一种以桑木为主体基质的疏水纯生物基材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以桑木为主体基质的疏水纯生物基材料及其制备方法。本发明专利技术是由以桑木屑为主体基质组成的固态基质和食用菌种子液经填模后固态发酵，再将发酵结束的材料取出经干燥、脱水制备得到的。利用本发明专利技术的制备方法能缩减约50％的菌丝体材料的制备时间，制备得到的疏水纯生物基材料，其密度小、压缩强度高，表面接触角大，表面具有较高的疏水性能，是一款高疏水的生物基材料。一款高疏水的生物基材料。一款高疏水的生物基材料。

【技术实现步骤摘要】
一种以桑木为主体基质的疏水纯生物基材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物基材料领域，具体涉及一种以桑木为主体基质的疏水纯生物基材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于传统石油基类中不可降解的合成塑料被大量的过度丢弃，导致许多微塑料颗粒进入了生态循环系统，这对人类健康和自然生态系统构成了严重威胁。微颗粒在人体经过长时间积累，易引发器官的炎症和阻塞。在自然界中，微塑料存在了100多年甚至几百年，对淡水和陆地环境造成了深远的影响。以聚苯乙烯(PS)等发泡材料为例，作为一种广泛使用的塑料，年产量可达152.7万吨，市场规模在140.9亿元，是一种重要的塑料污染来源。与此同时，快递包装袋或餐盒等塑料废弃物每年消耗量近千万吨。全球每年仅一次性塑料制品每年的产量就达到1.2亿吨，其中超过70％被丢弃到土壤、空气和海洋中。因此亟待开发具备替代性能的可降解材料。
[0003]目前主流的生物降解塑料主要包括利用生物技术直接制取的高分子材料，如聚羟基脂肪酸酯(PHA)等；生物原料再经聚合得到的高分子材料，如聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等；此外还有淀粉基生物降解塑料、二氧化碳共聚脂肪族塑料(PPC)等。然而与传统塑料相比，生物降解塑料通常机械性能较差，不耐高温、生产成本及价格普遍较高，部分共混型材料降解后塑料微粒长期留存，粮食型材料存在“与人争粮”问题。寻找新型可降解、安全、成本低廉的生物降解塑料制品一直是研究的热点与重点。
[0004]食用菌作为一种高等微生物，具备利用天然木质纤维素的能力，其营养部分可以通过在木质纤维素表面定植菌丝，并汲取内部的纤维素与半纤维素等多糖碳源，以提供自身的生长需求，同时菌丝体可在木质纤维素表面形成复杂的三维网状结构，将零散的木质纤维素组成一个整体。因此通过木质纤维素与食用菌可以制备出菌丝体复合材料，但目前菌丝体材料制备有几个突出问题，首先是较长的生长时间，其次为耐水性较差以及较大的密度，因此亟待开发一种轻质的、具有疏水性能的菌丝体材料。
[0005]因此本专利针对上述问题，通过桑木屑代替传统杂木屑的方法，制备一种轻质的疏水材料。同时基于桑木屑自身较为丰富的营养物质，菌丝体材料的培养时间也能有效降低。在现有技术中，桑木有用来作为食用菌栽培的基质，但未有报道作为菌丝体材料制备的基质。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种以桑木为主体基质的疏水纯生物基材料。
[0007]本专利技术还要解决的技术问题是，提供上述以桑木为主体基质的疏水纯生物基材料的制备方法。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种以桑木为主体基质的疏水纯生物基材料，由固态基质和食用菌种子液经固态发酵制备得到的。
[0010]其中，所述的固态基质以桑木屑为主体基质；
[0011]其中，所述的疏水纯生物基材料为防水级别的轻质生物基材料；所述疏水纯生物基材料的密度为0.1～0.18g/cm3、压缩强度为0.1～0.2MPa、表面接触角120～145
°
。
[0012]优选的，所述的疏水纯生物基材料的密度为0.12～0.16g/cm3、压缩强度为0.12～0.18MPa、表面接触角125～142
°
。
[0013]更优选的，所述的疏水纯生物基材料的密度为0.12～0.13g/cm3、压缩强度为0.15～0.18MPa、表面接触角138～141
°
。
[0014]上述表面接触角，是指在固、液、气三相交界处，自固
‑
液界面经过液体内部到气
‑
