本發(fā)明涉及保水劑制備，具體涉及一種食用菌栽培用保水劑的制備方法。

背景技術(shù)：

1、食用菌產(chǎn)業(yè)是一種名副其實(shí)的生態(tài)友好型產(chǎn)業(yè)，利用農(nóng)林廢棄物，通過菌物種植后產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。食用菌產(chǎn)業(yè)也是大健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新引擎，很多食用菌被證實(shí)有抗炎、提高人體免疫力等功效，如香菇多糖。此外，食用菌產(chǎn)業(yè)的終端廢料——菌渣，是改良土壤和畜牧業(yè)飼料的優(yōu)良基質(zhì)，也可以設(shè)計(jì)合成成為有機(jī)肥。

2、因菌類作物生長速度快、生物轉(zhuǎn)化率高，經(jīng)濟(jì)效益好，投資小、周期短、見效快、效益顯著，投入產(chǎn)出比在1∶3-5，經(jīng)濟(jì)效益是大田作物10倍以上，“一畝園十畝田、一畝菌十畝園”。

3、近十年來，我國的食用菌產(chǎn)量、產(chǎn)值發(fā)生了巨大變化。2021年我國食用菌年產(chǎn)4133.94萬噸，產(chǎn)值3475.63億元，占世界產(chǎn)量75％以上。也成為我國第五大種植業(yè)，僅次于糧食、蔬菜、果品、油料，超過了棉花、茶葉、糖類等。

4、水分是影響食用菌生長的要素之一，與食用菌的生長發(fā)育有緊密聯(lián)系。食用菌人工代料栽培周期長達(dá)3-6月，保持栽培料中含水量對出菇效果和產(chǎn)量有較大影響。白靈菇和香菇在栽培過程中對栽培料的水分要求都很高，研究證實(shí)每生產(chǎn)1kg白靈菇，需消耗水份4kg～5kg，其耗水量是產(chǎn)菇量的4～5倍。出菇期間，子實(shí)體得不到充分的水分供應(yīng)，容易出現(xiàn)菇體細(xì)小、生長緩慢等問題，從而導(dǎo)致生物轉(zhuǎn)化率低、產(chǎn)量低。食用菌栽培過程中保持栽培料含水量的常見措施有以下三種：一是拌料時控制適當(dāng)?shù)暮?，防止含水量過高容易或過低導(dǎo)致的菌絲呼吸不暢，生長不良，爛棒等問題；二是控制環(huán)境空間濕度達(dá)80％以上，出菇時需控制90％以上；三是如香菇出菇期較長的品種，出菇過程中每個菌棒進(jìn)行補(bǔ)水操作，費(fèi)工費(fèi)力。因此，添加保水劑是一種簡便高效的保持栽培料含水量的方式。

5、白靈菇(pleurotus?nebrodensis)，別名阿魏菇、阿魏側(cè)耳、雪山靈芝，屬于真菌門、擔(dān)子菌亞門、真菌綱、傘菌目、側(cè)耳科、側(cè)耳屬。原生長于我國新疆戈壁地區(qū)，1995年后由我國科研人員進(jìn)行馴化并進(jìn)行商業(yè)化開發(fā)。其子實(shí)體通體潔白，菇體肥大，蓋厚柄粗、質(zhì)地致密、肉質(zhì)細(xì)嫩、風(fēng)味極佳，具備相當(dāng)高的食用價值；且營養(yǎng)極為豐富，富含大量氨基酸、礦物質(zhì)元素、維生素等，具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗輻射、降血脂等多重保健功效。此外，還因其防治兒童佝僂病、軟骨病、殺蟲以及抗癌的保健功效而著稱，是一種集藥用、食用于一身，具有廣闊市場開發(fā)前景的珍稀菌類。

6、保水劑(super-absorbent?polymers，sap)是一種功能性聚合物材料系列，具有較高的吸水功能。它吸收的水比本身重?cái)?shù)百到數(shù)千倍，具有出色的保水性能。一旦吸水膨脹成水凝膠，即使在壓力下也很難分離水，具有吸水和保持能力，是解決農(nóng)業(yè)缺水問題的化合物，對緩解食用菌栽培過程中栽培料失水問題具有十分重要的意義。

7、栽培料現(xiàn)有食用菌用保水劑多為聚丙烯酰胺類，雖然有較好的保水效果，但聚丙烯酰胺本身不能被完全降解，且其單體丙烯酰胺具有中樞和周圍神經(jīng)毒性，將此類保水劑用于食用菌栽培的環(huán)保性與安全性還有待研究。

