Influences of plant phenolic acids and their possible metabolites(non-phenolic aromatic acids involved) in the rumen on the cellulolytic activity of mixed rumen populations were examined by a simple in vitro culture technique. Initial concentrations of aromatic acids were 1, 5, 10 and 20 mM/l. All the tested aromatic acids reduced microbial cellulose digestion especially at the higher initial concentration. P-Coumaric acid, ferulic acid and cinnamic acid, those having unhydrogenated propenoic side chain were more inhibitory than were 3-phenylpropinic acid and phloretic acid, those having hydrogenated propanoic side chain. Lag-time for cellulose digestion was prolonged by former three acids by 16 h. Apparent reduction in p-coumaric acid concentration was observed at 24 h when cellulose digestion began. Volatile fatty acid productions from cellulose fermentation were shifted by former three aromatic acids to produce more acetate and less propionate. This suggests that the selection of celluloytic organisms was induced by these aromatic acids.
Microbial digestion of feed in the rumen involves a sequential attack culminating in the formation of fermentation products and microbial cells that can be utilized by the host animal. Most feeds are protected by a cuticular layer which is in effect a microbial barrier that must be penetrated or circumvented for digestion to proceed. Microorganisms gain access to digestible inner plant tissues through damage to the cuticle, or via natural cell openings (e.g., stomata) and commence digestion from within the feed particles. Primary colonizing bacteria adhere to specific substrates, divide to form sister cells and the resultant microcolonies release soluble substrates which attract additional microorganisms to the digestion site. These newly attracted microorganisms associate with primary colonizers to form complex multi-species consortia. Within the consortia, microorganisms combine their metabolic activities to produce the diversity of enzymes required to digest complex substrates (e.g., cellulose, starch, protein) which comprise plant tissues. Feed characteristics that inhibit the microbial processes of penetration, colonization and consortia formation can have a profound effect on the rate and extent of feed digestion in the rumen. Strategies such as feed processing or plant breeding which are aimed at manipulating feed digestion must be based on an understanding of these basic microbial processes and their concerted roles in feed digestion in the rumen.
Anaerobic digestion (AD) has been widely used to valorize food waste (FW) because of its ability to convert organic carbon into $CH_4$ and $CO_2$. Korean FW has a high content of fruits and vegetables, and efficient hydrolysis of less biodegradable fibers is critical for its complete stabilization by AD. This study examined the digestates from different anaerobic digesters, namely Rs, Rr, and Rm, as the inocula for the AD of vegetable waste (VW) and cellulose (CL): Rs inoculated with anaerobic sludge from an AD plant, Rr inoculated with rumen fluid, and Rm inoculated with anaerobic sludge and augmented with rumen fluid. A total of six conditions ($3\;inocula{\times}2\;substrates$) were tested in serial subcultures. Biogas yield was higher in the runs inoculated with Rm than in the other runs for both VW (up to 1.10 L/g VS added) and CL (up to 1.05 L/g VS added), and so was biogas production rate. The inocula had different microbial community structures, and both substrate type and inoculum source had a significant effect on the formation and development of microbial community structures in the subcultures. The overall results suggest that the bioaugmentation with rumen microbial consortium has good potential to enhance the anaerobic biodegradability of VW, and thereby can help more efficiently digest high fiber-content Korean FW.
The effects of grass lipids and long chain fatty acids (LCFA; palmitic, stearic and oleic acids), at low concentrations (0.001~0.02%), on the growth and enzyme activity of two strains of anaerobic fungi, monocentric strain Piromyces rhizinflata B157 and polycentric strain Orpinomyces joyonii SG4, were investigated. The addition of grass lipids to the medium significantly (p<0.05) decreased filter paper (FP) cellulose digestion, cellulase activity and fungal growth compared to control treatment. However, LCFA did not have any significant inhibitory effects on fungal growth and enzyme activity, which, however, were significantly (p<0.05) stimulated by the addition of oleic acid as have been observed in rumen bacteria and protozoa. This is the first report to our knowledge on the effects of LCFA on the rumen anaerobic fungi. Continued work is needed to identify the mode of action of LCFA in different fungal strains and to verify whether these microorganisms have ability to hydrogenate unsaturated fatty acids to saturated fatty acids.
Ha, J.K.;Lee, S.S.;Gao, Z.;Kim, C.-H.;Kim, S.W.;Ko, Jong Y.;Cheng, K.-J.
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
/
v.14
no.7
/
pp.941-946
/
2001
The effects of various concentrations of saturated fatty acids (SFA; caprylic, capric and stearic acids) on the growth of the anaerobic fungus, Neocallimastix frontalis C5-1 isolated from the rumen of a Korean native goat were investigated. At higher concentrations of fatty acids (0.1%, w/v), the addition of SFA strongly decreased filter paper (FP) cellulose digestion and polysaccharide-degrading enzyme activity. The sensitivity of the rumen anaerobic fungus to the added fatty acids increased in the following order: caprylic ($C_{8:0}$)>capric($C_{10:0}$)>stearic($C_{18:0}$) acid, although stearic acid had no significant (p<0.05) inhibitory effects at any of the concentrations tested. However, the addition of SFA at lower concentrations (0.01 and 0.001% levels), did not inhibit FP cellulose degradation and enzyme activity. Furthermore, although these parameters were slightly stimulated by the addition of SFA, they were not statistically different from control values. This is the first report examining the effects of fatty acids on anaerobic gut fungi. We found that the lower levels of fatty acids used in this experiment were able to stimulate the growth and specific enzyme activities of rumen anaerobic fungi, whereas the higher levels of fatty acids were inhibitory with respect to fungal cellulolysis.
