Wan-Mohtar, Wan Abd Al Qadr Imad;Young, Louise;Abbott, Grainne M.;Clements, Carol;Harvey, Linda M.;McNeil, Brian
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.26
no.6
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pp.999-1010
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2016
Ganoderma lucidum BCCM 31549 has a long established role for its therapeutic activities. In this context, much interest has focused on the possible functions of the (1,3)-β-D-glucan (G) produced by these cultures in a stirred-tank bioreactor and extracted from their underutilized mycelium. In the existing study, we report on the systematic production of G, and its sulfated derivative (GS). The aim of this study was to investigate G and its GS from G. lucidum in terms of their antibacterial properties and cytotoxicity spectrum against human prostate cells (PN2TA) and human caucasian histiocytic lymphoma cells (U937). 1H NMR for both G and GS compounds showed β-glycosidic linkages and structural similarities when compared with two standards (laminarin and fucoidan). The existence of characteristic absorptions at 1,170 and 867 cm-1 in the FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) for GS demonstrated the successful sulfation of G. Only GS exhibited antimicrobial activity against a varied range of test bacteria of relevance to foodstuffs and human health. Moreover, both G and GS did not show any cytotoxic effects on PN2TA cells, thus helping demonstrate the safety of these polymers. Moreover, GS showed 40% antiproliferation against cancerous U937 cells at the low concentration (60 μg/ ml) applied in this study compared with G (10%). Together, this demonstrates that sulfation clearly improved the solubility and therapeutic activities of G. The water-soluble GS demonstrates the potential multifunctional effects of these materials in foodstuffs.
For the screening and the development of the new bio-material, cultural conditions for the exo-biopolymer (EBP) production throught the submerged cultivation of Ganoderma lucidum mycelium were investigated. Also, the fractionations and the purifications of the exo-biopolymer were carried out and the chemical compositions of the exo-biopolymer were examined. The optimal culture conditions for the exo-biopolymer production were pH 5.0, 30$^{\circ}C$ and 100 rpm of agitation speed in the medium containing of 5% (w/v) glucose, 0.5%(w/v) yeast extract, 0.1% (w/v) ($(NH_4)_2HPO_4$, and 0.05% (w/v) $KH_2PO_4$. In the flask cultivation for 7 days under these conditions, the concentration of the maximum exo-biopolymer and the cell mass were 15.4g/l and 18.8g/l, respectively. The specific growth rate was 0.039 $hr^{-1}$. In addition, the substrate consumption rate, and the exo-biopolymer production rate were 0.043$gg^{-1}$$hr^{-1}$ and 0.025$gg^{-1}$$hr^{-1}$, respectively. The exo-biopolymer was fractionated into BWS (water soluble exo-biopolymer) and BWI (water insoluble exo-biopolymer) by the water extraction, and the sugar contents of two fractions were higher than 97% (based on dry basis). The components sugar of BWS and BWI fractions were glucose, galactose, mannose, xylose, and fucose. Their molar ratios were 3.6:1.5:2.1:0.5: trace and 2.9:3.1:2.0:1.6:0.3, respectively.
