Antioxidant, antimicrobial and cytotoxicity activities of Phellinus spp. crude polysaccharide extract

Abstract

This research purposes to determine the optimal medium for mycelium production of Phellinus with antioxidant activity by using method of 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical scavenging capacity assay (DPPH assay), 2,2'-azino-bis (3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS assay) and Ferric reducing antioxidant power assay (FRAP assay) with antimicrobial activity and toxicity for living cells of polysaccharides crude extract from dried mycelia and fresh fruiting bodies of Phellinus mushrooms e.g. including P. igniarius, P. nigricans, P. robustus and P. setulosus. The findings revealed that the fiber from P. igniarius, P. nigricans and P. robustus grew well on medium GY2. The mycelium from P. setulosus grew well on medium GY1. P. igniarius P. nigricans and P. robustus produced the most mycelia dry weight (11.32 ± 5.12, 10.74 ± 3.99 and 10.20 ± 4.04 g/l), respectively. P. igniarius produced the most polysaccharides crude extract (19.05 mg/dry weight) and the most total polysaccharide was also found (798.81 ± 26.30 mg/g crude extract). The most total protein was found in mycelium from P. igniarius (14.71 ± 1.55 mg/g crude extract). The crude extract of mycelium and fruiting bodies from P. igniarius has the highest antioxidant activity with the highest DPPH (value IC50 equals 62.45 ± 0.96 and 64.27 ± 0.18 µg/ml), respectively. Moreover, the antioxidant activity ABTS was also the highest (value IC50 equals 27.24 ± 0.76 and 28.06 ± 0.17 µg/ml), respectively. The result of metal reduction effect FRAP method was the crude extract of mycelium from P. igniarius (119 ± 1.63 µmoleFeSo4/dw). The amount of total phenolic was found mostly in crude extract of mycelium from P. igniarius (97.76 ± 2.20 mg of gallic acid/dw) and the amount of total flavonoid was mostly found in crude extract of fruiting bodies from P. igniarius (300.80 ± 1.17 mg of quercetin/dw). The results of cytoxicity for liver cancer cell HepG2 value IC50 revealed high inhibition from P. igniarius mycelium (112.19 ± 11.40 mg/ml) and from P. igniarius fruiting bodies (1820 ± 0.11 mg/ml). The results of cytoxicity for breast cancer cell MDA-MB-231 revealed the value of IC50 was high inhibition from P. igniarius mycelium (129.45 ± 32.83 mg/ml) and from P. igniarius fruiting bodies (1550 ± 0.18 mg/ml). The antimicrobial activity of each extract was quantified by determining minimum inhibitory concentrations (MICs) and minimum bactericidal concentrations (MBCs). The crude extract of P. igniarius fruiting bodies inhibit was found to have strong activity against Proteus mirabilis (TISTR 100) (MIC 25 mg/ml; MBC >100 mg/ml) also the crude extract of P. igniarius and P. nigricans fruiting bodies inhibit against Staphylococcus aureus (ATCC 25933) (MIC 25 mg/ml; MBC >100 mg/ml) and Staphylococcus epidermidis (TISTR518) (MIC 50 mg/ml; MBC >100 mg/ml). In addition, Phellinus 4 isolates were identified as having 98.47, 99.72, 99.21 and 97.14% similarity to P. igniarius, P. nigricans, P. robustus and P. setulosus, respectively based on analysis of their internal transcribed spacer (ITS). This research is shows that the crude extract of polysaccharides from mycelium has bioactive substances close to the crude extract from fruiting bodies mushroom, which can be used as a drug and supplementary product.

