Bioprocessing of edible jelly mushroom to obtain long-chain glycolipids functional as food-grade antimicrobials

Abstract

Son zamanlarda, Dacryopinax spathularia'dan (D. spathularia) elde edilen uzun zincirli glikolipidlerin (LGLs) umut vadeden, doğal, gıda sınıfı bir antimikrobiyal ajan olduğu bildirilmiştir. D. spathularia, aerobik fermantasyon ile ikincil bir metabolit olan LGLs'leri ürettiği bilinen Dacrymycetaceae familyasındaki jöle mantar türlerinden biridir. Literatürde bugüne kadar, LGLs'lerin güvenliği birçok çalışma ile kanıtlanmıştır, ancak fermentatif üretimine çok az ilgi gösterilmiştir. Bu çalışmada, D. spathularia'nın büyüme davranışı ve ikincil metabolit olarak ürettiği LGLs'lerin antimikrobiyal etkisi, E.coli BL21, B. subtilis, P. aureginosa, S. aureus, S. cerevisiae'ye karşı araştırılmıştır. LGLs ilavesine bağlı en yüksek büyüme inhibisyonu %93.02 olarak S. cerevisiae üzerinde elde edilmiştir. Erlen şekil geometrisinin ve havalandırmanın glikolipid üretimi için önemli olduğu anlaşılmıştır. Viskoz özellik gösteren D. spathularia ekimi sırasında girintili çalkalama erlenleri daha iyi havalandırma sağlamıştır. Bununla birlikte, malt ekstrakt soya pepton (MESP) ortamında 180 rpm'de 192 saat büyütme sırasında girintili olmayan çalkalama şişelerine kıyasla daha kısa sürede daha yüksek glikolipid üretimi elde edilmiştir. Ayrıca, uygun operasyonel parametreleri belirlemek için laboratuvar ölçekli bir dizi fermantasyon gerçekleştirilmiştir (örneğin; LGLs üretimi için pH, sıcaklık, ortam bileşimi). Nispeten kolay, güvenli ve ucuz üretim süreci ile jöle mantar glikolipidleri, sadece gıda koruyucu pazarında değil, aynı zamanda kozmetik ve ilaç endüstrilerinde de büyük potansiyele sahiptir. Bu çalışmanın bulguları, D. spathularia'nın antimikrobiyal özelliklerini ve fermentasyon davranışını aydınlatacak ve ayrıca LGL üretimi için optimum fermentatif üretim sistemi hakkında veri sağlayacaktır.Long-chain glycolipids (LGLs) from Dacryopinax spathularia (D. spathularia) have recently been reported as a promising, natural, food-grade antimicrobial agent. D. spathularia is one of the species of jelly mushroom in the family of Dacrymycetaceae, known to produce LGLs as a secondary metabolite during aerobic fermentation. To date, the safety of LGLs has been proven with several studies, yet very scant attention given into its fermentative production. In this study, the growth behavior of D. spathularia and the antimicrobial activity of its secondary metabolite LGLs were investigated against E.coli BL21, B. subtilis, P. aureginosa, S. aureus, S. cerevisiae. The highest growth inhibition due to LGLs addition was 93.02% and achieved with S. cerevisiae. It was realized that the flask geometry and aeration are important for glycolipid production. Baffled shake flasks provided improved aeration during viscous D. spathularia cultivation and resulted in higher glycolipid production in a shorter time as compared to unbaffled shake flasks during 192 h cultivation at 180 rpm in malt extract soy peptone (MESP) medium. Moreover, a series of laboratory-scale fermentations were performed to determine the optimum operational parameters, e.g. pH, temperature, and medium composition, for LGLs production. With its relatively easy, non-hazardous, and inexpensive production process, jelly mushroom glycolipids hold great potential not only in the food preservative market but also in the cosmetics and pharmaceutical industries. The findings of this study will bring into light the antimicrobial properties and fermentation behavior of D. spathularia and also provide data on the optimum fermentative production system for LGLs production.