• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권9호
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• pp.1149-1161
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• 2023

Changes in the gut microbiome cause recolonization by pathogens and inflammatory responses, leading to the development of intestinal disorders. Probiotics administration has been proposed for many years to reverse the intestinal dysbiosis and to enhance intestinal health. This study aimed to evaluate the inhibitory effects of two newly designed probiotic mixtures, Consti-Biome and Sensi-Biome, on two enteric pathogens Staphylococcus aureus and Escherichia coli that may cause intestinal disorders. Additionally, the study was designed to evaluate whether Consti-Biome and Sensi-Biome could modulate the immune response, produce short-chain fatty acids (SCFAs), and reduce gas production. Consti-Biome and Sensi-Biome showed superior adhesion ratios to HT-29 cells and competitively suppressed pathogen adhesion. Moreover, the probiotic mixtures decreased the levels of pro-inflammatory cytokines, such as tumor necrosis factor-α, interleukin (IL)-6 and IL-1β. Cell-free supernatants (CFSs) were used to investigate the inhibitory effects of metabolites on growth and biofilms of pathogens. Consti-Biome and Sensi-Biome CFSs exhibited antimicrobial and anti-biofilm activity, where microscopic analysis confirmed an increase in the number of dead cells and the structural disruption of pathogens. Gas chromatographic analysis of the CFSs revealed their ability to produce SCFAs, including acetic, propionic, and butyric acid. SCFA secretion by probiotics may demonstrate their potential activities against pathogens and gut inflammation. In terms of intestinal symptoms regarding abdominal bloating and discomfort, Consti-Biome and Sensi-Biome also inhibited gas production. Thus, these two probiotic mixtures have great potential to be developed as dietary supplements to alleviate the intestinal disorders.

• Journal of Dairy Science and Biotechnology
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• 제41권4호
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• pp.203-210
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• 2023

Bacterial contamination negatively affects the quality, functionality, and safety of dairy products. Adherent populations of bacteria, referred to as biofilms, grow on the surfaces of dairy processing equipment and are the primary cause of dairy contamination. In addition, microorganisms present in the farm environment and dairy factory can contaminate the Clear-In-Place (CIP) line through raw milk transport pipes; therefore, exhaustive management is required. In dairy manufacturing facilities, biofilm formation is controlled using CIP systems that primarily require sodium hydroxide and nitric acid. However, the leakage or incomplete removal of these potently active compounds can be harmful to humans. In the present study, we compared the eradication of Escherichia coli and other bacteria using commercially available combinations of sodium hypochlorite (NaClO) and citric acid, which are recognized by the Korean Ministry of Food and Drug Safety (MFDS) as food disinfectants. When considered in the CIP system of the field manufacturing process, E. coli was not detected (compared to detection before treatment), and other bacteria were detected at 0-32 culture-forming units (CFU)/cm². The residual amount of chlorine ions after CIP treatment was similar to that in tap water, and there was no significant difference in the overall components of the fermented dairy products. Therefore, the NaClO/citric acid CIP system can be safely applied in dairy manufacturing processes.

• Journal of Veterinary Science
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• 제25권1호
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• pp.6.1-6.11
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• 2024

Background: Chronic bovine mastitis is linked to biofilm-producing Staphylococcus aureus (bp-Sa) or Staphylococcus coagulase-negative (bp-Scn). Objectives: Bp-Sa and bp-Scn were treated with intramammary preparations of either enrofloxacin HCl·2H₂O-dimethyl-sulfoxide-chitosan (enro-C/DMSO/chitosan) or enro-C alone. Their potential to inhibit and degrade biofilm formation in vitro was also assessed. Methods: Milk samples were obtained from the affected quarters in a herd. Phenotypical and genotypical identifications as biofilm-producing Staphylococcus species were carried out. Enro-C/DMSO/chitosan and enro-C alone were assessed to determine their in vitro efficacy in interfering with biofilm formation and their bactericidal effects. A prolonged eight-day treatment with a twice-daily intramammary insertion of 10 mL of enro-C/DMSO/chitosan or enro-C alone was set to evaluate the clinical and bacteriological cures on day 10 in 15 cows per group and the biofilm-inhibiting ability. Results: Fifty-seven percent of the isolates were identified as Staphylococcus spp., of which 50% were bp-Sa, 46% bp-Scn, and 4% Staphylococcus pseudintermedius. One hundred percent of the S. aureus isolated and 77% of Staphylococcus coagulase-negative were biofilm producers. In both groups, the icaA and icaD biofilm-producing genes were identified. The experimental preparation could inhibit biofilm formation, degrade mature biofilms, and have well-defined microbicidal effects on planktonic and biofilm bacteria. The respective clinical and bacteriological cure rates were 100% and 80% for enro-C/DMSO/chitosan and 41.7% and 25% for enro-C alone. Conclusions: Enro-C/DMSO/chitosan eliminates bp-Sa and bp-Scn from cases of chronic bovine mastitis.

