一种可降解缓冲材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种利用秸秆和微生物制造的可降解缓冲材料及其制备方法，属于生物技术领域。本发明专利技术通过菌丝高强度韧性和高纤维素酶活性的菌株高大毛霉（Mucor mucedo），胶黏固定秸秆粉碎物，制成具有缓冲效果的材料，开发环保、节能的材料，开发秸秆新的利用方式。该材料包括秸秆粉碎物和高大毛霉生长最佳的培养基配方组成。

【技术实现步骤摘要】
一种可降解缓冲材料及其制备方法
本专利技术涉及一种利用秸秆和微生物制造的可降解缓冲材料及其制备方法，属于生物

技术介绍
我国每年的水稻、小麦、玉米等作物的秸秆，年产量约8亿吨，由于近年农业机械化的快速发展和农村劳动力的大量转移，农田机械化收割产生的秸秆的处理成为社会一大难题。机械收割后的秸秆，由于采用搓揉的方式脱粒，秸秆软化、成团，很难装载运出农田，同时，成团的秸秆在耕地时容易缠绕机械，栽种时候容易引起“漂秧”或者由于土壤过快失水造成发芽麦种“晾苗”。秸秆焚烧会造成严重的大气污染，政府为了减少秸秆焚烧，农忙时候需要投入大量的人力监督，部分农忙时无法焚烧的秸秆也会在之后的时间再次焚烧。部分秸秆被堆置在田头路边或者水沟，秸秆在自然腐烂的过程造成水体严重污染，是农业面源污染的一个重大污染源。因此，开发机械化收割后秸秆新的利用途径，对于环境保护十分有利。市场常用的缓冲材料多为化学合成物，如发泡聚苯乙烯、发泡聚乙烯、发泡聚氨酯、发泡聚氯乙烯、发泡聚丙烯等。该类物质，易加工，缓冲能力好，得到大面积应用，但是该类物质不能降解、污染大、不环保。市场上部分以淀粉或者化学物质塑化后的纤维素制造的可降解缓冲材料，具有造价高、性能不稳定的原因，造成该类产品很难普及推广。秸秆，尤其是水稻或者小麦的秸秆，具有很好的韧性，很久以前就广泛的用于陶器、瓷器、家具运输中减震缓冲，提高土墙等建筑物抗力强度等方面，但是由于利用单独的秸秆作为缓冲材料，容易降低产品的市场价格，同时秸秆易分散，不方便使用后的处置。因此，利用生物技术开发出一种基于农村秸秆为原料的缓冲包转材料，既能缓解秸秆焚烧或者随意处置造成巨大环境压力，同时，开发出的缓冲材料，具有容易降解，容易处置等优点，减少由于缓冲材料造成的环境污染问题，所制成的产品将会有很好的应用前景。
技术实现思路
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种利用秸秆和微生物制造的可降解缓冲材料，能够供现代产品包装之用，开发出秸秆高附加值利用新途径。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种可降解缓冲材料，其特征在于：所述可降解缓冲材料，通过高产菌丝、高产纤维素酶以及菌丝具有较高韧度的菌株的菌丝粘结作用，粘结纤维素类物质，形成可降解缓冲材料，所述高产菌丝、高产纤维素酶、菌丝具有较高韧度的菌株为高大毛霉（Mucormucedo）。进一步的，所述高大毛霉（Mucormucedo）菌株分离自江苏沿海滩涂盐碱土壤，通过加盐PDA培养基对滩涂贫瘠盐碱地中微生物进行分离得到。所述高大毛霉（Mucormucedo），于2015年1月20日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，菌株保藏号为CGMCCNO.10380。所述高大毛霉（Mucormucedo）的菌株主要生物学特性为：菌丛黄灰色，孢囊梗（1.5~2）µm*（30~40）µm，孢囊梗基部产生孢子囊短分枝形成厚垣孢子；孢子囊球形，直径100~200µm，囊球球形，无色或者黄色。本专利技术所述的可降解缓冲材料的制备方法，其特征在于，包括：一、高大毛霉菌剂的制备1）将高大毛霉接种到PDA培养液中，进行液体种子发酵生产得到高大毛霉种子液，其发酵生产的条件为：培养温度25~28℃，120~170rpm，发酵培养3~5天；所述PDA培养液配制方法为：以配制1L培养基为例，用200g土豆削皮后切成小块放到水里煮，沸腾后煮30min，用纱布过滤后，滤液加20g普通蔗糖，定容至1000ml，pH值自然，115℃灭菌30min。2）将高大毛霉种子液接种到培养液中，进行液体发酵生产得到高大毛霉发酵液，其发酵生产的条件为：初始pH范围为6.0~6.7，培养温度25~28℃，溶氧：通气量范围为30～100％，120~170rpm，发酵中后期形成菌丝片段，高大毛霉发酵液菌株的菌落形成单位≥1×108cfu•ml-1；所述发酵培养液配制方法为：以配制1L培养基为例，用200g土豆削皮后切成小块放到水里煮，沸腾后煮30min，用纱布过滤后，滤液加20g普通蔗糖、3gKH2PO4、1.5gMgSO4和痕量硫胺素，定容至1000ml，pH值调至6.0~6.7，115℃灭菌30min。3）将高大毛霉发酵液按照5%的比例接种到固体培养基中堆置发酵得高大毛霉固体菌种，烘干粉碎得高大毛霉菌粉；所述固体培养基配方为：按照重量比例，麸皮65g，蚕豆粉10g，玉米粉3g，(NH4)2SO43.8g，KH2PO40.5g，水170ml，120℃灭菌30min。发酵条件为：温度28~33℃，通气量为0.2~2m3·m-3·h-1，堆置总高度3~5cm，发酵时间为3~5天，发酵完的菌种低温（不高于30度）烘干至含水量30~35%，粉碎过1mm筛，固体菌种含菌量>3×109cfu•g-1。二、缓冲材料制备（以下份数均为质量份数）1）秸秆原材料准备，配置原料的配料为，10~20份秸秆，0.5~1份蚕豆粉，0.5~1份硫酸铵，硫酸铵配制成硫酸铵水溶液，将秸秆、蚕豆粉和硫酸铵水溶液混合均匀得秸秆混合物，然后喷洒2-5%的糖蜜生产废渣水溶液，直到秸秆混合物总的含水量为50~65%，灭菌，得到处理过的秸秆混合物；进一步的，所述秸秆为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、花生秸秆中的一种或几种；所述灭菌为100℃灭菌120min或110℃灭菌60min或115℃灭菌50min或120℃灭菌30min；2）将处理过的秸秆混合物放置于底部通风支架上或者成型模具中，在秸秆原料上喷洒高大毛霉菌粉，根据材料的厚度可以多层喷洒；在28~33℃，通气量3~6m3·m-3·d-1条件下培养2~10天，即得。根据缓冲材料应用场景的属性，选择性地进行灭菌。如果需要灭菌，采用70~110℃的湿空气灭菌。也可以不需要灭菌，选择性的进行缓冲材料外周塑封，可将淀粉基材料或者其他可以生物降解的高聚物高温挤出于成型的缓冲材料各面。有益效果：本专利技术提供的利用秸秆和微生物制造的可降解缓冲材料，滩涂盐碱土壤分离出菌丝具有粘结作用的微生物菌株，利用这株菌株和植物秸秆等农业固体废弃物进行粘结，制成具有缓冲效果的生物基缓冲材料，其制品具有如下优点：1）该菌株具有适应干旱的能力，试验结果表明，该菌株在秸秆含水量低于25%的条件下仍然可以生长，经过封装的后材料中的菌丝可以持续生长，有效避免长期使用造成的缓冲能力下降。2）该缓冲材料使用后，家庭可以装入塑料袋，浇上一定的水分，常温放置15~50天，就可以变成非常好的养花基质，工厂可以直接将该产品丢弃到花坛、树林、农田等场所，降解后能够作为植物的营养物质。3）由于是生物基产品，完全没有因化学产品的使用所带来的一系列问题，而且本产品高附加值化利用秸秆废弃物，能够有效的减少秸秆处置不当造成的严重的环境污染。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。（一）高大毛霉菌株的分离和鉴定采集江苏沿海裸露滩涂土壤，分离微生物菌株，其培养基配制按照1L量配制方法为：用200g土豆削皮后切成小块放到水里煮，沸腾后煮30min，用纱布过滤后，滤液加20g普通蔗糖、氯化钠30g，定容至1000ml，pH值自然，115℃灭菌30min。分离出菌丝丰茂、具有粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可降解缓冲材料，其特征在于：所述可降解缓冲材料，通过高产菌丝、高产纤维素酶以及菌丝具有较高韧度的菌株的菌丝粘结作用，粘结纤维素类物质，形成可降解缓冲材料，所述高产菌丝、高产纤维素酶、菌丝具有较高韧度的菌株为高大毛霉Mucor mucedo。

