• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제22권1호
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• pp.131-138
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• 2009

Among rumen microbes, bacteria play important roles in the biological degradation of plant fiber due to their large biomass and high activity. To maximize the utilization of fiber components such as cellulose and hemicellulose by ruminant animals, the ecology and functions of rumen bacteria should be understood in detail. Recent genome sequencing analyses of representative fibrolytic bacterial species revealed that the number and variety of enzymes for plant fiber digestion clearly differ between Fibrobacter succinogenes and Ruminococcus flavefaciens. Therefore, the mechanism of plant fiber digestion is also thought to differ between these two species. Ecology of individual fibrolytic bacterial species has been investigated using pure cultures and electron microscopy. Recent advances in molecular biology techniques complement the disadvantages of conventional techniques and allow accurate evaluation of the ecology of specific bacteria in mixed culture, even in situ and in vivo. Molecular monitoring of fibrolytic bacterial species in the rumen indicated the predominance of F. succinogenes. Nutritive interactions between fibrolytic and non-fibrolytic bacteria are important in maintaining and promoting fibrolytic activity, mainly in terms of crossfeeding of metabolites. Recent 16S rDNA-based analyses suggest that presently recognized fibrolytic species such as F. succinogenes and two Ruminococcus species with fibrolytic activity may represent only a small proportion of the total fibrolytic population and that uncultured bacteria may be responsible for fiber digestion in the rumen. Therefore, characterization of these unidentified bacteria is important to fully understand the physiology and ecology of fiber digestion. To achieve this, a combination of conventional and modern techniques could be useful.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제16권5호
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• pp.677-684
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• 2003

Twenty eight multiparous lactating cows were utilized in an experiment to evaluate the response to an exogenous fibrolytic enzyme on their lactational performance during early lactation period (in terms of milk production, milk composition, feed intake, milking efficiency, body weight change) and the exact time of this response. Cows were randomized into two groups (14 each) with similar parities and were fed a concentrate ration of barley, ground corn, soybean meal, and wheat bran and roughage ration of alfalfa hay. One of the two groups was supplemented with the fibrolytic enzyme immediately after parturition up to 100 post partum. The experiment was of two phases with 50 days each. The enzyme, which has a cellulase/hemicellulase activity (derived from Trichoderma group), was added to the concentrate part of the ration in a dry powder form. Milk production, 3.5% fat corrected milk, energy corrected milk were higher (p<0.05) for cows fed treated diet. At the same time, No differences were observed in percentages of milk components, feed intake, body weight, body weight change, or rectal temperature for the whole experimental period or during any of the two phases. Efficiency of milk production was higher (p<0.05) for treatment group cows than for that of the control ones. However, efficiency was better during the second phase than during the first phase. Feeding enzyme treated diets to dairy cows improved lactational performance during early 100 day of the lactation period. However, the first 50 days of lactation looked to be the critical.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제23권8호
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• pp.1022-1027
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• 2010

Effects of increasing dietary rice straw on chewing activity, ruminal fermentation, and fibrolytic enzyme activity in growing goats were investigated in a $4{\times}4$ Latin Square experiment. The goats were offered four diets with an increasing proportion of rice straw (i.e. 0.05, 0.10, 0.15 and 0.20, respectively, on dry matter basis). Increasing level of rice straw increased ($P_{linear\;effect}$ <0.05) the time spent on eating, ruminating, and chewing. The ruminal pH and acetate: propionate ratio were increased ($P_{linear\;effect}$ <0.05), while the $NH_3$-N concentration was decreased ($P_{linear\;effect}$ <0.01). Increasing level of rice straw in the diet increased ($P_{linear\;effect}{\leq}0.01$) molar proportion of acetate and isovalerate, and decreased ($P_{linear\;effect}$ <0.01) molar proportion of propionate. The CMCase, xylanase and cellobiase activities in the rumen were decreased ($P_{linear\;effect}$ <0.05) with increasing level of dietary rice straw, whereas the avicelase activity was increased ($P_{linear\;effect}$ <0.01). In summary, increased level of rice straw elevated the dietary neutral detergent fibre (NDF) content in the diet and had a great impact on chewing activity and ruminal fermentation.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제47권5호
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• pp.789-804
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• 2005

