Kim, Hye Ryun;Kim, Jae-Ho;Ahn, Byung Hak;Bai, Dong-Hoon
Mycobiology
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v.42
no.4
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pp.353-360
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2014
Makgeolli is a traditional Korean alcoholic beverage. The flavor of makgeolli is primarily determined by metabolic products such as free sugars, amino acids, organic acids, and aromatic compounds, which are produced during the fermentation of raw materials by molds and yeasts present in nuruk, a Korean fermentation starter. In this study, makgeolli was brewed using the wild yeast strain Saccharomyces cerevisiae Y98-5, and temporal changes in the metabolites during fermentation were analyzed by ultra-high-performance liquid chromatography-quadrupole-time-of-flight mass spectrometry. The resultant data were analyzed by partial least squares-discriminant analysis (PLS-DA). Various metabolites, including amino acids, organic acids, sugar alcohols, small peptides, and nucleosides, were obviously altered by increasing the fermentation period. Changes in these metabolites allowed us to distinguish among makgeolli samples with different fermentation periods (1, 2, 3, 6, 7, and 8 days) on a PLS-DA score plot. In the makgeolli brewed in this study, the amounts of tyrosine ($463.13{\mu}g/mL$) and leucine ($362.77{\mu}g/mL$) were high. Therefore, our results indicate that monitoring the changes in metabolites during makgeolli fermentation might be important for brewing makgeolli with good nutritional quality.
Given the diversity of vegetables utilized in food fermentation and various lactic acid bacteria (LAB) populations in these materials, comprehensive studies on LAB from vegetable foods, including kimchi, are imperative. Therefore, this study aimed to investigate the obesity-related inflammation response of three metabolites-phenyllactic acid (PLA), indole-3-lactic acid (ILA), and leucic acid (LA)-produced by LAB (Companilactobacillus allii WiKim39 and Lactococcus lactis WiKim0124) isolated from kimchi. Their effects on tumor necrosis factor-α-induced changes in adipokines and inflammatory response in adipose-derived human mesenchymal stem cells were examined. The study results showed that PLA, ILA, and LA, particularly PLA, effectively reduced lipid accumulation and triglyceride, glycerol, free fatty acid, and adiponectin levels. Furthermore, the identified metabolites were found to modulate the expression of signaling proteins involved in adipogenesis and inflammation. Specifically, these metabolites were associated with enriched expression in the chemokine signaling pathway and cytokine-cytokine receptor interaction, which are critical pathways involved in regulating immune responses and inflammation. PLA, ILA, and LA also suppressed the secretion of pro-inflammatory cytokines and several inflammatory markers, with the PLA-treated group exhibiting the lowest levels. These results suggest that PLA, ILA, and LA are potential therapeutic agents for treating obesity and inflammation by regulating adipokine secretion and suppressing pro-inflammatory cytokine production.
Objective: The present study was undertaken to determine an optimal balance between the amount of physically effective neutral detergent fiber (peNDF) to metabolizable glucose (MG) on rumen fermentation, blood metabolites and growth performance of 8 to 10-month-old heifers. Methods: A total of 15 healthy Holstein heifers weighing an average of 256 kg (8 month of age) were randomly assigned to three groups of five. Treatment diets consisted of the following three $peNDF_{8.0}/MG$ levels: 1.46 (Treatment A), 1.74 (Treatment B), and 2.08 (Treatment C). Results: The results showed that the ratio of $peNDF_{8.0}/MG$ affected rumen fermentation, blood metabolites and growth performance of heifers. The average daily gain of heifers tended to decrease as the ratio of $peNDF_{8.0}/MG$ increased (p = 0.07). The concentrations of blood urea nitrogen, triglyceride, and cholesterol increased significantly (p<0.05), while the high-density lipoprotein concentration decreased (p<0.05). After feeding 2 h and 4 h, insulin concentration in Treatment A was greater than Treatment C (p<0.05). Propionate concentration had decreasing trend (p = 0.07); acetate to propionate ratio and non-glucogenic to glucogenic volatile fatty acid (NGR) increased significantly (p<0.05). In addition, the digestibility of dry matter, crude protein, neutral detergent fiber, and acid detergent fiber decreased significantly (p<0.05). Conclusion: The present investigation indicated that dietary $peNDF_{8.0}/MG$ ratio can affect the growth and development, blood metabolites, rumen fermentation and apparent digestibility of heifers, and the optimal dietary $peNDF_{8.0}/MG$ ratio for 8 to 10-month-old heifers in the present study was 1.46.