งานวิจัยนี้จึงได้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาอาหารที่เหมาะสมต่อการผลิตเส้นใยเห็ด Phellinus ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระด้วยวิธี 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical scavenging capacity assay (DPPH assay), 2,2'-azino-bis (3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS assay) และวิธี Ferric reducing antioxidant power assay (FRAP assay) ฤทธิ์ต้านจุลินทรีย์ และความเป็นพิษต่อเซลล์สิ่งมีชีวิตของสารสกัดหยาบพอลิแซ็กคาไรด์ในเส้นใยและดอกเห็ด Phellinus 4 สายพันธุ์ ได้แก่ P. igniarius, P. nigricans, P. robustus และ P. setulosus ผลการวิจัยพบว่า เส้นใยเห็ด P. igniarius P. nigricans และ P. robustus เจริญได้ดีบนอาหาร GY2 สำหรับเส้นใย P. setulosus เจริญได้ดีบนอาหาร GY1 และ P. igniarius P. nigricans และ P.robustus ให้น้ำหนักแห้งเส้นใยมากที่สุด (11.32 ± 5.12 , 10.74 ± 3.99 และ 10.20 ± 4.04 กรัมต่อลิตร) ตามลำดับ ไม่มีความแตกต่างกันทางสถิติ (p>0.05) เส้นใย P. igniarius ให้ปริมาณสารสกัดหยาบพอลิแซ็กคาไรด์มากที่สุด (19.05 มิลลิกรัมต่อกรัมน้ำหนักแห้ง) และปริมาณพอลิแซ็กคาไรด์รวมพบมากที่สุด (798.81 ± 26.30 มิลลิกรัมต่อกรัมสารสกัดหยาบ) พบปริมาณโปรตีนรวมรวมมากที่สุดในเส้นใยเห็ด P. igniarius (14.71 ± 1.55 มิลลิกรัมต่อกรัมของสารสกัดหยาบ) เส้นใยและดอกเห็ด P. igniarius มีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระวิธี DPPH สูงสุด (ค่า IC50 เท่ากับ 62.45 ± 0.96 และ 64.27 ± 0.18 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร) ตามลำดับ และฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ ABTS สูงสุด (ค่า IC50 เท่ากับ 27.24 ± 0.76 และ 28.06 ± 0.17 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร) ตามลำดับ ผลการตรวจสอบฤทธิ์การรีดิวซ์โลหะด้วยวิธี FRAP ดีสุดคือ สารสกัดหยาบจากเส้นใยเห็ด P. igniareus (119 ± 1.63 ไมโครโมลเฟอรัสซัลเฟตต่อสารสกัดหยาบ) สำหรับปริมาณฟีนอลิกรวมพบปริมาณสูงสุดในสารสกัดหยาบเส้นใย P. igniarius (97.76 ± 2.20 มิลลิกรัมกรดแกลลิกต่อกรัมสารสกัดหยาบ) และปริมาณฟลาโวนอยด์รวมสูงสุดในสารสกัดหยาบดอก P. igniarius (300.80 ± 1.17 มิลลิกรัมเคอร์ซิตินต่อกรัมสารสกัดหยาบ) สำหรับการทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์มะเร็งตับ HepG2 พบว่าเส้นใย P. igniarius มีฤทธิ์ยับยั้งเซลล์มะเร็งตับ HepG2 ได้ดีที่สุด (ค่า IC50 เท่ากับ 112.19 ± 11.40 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร) ในขณะที่ดอกเห็ด P. igniarius มีฤทธิ์ยับยั้งเซลล์มะเร็งตับ HepG2 (ค่า IC50 เท่ากับ 1820 ± 0.11 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร) และพบว่าเส้นใย P. igniarius มีฤทธิ์ยับยั้งเซลล์มะเร็งเต้านม MDA-MB-231 ได้ดีที่สุด (ค่า IC50 เท่ากับ 129.45 ± 32.83 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร) ในขณะที่ดอกเห็ด P. igniarius (ค่า IC50 เท่ากับ 1550 ± 0.18 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร) และการทดสอบฤทธิ์ต้านจุลินทรีย์ของสารสกัดหยาบโดยทดสอบค่าความเข้มข้นต่ำสุดที่สามารถยับยั้งการเจริญ (minimum inhibitory concentration, MICs) ความเข้มข้นต่ำสุดที่สามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรีย (minimum bactericidal concentration; MBCs) พบว่าสารสกัดหยาบจากดอกเห็ด P. igniarius สามารถยับยั้งและฆ่า Proteus mirabilis (TISTR 100) (MIC 25 และ MBC >100 มิลลิกรัมต่อมิลลิลิตร) ได้ดีที่สุด ดอกเห็ด P. igniarius สามารถยับยั้งและฆ่า Staphylococcus aureus (ATCC 25933) (MIC 25 และ MBC >100 มิลลิกรัมต่อมิลลิลิตร) ได้ดีที่สุด และดอกเห็ด P. igniarius สามารถยับยั้งและฆ่าเชื้อ Staphylococcus epidermidis (TISTR518) (MIC 50 และ MBC >100 มิลลิกรัมต่อมิลลิลิตร) ได้ดีที่สุด จากการระบุชนิดของเห็ดด้วยวิธีทางอณูวิทยาบริเวณ internal transcribed spacer (ITS) พบว่า Phellinus 4 สายพันธุ์มีเปอร์เซ็นต์ความเหมือนกับ P. igniarius, P. nigricans, P. robustus และ P. setulosus เท่ากับ 98.47, 99.72,99.21 และ 97.14 เปอร์เซ็นต์ งานวิจัยนี้เป็นงานที่แสดงให้เห็นว่าสารสกัดหยาบพอลิแซ็กคาไรด์จากเส้นใยมีสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพใกล้เคียงกันกับสารสกัดหยาบจากดอกเห็ด ซึ่งสามารถนำไปประยุกต์ใช้เป็นยาและผลิตภัณฑ์อาหารเสริมได้