Isolation of the Inonotus obliquus chaga mushroom strain and intensification of a culture growth during solid-phase cultivation

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The extracts from fungus Inonotus obliquus (Pers.:Fr.) Pilat (chaga), which have been widely used in medicine and cosmetics due to their high antioxidant properties, are in evergrowing demand currently. Since fungus natural resources are limited, the search for new highly productive Inonotus obliquus strains and the methods for its cultivation development with the high production ability of the main active component - melanin, are relevant. The aim of the present study was to isolate a new Inonotus obliquus strain from natural chaga, introduce it into a standard culture registered in an international database, as well as determine the optimal cultivation environment for the procurement of melanins with high antioxidant properties. A new strain of the fungus Inonotus obliquus SUB2092728 was isolated. For its growth, an agar nutrient medium was selected. It was shown that Inonotus obliquus SUB2092728 has a maximum growth rate of 2.18 mm/day in a glucose-potato medium with the onset of pigmentation on the 8th day of growth. The introduction of the hydrolysed lignin-containing drug Polyphepan into the environment made it possible to intensify the growth of the fungus and increase its growth rate up to 3.60 mm/day. It was established that the obtained melanins differ from the natural chaga melanin in terms of a lower degree of aromaticity and a higher degree of aliphaticity, as well as exhibiting antioxidant properties 16 % higher than natural melanin, making them suitable for use in the development of biologically active additives having antioxidant properties.

