Over a million tons of spent mushroom substrate (SMS) are generated as by-products of mushroom cultivation every year in Korea. Disposal of SMS by mushroom farmers is difficult, therefore, recycling solutions that do not harm the environment are necessary. SMS consists of mushroom mycelia and residues of fruiting bodies, containing a variety of bioactive substances, such as extracellular enzymes, antimicrobial compounds, and secondary metabolites. This paper reviews utility of SMS for bioremediation, controlling plant disease, and production of lignocellulytic enzymes, organic fertilizer, and animal feed.
The differences in the nonvolatile metabolites of pine-mushrooms (Tricholoma matsutake Sing.) according to different parts and heating times were analyzed by applying principal component analysis (PCA) to $^1H$ nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy data. The $^1H$ NMR spectra and PCA enabled the differences of nonvolatile metabolites among mushroom samples to be clearly observed. The two parts of mushrooms could be easily discriminated based on PC 1, and could be separated according to different heattreated times based on PC 3. The major peaks in the $^1H$ NMR spectra that contributed to differences among mushroom samples were assigned to trehalose, succinic acid, choline, leucine/isoleucine, and alanine. The content of trehalose was higher in the pileus than in the stipe of all mushroom samples, whereas succinic acid, choline, and leucine/isoleucine were the main components in the stipe. Heating resulted in significant losses of alanine and leucine/isoleucine, whereas succinic acid, choline, and trehalose were the most abundant components in mushrooms heat-treated for 3 min and 5 min, respectively.
This study was designed to investigate the effects of supplementation of spent mushroom substrates (SMS) on rumen fermentation and blood metabolites in Hanwoo steers. The experiment was conducted as a duplicated Latin square design with six Hanwoo steers ($600{\pm}47\;kg$), each permanently fitted with a ruminal cannula. There were three treatments; i) control (concentrates 4.8 kg +rice straw 1.2 kg/d), ii) Pleurotus eryngiia (PE) treatment (concentrates 4.8 kg+rice straw 0.73 kg+Pleurotus eryngiia 1.20 kg/d) and iii) Pleurotus osteratus (PO) treatment (concentrates 4.8 kg+rice straw 0.73 kg+Pleurotus osteratus 1.20 kg/d). There were no major effects of different dietary treatments on rumen parameters such as pH, ammonia-N, individual and total VFA production. Parameters of N utilization, including blood urea nitrogen (BUN), total protein and albumin levels, were not significantly different among the treatments, except for creatinine. Thus, the present results indicated that protein utilization was mostly unaffected by SMS treatments such as PE and PO, even though creatinine concentration was lower in PE compared with control and PO treatments (p<0.05). The present results indicate that Pleurotus eryngii and Pleurotus osteratus could be used as a forage source to replace 40% of rice straw without any negative effects on rumen fermentation and blood metabolites in Hanwoo steers.
The effectiveness of three kinds of enzymes (chitinase, ${\beta}$-glucuronidase, and lysing enzyme complex), employed as elicitors to enhance the ${\beta}$-glucan content in the sawdust-based cultivation of cauliflower mushroom (Sparassis latifolia), was examined. The elicitors were applied to the cauliflower mushroom after primordium formation, by spraying the enzyme solutions at three different levels on the sawdust-based medium. Mycelial growth was fully accomplished by the treatments, but the metabolic process during the growth of fruiting bodies was affected. The application of a lysing enzyme resulted in an increase in the ${\beta}$-glucan concentration by up to 31% compared to that of the control. However, the treatment resulted in a decrease in mushroom yield, which necessitated the need to evaluate its economic efficiency. Although we still need to develop a more efficient way for using elicitors to enhance functional metabolites in mushroom cultivation, the results indicate that the elicitation technique can be applied in the cultivation of medicinal/edible mushrooms.