• 한국수산과학회지
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• 제57권2호
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• pp.129-136
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• 2024

Lactic acid bacteria (LAB) growth in processed meat products produces slime. In this study, 10 different biofilm-forming LAB, including Leuconostoc mesenteroides, Lacticaseibacillus paracasei, Levilactobacillus brevis, Lactiplantibacillus plantarum, Leuconostoc citreum, Weissella viridescens, and Latilactobacillus sakei, were isolated from various meat products and identified based on 16S rRNA gene analysis. To inhibit biofilm formation by LABs, Eisenia bicycles methanolic extract (EB) and ethyl acetate soluble fraction (EA) were used as antibacterial and antibiofilm agents, respectively. Furthermore, EA and EB were employed to synthesize gold nanoparticles (AuNPs) such as EB-AuNPs and EA-AuNPs, which could serve as antibiofilm agents against the isolated LAB. These findings demonstrate that EA, EB-AuNPs, and EA-AuNPs exhibit significant antibacterial activity against the isolated LAB. Furthermore, EB-AuNPs reduced L. citreum biofilm production, whereas EA-AuNPs inhibited L. mesenteroides and L. brevis biofilm formation. The current results suggest that EB-AuNPs and EA-AuNPs can be used as nanomaterials to inhibit LAB that form biofilms on meat products.

• Journal of Veterinary Science
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• 제25권2호
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• pp.30.1-30.16
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• 2024

Background: Biofilms, such as those from Staphylococcus epidermidis, are generally insensitive to traditional antimicrobial agents, making it difficult to inhibit their formation. Although quercetin has excellent antibiofilm effects, its clinical applications are limited by the lack of sustained and targeted release at the site of S. epidermidis infection. Objectives: Polyethylene glycol-quercetin nanoparticles (PQ-NPs)-loaded gelatin-N,O-carboxymethyl chitosan (N,O-CMCS) composite nanogels were prepared and assessed for the on-demand release potential for reducing S. epidermidis biofilm formation. Methods: The formation mechanism, physicochemical characterization, and antibiofilm activity of PQ-nanogels against S. epidermidis were studied. Results: Physicochemical characterization confirmed that PQ-nanogels had been prepared by the electrostatic interactions between gelatin and N,O-CMCS with sodium tripolyphosphate. The PQ-nanogels exhibited obvious pH and gelatinase-responsive to achieve on-demand release in the micro-environment (pH 5.5 and gelatinase) of S. epidermidis. In addition, PQ-nanogels had excellent antibiofilm activity, and the potential antibiofilm mechanism may enhance its antibiofilm activity by reducing its relative biofilm formation, surface hydrophobicity, exopolysaccharides production, and eDNA production. Conclusions: This study will guide the development of the dual responsiveness (pH and gelatinase) of nanogels to achieve on-demand release for reducing S. epidermidis biofilm formation.