This study identified and quantified the sugar-related metabolites and analyzed the structural features of starch in kimchi added with various concentrations of glutinous rice paste during fermentation. The pH values and total bacterial counts indicated that the fermentation of kimchi with 10% glutinous rice paste progressed more quickly than that of kimchi with other rice paste concentrations. The addition of glutinous rice pastes to kimchi resulted in increased glucose and decreased fructose contents during fermentation compared to the control kimchi. Maltose content increased significantly with increasing glutinous rice paste concentrations. The average chain length distribution of starch in kimchi decreased with increasing proportions of short chains as fermentation progressed. However, the average chain length distribution of starch increased with increasing glutinous rice paste concentration in kimchi. Our results confirmed that the sugar-related metabolites and starch structural changes were highly influenced by the added starch paste concentration.
Vakili, A.R.;Khorrami, Behzad;Mesgaran, M. Danesh;Parand, E.
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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v.26
no.7
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pp.935-944
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2013
Essential oils have been shown to favorably effect in vitro ruminal fermentation, but there are few in vivo studies that have examined animal responses. The objective of this study was to evaluate the effects of thyme (THY) and cinnamon (CIN) essential oils on feed intake, growth performance, ruminal fermentation and blood metabolites in feedlot calves fed high-concentrate diets. Twelve growing Holstein calves ($213{\pm}17kg$ initial BW) were used in a completely randomized design and received their respective dietary treatments for 45 d. Treatments were: 1-control (no additive), 2-THY (5 g/d/calf) and 3-CIN (5 g/d/calf). Calves were fed ad libitum diets consisting of 15% forage and 85% concentrate, and adapted to the finishing diet by gradually increasing the concentrate ratio with feeding a series of transition diets 5 wk before the experiment started. Supplementation of THY or CIN did not affect DMI and ADG, and feed efficiency was similar between treatment groups. There were no effects of additives on ruminal pH and rumen concentrations of ammonia nitrogen and total VFA; whereas molar proportion of acetate and ratio of acetate to propionate decreased, and the molar proportion of propionate increased with THY and CIN supplementation. Rumen molar concentration of butyrate was significantly increased by adding CIN compared to control; but no change was observed with THY compared with control group. No effects of THY, or CIN were observed on valerate, isobutyrate or isovalerate proportions. Plasma concentrations of glucose, cholesterol, triglyceride, urea-N, ${\beta}$-hydroxybutyrate, alanine aminotransferase and aspartate aminotransferase were not changed by feeding THY or CIN. Results from this study suggest that supplementing a feedlot finishing diet with THY or CIN essential oil might be useful as ruminal fermentation modifiers in beef production systems, but has minor impacts on blood metabolites.
Hyun Ju Kim;Min Sung Kwon;Hyelyeon Hwang;Ha-Sun Choi;WooJe Lee;Sang-Pil Choi;Haeun Jo;Sung Wook Hong
Microbiology and Biotechnology Letters
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v.51
no.4
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pp.353-373
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2023
Kimchi is a traditional Korean dish made with salted fermented vegetables and contains various nutrients and functional substances with potential health benefits. The fermentation process used to make kimchi creates chemical changes in the food, developing nutrients and functional substances that are more easily absorbed and enhanced by the body. Recent studies have shown that several lactic acid bacteria strains isolated from kimchi exhibit probiotic properties and have several health benefiting properties such as such as anticancer, anti-obesity, and anti-constipation; they also promote colon health and cholesterol reduction in in vitro and in vivo experiments, as well as in epidemiological cohort studies. Kimchi contains prebiotics, non-digestible fibers that nourish beneficial gut bacteria; therefore, its intake effectively provides both probiotics and prebiotics for improved gut health and a fortified gut-derived immune system. Furthermore, fermentation of kimchi produces a variety of metabolites that enhance its functionality. These metabolites include organic acids, enzymes, vitamins, bioactive compounds, bacteriocins, exopolysaccharides, and γ-aminobutyric acid. These diverse health-promoting metabolites are not readily obtainable from single food sources, positioning kimchi as a valuable dietary option for acquiring these essential components. In this review, the health functionalities of kimchi ingredients, lactic acid bacteria strains, and health-promoting metabolites from kimchi are discussed for their properties and roles in kimchi fermentation. In conclusion, consuming kimchi can be beneficial for health. We highlight the benefits of kimchi consumption and establish a rationale for including kimchi in a balanced, healthy diet.