Yun, Yeo Hong;Koo, Ja Sun;Kim, Seong Hwan;Kong, Won Sik
Mycobiology
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v.43
no.3
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pp.327-332
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2015
Phenylalanine ammonia-lyase (PAL) gene is known to be expressed in plants, and is involved in the differentiation, growth and synthesis of secondary metabolites. However, its expression in fungi remains to be explored. To understand its expression in mushroom fungi, the PAL gene of the edible mushroom Flammulina velutipes (Fvpal) was cloned and characterized. The cloned Fvpal consists of 2,175 bp, coding for a polypeptide containing 724 amino acids and having 11 introns. The translated amino acid sequence of Fvpal shares a high identity (66%) with that of ectomycorrhizal fungus Tricholoma matsutake. Distinctively, the Fvpal expression in the mycelium was higher in minimal medium supplemented with L-tyrosine than with other aromatic amino acids. During cultivation of the mushroom on sawdust medium, Fvpal expression in the fruit body correspondingly increased as the mushroom grew. In the fruiting body, Fvpal was expressed more in the stipe than in the pileus. These results suggest that F. velutipes PAL activity differs in the different organs of the mushroom. Overall, this is first report to show that the PAL gene expression is associated with mushroom growth in fungi.
Lim, Seon-Hwa;Kwak, A Min;Min, Kyong-Jin;Kim, Sang Su;Kang, Hee Wan
한국균학회소식:학술대회논문집
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2014.10a
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pp.19-19
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2014
Pleurotus ostreatus, P. eryngii, and Flammulina velutipes are major edible mushrooms that account for over 89% of total mushroom production in Korea. Recently, Agrocybe cylindracea, Hypsizygus marmoreus, and Hericium erinaceu are increasingly being cultivated in mushroom farms. In Korea, the production of edible mushrooms was estimated to be 614,224 ton in 2013. Generally, about 5 kg of mushroom substrate is needed to produce 1 kg of mushroom, and consequently about 25 million tons of spent mushroom substrate (SMS) is produced each year in Korea. Because this massive amount of SMC is unsuitable for reuse in mushroom production, it is either used as garden fertilizer or deposited in landfills, which pollutes the environment. It is reasonably assumed that SMS includes different secondary metabolites and extracellular enzymes produced from mycelia on substrate. Three major groups of enzymes such as cellulases, xylanases, and lignin degrading enzymes are involved in breaking down mushroom substrates. Cellulase and xylanase have been used as the industrial enzymes involving the saccharification of biomass to produce biofuel. In addition, lignin degrading enzymes such as laccases have been used to decolorize the industrial synthetic dyes and remove environmental pollutions such as phenolic compounds. Basidiomycetes produce a large number of biologically active compounds that show antibacterial, antifungal, antiviral, cytotoxic or hallucinogenic activities. However, most previous researches have focused on therapeutics and less on the control of plant diseases. SMS can be considered as an easily available source of active compounds to protect plants from fungal and bacterial infections, helping alleviate the waste disposal problem in the mushroom industry and creating an environmentally friendly method to reduce plant pathogens. We describe extraction of lignocellulytic enzymes and antimicrobial substance from SMSs of different edible mushrooms and their potential applications.
Ha, Ji Won;Kim, Juhui;Kim, Hyunwoo;Jang, Wonyoung;Kim, Ki Hyun
Natural Product Sciences
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v.26
no.2
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pp.118-131
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2020
Mushrooms are known for their various attributes in the fields of nutrition and therapeutics. With exceptional taste, aroma, and nutritional value, they are considered 'functional food'-improving health and providing nutritional benefits to the body. Mushrooms have also been widely applied therapeutically as they possess diverse bioactive compounds known as secondary metabolites. These secondary metabolites demonstrated diverse biological properties such as anticancer, anti-diabetic, immunomodulatory, antimicrobial, anti-inflammatory, antiviral, anti-allergic, and antioxidative activities. This review presents bioactive compounds from the field of mushroom metabolite research and discusses important findings regarding bioactive compounds identified during the last five years (2015 - 2019).
