發 酵 時 間 對 猴 頭 菌 固 態 發 酵 燕 麥 之 活 性 成 分 影 響 陳 淑 德 教 授 國 立 宜 蘭 大 學 食 品 科 學 系 E-mail: sdchen@niu.edu.tw 103.08.25 兩 岸 穀 物 與 雜 糧 健 產 業 研 討 會 1
Health foods oat ( 台 灣 的 燕 麥 健 康 食 品 有 十 四 種 ) 調 節 血 脂 功 能 產 品 : (1) 桂 格 原 片 原 味 大 燕 麥 片 (2) 桂 格 三 寶 燕 麥 (3) 桂 格 黃 金 麩 片 燕 麥 片 (4) 機 能 燕 麥 麵 (5) 桂 格 養 生 燕 麥 麵 (6) 桂 格 美 味 大 燕 麥 片 - 楓 糖 口 味 (7) 統 一 陽 光 高 纖 燕 麥 穀 奶 (8) 愛 之 味 純 濃 燕 麥 ( 天 然 原 味 ) (9) 高 野 家 燕 麥 片 調 節 血 脂 功 能, 不 易 形 成 體 脂 肪 功 能 : (1) 桂 格 即 沖 即 食 大 燕 麥 片 (2) 桂 格 100 % 喝 的 燕 麥 調 節 血 糖 功 能 : (1) 桂 格 機 能 燕 麥 片 調 節 血 脂 功 能, 免 疫 調 節 功 能 : (1) 桂 格 美 味 大 燕 麥 片 ( 水 果 優 格 口 味 ) 2
高 齡 化 社 會 65 歲 的 老 年 人 口 只 要 超 過 全 國 總 人 口 的 7% 即 為 高 齡 化 社 會 台 灣 自 1993 年 起 邁 入 高 齡 化 社 會 以 來,65 歲 以 上 老 人 所 占 比 率 持 續 攀 升,2012 年 底 已 達 11.2% 2012 年 神 經 退 化 性 疾 病 : 阿 滋 海 默 症 ( 失 智 症 ) 和 巴 金 森 氏 症 分 別 佔 台 灣 65 歲 以 上 老 年 人 口 的 0.6% 和 1-2 % 健 康 食 品 延 緩 衰 老 評 估 功 能 (2013 年 11 月 新 修 正 草 案 ) 已 增 加 神 經 退 化 性 疾 病 的 評 估 方 法, 如 : 誘 導 腦 部 組 織 退 化 的 阿 滋 海 默 症 ( 失 智 症 ) 和 巴 金 森 氏 症 的 動 物 模 式 3
Neurodegenerative disease Endoplasmic reticulum stress (ER stress) Parkinson s disease Alzheimer s disease (Alzheimer's Association 2008) 4
Hericium erinaceum ( 猴 頭 菇 ) classification Fungi ( 真 菌 界 ) Eumycota ( 真 菌 門 ) Basidiomycotina ( 擔 子 菌 亞 門 ) Hymenomycetes ( 層 菌 綱 ) Aphyllophorales ( 非 褶 菌 目 ) Hydnaceae ( 齒 菌 科 ) Hericioideae ( 猴 頭 菌 亞 科 ) Hericieae ( 猴 頭 菌 ) Hericium ( 猴 頭 菌 屬 ) 5 Fresh fruiting body Dried fruiting body
Hericium sp. alternate name China name: 刺 蝟 菇 白 髮 菇 花 頭 菌 花 菜 菌 Japan name: 獅 子 茸 獅 子 菇 yamabushitake( 山 伏 茸 ) English name:tree hedgehog, lion s mane (Pegler, 2003) 中 國 四 大 名 菜 : 海 蔘 猴 頭 菇 燕 窩 熊 掌 6
Bioactive components of H. erinaceum Polysaccharides 多 醣 Proteins 蛋 白 質 Terpenoids 三 萜 Hericenone 猴 頭 酮 Erinacine 猴 頭 素 (Herre et al., 2004; Hazekawa et al., 2010) 7
Immunological stimulation of H. erinaceus polysaccharide Mushroom s polysaccharide could increase IL-1 and IL-2 secretion, increase T-cells content. (Wang et al., 2001; 吳 等,2005) H. erinaceus and H. laciniatum polysaccharide could increase total T-cells CD4 + cells CD8 + cells and macrophages content. (Wang et al., 2001) H. erinaceus hot water extracts induced the IFN-g and IL-12, NO expression, by the activation of NK cell. (Yim et al., 2007) H. erinaceus hot water extracts induced the NO production and IL-1-b expression. (Son et al., 2006) 8
Bio-functions of hericenone and erinacines Promoting nerve growth factor (NGF) synthesis. Treatment and prevention of dementia. (Mori et al., 2008) Neuroprotective effects. (Hazekawa et al., 2010) Erinacine can stimulate mouse astrogliai cells to secrete NGF more than hericenone. (Kawagishia et al., 1991, 1994)
NGF ( 神 經 生 長 因 子 ) synthesis by erinacine Concentration NGF (pg/ml) Erinacine A 1.0 mm 250.1 ± 36.2 Erinacine B 1.0 mm 129.7 ± 6.5 Erinacine C 1.0 mm 299.1 ± 59.6 (Kawagishi et al., 1994) Epinephrine (Control) 1.0 mm 69.2 ± 17.2 Erinacine E 5.0 mm 105 ± 5.2 (Kawagishi et al.,1996) Erinacine F 5.0 mm 175 ± 5.2 Epinephrine (Control) 5.0 mm 70.2 ± 5.4 Erinacine H 33.3 mg/ml 31.5 ± 1.7 (Lee et al., 2000) 10