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.
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.
Hosoda, K.;Kuramoto, K.;Eruden, B.;Nishida, T.;Shioya, S.
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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v.19
no.1
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pp.35-41
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2006
The aim of this study was to investigate the effects of three herb supplementations on blood metabolites, hormones, antioxidant activity, immunoglobulin (Ig) G concentration, and ruminal fermentation in steers. Four Holstein steers in a $4{\times}4$ Latin square design received four herb treatments. The treatments consisted of the steers' regular diets with addition of: 1) nothing (control), 2) peppermint, 3) clove, and 4) lemongrass at 5% of the diet (DM basis). Clove supplementation increased the plasma concentration of cholesterol by about 10% (from 79 to 87 mg/dl). Peppermint and lemongrass feeding resulted in an increase in the concentrations of plasma urea nitrogen (from 5.9 to 6.9 and 6.4 mg/dl, respectively). The three herb treatments had no effect on other metabolites and hormones. Steers receiving clove supplementation showed a higher plasma antioxidant activity. The three herb treatments caused lower concentrations of IgG in the blood. Peppermint and lemongrass feedings increased, and clove feeding decreased ruminal concentrations of ammonia. There were no significant differences in VFA concentrations among herbal treatments, except for the decrease in propionate concentration in steers receiving clove treatment. This study suggested that clove feeding changed cholesterol metabolism and increased antioxidant activity in plasma, and feeding of three herbs affected immunity system and ruminal fermentation in steers.
Zhu, Wen;Liu, Tianwei;Deng, Jian;Wei, Cong Cong;Zhang, Zi Jun;Wang, Di Ming;Chen, Xing Yong
Animal Bioscience
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v.35
no.10
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pp.1535-1544
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2022
Objective: The objective of this study was to investigate the effects of decreasing dietary crude protein content on rumen fermentation, mictobiota, and metabolites in goats. Methods: In an 84-day feeding trial, a total of twelve male Anhui white goat kids with initial body weight 15.9±1.13 kg were selected and randomly classified into two groups, feeding a normal crude protein diet (14.8% CP, NCP) or a low crude protein diet (12.0% CP, LCP). At the end of the experimental trial (on day 84), six animals were randomly selected from each group and were slaughtered to collect rumen fluid samples for the analysis of rumen fermentation parameters, microbiome, and metabolome. Results: The concentrations of ammonia-nitrogen, total volatile fatty acid, acetate, and propionate were decreased (p<0.05) in the LCP group in comparison with those in the NCP group. The abundances of genera Prevotella, Campylobacter, Synergistetes, and TG5, which were associated with nitrogen metabolism, were lower (p<0.05) in the LCP group compared with those in the NCP group. The levels of 78 metabolites (74 decreased, 4 increased) in the rumen fluid were altered (p<0.05) by the treatment. Most of the ruminal metabolites that showed decreased levels in the LCP group were substrates for microbial protein synthesis. Metabolic pathway analysis showed that vitamin B6 metabolism was significantly different (p<0.05) in rumen fluid between the two treatments. Conclusion: Decreased dietary protein level inhibited rumen fermentation through microbiome and metabolome shifts in goat kids. These results enhance our understanding of ruminal bacteria and metabolites of goat fed a low protein diet.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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