一种生物多孔材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可快速降解的真菌菌丝体多孔材料及其制备方法,具体包括培养基制作、菌丝体初培养、二次培养和灭活干燥等步骤。通过本发明专利技术所述方法制备的生物材料是一种网格状结构的菌丝体材料，具有较好的绝缘性、耐火性、安全、无污染，可再生、可完全生物降解等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种生物多孔材料及制备方法
本专利技术涉及一种生物材料及其制备方法，具体为一种生物多孔材料及其制备方法。技术背景泡沫塑料是以塑料为基本组分并含有大量气泡的聚合物材料，具有很多优良的性能，如质轻、比强度高、可吸收冲击载荷、隔热和隔音性能好等。因而在工业、农业、建筑、交通运输等领域得到了广泛应用。泡沫塑料自问世以来，其用途日益广泛，品种不断丰富，较为常见的传统泡沫塑料主要有聚氨酯(PUR)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、酚醛树脂(PF)等品种。我国是世界上十大塑料制品生产和消费国之一，其中泡沫包装行业的产能过剩严重，已对环境构成巨大的污染威胁。丢弃在环境中的废旧包装塑料，不仅影响市容和自然景观，产生"视觉污染"，而且难以降解，对生态环境还会造成潜在危害，如：混在土壤中，影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产；增塑剂和添加剂的渗出会导致地下水污染；混入城市垃圾一同焚烧会产生有害气体，污染空气，损害人体健康；填埋处理将会长期占用土地等等。随着现代科技的发展，科学家开发出多种自毁可降解塑料，如生物自毁塑料、化学自毁塑料和医用自毁塑料等，在自然条件下，这类塑料能被光照、细菌或其他化学物质溶解或消除，然而这些自毁可降解塑料的共同特点就是造价昂贵，无法与便宜的不可降解塑料竞争，所以研制造价低廉、完全可生物降解的环保型泡沫材料迫在眉睫。我国也是一个农业大国，随着农业生产水平和农民生活水平的不断提高，对原来用作肥料和燃料的农业废弃物的利用越来越少，因此农业废弃物越来越多。我国已成为世界上农业废弃物产出量最大的国家，其中农作物秸秆年产量达5亿t(干质量)，可供青贮的茎叶等鲜料约10亿t，锯末、刨花等林业废弃物16000t，随着农业的发展，这些废弃物以年均5%～10%的速度递增。这其中大部分废弃物被当作垃圾丢弃或排放到环境中，造成可利用资源的浪费和对生态环境的污染。因此，合理利用农业废弃物资源，真正实现农业废弃物变“废”为“宝”，对缓解我国环保压力、保护生态环境，促进农业的可持续发展具有重大意义。而食用菌菌丝在生长发育过程中能够消化纤维类农林废弃物，并与之形成浓密的菌丝网络。再经脱水处理后，会形成跟泡沫塑料基本一样的生物材料，具有绝缘性、耐火性、安全、无污染，可再生、可完全生物降解等特点。目前，国内外已有利用微生物菌种制备包装材料的报道，如：专利技术CN105292758A公开了一种生物质包装材料的生产方法，所述生产方法是以玉米秸秆和小麦秸秆等培养原料，混合均匀后进行高温灭菌，冷却后接种特定真菌菌种，然后将接种后的培养原料装入无菌包装模具内，于无菌环境中培养若干天后，再在常温条件下经干燥脱水处理得到所述生物质包装材料。专利技术CN105660176A公开了一种生物基菌丝材料的生产工艺，其核心技术是选择某些抗杂能力强、生长速度快的大型真菌，利用菌丝体生物学特性将小麦、水稻等农作物秸秆粘合成型。专利技术CN104401585A公开了一种采用农废弃物制备缓冲包装材料的方法。