Effects of mushroom extracts on the secretion of NGF from 1321N1 cells. H. erinaceus (H) ( 猴 頭 菇 ), P. eryngii (P)( 杏 鮑 菇 ), G. frondosa (G) ( 舞 茸 ), A. blazei (A)( 巴 西 蘑 菇 ) (Mori et al., 2008) 11
0 hpf 24 hpf 48 hpf HEE treatment 1% EtOH staining a a b b cd c cd d HEE (ppm) control 0 10 100 150 200 250 300 EtOH (%) 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% Effect of pretreatment with different concentrations of ethanol extracts from H. erinaceum solid-state fermented product (HEE) on the number of died brain neuron cells in zebrafish embryos. (mean ± S. D., n = 6) 12
0 hpf 24 hpf 48 hpf water 1% EtOH HEE staining Effect of post-treatment with 200 ppm H. erinaceum fermented product ethanol extracts (HEE) on the number of died brain neuron cells in zebrafish embryos. (mean ± S. D., n = 6) 13
Cultivation of H. erinaceum Solid-state cultivation Submerged fermentation Fruiting body Mycelium Mycelium 14
Preparation of the Hericium erinaceus liquid and solid-state fermented product Hericium erinaceus BCRC 36470 Liquid PDA dish, cultivation at 25 o C 5% glucose, 0.1%Yeast extracts, 0.1% K 2 HPO 4, 0.05% MgSO 4 Pre-activation (ph 5-6, 150rpm, at 25 o C ) Oat solid substrate, cultivation at 25 o C 121 o C, 20 min sterilization 50 o C hot air drying and milling H erinaceus solid-state oat powder product 15
Change of mycelia dry weight during 14 days H. erinaceus submerged fermentation (pre-activation) 4 3.5 3.63 mg/ml Biomass (mg/ml) 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Time (day) 16
Change of polysaccharide content during 14-days H. erinaceus submerged fermentation (pre-activation) 40 36.41 mg/ml Polysaccharide (mg/ml) 35 30 25 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Time (days) 17
Crude polysaccharide (%) 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Effects of cultivation time on crude polysaccharide of H. erinaceus solid-state fermented oat product. 17.89% ab a b b 0 21 28 35 42 56 Days b b 18
Crude triterpenoids (%) 2.5 2 Effects of cultivation time on crude triterpenoids of H. erinaceus solid-state fermented oat product. 2.14% a 1.5 b c 1 0.5 e d d 0 0 21 28 35 42 56 Days 19
Erinacine A (%) 0.14 0.12 0.1 Effect of cultivation time on erinacine A of H. erinaceus solid-state fermented oat product b 0.11% ab a a 0.08 0.06 c 0.04 0.02 0 d 0 21 28 35 42 56 Days 20
NGF (pg) Effect of adding different concentration H. erinaceum fermentation product ethanol extracts on PC12 cells producing NGF after 72 h cultivation. Control 600 500 400 a a a 300 200 b H. erinaceum 10 ppm 100 0 100 10 1 Blank Concentration (ppm) 21
Conclusions Pre-activated H. erinaceus conditions: 5% glucose medium, ph 6.0 and 5-days fermentation The optimal crude polysaccharides, triterpenoids, and erinacine A contents were in Hericium erinaceus 35-days solid-state fermented oat product. The addition ethanol extracts from Hericium erinaceus fermented products significantly improved secretion of NGF and neurite outgrowth of PC12 cells. 22
誌 謝 農 糧 署 的 2008~2010 的 猴 頭 菌 子 實 體 和 發 酵 產 物 萃 取 液 化 學 組 成 和 生 理 功 能 之 探 討 科 技 計 畫 經 費 支 助 參 與 此 計 畫 的 宜 蘭 大 學 食 品 科 學 系 研 究 生 : 林 玉 婷 呂 宛 儒 何 純 誼 和 顏 威 揚 23
Thanks! 歡 迎 聆 聽 謝 謝 大 家! 24