本发明涉及一种生物塑料薄膜及其制备方法,尤其涉及一种真菌菌丝体生物塑料薄膜及其制备方法,属于材料。
背景技术:
1、2020年全球塑料的产量已经增长至3.67亿吨,并继续以8.4%的年复合增长率继续增长。然而,这些塑料在使用后,12%被焚烧处理,79%被当作垃圾填埋或直接丢弃,对环境造成了严重的损害。有数据表明,2022年因塑料生产和焚烧排放了超过8.5亿吨温室气体。塑料所带来的危害并不局限于全球气候变暖,这些塑料在被废弃后,以细小的碎片或颗粒通过生态食物链累积,对生态系统造成严重的破坏。因此开发可替代传统塑料的生物塑料尤为重要。
2、菌丝体生物塑料是替代石油基塑料的新型材料。然而,目前利用真菌菌丝体构建的生物基材料主要以复合材料为主,即以木屑,秸秆,麸皮,棉籽壳,玉米芯,甘蔗渣等农业副产物为原料,接种真菌后,采用固态发酵获得一类新材料。这类菌丝体复合材料形式单一,已经难以适应当前社会发展的需求。目前,市面上还没有出现菌丝体薄膜材料。因此,菌丝体生物塑料薄膜是一类极具前景的新型生物材料。
技术实现思路
1、发明目的:本发明的目的是提供一种机械性能好,脆性小和韧性强的生物塑料薄膜;本发明的另一目的是提供一种规模化的生物塑料薄膜制备方法。
2、技术方案:本发明的一种生物塑料薄膜,所述生物塑料薄膜由菌丝体纤维膜制得,所述菌丝体纤维膜经甘油溶液浸泡后,再经热压成型后得到所述生物塑料薄膜。
3、上述技术方案中,生物塑料薄膜材料由蕈菌的菌丝体纤维膜经甘油处理后热压所得,所述真菌菌种为大型蕈菌。
4、优选地,所述菌丝体纤维膜选自灵芝菌丝体纤维膜,平菇菌丝体纤维膜或木耳菌丝体纤维膜的一种或多种。
5、优选地,所述生物塑料薄膜的厚度为0.07~0.08cm,密度为400~600g/cm3。
6、另一方面,本发明提供一种上述的生物塑料薄膜的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
7、(1)将活化后真菌菌种接种到灭菌后的培养基中进行培养,得到菌丝体纤维膜;
8、(2)将上述菌丝体纤维膜浸泡在甘油溶液中进行处理,得到浸泡后的菌丝体纤维膜;
9、(3)将上述浸泡后的菌丝体纤维膜通过热压处理,得到菌丝体生物塑料薄膜。
10、作为本发明的进一步改进,步骤(1)中,培养基包括固体培养基和水,其中,水占总培养基总质量的60%~80%;按质量百分比,所述固体培养基包括60%~90%主料和10%~40%辅料;其中主料为农业废弃物,所述农业废弃物选自以下的一种或多种:玉米秸秆,水稻秸秆,小麦秸秆,木屑,麸皮,棉籽壳,玉米芯,甘蔗渣,菜叶,果皮,坚果壳;
11、所述辅料选自以下的一种或多种:玉米粉,淀粉,米糠,胚芽粉,马铃薯粉,石灰,石膏,以及面包,馒头,面饼。
12、优选地,所述辅料的粒径为10~50μm。
13、作为本发明的进一步改进,所述培养基中进行培养的培养环境为:湿度为50~70%,温度为18~28℃,且无光照。
14、作为本发明的进一步改进,所述培养基的接种量为5~15%,培养使用的培养模具为扁平容器。
15、作为本发明的进一步改进,步骤(1)中还包括:将培养基中培养的菌丝体纤维膜从培养基的表面摘下,并将残留在菌丝体表面的培养基冲洗干净,然后干燥,即得菌丝体纤维膜。
16、作为本发明的进一步改进,步骤(2)中甘油的浓度为1~35%。可选的,甘油的浓度为5%、10%、15%、20%、30%或35%。优选地,甘油浓度为5~35%,1~5%,10~35%,15~35%,20~35%,30~35%,10~30%,10~20%,或15~30%。
17、作为本发明的进一步改进,步骤(3)中,热压处理的条件为:温度为60~160℃,压力为0.1~2mpa,时间为5~10min。
18、具体的,本发明提供一种真菌菌丝体生物塑料薄膜的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
19、配置培养基:以纤维质为主的农林副产物或废弃物为主料,并辅以麸皮,玉米粉,米糠,小麦胚芽粉,全麦粉,淀粉,马铃薯粉中的任意一种或多种组分。其中,主料的质量占比为60~90%,辅料占比为10~40%,加水后培养基的含水量约为60~80%;