본 연구는 액상 DFM(Bacillus spp.)을 완전혼합사료(실험 1) 및 다양한 비율의 starch와 cellulose에 적용(실험 2) 하였을 때, 반추위내 발효와 섬유소분해효소활성에 미치는 영향을 평가하기 위해 in vitro 배양을 24시간동안 실시하였다. 실험 1의 처리구는 완전혼합사료에 액상 DFM 0%(대조구), 0.025%, 0.05%로 각각 첨가하였다. 실험 1에서, 0.025%구는 배양 6, 9시간에서 대조구와는 유의한 차이가 없었으나, 0.05%구보다는 유의하게 낮은 결과를 보였다(P<0.05). 암모니아질소농도와 휘발성지방산농도는 액상 DFM에 의하여 영향을 받지 않았다. 하지만, A:P비율은 DFM의 적용으로 배양 24시간에 대조구에 비하여 0.05%구에서 유의한 증가를 나타내었다(P<0.05). 액상 DFM적용에 의한 섬유소분해효소활력은 전반적으로 유의한 효과가 나타나지 않았지만, CMCase는 배양 6시간에 대조구에 비하여 유의한 증가를 나타내었다(P<0.05). 하지만, xylanase는 배양 12시간의 0.05%구에서 오히려 액상 DFM의 적용으로 유의하게 감소하였다(P<0.05). 반추위내 건물소실율은 액상 DFM의 첨가수준에 의해 유의한 차이가 나타나지 않았다. 실험 2는 다양한 비율(90:10, 70:30, 50:50, 30:70, 10:90)의 starch와 cellulose에 액상 DFM을 각 비율에 대하여 대조구(0%)와 첨가구(0.025%)로 나누어 반추위액을 이용하여 배양하였다. 반추위내 pH는 액상 DFM의 첨가로 유의한 영향을 받지 않았고, starch의 비율이 증가함에 따라 부분적으로 유의하게 감소하였다(P<0.05). 암모니아질소농도는 액상 DFM의 첨가와 starch 및 cellulose의 비율에 의하여 유의한 영향을 받지 않았다. 하지만, 배양 9시간의 70:30비율에서 액상 DFM첨가구가 35.65mg/dL의 암모니아질소농도를 나타내어 대조구의 65.05mg/dL에 비하여 유의하게 감소하였다(P<0.05). 휘발성지방산농도는 70:30비율의 6시간 배양에서 액상 DFM구가 대조구에 비하여 유의한 증가를 나타내었다(P<0.05). 액상 DFM의 첨가는 CMCase에는 전반적으로 유의한 영향을 미치지 않았다. 그러나 xylanase에는 90:10, 30:70 및 10:90구에서 부분적인 유의성이 인정되었다. 본 연구결과로부터, 액상 DFM의 적용은 in vitro 발효성상과 섬유소분해효소활성을 유의적으로 향상시키지 않았고, 사료의 조성에 따라 그 효과는 다양하게 나타나 일관성이 없는 것으로 평가되었다.