We analyzed saccharide by dividing and comparing Monosaccharide, Disaccharide and sugar Alcohol. At first, Glucose had outstanding contained quantity of ASI 7114 with 81.11 g/l even comparing with other mushrooms for medical use and edibility. And 119.98 g/l of Fructose was observed at Hericium erinaceum that was more contained quantity than Flammulina velutipes and Lentinus edodes. But, the most contained quantity observed in Ganoderma lucidum was ASI 7015 with 15.70 g/l that was the level of 1/8 approximately against Hericium erinaceum. Ribose was found at low level generally that was hardly contained. Xylose was also observed low level. ASI 7004 was detected at 0.96g/l that was the most content with imperceptible difference by comparing with other mushrooms for medical use and edibility. Next, 35.21 g/l of Trehalose, disaccharide was observed at Agaricus bisporus that was around 11 times of content than ASI 3.09 g/l that was the most content of Ganoderma lucidum. For ${\alpha}$-Lactose, Sparassis crispa has the most amount of 3.38 g/l that was around 12.5 times of ASI 7060 0.27 g/l that was the most content of Ganoderma lucidum. For Glycerol, sugar alcohol, 64.74 g/l was observed at Pleurotus eryngii. We knew it was around 8 times of ASI 7004 8.61 g/l that was the most content of Ganoderma lucidum. 0.72 g/l of Solbitol was observed at Flammulina velutipes. We knew it was around 2times of ASI 7003 0.31 g/l that was the most content of Ganoderma lucidum. Moreover most of Ganoderma lucidum didn't contain Solbitol. 2.96 g/l of Mannitol was observed at Agaricus bisporus. that was the most content among other mushrooms. Also Mannitol was contained in Lentinus edodes and leurotus cornucopiae only. Even Ganoderma lucidum didn't have Mannitol. At last, as a result of myo-Inosito content analysis, it was seemed not to be involved in any of mushrooms.
Seven white rot fungi (Irpex lactenis, Coriolus hirsutus, Lopharia mirabilis, Schizopora paradoxa, Ganoderma lucidum, Pleurotus ostreatus and Pycnoporus coccineus) native to Korea and two famous exotic lignin degradable white rot fungi (Coriolus versicolor and Phanerochaete chrysosporium) were investigated to clarify their physiological and physicochemical characteristics on white-rotted wood blocks. G. lucidum degraded wood blocks more seriously than those by exotic lignin-degrading fungi, C. versicolor and P. chrysosporium, but only slightly decreasecl the strength of wood which was compared to the weight loss, persumably on the account of its small use of cellulose when attacking wood. It is quite interesting to note that the holocellulose degradation rate of G. lucidum was also higher than any of the other tested fungi. The order of fungi, according to the lignin-decomposing rates, was G. lucidum>P. coccineus>C. versicolor>S. paradoxa>P. chrysosporium>L. mirabilis>P. ostreatus>C. hirsutus>I. lactenis. The lignin degradation of G. lucidum and P. coccineus which were collected in Korea was greater than that of C. versicolor and P. chrysosporium. If holocellulose degradation is not considered. G. lcidum has the merit of actual application in biomass conversion due to linin removal.
This paper describes in detail proximate composition, nutritional profile, phytochemical constituents, antioxidant activities, antimicrobial potential, and antihemolytic activity (towards human erythrocytes) of various fractions of wild Ganoderma lucidum. Proximate analysis established that wild G. lucidum comprises about $87.02{\pm}5.45%$ of moisture, and the remaining part is a rich source of proteins ($8.59{\pm}0.37%$), crude fiber ($54.21{\pm}1.2%$), and carbohydrate (35.16%) with smaller fat content (3.33 %). Similarly, phytochemical screening revealed the presence of flavonoids ($217.51{\pm}0.30mg/g$), ascorbic acid ($116{\pm}7.32mg/g$), phenolics ($360.72{\pm}34.07mg/g$), ${\beta}$-carotenes ($0.42{\pm}0.04{\mu}g/g$), and lycopene ($0.05{\pm}0.00{\mu}g/g$). Extracts of wild G. lucidum in various solvents provided first line protection against Escherichia coli and Pasteurella multocida in the order of ethyl acetate> ethanol> methanol> n-hexane> water. Furthermore, aqueous and methanolic extracts of wild G. lucidum were found to be safe towards human erythrocytes. Overall, wild mushroom (G. lucidum) was found to be a good source of dietary supplements, antimicrobial and antioxidant agents in the pursuance of its commercial utilization in food and pharmaceutical industries.
