แหล่งคาร์บอนและไนโตรเจนที่เหมาะสมในการเพาะถั่งเช่าหิมะเพื่อเพิ่มการผลิตสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ
Optimum Carbon and Nitrogen Sources for Enhancing Bioactive Compound Production of Isaria tenuipes
Keywords:
อะดีโนซีน , คอร์ไดเซปิน , ถั่งเช่าหิมะ, adenosine, cordycepin, Isaria tenuipesAbstract
งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาแหล่งคาร์บอนและไนโตรเจนที่เหมาะสมต่อการสร้างดอกเห็ด และการสร้างสารสำคัญของถั่งเช่าหิมะ (Isaria tenuipes) โดยใช้แหล่งคาร์บอนที่ต่างกัน 5 ชนิดคือ ข้าวไรซ์เบอรี่ ข้าวสังข์หยด ข้าวหอมนิล ข้าวมันปู และข้าวเหนียวดำลืมผัว โดยแหล่งคาร์บอนที่ให้น้ำหนักแห้งของถั่งเช่าหิมะมากที่สุดคือ ข้าวไรซ์เบอรี่ (2.16 ± 0.11 ก./100 ก. ของสารตั้งต้น) ซึ่งสูงกว่าแหล่งคาร์บอนอื่น ๆ อย่างมีนัยสำคัญ แต่อย่างไรก็ตามพบว่าปริมาณของคอร์ไดเซปินอะดีโนซีน และพอลิแซ็กคาไรด์ที่ได้จากข้าวเหนียวดำลืมผัวเป็นแหล่งคาร์บอนมีค่าสูงที่สุดคือ 1.03 ± 0.04,7.5 ± 0.04 และ 0.23 ± 0.01 มล./ก. ตามลำดับ และเมื่อใช้แหล่งไนโตรเจนที่แตกต่างกัน 6 ชนิดคือ ยีสต์สกัด เปปโตน ไข่ไก่ กากถั่วเหลืองบด ทริปโตน และยีสต์สกัดผสมเปปโตน ผลการศึกษาพบว่าแหล่งไนโตรเจนจากไข่ไก่ให้น้ำหนักแห้งของดอกถั่งเช่าหิมะ1.81 ± 0.03 ก./ 100 ก. ของสารตั้งต้น ปริมาณของคอร์ไดเซปิน อะดีโนซีน และพอลิแซ็กคาไรด์ให้ค่าสูงที่สุดคือ 1.39 ± 0.10,14.86 ± 1.52 และ 0.24 ± 0.003 มล./ก. ตามลำดับ งานวิจัยนี้อาจเป็นประโยชน์โดยตรงต่อฟาร์มขนาดเล็กและระดับอุตสาหกรรม เพื่อผลิตถังเช่าหิมะที่ให้ผลผลิตและสารออกฤทธิ์ในปริมาณสูงสุด The objective of this study was to find out the optimal carbon and nitrogen sources for enhancing bioactive compound production of Isaria tenuipes, Snow-flake Dongchunghacho. Isaria tenuipeswas cultivated on five different carbon sources - Riceberry rice, Sungyod rice, Hom Nil rice, Mun- pu rice, and Luem Pua glutinous rice. The significantly highest dry weight (p≤0.5) of Isaria tenuipesitself was from Riceberry ricecarbon source, at 2.16 ± 0.11 g/100 g of substrate. The highest yields of bioactive compounds were the following: cordycepin (1.03 ± 0.04 mg/g), adenosine (7.5 ± 0.04 mg/g) and polysaccharides (0.23 ± 0.01 mg/g) obtained from Luem Pua Glutinous ricecarbon source. Riceberry ricecarbon source also provided the highest yield of adenosine. In another experiment, six nitrogen sources were assessed—yeast extract, peptone, egg, ground soybean, tryptone, and yeast extract combined with peptone. The highest yields of I. tenuipesand the bioactive compounds were the following: dry weightof the fruiting body (1.81 ± 0.03 g/100 g of substrate), yield of cordycepin (1.39 ± 0.10 mg/g), yield of adenosine (14.86 ± 1.52 mg/g) and yield of polysaccharides (0.24 ± 0.003mg/g), all of which were obtained from egg nitrogen source. These findings may directly benefit to small farmsand industrialscales of I. tenuipes cultivationsin their effort to harvest the highest amount of its bioactive compounds.References
Bunyapaiboonsri, T., Yoiprommarat, S., Srisanoh, U., Choowong, W., Tasanathai, K., Hywel-Jones, NL., LuangsaArd, JJ., & Isaka, M. (2011) Isariotins G-J from cultures of the Lepidoptera pathogenic fungus Isaria tenuipes. Phytochemistry Letters, 4(3),283-286.
Chandra, PP., & Shoji, O. (2007). Submerged culture conditions for mycelial yield and polysaccharides production by Lyophyllum decastes. Food Chemistry, 105(2), 641-646.
Che, JH., Yun, JW., Che, EY., Kim, SH., Kim, YS., Kim, WH., Park, JH., Son, WC., Kim, MK., & Kang, BC. (2014). Toxicologic assessment of Paecilomyces tenuipesin rats: Renal toxicity and mutagenic potential. Regulatory Toxicology and Pharmacology, 70(2), 527-534.
Chen, XM., Lu, JX., Zhang, YD., He, JT., Guo, XZ., Tian, GY., & Jin, LQ. (2008). Studies of macrophage immunomodulating activity of polysaccharides isolated from Paecilomyces tenuipes, International Journal of Biological Macromolecules, 43(3), 252-256.