专利技术CN106633996A公开了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，步骤包括培养料的准备；菌种预培养；填（压）模培养；样品干燥。通过对以上现有技术的分析，有以下几个共同点和缺陷：1）由于采用一次模具培养，培养物内部菌丝体密度低于外部，从而造成培养材料强度内外不均；而且生产出的材料表面粗糙，缺乏美感。2）均用到模具，较难实现流水作业和规模化生产，而且大量模具的使用增加了生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可克服现有技术不足，提出一种可完全生物降解的生物多孔材料及制备方法。本专利技术的目的一，是提供一种生物多孔材料的制备方法，具体步骤如下：（1）制备培养基该培养基以纤维质为主的农林废弃物或生活垃圾为主料，以米糠或麸皮与玉米粉、小麦粉、高粱粉、变性淀粉中任意一种或任意多种组分按照1︰1～1︰3的比例组成为辅料，具体是将主料用1%石灰水充分浸泡8h，然后洗涤后晾干，粉碎至粒径0.5～1cm，再与辅料混合。其中主料的重量百分比为70～90%，辅料的重量百分比为10～30%。加水搅拌均匀，最终混合成含水量为60%的培养基。（2）初培养将步骤1所得的培养基装入聚丙烯塑料透气培养袋中，封口后进行高压蒸汽灭菌，灭菌结束后取出冷却至30℃以下，在无菌条件下将担子菌亚门的木腐型真菌按照重量百分比10%的接种率接入到培养基中，然后置于无菌培养室暗光培养5～10天，培养室内温度控制在25～27℃，湿度控制在60～70%，二氧化碳浓度控制在800ppm以下。（3）二次培养在无菌环境中将步骤2所述的培养物打碎，将重量百分比85～95%的培养物与5～15%的淀粉液混合，淀粉液是由淀粉、米糠、石膏粉与无菌水混合而成，其中淀粉重量百分比为10～30%，米糠1～10%，石膏粉重量百分比为2%，无菌水为50～80%，使最终混合培养物的含水率达到50～60%，获得菌丝体混合物，然后在模块化压模平台上将菌丝体混合物模压成所需形状的三维结构，置于无菌培养室中进行暗光培养，培养室内温度控制在22～25℃，湿度控制在50～60%，二氧化碳浓度控制在800ppm以下，当菌丝体培养物表面完全呈白色时培养结束。（4）灭活干燥二次培养结束后，即刻采用加热或紫外线辐照等方法灭活菌丝体，然后将培养物置于烘干设备中进行干燥或自然风干，水分含量15%以下即可形成菌丝体多孔材料成品。作为优选，本专利技术步骤（1）中所述的主料为农林废弃物如秸秆、木屑、棉籽壳等中的一种或几种，也可以是废纸、废棉、废木材等生活垃圾中的一种或几种组合。作为优选，本专利技术步骤（1）中所述的辅料为米糠或麸皮与玉米粉、小麦粉、高粱粉、变性淀粉中任意一种或任意多种组分按照1︰1.5的比例组成。作为优选，本专利技术步骤（2）中所述的的担子菌亚门的木腐型真菌为平菇、香菇、灵芝及木耳。所述真菌以是麦粒菌种或液体菌种形式接种入培养基中。作为优选，本专利技术步骤（3）中所述的淀粉为高粱粉，重量百分比优选20%，所述米糠重量百分比为3%。作为优选，可在本专利技术步骤（3）中向混合培养物中添加玻璃颗粒、皮革碎屑、天然高分子树脂等。本专利技术的目的二，是提供一种使用上述方法制备的生物多孔材料。本专利技术所述的生物多孔材料制备的机理：真菌孢子在适宜的营养条件和环境条件下，萌发形成菌丝，菌丝依靠其前端分泌的酶和其它腐解性的化合物，能快速破坏纤维素、木质素等结构，并将其转换成构成真菌细胞壁的成分，如蛋白质、多糖、脂质、甲壳质等，其中甲壳质是形成真菌坚硬细胞壁结构的生物大分子。依靠其他营养成分达到菌丝在基质中的不断延伸、反复分枝，形成相互连接的菌丝体网络。