利用杂色云芝制备纤维板的方法

技术领域

本发明涉及发酵工程、林业工程领域，特别涉及一种利用杂色云芝制备纤维板的方法。

背景技术

纤维板是以木质纤维或其他植物素纤维为原料，施加胶粘剂制成的人造板，是木材资源综合利用的有效途径。但目前纤维板吸湿后因产生膨胀力差异而使板材翘曲变形，且耐水性差，需要额外添加高配比的防水剂。经不完全统计，生产1立方米的纤维板大约需要添加100公斤以上的胶黏剂和30-50公斤的防水剂。胶黏剂在纤维板生产过程中，造成严重环境污染，危害生产工人的身体健康；利用胶黏剂制备的纤维板中残留有甲醛等有毒有害气体，虽然制备的纤维板达到了国家关于纤维板甲醛释放的E1和E2等标准，但因其释放周期长，可长期危害人体健康。另外，因胶黏剂和防水剂的添加，使纤维板的生产成本高居不下，是纤维板企业利润率不高的主要因素之一。

为解决醛基胶黏剂问题，有研究者采用多种途径开发无醛胶黏剂，如三聚氰胺、大豆蛋白胶等，这些胶黏剂在使用过程中仍在各种各样的问题。发明人长期从事生物降解与改性研究，发现利用特定的白腐菌对木质纤维原料进行处理可以产生类似胶黏剂的作用，进而制备成无胶纤维板，并申请了系列专利（201710833075.1、201710832437.5、201710832440 .7、201710833090 .6、201710833104 .4），但仍存在纤维板强度不够、防水性略差等问题。

豆粕粉是大豆加工油脂后的副产物，含有高含量的大豆纤维和粗蛋白，在压榨豆油过程中也产生了小分子蛋白。因大豆纤维以半纤维素为主，半纤维素及小分子蛋白均不利于纤维板的生产，再加上大豆粗蛋白难以分散，直接以豆粕粉作为胶黏剂存在应用上的难题。

疏水蛋白通常由100个左右氨基酸残基组成，含有大量的疏水性氨基酸和４个二硫键，是目前已知的表面活性最强的蛋白质种类，被认为在食品和医学使用中是安全的。在医学移植物的表面组装上疏水蛋白，能提高这些移植物的生物相容性或者能防止微生物细胞粘附到如导管的表面，从而达到保护移植物表面的目的；在果蔬保鲜方面，疏水蛋白可以在果蔬表面形成一层防腐保鲜被膜；疏水蛋白还可以作为洗洁产品组分，形成稳定泡沫；可用于促进土壤中污染物的降解和应用于石油泄漏后回收石油的过程中。目前，尚未见在纤维板中利用疏水蛋白提高纤维板抗水性的报告。

杂色云芝一种大型药用真菌，能分泌多种木质纤维素酶、蛋白酶等，能在腐木上生长。利用杂色云芝在含有豆粕粉的木材加工剩余物中生长，是否可以解决豆粕粉作为胶黏剂的问题，也可以解决制备的纤维板强度和抗水性不够的问题，目前尚未见相关报告。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种利用杂色云芝制备纤维板的强化技术，并将之应用到纤维板制备中，可以有效解决背景技术中的问题。

技术方案：本发明提供了一种利用杂色云芝制备纤维板的方法，包括如下步骤：培养基配置：在木材加工剩余物中混合入占其重量5-30%的豆粕粉，然后加入适当自来水混合均匀，配置成培养基；固体发酵：灭菌后按照5-10%的比例向所述培养基中接入杂色云芝种子液，28-30℃静态下发酵10-20天，得固体发酵物；纤维板制备：将所述固体发酵物压制成纤维板。

优选地，将杂色云芝斜面菌株接入土豆培养基斜面上进行活化，培养至菌丝长满斜面后，取菌丝斜面块接入到土豆液体培养基中进行培养，25~30℃下130~180 r/min培养4~6 d，之后按照8~12%的接种体积百分比逐级放大到适宜体积，发酵条件为180~220 r/min，通风量为1：0.6~0.9，温度25~30 ℃，培养3~5 d，即得杂色云芝种子液。

进一步地，在固体发酵之前，先对所述培养基进行灭菌处理，再向所述培养基中接入所述杂色云芝种子液。

优选地，在培养基配置步骤中，加入适量自来水后，使混合物的含水量在50~70%。

优选地，在固体发酵步骤中，发酵过程保持体系湿度在85~95%。

优选地，所述木材加工剩余物包括刨花、锯末和/或枝条。木材品种不限。

优选地，所述木材加工剩余物在使用前进行粉碎处理。粉碎方式不限。

优选地，所述豆粕粉在使用前也进行粉碎处理，使其能够与所述木材加工剩余物混合均匀。

优选地，所述木材加工剩余物和所述豆泊粉均粉碎至40目以上。

优选地，在所述纤维板制备步骤中：使用传统湿法工艺将所述固体发酵物压制成纤维板。

有益效果：

培养基配置步骤中，在木材加工剩余物中添加了豆粕粉，豆粕粉中膳食纤维和小分子蛋白促进了杂色云芝在固体发酵中的生长，强化了疏水蛋白和木质纤维素酶的分泌；豆粕粉中非蛋白组分的利用实现了豆粕蛋白的生物纯化，再经杂色云芝的生物改性，强化了豆粕胶的性能。