• 한국균학회지
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• 제35권2호
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• pp.85-95
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• 2007

독버섯인 갈황색 미치광이버섯의 균사체 추출물(EGM) 및 배양여액 농축물(SGB)의 생리활성을 탐색하였다. 다당류 및 단백질, 페놀화합물, 총 ${\beta}-glucan$ 함량은 EGM의 경우 각각 80.14%, 5.04%, 3.50 mg/ml, 5.95%이었으며, SGB는 78.68%, 4.75%, 3.32 mg/ml, 3.28%로 나타났다. 아질산염 소거능은 pH 1.2에서 EGM의 경우 100 mg/ml 처리 시 64.68%이었다. 환원력의 경우 EGM는 10 mg/ml 처리 시 0.54였으며, SGB는 100 mg/ml의 농도에서 0.87로 가장 높았고 10 mg/ml에서 0.57을 나타내었다. 그리고 linoleic acid의 자동산화 억제 실험에서 EGM의 경우 반응 30시간 이후에는 1 mg/ml 농도에서 합성항산화제인 butyl hydroxy toluene (BHT)나 vitamin E보다 높은 항산화활성을 나타내었다. 암세포 성장억제는 EGM의 경우 10 mg/ml의 농도에서 모든 세포에서 약 59%이상의 억제율을 보였으며, SGB의 경우 자궁암 세포인 HeLa에서 45%의 억제 효과를 나타낸 반면, 정상 간세포주인 NCTC에서도 76.76%의 억제를 나타내었다. 혈전용해 활성에서는 EGM의 경우 Streptokinase의 1,180 unit/g과 동일한 활성을 보였고, SGB는 1,011 unit/g을 나타내었다. ACE 저해활성에서 EGM의 경우 통상법에서는 $8.186{\pm}0.053%$이고, 전처리법에서는 $10.184{\pm}0.223$로 나타났으나, SGB의 경우 ACE 저해활성이 없는 것으로 나타났다. 항보체 활성의 경우 100 mg/ml농도에서 EGM의 경우 51.48%, SGB의 경우 62.65%의 활성도를 보였으며, 10 mg/ml 농도에서는 각각 7.01% 및 17.74%를 나타내었다. 체내 uric acid 생성인자인 xanthine oxidase 저해활성은 1 mg/ml 농도에서 EGM의 경우 9.53%, SGB의 경우 16.92%의 저해효과를 나타내었다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제46권5호
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• pp.763-772
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• 2004

Neocallimastix frontalis SA에게 에너지원으로 filter paper 또는 볏짚만을 공급하여 반추위 곰팡이를 배양하는 동안 섬유소 분해 양상을 현미경으로 관찰하고 cellulase와 xylanase 생산에 미치는 영향을 비교하였다. 혐기성 반추위 곰팡이를 접종한 후 filter paper를 광학 현미경으로 관찰하였을 때 filter paper의 표면과 모서리에 유주자의 부착, 포자낭의 발달 그리고 복잡한 그물망의 균사 엽상체의 형성이 관찰되었으며, 배양 7일 후에는 filter paper의 소화 그리고 섬유사의 결착성 및 견고성의 감소 현상이 나타났다. 또한 분쇄한 볏짚 표면에서도 미성숙 및 성숙한 포자낭들이 관찰되었으며, 일반적으로 이들 균사들은 볏짚의 부스러진 부분이나 잘리어진 모서리에서 많이 발견되었다. cellulase와 xylanase는 배양기간 동안 filter paper와 볏짚 기질 모두에서 빠르게 그 농도가 증가하였으며, 볏짚 첨가시에 비해 filter paper 첨가시가 더 높은 경향을 보였다. 특히 두 가질간의 cellulase와 xylanase 효소 활성은 각각 48 그리고 96시간 배양 이후에 큰 차이를 보였다(P<0.05). 따라서 filter paper는 복합 구조를 갖는 볏짚에 비하여 cellulase와 xylanase 생산을 위한 더 좋은 유도 물질임을 발견하였다. 이상의 결과들을 N. frontalis에 대한 에너지원으로서 단일 복합체인 filter paper가 복합 구조의 볏짚에 비해 더 우수하였으며, 물리적 및 화학적으로 섬유소를 분해하는 혐기성 반추위 곰팡이라 할 지라도, 리그닌화된 견고한 섬유소 구조를 파괴시킬 수 있는 물리적 처리는 반추위 곰팡이의 분해 작용 및 성장에 도움을 줄 수 있음을 시사한다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제24권3호
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• pp.379-385
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• 2011