• 치위생과학회지
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• 제16권4호
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• pp.284-292
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• 2016

DUWL에 형성된 바이오필름 제거를 위한 효과적인 소독제의 제시와 새로운 소독제의 개발을 위해 DUWL의 실험실 모델의 확립이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 실험실에서 쉽게 구할 수 있는 장비들로 실험실 모델을 제작하여, DUWL 바이오필름을 재현하기 위한 새로운 실험실 모델을 확립하고자 하였다. 사용 중인 DUWL을 통해 수집한 물에서 세균을 모은 후, R2A 액체 배지에서 10일 동안 배양시켰다. 10일 배양시킨 세균액을 $-70^{\circ}C$에 보관하여 사용하였다. $-70^{\circ}C$에 저장한 세균 stock은 R2A 액체배지에 5일 동안 회분 배양시킨 배양액은 모델에서 바이오필름을 형성시키기 위해 사용되었다. 바이오필름 형성 모델은 실험실 내 장비인 1 L 비커에 폴리우레탄 튜빙이 부착된 20 cm 유리막대를 꽂아서 제작하였다. 모델을 멸균시킨 후 R2A 액체배지 300 ml와 5일 동안 회분 배양한 세균액 50 ml을 넣고 stir plate에서 $25^{\circ}C$로 배양시켰다. 배양 2일마다 R2A 액체배지를 교체해주었다. 임상의 상황과 유사한 조건에서 바이오필름을 형성하기 위해 와류상태는 오전 9시에서 오후 6시까지 적용시키고 그 이외의 시간에는(약 15시간) 정체상태로 배양시켰다. 바이오필름 형성은 4일 동안 진행하였으며, 그 후 바이오필름의 두께, 바이오필름을 구성하는 세균의 분포 및 형태학적 특징을 SEM과 CLSM을 사용하여 분석하였다. 4일 바이오필름 형성 후 평균 바이오필름 축적량은 $4.68{\times}10^4CFU/cm^2$였고, 바이오필름의 두께는 $10{\sim}14{\mu}m$였다. 또한 바이오필름을 구성하는 세균들이 부분적으로 응집되어 덩어리를 이루고 있는 양상을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제작한 실험실 모델을 대상으로 차아염소산나트륨, 과산화수소 그리고 클로르헥시딘과 같은 소독제의 효과를 확인하였다. 그 결과 적용된 소독제의 농도가 낮을수록 바이오필름 내 생존한 세균의 수가 많았다. 따라서 우리의 실험실 모델에서 형성시킨 바이오필름은 소독제의 효과를 비교하기 위해 적절한 것으로 판단된다. 우리의 실험실 모델은 향후 DUWL 소독을 위한 새로운 방법의 개발을 위해 유용하게 사용될 것으로 예상된다.

• 미생물학회지
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• 제44권3호
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• pp.244-250
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• 2008

울산 소재 S회사(S-C)와 U고등학교(U-H)에 설치된 냉온수기를 대상으로 S-C에서 냉수 74개, U-H에서 냉수와 온수 각 36개의 시료를 채수하여 미생물 분포를 조사하였다. 일반세균 농도의 중간값은, S-C 시료에서 53 CFU/ml ($0\sim4,135$ CFU/ml)이었으며, U-H의 경우 냉수에서 80 CFU/ml ($0\sim1,480$ CFU/ml), 온수에서 0 CFU/ml ($0\sim240$ CFU/ml)이었다. S-C 시료의 38%, U-H 냉수 시료의 42%에서 일반세균에 대한 먹는 물 수질기준인 100 CFU/ml을 초과하였으며, 대장균군은S-C의 1개 시료에서 검출되었다. 냉온수기에서 검출되는 미생물의 주요오염 경로를 확인하고자, 2회에 걸쳐 먹는 샘물 용기로부터 각각 6일과 8일 동안 매일 시료를 채수하였으며, 2회 채수는 냉온수기의 꼭지에서도 행하였다. 일반세균 농도의 평균값은, 먹는 샘물 용기에서 1회 33 CFU/ml, 2회 132 CFU/ml이었으며, 냉수 꼭지 시료에서 1,022 CFU/ml로, 냉온수기 꼭지에서 검출되는 대부분의 세균은 먹는 샘물이 수조통과 통로관을 거치면서 오염된 것으로 판단된다. 먹는 샘물 용기를 냉온수기에 연결한 후 시간의 경과에 따른 용기 내 일반세균수의 유의성 있는 증가는 없었다. 임의의 100개 일반세균 집 락을 대상으로 순수배양 후표현형에 따른 동정 시험을 하였으며, 그람양성 3속6종,그람음성 7속7종 등, 모두 10속13종의 세균을 잠정적으로 확인하였다. U-H의 4대 냉온수기 꼭지에서, 그람양성은 전체의 72%이었고, 그람양성의 Micrococcus spp.가 전체의 54%를 차지하여 가장 많았다. Micrococus spp.와 그람음성의 Sphingomonas paucimobilis는4대의 냉온수기 모두에서 분리되었다. 냉온수기의 일반세균은 주로 실내 공기중 미생물로부터 유래하며, 이들 미생물이 냉온수기의 수조통 흑은 통로관에서 생물막 형성에 중요한 역할을 하는 것으로 생각된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제50권4호
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• pp.548-556
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• 2022

