DEVELOPMENT OF FUNCTIONAL FOOD PRODUCTFROM SPLIT GILL MUSHROOM

Abstract

The edible split gill mushroom (Schizophyllum commune) is considered as both nutritive and pharmaceutical mushroom. This mushroom is widely spread in many Asian nations. Its cell wall consists of abundant schizophyllan (β-glucan or polysaccharide from this mushroom) with various distinguished biological properties. Thus, this research was interested to investigate into the identification of mushroom strain, nutritional values of the mushroom, study on optimized hot water extraction and ethanol precipitation process of the schizophyllan using response surface methodology (RSM) on central composite design (CCD), including suitable solubility of this extract. Furthermore, this schizophyllan extract was characterized the chemical (polysaccharide, monosaccharide, oligosaccharide, β-glucan and protein compositions) and biological activities (antioxidant and prebiotic properties), as well as split gill mushroom essence was developed suitable mushroom essence production condition and formula supplemented with this functional extract for consumer acceptance.

From this research, this mushroom was specified as S. commune in comparison with the nucleotide sequence homology by BLAST analysis. The mushroom consisted of superior carbohydrate, crude fiber, protein, low calories of fat without any heavy metal contamination, considered as a safe mushroom. Moreover, the cost-effective optimization of schizophyllan extraction was the low mushroom content of 5 - 8% (w/v) at 100 - 110oC of hot water extraction for 2 - 3 hours and ethanol precipitation at 62 - 65% (v/v) ethanol concentration with the highest degree of polymerization (DP value of 5.40), the greatest total sugar content (447.98 mg/g extract), minimized reducing sugar content (92.08 mg/g extract), suitable protein content (5.30 mg/g extract) and optimized extraction yield (4.03 g/100 g dry mushroom). Additionally, the optimized solubilization condition of this extract was 120oC for 120 minutes with 5.00 mg/ml extract concentration with superior total sugar content, highest reducing sugar content, optimal DP value and greatest total phenolic content.

Furthermore, this extract contained greater β-glucan content 271.42 mg/g extract. As a result, the optimized extract had highest DP value along with possibly potential immunomodulatory, anti-inflammatory and anticarcinogenic properties. The substance also consisted of β-glucooligosaccharide or β-glucan oligosaccharide with DP value about 2 - 3, namely laminaribiose, laminaritriose and β-glucan as prebiotic effect by promoting probiotic bacteria proliferation. This extract comprised of bioactive hydrophobin, lectin protein and purpurin (red pigment) along with probably various biological activities. Besides, the schizophyllan had total phenolic substance (6.49 mg GAE/g extract), as well as revealed antioxidant properties (83.23% DPPH inhibition at 80 mg extract/ml and 98.77% ABTS inhibition at 20 mg extract/ml, respectively), and exhibited more potential to inhibit DPPH and ABTS radical at inferior content (half-maximal inhibitory concentration (IC50 value) of 15.36 and 7.08 mg extract/ml, respectively). To study cytotoxicity of the extract by MTT assay, this extract were pretreated to RAW 264.7 cells (macrophages) at 250 - 1,000 μg/ml of extract concentration and 1 - 3 hours of various incubation times with non-significantly high cell viability. Therefore, both this mushroom and the schizophyllan would be developed as high value-added mushroom essence products with nutraceutical compounds for beneficial consumer health at the appropriate production condition of this mushroom essence (100oC, 120 minutes), including suitable mushroom essence formula, namely split gill mushroom (2.500% w/v), schizophyllan extract (0.021% w/v), Indian gooseberry (0.017% w/v) and stevia (0.004% w/v) as natural sweeteners.

เห็ดแครง (Schizophyllum commune) เป็นเห็ดที่สามารถรับประทานได้ อีกทั้งเป็นเห็ดทางเภสัชกรรมและมีคุณค่าทางโภชนาการต่างๆ เห็ดนี้เจริญแพร่กระจายทั่วไปในหลายประเทศแถบทวีปเอเชีย โดยบริเวณผนังเซลล์อุดมไปด้วยสารชิโซฟิลแลน (บีตา-กลูแคนหรือพอลิแซ็กคาไรด์จากเห็ดแครง) ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพโดดเด่นต่างๆ มากมาย ในงานวิจัยนี้จึงมีความสนใจในการศึกษาจำแนกสายพันธุ์ของเห็ด วิเคราะห์คุณค่าทางโภชนาการของเห็ดแครง ศึกษาสภาวะที่เหมาะสมของกระบวนการสกัดชิโซฟิลแลนด้วยน้ำร้อนและการตกตะกอนด้วยเอทานอลเพื่อแยกส่วนของพอลิแซ็กคาไรด์ โดยการออกแบบการทดลองแบบส่วนประสมกลาง (central composite design; CCD) ซึ่งใช้วิธีพื้นที่ผิวตอบสนองเพื่อหาสภาวะที่เหมาะสมของกระบวนการสกัดดังกล่าว รวมถึงศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการละลายสารสกัด นอกจากนี้วิเคราะห์คุณลักษณะทางเคมี (พอลิแซ็กคาไรด์ มอโนแซ็กคาไรด์ ออลิโกแซ็กคาไรด์ บีตา-กลูแคน และโปรตีน) และฤทธิ์ทางชีวภาพของสารสกัดนี้ (ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระและสมบัติความเป็นพรีไบโอติก) รวมถึงพัฒนาสภาวะที่เหมาะสมในกระบวนการผลิตและสูตรที่เหมาะสมของผลิตภัณฑ์ซุปเห็ดแครงสกัดที่เสริมสารสกัดที่เป็นประโยชน์เชิงหน้าที่ เพื่อการยอมรับของผู้บริโภคด้วย