Ferulic acid esterase (FAE) and acetyl esterase (AE) cleave feruloyl groups substituted at the 5'-OH group of arabinosyl residues and acetyl groups substituted at O-2/O-3 of the xylan backbone, respectively, of arabinoxylans in the cell wall of grasses. In this study, the enzyme profiles of FAE, AE and polysaccharide hydrolases of the anaerobic rumen fungus Neocallimastix sp. YQ1 grown on Chinese wildrye grass hay (CW) or alfalfa hay (AH) were investigated by two $2{\times}4$ factorial experiments, each in 10-day pure cultures. The treatments consisted of two glucose levels ($G^+$: glucose at 1.0 g/L, $G^-$: no glucose) and four N sources (N1: 1.0 g/L yeast extract, 1.0 g/L tryptone and 0.5 g/L $(NH_4)_2SO_4$; N2: 2.8 g/L yeast extract and 0.5 g/L $(NH_4)_2SO_4$; N3: 1.6 g/L tryptone and 0.5 g/L $(NH_4)_2SO_4$; N4: 1.4 g/L tryptone and 1.7 g/L yeast extract) in defined media. The optimal combinations of glucose level and N source for the fungus on CW, instead of AH, were $G^-N4$ and $G^-N3$ for maximum production of FAE and AE, respectively. Xylanase activity peaked on day 4 and day 6 for the fungus grown on CW and AH, respectively. The activities of esterases were positively correlated with those of xylanase and carboxymethyl cellulase. The fungus grown on CW exhibited a greater volatile fatty acid production than on AH with a greater release of ferulic acid from plant cell wall.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제18권10호
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• pp.1435-1439
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• 2005

Bacterio-mineral water (BMW) produced from manure has been known to exert a number of positive effects on animal production and odor control. An experiment was conducted to examine the effects of BMW produced from bio-reacted swine manure on in vitro gas production, cellulose degradation, microbial growth and fibrolytic enzyme activities of mixed rumen microorganisms. The five levels of 0, 0.001, 0.005, 0.01 and 1.0% BMW were supplemented into serum vials containing mixed rumen microorganisms. Incubations were carried out anaerobically at $39^{\circ}C$ without shaking for 0, 12, 24, 48, 72 and 96 h. There were no significant (p>0.05) differences among the treatments for the initial rate of gas production. At 72 h incubation, the gas production tended (p<0.1) to be increased by the 0.01 and 1.0% BMW treatments compared with control and the 0.001% BMW treatment. At the end of incubation (96 h), the sample supplemented with 0.01% BMW was higher (p<0.05) than control (0% BMW) in the gas production. The microbial growth rate was increased by all the BMW treatments, while 0.01% BMW was most effective in stimulating the growth rate. Although the addition of BMW on the filter paper DM degradation was not significantly influenced throughout the incubation period except the 48 h incubation, DM degradation tended to be increased by all BMW treatments compared with control. The addition of both 0.005 and 0.01% BMW highly increased (p<0.05) CMCase activity compared with control after 24 h and 48 h incubation, while at the 72 h incubation the 0.01% BMW addition only significantly increased (p<0.05). After 72 h incubation, the xylanase activity was significantly (p<0.05) increased with the addition of 1.0% BMW compared with the addition of 0.001 and 0.005% BMW, while at the other incubation times, the xylanase activity was not different among the treatments. In conclusion, the 0.01% BMW of supplementation level would be the suitable addition level to stimulate rumen fermentation increasing microbial growth and cellulose degradation.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제48권3호
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• pp.415-424
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• 2006