20、将所得的培养基装入灭菌袋中进行灭菌,待培养基冷却后,装入事先清洗和消毒的模具中;
21、将活化后真菌菌种接种到培养基中,并放置在湿度范围为50~70%,温度范围18~28℃,无光照的条件下培养,培养结束后,将培养的菌丝体纤维膜从培养基的表面轻轻摘下,并将残留在菌丝体表面的培养基冲洗干净,60~80℃,干燥1~4小时;
22、配制甘油溶液,随后,将菌丝体纤维膜浸泡在甘油溶液中2~4小时,并转移至热压机中进行热压,热压机的压力为0.1~2mpa,温度为60~160℃,即可得到菌丝体生物塑料薄膜。
23、作为本发明的进一步方案,所述主料在使用前均已洗涤,晾干和粉碎处理;
24、作为本发明的进一步方案,所述培养基主料的粒径范围为10~100mm;
25、作为本发明的进一步方案,所述培养基辅料的粒径范围为10~50μm;
26、作为本发明的进一步方案,所述培养基灭菌的方式为热杀菌,辐照杀菌或乙醇灭杀,灭杀时间为15~45min;
27、另一方面,本发明提供一种上述的生物塑料薄膜在食品包装,生物医药,柔性电子,仿生传感等领域中的应用。
28、本发明的真菌菌丝体生物塑料薄膜材料的厚度为0.07~0.08cm,密度约为400~600g/cm3,杨氏模量约为7~14mpa,韧性约为200~850kj/m3,最大拉伸强度约为2~4mpa。所述真菌菌丝体生物塑料薄膜材料的菌丝体在热压的作用下,彼此粘合在一起,表面光滑平整。
29、有益效果:与现有技术相比,本发明具有如下显著优点:首先获得了生长均匀,厚度和颜色一致的菌丝体纤维膜,然后制备了外观和性能与塑料薄膜相似的菌丝体生物塑料薄膜,且具备较好的柔韧性和透明度,以及机械性能良好的菌丝体生物塑料薄膜;且通过对生产工艺的优化,实现了生物塑料薄膜的规模化,连续化生产。
1.一种生物塑料薄膜,其特征在于,所述生物塑料薄膜由菌丝体纤维膜制得,所述菌丝体纤维膜经甘油溶液浸泡后,再经热压成型后得到所述生物塑料薄膜。
2.根据权利要求1所述的生物塑料薄膜,其特征在于,所述菌丝体纤维膜选自灵芝菌丝体纤维膜,平菇菌丝体纤维膜或木耳菌丝体纤维膜的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的生物塑料薄膜,其特征在于,所述生物塑料薄膜的厚度为0.07~0.08cm,密度为400~600g/cm3。
4.一种根据权利要求1-3任一所述的生物塑料薄膜的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
5.根据权利要求4所述的生物塑料薄膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,培养基包括固体培养基和水,其中,水占总培养基总质量的60%~80%;按质量百分比,所述固体培养基包括60%~90%主料和10%~40%辅料;其中主料为农业废弃物,所述农业废弃物选自以下的一种或多种:玉米秸秆,水稻秸秆,小麦秸秆,木屑,麸皮,棉籽壳,玉米芯,甘蔗渣,菜叶,果皮,坚果壳;
6.根据权利要求4所述的生物塑料薄膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述培养基中进行培养的培养环境为:湿度为50~70%,温度为18~28℃,且无光照。
7.根据权利要求4所述的生物塑料薄膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述培养基的接种量为5~15%,培养使用的培养模具为扁平容器。
8.根据权利要求4所述的生物塑料薄膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)中还包括:将培养基中培养的菌丝体纤维膜从培养基的表面摘下,并将残留在菌丝体表面的培养基冲洗干净,然后干燥,即得菌丝体纤维膜。
9.根据权利要求4所述的生物塑料薄膜的制备方法,其特征在于,步骤(2)中甘油的浓度为1~35%。
10.根据权利要求4所述的生物塑料薄膜的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,热压处理的条件为:温度为60~160℃,压力为0.1~2mpa,时间为5~10min。