液界面之间的夹角。亲水和疏水的临界接触角值为90
°
，当接触角大于90度时，说明固液表面不容易润湿，具有疏水性。
[0015]当接触角达到130
°
时，制备的生物基材料可达到传统EPS材料的疏水性能。EPS数据可参考专利CN105254915B(一种超疏水、超亲油的磁性聚苯乙烯功能泡沫的制备方法)一文中的描述。
[0016]其中，所述的固态基质包括如下重量百分比的组分：40％～60％桑木屑、20％～40％秸秆、10％～20％麸皮；
[0017]优选的，固态基质包括如下重量百分比的组分：50％～60％桑木屑、30％～40％秸秆、10％～15％麸皮。
[0018]其中，所述的桑木屑其长度范围为5～30mm，长径比为2～10；
[0019]优选的，桑木屑长度范围为15～20mm，长径比为7～10。
[0020]其中，所述的秸秆，其长度范围为1cm左右，优选玉米秸秆。
[0021]其中，所述的食用菌为灵芝、平菇、金针菇、杏鲍菇和草菇中的任意一种或几种的组合，优选为灵芝和/或平菇，更优选为灵芝。
[0022]上述以桑木为主体基质的疏水纯生物基材料的制备方法也在本专利技术所保护的范围之内。
[0023]具体的，将食用菌种子液接种至固体基质中，搅拌均匀，然后填入模具进行固态发酵，最后将发酵结束的材料取出经干燥、脱水得到疏水纯生物基材料。
[0024]其中，所述的接种，具体为接入固态基质总质量的1.5～2倍的食用菌种子液；优选的，接入固态基质总质量的1.7倍的食用菌种子液。
[0025]其中，所述的食用菌种子液，是将食用菌接种于食用菌种子液培养基中发酵所得。
[0026]具体的，所述的食用菌种子液培养基的组成如下：酵母浸膏0.5～1.5g/L，葡萄糖10～30g/L，MgSO
4 0.1～0.9g/L，FeSO4·
7H2O 0.15～0.3g/L，KH2PO
4 0.1～0.6g/L，VB
1 0.01g/L。
[0027]具体的，所述的发酵，其发酵条件为：温度为25～30℃，摇床转速为150～200rpm，发酵周期为6～8天。
[0028]其中，所述的固态发酵，其发酵条件为：温度20～30℃，时间5
‑
9天；优选的，发酵条件为：温度26℃，时间6
‑
7天；更优选的，发酵条件为：温度26℃，时间6天。
[0029]其中，所述干燥脱水的温度为60～80℃，优选70℃。
[0030]上述以桑木为主体基质的疏水纯生物基材料在制备缓冲包装中的应用也在本专利技术所保护的范围之内。
[0031]有益效果：
[0032]1、目前市面上大多以木屑与秸秆/玉米芯等农林废弃物为基质，材料密度较大，本专利技术基于实验所得结果中最优密度与力学性能的数据，选择桑木作为主体基质，通过采用轻质的桑木与秸秆的组合有效降低了制备材料的密度。。
[0033]2、桑木作为一种果树类农林废弃物，其内部含有丰富的营养元素可供菌株生长，缩减菌丝体材料的制备时间约50％。从原来需要12天的培养时间降至6天。
[0034]3、本专利技术制备的菌丝体材料表面具有较高的疏水性能，接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以桑木为主体基质的疏水纯生物基材料，其特征在于，由固态基质和食用菌种子液经固态发酵制备得到疏水纯生物基材料，其中，所述的固态基质以桑木屑为主体基质；其中，所述的疏水纯生物基材料为防水级别的轻质生物基材料；所述疏水纯生物基材料的密度为0.1～0.18g/cm3、压缩强度为0.1～0.2MPa、表面接触角120～145
°
。2.根据权利要求1所述的疏水纯生物基材料，其特征在于，所述的疏水纯生物基材料的密度为0.12～0.16g/cm3、压缩强度为0.12～0.18MPa、表面接触角125～142
°
；优选的，密度为0.12～0.13g/cm3、压缩强度为0.15～0.18MPa、表面接触角138～141
°
。3.根据权利要求1所述的疏水纯生物基材料，其特征在于，所述的固态基质包括如下重量百分比的组分：40％～60％桑木屑、20％～40％秸秆、10％～20％麸皮；优选的，固态基质包括如下重量百分比的组分：50％～60％桑木屑、30％～40％秸秆、10％～15％麸皮。4.根据权利要求3所述的疏水纯生物基材料，其特征在于，所述的桑木屑，其长度范围为...

【专利技术属性】
技术研发人员：应汉杰，陈勇，单军强，刘庆国，温庆仕，余斌，刘桂文，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：