About the authors

M. A. Sysoeva

Kazan National Research Technological University

Email: oxygen1130@mail.ru

L. N. Urazlina

Kazan National Research Technological University

Email: industrious.64@mail.ru

V. R. Khabibrakhmanova

Kazan National Research Technological University

Email: venerakhabirakhmanova@gmail.com

T. V. Grigoryeva

Kazan National Research Technological University

Email: 1Tatyana.Grigoreva@kpfu.ru

E. V. Sysoeva

Kazan National Research Technological University

Email: inonotus@yandex.ru

References

  1. Zheng W., Miao K., Liu Y., Zhao Y., Zhang M., Pan S., et al. Chemical diversity of biologically active metabolites in the sclerotia of Inonotus obliquus and submerged culture strategies for upregulating their production // Applied Microbiology and Biotechnology. 2010. Vol. 87. Issue 4. P. 1237-1254. https://doi.org/10.1007/s00253-010-2682-
  2. Szychowskia K.A., Rybczynska-Tkaczykb K., Tobiasza J., Yelnytska-Stawasza V., Pomianekc T., Gminskia J. Biological and anticancer properties of Inonotus obliquus extracts // Process Biochemistry. 2018. Vol. 73. P. 180-187. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2018.07.015
  3. Seo H-K., Lee S-C. Antioxidant activity of subcritical water extracts from chaga mushroom (Inonotus obliquus) // Separation Science and Technology. 2010. Vol. 45. Issue 2. P. 198-203. https://doi.org/10.1080/01496390903423899
  4. Shikov A.N., Pozharitskaya O.N., Makarov V.G., Wagner H., Verpoorte R., Heinrich M. Medicinal plants of the Russian Pharmacopoeia; their history and applications // Journal of Ethnopharmacology. 2014. Vol. 154. Issue 3. P. 481-536. https://doi.org/10.1016/j.jep.2014.04.007
  5. Ильина Г.В., Ильин Д.Ю. Ксилотрофные базидомицеты в чистой культуре: монография. Пенза: РИО ПГСХА, 2013. 222 с.
  6. Сысоева М.А. Высокодисперсные коллоидные системы и меланин чаги: монография. Казань: Изд-во КНИТУ, 2013. 226 c.
  7. Огарков Б.Н., Огаркова Г.Р., Самусенок Л.В. Лекарственные грибы из экосистем Южного Байкала. Иркутск: ООО Изд-во «Время стран-ствий», 2012. 104 c.
  8. Cho N.-S., Shin Y.-S. Optimization of in vitro cultivation of Inonotus obliquus // Journal of the Korean Wood Science and Technology. 2005. Vol. 33. Issue 5. P. 92-98.
  9. Jalc D., Siroka P., Ceresnakova Zb. Effect of six species of white-rot basid iomycetes on the chemical composition and rumen degradability of wheat straw // The Journal of General and Applied Microbiology.1997. Vol. 43. Issue 3. P. 133-137.
  10. Wei Z.-H., Chen N., Li Y.-J., Fan Q.-L., Yu T.-F., Wang K.-X., et al. Glucose fed-batch integrated dissolved oxygen control strategy enhanced polysaccharide, total triterpenoids and inotodiol production in fermentation of a newly isolated Inonotus obliquus strain // Process Biochemistry. 2018. Vol. 66. P. 1-6. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2018.01.006
  11. Xu X., Quan L., Shen M. Effect of chemicals on production, composition and antioxidant activity of polysaccharides of Inonotus obliquus // International Journal of Biological Macromolecules. 2015. Vol. 19. Issue 77. P. 143-150. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2015.03.013
  12. Xiang Y., Xu X., Li J. Chemical properties and antioxidant activity of exopolysaccharides fractions from mycelial culture of Inonotus obliquus in a ground corn stover medium // Food Chemistry. 2012. Vol. 134. Issue 4. P. 1899-1905. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2012.03.121
  13. Wang L.-X., Lu Z.-M., Geng Y., Zhang X.- M., Xu G.-H., Shi J.-S., et al. Stimulated production of steroids in Inonotus obliquus by host factors from birch // Journal of Bioscience and Bioengineering. 2014. Vol. 118. Issue 6. P. 728-731. https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2014.05.022
  14. Xu X., Lin M., Zang Q., Shi S. Solid state bioconversion of lignocellulosic residues by Inonotus obliquus for production of cellulolytic enzymes and saccharification // Bioresource Technology. 2018. Vol. 247. P. 88-95. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.08.192
  15. Гашникова Н.М., Балахнин С.М., Теплякова Т.В., Ананько Г.Г., Косогова Т.А., Сухих А.С. Антиретровирусная активность меланинов из природной и культивируемой чаги (Inonotus obliquus) // Успехи медицинской микологии. 2014. Т. 12. С. 299-301.
  16. Пат. № 10670, Республика Беларусь. МПК C 12N 1/14, C 12P 19/00. Штамм гриба Inonotus obliquus БИМ F-350 Д - продуцент меланина, обладающий антимутагенными свойствами / В.Г. Бабицкая, В.В. Щерба, Н.В. Иконникова, Т.А. Пучкова, Т.В. Филимонова; патентообладатель Государственное научное учреждение «Институт микробиологии Национальной академии наук Беларуси»; N а 20060292; заявл. 03.04.2006; опубл. 30.06.2008.
  17. Ананько Г.Г., Теплякова Т.В., Бардашева А.В., Ильичева Т.Н. Меланины из глубинной культуры Inonotus obliquus и их противовирусная активность в отношении вируса простого герпеса 2 типа // Успехи медицинской микологии. 2015. Т. 14. С. 384-388.
  18. Огарков Б.Н., Огаркова Г.Р., Самусенок Л.В. Технологические культуры лекарственных грибов и их биологическая активность // Успехи медицинской микологии. 2015. Т. 14. С. 446-454.
  19. Иконникова Н.В., Щерба В.В. Накопление меланиновых пигментов у штаммов Phellinus robustus и Inonotus obliquus при поверхностном культивировании // Известия Национальной академии наук Беларуси. 2009. N 2. С. 43-47.
  20. Бухало А.С., Дудка И.А. Высшие съедобные базидиомицеты в чистой культуре. Киев: Наукова думка, 1988. 144 с.
  21. Poyedinok N., Mykhaylova O., Tugay T., Tugay A., Negriyko A., Dudka I. Effect of light wavelengths and coherence on growth, enzymes activity and melanin accumulation of liquid-cultured Inonotus obliquus (Ach. : Pers.) Pilat. // Applied biochemistry and biotechnology. 2015. Vol. 176. Issue 2. P. 333-343. https://doi.org/10.1007/s12010-015-1577-3
  22. Денисенко Т.А., Вишникин А.Б., Цыганок Л.П. Спектрофотометрическое определение суммы фенольных соединений в растительных объектах с использованием хлорида алюминия, 18-молибдодифосфата и реактива Фолина-Чокальтеу с фенольными соединениями // Аналитика и контроль. 2015. T. 19. N 4. C. 373-380. https://doi.org/10.15826/analitika.2015.19.4.012
  23. Яшин Я.И., Рыжнев В.Ю., Яшин А.Я., Черноусова Н.И. Природные антиоксиданты. Содержание в пищевых продуктах и влияние их на здоровье и старение человека. М.: ТрансЛит, 2009. 212 с.
  24. Горностай Т.Г., Оленников Д.Н., Пензина Т.А. Полякова М.С., Боровский Г.Б. Перспектива использования мицелия грибов рода Inonotus в качестве источника биоантиоксидантов // Биоантиоксидант: тезисы докладов IX Международной конференции (Москва, 29 сентября - 02 октября 2015 г.). М.: Изд-во РУДН, 2015. С. 42.
  25. Babitskaya V.G., Scherba V.V., Ikonnikova N.V., Bisko N.A., Mitropolskaya N.Yu. Melanin complex from medicinal mushroom Inonotus obliquus (Pers.: Fr.) Pilat (Chaga) (Aphyllophoromycetideae) // International Journal of Medicinal Mushrooms. 2002. Vol. 4. Issue 2. P. 139-145. https://doi.org/10.1615/IntJMedMushr.v4.i2.70
  26. Сушинская Н.В., Курченко В.П. Меланины трутовых грибов // Труды Белорусского государственного университета. Серия: физиологические, биохимические и молекулярные основы функционирования биосистем. 2006. Т. 1. N 1. С. 144-155.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».