Chaichana, T., Kulsarin, J., Suttiprapan, P., Buranapanichpan, S., & Tapingkae, T. (2019). Strain improvement of Cordyceps tenuipes(Peck) for Snowflake Cordyceps production on silkworm pupae. Journal of Agriculture, 35(3), 355-364. (in Thai)
Chioza, A., & Ohga, S. (2013). Mycelial Growth of Paecilomyces hepiali in Various Agar Media and Yield of Fruit Bodies in Rice Based Media. Advances in Microbiology, 3, 529-536.
Das, SK., Masuda, M., Sakurai, A., & Sakukabara, M. (2010). Medicinal uses of the mushroom Codyceps militaris: Currentstate and prospects. Fitoterapia,81(8),961-968.
Deng, Y., Kim, BY., Park, MJ., Ok, M., Lee, KS., & Jin, BR. (2020). Paecilomyces tenuipesextracts affect lipid and glucose metabolic parameters similarly to Cordyceps militarisextracts. Journal of Asia-Pacific Entomology, 23(3), 746-755.
Dubois, M., Gilles, KA., Hamilton, JK., Rebers, PA., & Smith, F. (1956). Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analytical Chemistry, 28, 350-356.
Fang, QH. & Zhong, JJ. (2002). Submerged fermentation of higher fungus Ganoderma lucidum for production of valuable bioactive metabolites—ganoderic acid and polysaccharide. Biochemical Engineering Journal, 10(1), 61-65.
Huang, L., Li, QZ., Chen, YY., Wang, XF., & Zhou XW. (2009). Determination and analysis of cordycepin and adenosine in the products of Cordycepsspp. African Journal of Microbiology Research,3, 957-961.
Kang, C., Wen, TC., Kang, JC., Meng, ZB., Li, GR., & Hyde, KD. (2014). Optimization of large-scale culture conditions for the production of cordycepin with Cordyceps militaris by liquid static culture. The Scientific World Journal, 4, 1-15.
Kim, HC., Choi, BS., Sapkota, K., Kim, S., Lee, HJ., Yoo, JC., & Kim, SJ. (2011). Purification and characterization of a novel, highly potent fibrinolytic enzyme from Paecilomyces tenuipes. Process Biochemistry, 46(8), 1545-1553.
Kim, HO., & Yun, JW. (2005). A comparative study on the production of exopolysaccharides between two entomopathogenic fungi Cordyceps militarisand Cordyceps sinensisin submerged mycelial cultures. Journal of Applied Microbiology, 99(4), 728-738.
Koh, JB., & Choi, MA. (2003). Effect of Paecilomyces japonicaon lipid metabolism in rats fed high fat diet. Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, 32(2), 238–243.
Lu, R., Miyakoshi, T., Tian, GY., & Yoshida, T. (2007). Structural studies of Paecilomyces tenuipes Samson polysaccharide-part-2. Carbohydrate Polymers, 67(3), 343-346.
Miller, G. (1959). Use of dinitrisalicylic acid reagent for determination of reducing sugars. Analytical Chemistry, 31, 426-429.
Nam, KS.,Jo, YS., Kim, YH., Hyun,JW., & Kim, HW. (2001). Cytotoxic activities of acetoxyscirpenediol and ergosterol peroxide from Paecilomyces tenuipes. Life Sciences, 69, 229-237.
Park, JH., Park, NS., Lee, SM., & Park, E. (2011). Effect of Dongchunghacho rice on blood glucose level, lipid profile, and antioxidant metabolism in Streptozotocin induced Diabetic rats. Food Science and Biotechnology, 20(4),933-940.
Park, YH., Moon, EK., Shin, YK., Bae, MA., Kim, JG., & Kim, YH. (2000). Antitumor activity of Paecilomyces japonica is mediated by apoptotic cell-death. Journal of Microbiology and Biotechnology, 10,16-20.
Shin, KH., Lim, SS., Lee, S., Lee, YS., Jung, SH., & Cho, SY. (2003). Anti-tumour and immuno-stimulating activities of the fruiting bodies of Paecilomyces japonica, a new type of Cordycepsspp. Phytotherapy Research, 17(7), 830-833.
Tapingkae, T. (2016). Commercial Cordyceps mushroom cultivation. (2nd Ed.). Bangkok: Fram-Up Design LTD. Part. (in Thai)
Wang, JQ., Kan, LJ., Nie, SP., Chen, HH., Cui, SW., Phillips, AO., Phillips, GO., Li, YJ., an& Xia, MY. (2015). A comparison of chemical composition, bioactive components and antioxidant activity of natural and cultured Cordyceps sinensis. LWT - Food Science and Technology, 63(1), 2-7.
Xu, CP., Sinha, J., Bae, JT., Kim, SW., & Yun, JW. (2006). Optimization of physical parameters for exo-biopolymer production in submerged mycelial cultures of two entomopathogenic fungi Paecilomyces japonicaand Paecilomyces tenuipes. Letters in Applied Microbiology, 42, 501-506.
Zhang, JX., Wen, CT., Duan, YG., Zhang, HH., & Ma, HL. (2019). Advance in Cordyceps militaris (Linn) polysaccharide: Isolation, structure, and bioactivities: A review. International Journal of Biological Macromolecules, 132, 906-914.
Zhu ZY, Liu XC, Tang YL, Dong FY, Sun HQ, Chen L, Zhang YM. (2016). Effects of cultural medium on the formation and antitumor activity of polysaccharides by Cordyceps gunnii. Journal of Bioscience and Bioengineering, 122, 494-498.