固体发酵步骤中，杂色云芝能分泌高含量的木质纤维素酶，该酶可进一步对木材加工剩余物进行酶法改性，产生多孔结构等利于胶黏反应的活性位点；杂色云芝快速利用豆粕粉中的膳食纤维和小分子蛋白，并分泌相应的蛋白酶，进一步对残留的大分子豆粕蛋白进行改性，产生利于胶黏反应的活性基团；杂色云芝在木材加工剩余物中进行穿透生长，并分泌大量的疏水蛋白。

所述纤维板制备步骤中，湿法热压纤维板时，木质纤维素酶产生大量活性自由基离子，结合木材加工生物的多孔结构、豆粕胶的多活性基团等，产生强烈的胶黏反应，无需添加任何化学胶黏剂。另外，疏水蛋白的疏水基团能使纤维板从内到外具有疏水性，进而降低纤维板的吸水膨胀率。

与现有技术相比，

一、本发明制备的纤维板强度高、抗水性强。本发明通过利用豆粕粉强化杂色云芝的生物处理效果，实现了木材加工剩余物多孔结构的产生、木质纤维素酶及活性自由基离子的产生、豆粕胶纯化、疏水蛋白分泌等，进而在热压制板时强化了胶黏效果并具有了较高的疏水性；

二、本发明绿色环保，无污染。纤维板生产时无任何醛基胶黏剂添加，且杂色云芝处理的木材加工剩余物全部用于纤维板生产，无废弃物产生。

综上，本发明以杂色云芝在添加有豆粕粉的木材加工剩余物中进行生物强化处理，并全部用于纤维板的生产，过程中不添加任何化学胶黏剂和防水剂，制备的纤维板强度高、抗水性好，绿色环保，无污染。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细的介绍。

杂色云芝种子液制备

将冰箱保藏的杂色云芝斜面菌株接入土豆培养基斜面上进行活化，培养至菌丝长满斜面后，取3块菌丝斜面块接入到100mL土豆液体培养基中进行培养，28℃下150r/min培养5d，之后按照10%的接种体积百分比逐级放大到适宜体积，发酵条件为200r/min，通风量为1：0.8，温度28℃，培养4d，即得杂色云芝种子液。

实施例1 利用豆泊粉与杂色云芝配合制备纤维板

将杨木刨花用粉碎机粉碎至60目，再将豆粕粉粉碎至60目后按照20%的质量比添加到杨木刨花粉末中，加入一定体积的自来水，使其含水量控制在60%左右。灭菌后按照10%的质量比接入杂色云芝种子液，控制温度30℃，湿度90%，固体发酵15天，得固体发酵物。将固体发酵物全部用于热压纤维板，采用传统的湿法压制方法。制备的纤维板弯曲强度和吸水膨胀率分别达到28.9MPa和15.1%。

实施例2 利用豆泊粉与杂色云芝配合制备纤维板

将杨木枝条剪短、粉碎至40目，再将豆粕粉粉碎至60目后按照5%的重量比添加到杨木枝条粉末中，加入一定体积的自来水，使其含水量控制在60%左右。灭菌后按照5%的质量比接入杂色云芝种子液，控制温度28℃，湿度90%，固体发酵20天，得固体发酵物。将固体发酵物全部用于热压纤维板，采用传统的湿法压制方法。制备的纤维板弯曲强度和吸水膨胀率分别达到26.3MPa和17.4%。

实施例3 利用豆泊粉与杂色云芝配合制备纤维板

将松木锯末粉碎至60目，再将豆粕粉粉碎至60目后按照30%的重量比添加到松木锯末粉末中，加入一定体积的自来水，使其含水量控制在60%左右。灭菌后按照8%的质量比接入杂色云芝种子液，控制温度29℃，湿度90%，固体发酵10天，得固体发酵物。将固体发酵物全部用于热压纤维板，采用传统的湿法压制方法。制备的纤维板弯曲强度和吸水膨胀率分别达到29.5MPa和16.7%。

对比例1 利用杨木刨花直接制备纤维板

将杨木刨花用粉碎机粉碎至60目，加入一定体积的自来水，使其含水量控制在60%左右，采用传统的湿法压制方法热压制成纤维板。制备的纤维板弯曲强度和吸水膨胀率分别为12.47MPa和35.3%。

对比例2 仅利用杂色云芝制备纤维板

将杨木刨花用粉碎机粉碎至60目，加入一定体积的自来水，使其含水量控制在60%左右。灭菌后按照10%比例接入杂色云芝种子液，控制温度30℃，湿度90%，固体发酵15天，得固体发酵物。将固体发酵物全部用于热压纤维板，采用传统的湿法压制方法。制备的纤维板弯曲强度和吸水膨胀率分别达到21.92MPa和27.1%。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。