จากงานวิจัยนี้พบว่า เห็ดชนิดนี้ได้จำแนกสายพันธุ์เป็นเห็ดแครง (S. commune) เมื่อวิเคราะห์ความเหมือนของลำดับนิวคลีโอไทด์ด้วย BLAST analysis เห็ดนี้มีองค์ประกอบของคาร์โบไฮเดรต เยื่อใย โปรตีนในปริมาณสูง มีแคลอรี่ของไขมันที่ต่ำ ปราศจากการปนเปื้อนของโลหะหนัก ซึ่งได้รับการพิจารณาว่าเป็นเห็ดที่ปลอดภัย นอกจากนี้สภาวะที่เหมาะสมในการสกัดสารชิโซฟิลแลนเพื่อให้คุ้มค่าในการผลิต ควรใช้ปริมาณเห็ดแครงที่น้อยคือ 5 - 8% (w/v) ที่อุณหภูมิ 100 - 110oC ของการสกัดด้วยน้ำร้อนเป็นเวลา 2 - 3 ชั่วโมง แล้วตกตะกอนด้วยเอทานอลที่ความเข้มข้น 62 - 65% (v/v) ทำให้ได้ค่าระดับการเกิดพอลิเมอร์ที่สูง (DP เท่ากับ 5.40) ปริมาณน้ำตาลทั้งหมดสูง (total sugar เท่ากับ 447.98 mg/g ของสารสกัด) ปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์ต่ำ (reducing sugar เท่ากับ 92.08 mg/g ของสารสกัด) ปริมาณโปรตีนที่เหมาะสมในสารสกัด (5.30 mg/g ของสารสกัด) และน้ำหนักผลผลิตของสารสกัด (4.03 g/100 g ของเห็ดอบแห้ง) ในส่วนสภาวะที่เหมาะสมในการละลายสารสกัด พบว่าที่อุณหภูมิ 120oC ของการละลายสารสกัดเป็นเวลา 120 นาที ที่ความเข้มข้นของสารสกัด 5.00 mg/ml ทำให้ได้ปริมาณน้ำตาลทั้งหมดสูง น้ำตาลรีดิวซ์สูง ค่า DP ที่เหมาะสม และสารฟีนอลิกรวมสูงสุด

นอกจากนี้สารสกัดนี้ประกอบไปด้วยบีตา-กลูแคน 271.42 mg/g ของสารสกัด ทำให้สารสกัดดังกล่าวมีค่า DP สูงสุด อีกทั้งมีความเป็นไปได้ในการกระตุ้นภูมิคุ้มกัน ต้านการอักเสบ และต้านการเกิดมะเร็ง สารสกัดนี้ยังมีองค์ประกอบของบีตา-กลูโคออลิโกแซ็กคาไรด์ หรือบีตา-กลูแคนออลิโกแซ็กคาไรด์ ที่มีค่า DP เท่ากับ 2 - 3 กล่าวคือ laminaribiose, laminaritriose และบีตา-กลูแคนในสารสกัด ที่มีสมบัติความเป็นพรีไบโอติกเพื่อส่งเสริมการเจริญของแบคทีเรียกลุ่มโพรไบโอติก สารสกัดข้างต้นประกอบไปด้วยโปรตีนไฮโดรโฟบิน เลคติน และ purpurin (รงควัตถุสีแดง) ที่อาจมีฤทธิ์ทางชีวภาพต่างๆ มากมาย นอกจากนี้สารสกัดนี้ยังมีปริมาณสารฟีนอลิกรวมสูง (6.49 mg GAE/g ของสารสกัด) ที่มีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ (ค่าเปอร์เซ็นต์การยับยั้งอนุมูลอิสระ DPPH และ ABTS สูงถึง 83.23% ที่ความเข้มข้นของสารสกัด 80 mg/ml และ 98.77% ที่ความเข้มข้นของสารสกัด 20 mg/ml ตามลำดับ) อีกทั้งมีศักยภาพในการยับยั้งอนุมูลอิสระ DPPH และ ABTS ที่ความเข้มข้นต่ำของสารสกัด (ค่าความเข้มข้นของสารสกัดที่สามารถยับยั้งอนุมูลอิสระ DPPH และ ABTS ได้ร้อยละ 50 (IC50) เท่ากับ 15.36 และ 7.08 mg ของสารสกัด/ml ตามลำดับ) ในการทดสอบความเป็นพิษของสารสกัดในระดับเซลล์ (cytotoxicity) ด้วยวิธี MTT assay โดยบ่มสารสกัดในเซลล์แมคโครฟาจ RAW 264.7 ที่ความเข้มข้น 250 - 1,000 μg/ml เป็นเวลา 1 - 3 ชั่วโมง ของเวลาในการบ่มสารสกัดที่แตกต่างกัน ทำให้เปอร์เซ็นต์การอยู่รอดของเซลล์สูง ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นทั้งเห็ดแครงและสารสกัดชิโซฟิลแลนจึงสามารถนำมาพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ซุปเห็ดแครงสกัดมูลค่าสูงที่อุดมไปด้วยสารประกอบเชิงโภชนเภสัช เพื่อส่งเสริมสุขภาพที่ดีของผู้บริโภค โดยมีสภาวะเหมาะสมในกระบวนการผลิตซุปเห็ดแครงสกัดที่อุณหภูมิ 100oC เป็นเวลา 120 นาที รวมถึงสูตรที่เหมาะสมของซุปเห็ดแครงสกัด ดังนี้คือ เห็ดแครง (2.500% w/v) สารสกัดชิโซฟิลแลน (0.021% w/v) มะขามป้อม (0.017% w/v) และหญ้าหวาน (0.004% w/v) เป็นสารให้ความหวานทางธรรมชาติ