Ganoderan, antitumor ${\beta}-glucan$ from Ganoderma lucidum was extracted from the mycelium of G.lucidum IY009 which was cultured in various carbon sources. The mycelium was shown to be capable of utilizing various carbon sources, e.g., soluble starch, fructose and glucose, and differs in morphology on carbon sources. In radioisotope assay, about $5.2{\sim}16%$ of glucose was to be incorporated in ganoderan of the mycelium. The monosugars of these ganoderan were mainly consisted of glucose, mannose, galactose. The galactose was not good carbon source for growing the mycelium but the best carbon source for producing the potentialized-ganoderan on the antitumor and anticomplementary activity. The tumor inhibition ratio of ganoderan-GAL, obtained from galactose medium, was 83.6% at the dose of 20 mg/kg/day. This crude polysaccaride was composed of five monosaccharide and the protein contained 16 amino acids. Also, ganoderan-GAL increased the anticomplementary activity than that obtained from any other media. This fact suggests that the structural differences of ganoderan influence the antitumor and anticomplementary activity.
In order to elucidate the systematic taxonomy and genetic characters of Canoderma lucidum, cultural characteristics of the fungus were investigated. Mycelial growth of Ganoderma lucidum were favorable on oat meal agar medium, and optimum temperature and pH of the medium for mycelial growth were $30^{\circ}C$ and 5.5-6.0 respectively. Irradiation of white fluorescent lamp inhibited mycelial growth and critical time for inhibition of mycelial growth was 4-8 hours. Concentric zones and mycelial strands of Ganoderma lucidum was induced by irradiation of white fluorescent lamp and formation of mycelial sectors was influenced by nutrient source of media and irradiation of white fluorescent lamp. These characters were different among the isolates, but no relationship was observed between these characters and the fruiting body type of the fungus. Basidiospores were formed directly from the mycelium cultured on artificial media without producing fruit body.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.46
no.1
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pp.56-60
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2017
Fruiting bodies of Ganoderma lucidum cultivated in Korea were reflux extracted at $90^{\circ}C$ using water and ethanol under different pH conditions. ${\beta}-Glucan$ contents, extraction yield, and antioxidant capacities of extracts were investigated. Antioxidant activities of water and ethanol extracts were measured by DPPH radical scavenging test and the FRAP method, along with their total phenolic contents and total flavonoid contents. Extraction time for the experiment was determined to be 6 h, and ${\beta}-glucan$ contents were the highest. Overall, ${\beta}-glucan$ contents of extracts increased with higher pH values, except those of 90% ethanol extracts (P<0.05). The yields and ${\beta}-glucan$ contents of ethanol extracts were lower than those of water extracts, and highest in water extract at pH 10 ($8.53{\pm}0.17%$, $6.20{\pm}0.12g/100g$, respectively). Ethanol extracts of fruiting bodies of G. lucidum showed stronger antioxidant capacities than water extracts (P<0.05). Especially, total phenolic contents of 30% ethanol extract at pH 10 was highest (35.06 GAE mg/g). Total phenolic contents of water and ethanol extracts showed good correlations with DPPH radical scavenging activities (r=0.969).
The effect of Ganoderma lucidum extract on Saccharomyces cerevisiae growth and physiology has been investigated. S. cerevisiae was inoculated in Henneberg solution medium into which 0, 0.1, 0.5 or 1.0% extracts of G. lucidum were added respectively and it was fermented at $30^{\circ}C$ for 5 days, respectively. Cell number of S. cerevisiae has increased according to the concentration as in order of distilled water(Dw) extracts 1.0% added>ethanol(Et) extracts 1.0% added>Dw extracts 0.5% added>Et extracts 0.5% added>Dw extracts 0.1% added>Et extracts 0.1% added group compared to control group(extracts 0% added) and in Dw extracts 1.0% added group the number has increased than those of control group after the fermentation of 72 hours. Weights of dried yeast cell have increased in each treated group than those of control group and it increased about 1.7 times in each Dw 1.0%, Et 1.0% group than those of control group after fermentation of 120 hours. The more the extracts of G. lucidum was added, the more alcohol levels increased during fermentation. The rate of carbon dioxide production per G. lucidum extract medium was faster than those of control group as G. lucidum extract was increasingly added.
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