8、因此，我們以維持可持續(xù)發(fā)展、發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)為原則，設(shè)計(jì)合成了以γ-聚谷氨酸為主要原料的可降解、高保水、耐高溫、安全無毒的γ-聚谷氨酸-殼聚糖(γ-pga-cs)復(fù)合保水劑，將其應(yīng)用于食用菌的栽培中，解決食用菌栽培周期長導(dǎo)致的失水問題，減少補(bǔ)水導(dǎo)致的繁重工作量。在滿足可降解性與無污染性的前提下，提高其水分利用效率，進(jìn)而達(dá)到促進(jìn)增產(chǎn)的目的，為新型可降解保水劑在食用菌中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有食用菌栽培用保水劑的缺陷和不足，以γ-pga為單體，通過化學(xué)和物理交聯(lián)法制備得到三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物。γ-聚谷氨酸基(γ-pga)復(fù)合保水劑是一種具有良好生物相容性的新型功能高分子材料，具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，高分子鏈間以物理作用力(氫鍵、庫侖力、配位鍵等)或化學(xué)鍵(共價鍵)結(jié)合的高分子網(wǎng)絡(luò)體系。保水劑的結(jié)構(gòu)中含有大量親水基團(tuán)，能夠在水中溶脹吸取水分并保持大量水分并且不溶解，具有獨(dú)特的溶脹性能、緩釋性能、生物相容性等優(yōu)點(diǎn)。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下設(shè)計(jì)方案：

3、以γ-聚谷氨酸(γ-pga)為主要原材料，引入殼聚糖(cs)交聯(lián)，制備出一種食用菌栽培用保水劑。其制備方法和測試方法步驟如下：

4、吸取γ-聚谷氨酸(γ-pga)發(fā)酵液溶解于蒸餾水中，至終濃度為2％，攪拌至溶液澄清后，然后加入殼聚糖(cs)溶解，緩慢滴入冰乙酸，攪拌2min。用蒸餾水多次洗滌至中性，真空干燥后得到γ-聚谷氨酸-殼聚糖(γ-pga-cs)復(fù)合保水劑。

5、保水劑溶脹度測定：稱取一定質(zhì)量保水劑烘干到恒重，取相同質(zhì)量保水劑浸泡在蒸餾水、生理鹽水中，吸水至恒重，采用稱重法測定溶脹度，公式如下：

6、

7、注：qt--水凝膠的溶脹度；wm--初始水凝膠的凈重量(烘干后水凝膠的重量)；w0--水凝膠和浸濕后茶袋的重量；wt--溶脹至t時刻水凝膠與茶袋的重量。

8、保水劑吸水倍率的測定：稱取一定質(zhì)量的干保水劑，將其置于蒸餾水中，室溫溶脹至平衡。吸水倍率按以下公式計(jì)算：a＝(m-m0)/m0，注：a——吸水倍率(％)；m0——干保水劑的質(zhì)量，單位為克(g)；m——溶脹平衡后的質(zhì)量，單位為克(g)。

9、保水劑熱穩(wěn)定性的測定：121℃滅菌20min后測定保水劑吸水倍率

10、當(dāng)γ-pga發(fā)酵液終濃度為2％，γ-pga發(fā)酵液與cs添加比例為8∶6，ph＝4時，此條件為設(shè)計(jì)合成γ-pga-cs復(fù)合保水劑的最優(yōu)合成條件。

11、本發(fā)明還提供利用上述制備的保水劑添加到食用菌栽培料后的各項(xiàng)指標(biāo)測定方法，如下所述：

12、食用菌栽培料中含水率的測定

13、分別在拌料裝袋后(0d)、菌絲滿袋(33d)、后熟期中期(65d)、現(xiàn)蕾(81d)、一潮出菇結(jié)束(100d)，每次每組隨機(jī)抽取3袋，采用三點(diǎn)法取樣，混勻后，每份樣品取1g，用水分測定儀測定含水量。

14、食用菌子實(shí)體含水量的測定

15、每處理組隨機(jī)抽取5個子實(shí)體，取1g，用水分測定儀測定含水量，取平均值，即為該組子實(shí)體含水量。

16、食用菌水分利用效率測定

17、水分利用效率(g·kg-1)＝一潮菇子實(shí)體產(chǎn)量/總耗水量，總耗水量為栽培拌料用水量與噴淋水量之和(按100袋計(jì))。

18、具體技術(shù)原理為：

19、殼聚糖(cs)作為一種來源廣泛的天然多糖，具有良好的生物相容性、生物降解性、安全性和抗菌性等性能。分子鏈上存在氨基、羥基等，許多親水性單體都可以比較容易地接枝到其分子鏈上。在酸性環(huán)境下，殼聚糖側(cè)鏈的氨基可質(zhì)子化形成正電性的聚合物，通過靜電作用與γ-聚谷氨酸側(cè)鏈的羧基，即陰離子聚合物，合成一種復(fù)合的電解質(zhì)水凝膠。將γ-pga與cs溶解后，滴入冰乙酸，攪拌，交聯(lián)，真空干燥后得到γ-聚谷氨酸-殼聚糖(γ-pga-cs)復(fù)合保水劑。