한국 재래산양에서 분리된 Neocallimastix sp NLRI-3을 이용하여 기질의 종류에 따른 미생물의 성장 특성 및 효소단백질의 발현양상을 비교하고자 본 연구를 수행하였다. 혐기배지에 glucose, starch, 볏짚, filter paper, CMC, sigmacell, xylan 및 xylose를 0.2% 수준으로 첨가하여 배양하였다. 배양결과 가스 발생량은 96시간대에서 filter paper 배지에서 가장 높았고 CMC배지에서 가장 낮게 조사되었다(P<0.05). 곰팡이 포자 발생량은 72시간대에서 살펴보면 처리구들 중 볏짚 배지에서 가장 높게 나타났다 (P<0.05). 곰팡이가 분비하는 enzyme activity는 보통 72시간대 이후부터 급격히 증가함을 보이는데 CMCase의 경우에 filter paper disc, sigmacell, xylose에서 활성이 높게 나타났다. xylanase 역가는 starch, rice straw, sigmacell에서 높게 나타났다. Zymogram을 이용하여 각 효소단백질의 발현을 분석한 결과 효소단백질의 발현양상은 전 처리구에 걸쳐 유사하였으나 발현정도는 기질의 종류에 따라 차이가 있음을 알 수 있었다. 또한, zymogram 결과에 의해 6개의 CMCase와 4개의 xylanase가 검출 되었다. 본 연구의 결과로 혐기성 곰팡이의 효소단백질은 배양액에 존재하는 기질의 종류에 의해 발현정도가 영향을 받음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 산업적으로 이용 가능한 혐기곰팡이 유래 효소제의 개발에 필요한 배양조건의 결정에 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제45권6호
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• pp.1019-1030
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• 2003

본 연구는 국내의 재래 반추동물인 재래산양과 한우의 장내에 서식하며 강력한 섬유소를 분해하는 혐기 곰팡이를 탐색하고 분리하여 섬유소 분해 특성을 구명하고자 실시되었다. 산양의 반추위로부터 16종과 한우의 십이지장 소화물로부터 5종의 혐기 곰팡이를 분리하여 총 21종의 혐기성 곰팡이가 분리되었다. 섬유소 분해효소의 활력을 측정하여 그 중 섬유소 분해력이 높은 4종의 곰팡이에 대하여 광학현미경에 의한 형태학적 관찰을 기초로 동정 작업을 수행하였다. NLRI-M003은 monocentric 성장형태, 구형의 포자낭, filamentous rhizoid 및 유주자의 flagella가 다수인 Neocallimastix sp., NLRI-M014는 monocentric 성장형태, 방추형의 포자낭, filamentous rhizoid 및 유주자의 flagella가 단수인 Piromyces sp.로, NLRI-T004는 monocentric 성장형태, 난형의 포자낭, filamentous rhizoid 및 유주자의 fagella 수가 다수인 Neocallimastix sp.로 각각 확인되었다. NLRI-M001은 Orpinomyces sp. 와 유사한 것으로 추측되나 지금까지 밝혀진 곰팡이 이외에 다른 밝혀지지 않은 곰팡이가 존재할 가능성이 있을 것으로 평가되어 더욱 더 세부적인 조사가 필요하다고 사료되었다. 혐기 곰팡이의 섬유소 분해 특성을 조사하기 위해 산양의 반추위로부터 분리된 NLRI-M003 혐기 곰팡이 배양액을 2% 첨가하여 혼합 반추위 미생물의 in vitro 건물 분해율을 볏짚과 filter paper를 기질로 하여 조사하였다. 모든 처리구에서 혐기 곰팡이 배양액을 첨가한 첨가구가 무첨가구에 비하여 볏짚의 경우 약 4%이상(p〈0.05) 그리고 filtre paper를 기질로 사용시 11% 이상(p〈0.001)의 분해율이 증가하였다. 또한 CMCase와 xylanase 효소의 활력도 첨가구에서 증가하였으며 특히 반추위 곰팡이는 강력한 xylanase 효소활력이 높음을 보여주었다.