以稻草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，尤其涉及一种以稻草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，随着全球化经济的不断发展，全球工业包装材料市场规模也在日趋壮大，据估计，现有工业包装材料产值约520亿美元，到2020年可达到610亿美元。目前，使用最多的工业包装材料主要是聚苯乙烯(EPS)或聚乙烯发泡棉(EPE)等复合材料。但是这类缓冲包装材料使用丢弃后在自然条件下难分解，对环境造成严重的污染。目前，欧洲、美国、日本等地区和国家均立法禁止EPS等包装的工业产品进口，或者通过高额环保税限制和淘汰以泡沫塑料为包装材料的产品的进口。瑞典家具连锁企业宜家(Ikea)2016年计划开始用绿色可降解包装材料来取代现在大量使用的塑料包装。据有关部门统计，我国每年有74亿美元的商品由于没有采用环保包装而导致出口受阻，给我国带来巨大的经济损失。从环境生态、节约能源、避免贸易中的所谓“绿色”壁垒的角度出发，研究、开发、生产、推广及应用环保包装材料，具有深远的意义。我国政府极为重视生态环境建设，党的十八大明确提出了建设社会主义生态文明，并制定了相关的法律法规，大力强调资源循环利用。

水稻是我国总产量位居第三的粮食作物，每年产生的水稻秸秆就有2亿吨左右。稻草秸秆营养丰富，主要成分纤维素含量为30％-50％、半纤维素含量10％-20％、木质素含量为20％-30％、粗蛋白为1.8％、粗脂肪1.5％。目前，水稻秸秆主要被用于编织业、种植食用菌、饲料、肥料和覆盖还田等方面。发明专利(CN103073234A)公开一种稻草秸秆垃圾再生板材利用的配方，该配方采用糯米汁取代甲醛、化学胶济作为填充料中的粘合剂，但是该糯米汁粘合剂中又引入其他的化学合成试剂，且该再生板的制作方法繁琐，不易于规模化生产；发明专利(CN102120775A)公开一种稻草秸秆乙酰化热塑性改良方法，将粉碎的稻草秸秆用一定量的冰醋酸预处理0.5h，然后再加入一定量的乙酸酐和催化剂浓硫酸反应生成秸秆乙酰化产物，得到的产物可以热压成板，该制备方法繁琐，不利于工厂化生产，且各种化学试剂的使用，也不利于人体的健康。而有关稻草秸秆用于制作包装材料的报道还比较少。

我国真菌资源丰富，一些特有的真菌的菌丝体发达、菌丝体扭结能力强，能够广泛利用自然界中的纤维素、木质素等原料，菌丝体在生长的过程中紧紧将纤维素、木质素等包裹在一起，从而形成以菌丝体作为天然“胶水”，秸秆纤维为骨架的复合材料。因此，选用特定真菌，开发新型的环境友好型生物质包装材料，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。

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，提出一种以稻草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、力学性能极佳、抗霉防水性好的生物质包装材料。从而充分利用被焚烧掉的稻草秸秆资源。

综上所述，小麦秸秆被焚烧掉，不仅浪费资源，同时也造成环境污染。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种以稻草秸秆为主料的真菌基生物质包装材料及其制备方法，旨在解决小麦秸秆被焚烧掉，不仅浪费资源，同时也造成环境污染的问题。

本发明是这样实现的，一种以稻草秸秆为主料的真菌基生物质包装材料，按照质量份数由60份-85份稻草秸秆、5份-15份玉米秸秆、5份-10份棉籽壳和5份-15份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58份麦麸、9份玉米粉、8份大豆粉、10份蔗糖、10份生石灰和5份石膏粉组成。包装材料添加剂可以使制作出的生物质包装材料强度加强，具有很好的抗冲击性能，是优良的包装材料。

本发明的另一目的在于提供一种以稻草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60份-85份稻草秸秆、5份-15份玉米秸秆、5份-10份棉籽壳和5份-15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10％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，直至菌丝体覆盖材料；

(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于干燥，即可得到以稻草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，稻草秸秆粉碎至长度为5mm-40mm，其中长度为5mm-10mm、10mm-20mm、20mm-30mm和30mm-40mm规格的稻草秸秆的比例分别为55％、25％、15％和5％；玉米秸秆粉碎长度为10mm-20mm；稻草秸秆、玉米秸秆和棉籽壳的含水量均小于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倍自来水，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6天-12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-7天。

进一步，所述步骤(4)中，将样品从模具内取出于40℃-80℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即可得到以稻草秸秆为主料的真菌基生物质包装材料。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述以稻草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。

本发明的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；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、拉伸强度、撕裂强度的优点。

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。

本发明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。

附图说明

图1是本发明实施例提供的以稻草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一种以稻草秸秆为主料的真菌基生物质包装材料，按照质量份数由60份-85份稻草秸秆、5份-15份玉米秸秆、5份-10份棉籽壳和5份-15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58份麦麸、9份玉米粉、8份大豆粉、10份蔗糖、10份生石灰和5份石膏粉组成。可以使制作出的生物质包装材料强度加强，具有很好的抗冲击性能，是优良的包装材料。

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稻草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60份-85份稻草秸秆、5份-15份玉米秸秆、5份-10份棉籽壳和5份-15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10％-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6天-12天，直至菌丝体覆盖材料。

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-7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℃-80℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即可得到以稻草秸秆为主料的真菌基生物质包装材料。

稻草秸秆粉碎至长度为5mm-40mm，其中长度为5mm-10mm、10mm-20mm、20-30mm和30-40mm规格的稻草秸秆的比例分别为55％、25％、15％和5％；玉米秸秆粉碎至长度为10mm-20mm；稻草秸秆、玉米秸秆和棉籽壳要求新鲜、无霉变，且材料的含水量小于10％。

下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

实施例1

本发明实施例提供的以稻草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76份的稻草秸秆、7份的玉米秸秆、7份的棉籽壳以及10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1.25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15分钟；

稻草秸秆粉碎至长度为5-40mm，其中长度为5-10mm、10-20mm、20-30mm和30-40mm规格的稻草秸秆的比例分别为55％、25％、15％和5％；玉米秸秆粉碎至长度为10-20mm；稻草秸秆、玉米秸秆和棉籽壳要求新鲜、无霉变，且材料的含水量小于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27℃、环境相对湿度60％％、通风良好的黑暗培养室中培养10天，直至菌丝体覆盖材料。

(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70％，二氧化碳浓度为6000PPM-11000PPM的黑暗无菌室中培养6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％，即可得到以稻草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82.33kPa，弯曲强度为113.45kPa。

实施例2

本发明实施例提供的以稻草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65份的稻草秸秆、10份的玉米秸秆、10份的棉籽壳以及15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倍自来水，混匀，调控培养原料中的含水量至55％；然后装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌15分钟；

稻草秸秆粉碎至长度为5-40mm，其中长度为5-10mm、10-20mm、20-30mm和30-40mm规格的稻草秸秆的比例分别为55％、25％、15％和5％；玉米秸秆粉碎至长度为10-20mm；稻草秸秆、玉米秸秆和棉籽壳要求新鲜、无霉变，且材料的含水量小于10％。

(2)菌种预培养：将固体微生物菌种按培养料湿重的15％(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70％、通风良好的黑暗培养室中培养12天，直至菌丝体覆盖材料。

(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70℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即可得到以稻草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108.67kPa，弯曲强度为103.38kPa。

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。