由于真菌菌丝具有牢固、坚硬的细胞壁结构，在基质中能快速生长和延伸缠绕和高效利用各种营养源等特点，故可以通过真菌的生长而生产生物材料。本专利技术所述的生物多孔材料及其制备方法，采用平菇、香菇、灵芝及木耳等担子菌亚门的木腐型真菌菌种，该类菌种均具有较好的菌丝体生长性能，适合制作菌丝体多孔材料。麸皮、米糠是供给真菌生长所需的氮源，变性淀粉、玉米粉、小麦粉、高粱粉等是供给真菌生长所需的碳源，这些碳源、氮源可促进菌丝的顶端生长和诱导细胞壁合成酶和多糖的合成。淀粉液的加入，能够刺激菌丝产生更多的生物胶，增加菌丝之间和菌丝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物多孔材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：以纤维质为主的农林废弃物或生活垃圾为主料，以米糠或麸皮与玉米粉、小麦粉、高粱粉、变性淀粉中任意一种或多种组分按照1︰1～1︰3组成为辅料，将主料用1%石灰水充分浸泡8h，洗涤、晾干、粉碎后与辅料混合，其中主料的重量百分比为70～90%，辅料为10～30%，加水混合成含水量为60%的培养基；b. 将步骤a所得的培养基装入透气培养袋中，封口后灭菌，冷却至30℃以下，接入10%担子菌亚门的木腐型真菌菌种，25～27℃，湿度60～70%，二氧化碳浓度800ppm以下,暗光培养5～10天得到培养物；c. 配制淀粉液，其中淀粉重量百分比为10～30%，米糠1～10%，石膏粉为2%，无菌水为50～80%；d. 在无菌环境中将步骤b所得的培养物打碎，将重量百分比85～95%的培养物与5～15%的淀粉液混合，获得含水率50～60%的菌丝体混合物，将菌丝体混合物模压成所需的三维结构，置于无菌培养室中进行暗光培养， 22～25℃，湿度50～60%，二氧化碳浓度800ppm以下，当菌丝体培养物表面完全呈白色时培养结束；e.将菌丝体培养物灭活，烘干或晾干至水分含量15%以下即得菌丝体多孔材料。...

【技术特征摘要】
1.一种生物多孔材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：以纤维质为主的农林废弃物或生活垃圾为主料，以米糠或麸皮与玉米粉、小麦粉、高粱粉、变性淀粉中任意一种或多种组分按照1︰1～1︰3组成为辅料，将主料用1%石灰水充分浸泡8h，洗涤、晾干、粉碎后与辅料混合，其中主料的重量百分比为70～90%，辅料为10～30%，加水混合成含水量为60%的培养基；b.将步骤a所得的培养基装入透气培养袋中，封口后灭菌，冷却至30℃以下，接入10%担子菌亚门的木腐型真菌菌种，25～27℃，湿度60～70%，二氧化碳浓度800ppm以下,暗光培养5～10天得到培养物；c.配制淀粉液，其中淀粉重量百分比为10～30%，米糠1～10%，石膏粉为2%，无菌水为50～80%；d.在无菌环境中将步骤b所得的培养物打碎，将重量百分比85～95%的培养物与5～15%的淀粉液混合，获得含水率50～60%的菌丝体混合物，将菌丝体混合物模压成所需的三维结构，置于无菌培养室中进行暗光培养，22～25℃，湿度50～60%，二氧化碳浓度800ppm以下，当菌丝体培养物表面完全呈白色时培养结束；e.将菌丝体培养物灭活，烘干或晾干至水分含量15%以下即得菌丝体多孔材料。2.根据权利要求1所述的一种生物多...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏甲乾，路等学，赵玉卉，陈娟，张文齐，
申请(专利权)人：甘肃省科学院生物研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62