We have investigated the secondary metabolites from the mushroom Suillus granulatus. The methanolic extract of fruit body was separated by silica gel and Sephadex LH-20 column chromatographies. TLC and HPLC were also used for the further purification on compounds from the extracts, Nine compounds were finally isolated and their structures were assigned as 4-hydroxyphenylacetic acid 4-hydroxybenzaldehyde 2,5-dihydroxybenzoic acid methyl ester 5'-deoxy-5'methylthioadenosine. indole-3- carboxlic acid methyl ester indole 3-carboxaldehyde 1,3,5-trihydroxy 7-methylanthraquinone nicotinamide and 3-geranylgeranyl-4-hydroxybenzoic acid on the basis of NMR studies.
To obtain microorganisms for the microbial conversion of ginsenosides in red ginseng extract (RGE), mushroom mycelia were used for the fermentation of RGE. After fermentation, total sugar contents and polyohenol contents of the RGEs fermented with various mushrooms were not a significant increase between RGE and the ferments. But uronic acid content was relatively higher in the fermented RGEs cultured with Lentus edodes (2155.6 ${\mu}g/mL$), Phelllinus linteus (1690.9 ${\mu}g/mL$) and Inonotus obliquus 26137 and 26147 (1549.5 and 1670.7 ${\mu}g/mL$) compared to the RGE (1307.1 ${\mu}g/mL$). The RGEs fermented by Ph. linteus, Cordyceps militaris, and Grifola frondosa showed particularly high levels of total ginsenosides (20018.1, 17501.6, and 16267.0 ${\mu}g/mL$, respectively). The ferments with C. militaris (6974.2 ${\mu}g/mL$), Ph. linteus (9109.2 ${\mu}g/mL$), and G. frondosa (7023.0 ${\mu}g/mL$) also showed high levels of metabolites (sum of compound K, $Rh_1$, $Rg_5$, $Rk_1$, $Rg_3$, and $Rg_2$) compared to RGE (3615.9 ${\mu}g/mL$). Among four different RGE concentrations examined, a 20 brix concentration of RGE was favorable for the fermentation of Ph. linteus. Maximum biotransformation of ginsneoside metabolites (9395.5 ${\mu}g/mL$) was obtained after 5 days fermentation with Ph. linteus. Maximum mycelial growth of 2.6 mg/mL was achieved at 9 days, in which growth was not significantly different during 5 to 9 days fermentation. During fermentation of RGE by Ph. linteus in a 7 L fermenter, $Rg_3$, $Rg_5$, and $Rk_1$ contents showed maximum concentrations after 5 days similar to flask fermentation. These results confirm that fermentation with Ph. linteus is very useful for preparing minor ginsenoside metabolites while being safe for foods.
Antibiotics which produced by mushrooms discovered for last 40 years were described. Any antibiotic has not been used as infectious disease remudy but will be used as physiological active substance in near future. The antibiotic of mushrooms have not been published much in papers and do not have various finds of structures, compared to those of Streptomyces. Triple bond having compounds, terpenoid compounds aromatic compounds and some other compound have been known. These compounds are not dissolved well in water and mainly fat-soluble, except for cordycepin. Also, they are generally neutral, and some of them are acidic and almost none of them are basic compounds. However, acetylene and terpenoid compounds are the characteristic compounds of mushroom, and are not found in other microorganisms and plants. Especially, there are various terpenoid compounds in mushrooms. These metabolites of mushrooms were not used as antibiotic, but are interested as physiological active substance, such as enzyme inhibitor and immunomodulator. To promote studying on the antibiotics of mushroom, new screening methods must be developed, because strain belonged to the different genus produces different antibiotics, even though mushrooms belonged to the same genus and species. It is also known that mushrooms collected in different areas produce different antibiotics. Now, it is difficult to separate each pure compound from mushroom. It is important to find mushrooms which is impossible to cultivate artificially, or grow in the back land where is difficult to collect. Thousands of mushrooms grow on earth now, so that which species will be screened if not known. The biochemical and mycological study for usability of the metabolites of mushrooms is thought, as one of the important research areas, must be performed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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