【技术特征摘要】
1.一种可降解缓冲材料，其特征在于：所述可降解缓冲材料，通过高产菌丝、高产纤维素酶以及菌丝具有较高韧度的菌株的菌丝粘结作用，粘结纤维素类物质，形成可降解缓冲材料，所述高产菌丝、高产纤维素酶、菌丝具有较高韧度的菌株为高大毛霉Mucormucedo。2.根据权利要求1所述的可降解缓冲材料，其特征在于：所述高大毛霉（Mucormucedo）菌株分离自江苏沿海滩涂盐碱土壤，通过加盐PDA培养基对滩涂贫瘠盐碱地中微生物进行分离得到。3.根据权利要求1所述的可降解缓冲材料，其特征在于：所述高大毛霉（Mucormucedo），于2015年1月20日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，菌株保藏号为CGMCCNO.10380。4.根据权利要求2所述的可降解缓冲材料，其特征在于：所述高大毛霉（Mucormucedo）的菌株主要生物学特性为：菌丛黄灰色，孢囊梗（1.5~2）µm*（30~40）µm，孢囊梗基部产生孢子囊短分枝形成厚垣孢子；孢子囊球形，直径100~200µm，囊球球形，无色或者黄色。5.权利要求1-4任一项所述的可降解缓冲材料的制备方法，其特征在于，包括：一、高大毛霉菌剂的制备1）将高大毛霉接种到PDA培养液中，进行液体种子发酵生产，其发酵生产的条件为：培养温度25~28℃，120~170rpm，发酵培养3~5天，得到高大毛霉种子液；2）将高大毛霉种子液接种到发酵培养液中，进行液体发酵生产，其发酵生产的条件为：初始pH范围为6.0~6.7，培养温度25~28℃，溶氧：通气量范围为30～100％，120~170rpm，发酵中后期形成菌丝片段，高大毛霉发酵液菌株的菌落形成单位≥1×108cfu•ml-1，得到高大毛霉发酵液；3）将高大毛霉发酵液接种到固体培养基中堆置发酵，发酵条件为：温度28~33℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立华，张弛，郑金海，姚宇阗，尚辉，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32