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.
Responses of the rumen fungus, Neocallimastix frontalis RE1, to long chain fatty acid (LCFA) were evaluated by measuring gas production, filter paper (FP) cellulose digestion and polysaccharidase enzyme activities. LCFA (stearic acid, $C_{18:0}$; oleic acid, $C_{18:1}$; linoleic acid, $C_{18:2}$ and linolenic acid, $C_{18:3}$) were emulsitied by ultrasonication under anaerobic condition, and added to the medium. When N frontalis RE1 was grown in culture with stearic, oleic and linoleic acid, the cumulative gas production, gas pool size, FP cellulose digestion and enzymes activities significantly (p<0.05) increased at some incubation times(especially, exponential phases of fungal growth, 48~120 h of incubation) relative to that for control cultures. However, the addition of linolenic acid strongly inhibited all of the investigated parameters up to 120 h incubation, but not after 168 and 216 h of incubation. These results indicated that stearic, oleic and linoleic acids tended to have great stimulatory effects on fungal cellulolysis, whereas linolenic acid caused a significant (p<0.05) inhibitory effects on the cellulolysis by the rumen fungus. These results are the first report of the effect of LCFAs on the ruminal fungi. Further research is needed to identify the mode of action of LCFAs on fungal strains and to verify whether or not ruminal fungi have ability to hydrate unsaturated LCFAs to saturated FAs. There was high correlation between cumulative in vitro gas production and fungal growth (94.78%), FP cellulose degradation (96.34%), CMCase activity(90.86%) or xylanase activity (87.67%). Thus measuring of cumulative gas production could be a useful tool for evaluating fungal growth and/or enzyme production by ruminal fungi.
Yeo, Joon Mo;Lee, Shin Ja;Lee, Sang Min;Shin, Sung Hwan;Lee, Sung Hoon;Ha, Jong K.;Kim, WanYoung;Lee, Sung Sill
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
/
v.22
no.2
/
pp.201-205
/
2009
Effects of Cordyceps militaris mycelia on rumen microbial fermentation were determined by measuring in vitro gas production, cellulose digestion and VFA concentrations. C. militaris mycelia was added to buffered rumen fluid with final concentrations of 0.00, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25 and 0.30 g/L and incubation times were for 3, 6, 9, 12, 24, 36, 48 and 72 h. At all incubation times, the gas production showed a quadratic increase with the supplementation of C. militaris mycelia; maximum responses were seen with 0.25 g/L supplementation. However, the gas production was significantly lower for the 0.30 g/L supplementation than for the 0.25 g/L supplementation from 9 h to 72 h incubation. The cellulose filter paper (FP) digestion showed a quadratic increase, as did the gas production except at 3 h incubation. The concentration of total VFA was significantly increased by the supplementation of C. militaris mycelia compared with the control treatment; the highest response was also seen with 0.25 g/L supplementation. This was true for responses in the concentration of acetic and propionic acids. As opposed to other responses, the responses of pH to the supplementation of C. militaris mycelia showed a quadratic decrease from 3 h to 36 h incubation. In conclusion, C. militaris mycelia alter the mixed rumen microbial fermentation with increases in the production of gas and VFA, and cellulose FP digestion.
The surfactant Tween 80 was evaluated for its ability to influence cumulative gas production, cellulose digestion, and enzyme activities by mixed ruminal microorganisms grown on barley grain or Orchardgrass hay. The addition of Tween 80 at a level of 0.10% significantly (p<0.05) decreased the cumulative gas production rate from both barley grain or Orchardgrass hay substrates. However, 0.05% Tween 80 did not affect gas production rates compared to the control treatment. The addition of 0.05% Tween 80 to cultures growing on barley grain resulted in a significant increase in cellulase (90.01%), xylanase (90.73%) and amylase (487.25%) activities after 30 h incubation. Cultures utilizing Orchardgrass hay had a significant increase in cellulase (124.43%), xylanase (108.86%) and amylase (271.22%) activities after 72 h incubation. These increases in activities were also observed with cultures supplemented with 0.10% Tween 80 throughout all the incubation times tested. These results indicated that the addition of 0.05% Tween 80 could greatly stimulate the release of some of key enzymes without decreasing cell growth rate in contrast to trends reported with aerobic microorganism. Our data indicates potential uses of the surfactant Tween 80 as a feed additive for ruminant animals.
Fariani, Armina;Warly, L.;Ichinohe, T.;Fujihara, T.;Harumoto, T.
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
/
v.9
no.3
/
pp.247-254
/
1996
Three stages of growth of Italian ryegrass (pre-blooming, P-B; early-blooming, E-B; and late-blooming, L-B) were used to evaluate the effect of maturity on in vitro digestion of dry matter, fiber components and gas production. The rumen digestibility and gas production values were obtained by incubation of each sample in the rumen fluid of sheep for 12, 24, 36, 48 and 72 hr, respectively. The results showed that digestibility of dry matter (DM) significantly reduced (p < 0.05) as advancing maturity of the grass. Similarly, the digestibility of neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF) also significantly decreased (p < 0.05) with advancing maturity at all incubation times. However, the effect of maturity on digestibility of cellulose and hemicellulose was only detected when the samples were incubated more than 36 hr, where L-B was lower than P-B and E-B. Potential digestibility of nutrients, the maximum digestibility attainable in the rumen theoretically, was also higher at P-B than those of E-B and L-B. The amount of gas produced by microbial fermentation was closely related to the extent of DM digestion, and it was negatively correlated with advancing maturity of the grass.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.