物质包装材料。

(5)产品性能：将干燥后的样品送华测检测认证集团股份有限公司检测，分别参照国家标准GB/T 8813-2008和GB/T 8812-2007对产品的压缩强度和弯曲强度进行测定，压缩强度为180.05kPa，弯曲强度为148.33kPa。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。