Quorum quenching 활성을 나타내는 acylase 효소는 생물막 형성에 중요한 영향을 미친다. 본 연구에서는 acylase 처리 조건(acylase 처리 시기 및 기간)이 다종 생물막(multispecies biofilm) 형성에 미치는 영향을 규명하였다. 서로 다른 속(genus)에 속하는 9종의 박테리아로 구성된 컨소시엄을 사용하여 acylase 처리 조건에 따른 10가지 episode에서 다양한 acylase 농도(1, 5, 10, 20, 50 mg·l^-1)에 따라 5일 동안 생물막을 형성시켰다. 각 농도별로 5일 동안 acylase를 처리한 조건에서 acylase의 농도가 증가함에 따라 생물막 형성은 억제되었다(linear regression, Y = -0.05· x + 2.37, p < 0.05, R² = 0.88). 모든 acylase 농도 조건에서 acylase를 생물막이 형성된 후에 처리한 경우(L1-L4)에 비해서 생물막 형성 시작 단계에 처리한 경우(B1-B4) 생물막 형성이 더 효과적으로 억제되었다(p < 0.05). ANOVA 결과에 따르면 acylase 10 mg·l^-1 이상 농도에서 acylase 처리 기간(period)은 acylase 처리 시기(application timings, beginning or later)에 상관없이 생물막 형성에 영향을 미쳤다(p < 0.05). 각 농도별 처리 시기(L1-L4 또는 B1-B4)에서 처리 기간과 생물막 형성 사이의 선형 회귀 분석 결과에 따르면 acylase 10 mg·l^-1 이상 농도에서 acylase 처리 기간이 증가함에 따라 생물막 형성은 억제되었다(p < 0.05, 20 mg·l^-1 농도의 L1-L4 제외). 시간에 따른 생물막 형성 결과에 따르면 모든 10가지 episode에서 생물막은 시간에 따라 점차 증가했으며(p < 0.05), 배양 시간과 생물막 형성 사이의 선형 회귀 분석 기울기 값은 acylase를 생물막 형성 시작 단계에 처리했을 때 더 낮게 나타났다(p < 0.05). 본 연구 결과는 생물막 형성 억제에 대한 acylase의 처리 시기 및 기간의 중요성을 시사한다.

• 미생물학회지
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• 제49권4호
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• pp.424-428
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• 2013

레지오넬라균에 의한 자연환경의 수체 및 각종 시설 용수의 오염도를 조사하는데 적용할 수 있는 오염도 지표를 통상적으로 측정되는 수질항목 중에서 선정하려는 목적으로, 다양한 수체에 적용된 수질항목들이 레지오넬라균 오염도와 어느 정도 유의한 상관관계를 맺는 지에 관한 메타분석을 실시하였다. 환경부의 수질관리 지침에서 레지오넬라균 오염도의 위험지수로 사용되고 있는 대장균의 경우, 총대장균군 항목과 레지오넬라균 검출여부의 교차비(odds ratio; OR)로 분석하였는데, 교차비는 1.05(0.36-3.12, 95% CI)로, 오즈의 차이가 없을 확률이 0.92에 달하였다. 또한, 총대장균군 자료는 유의한 수준의 자료간 이질성을 보였으며(P=0.008), 무작위적인 자료간 이질성이 전체 교차비 변량의 63%를 차지하였다. 종속영양세균수(HPC)의 교차비가 2.72(2.04-3.63)로 1 보다 매우 유의하게 높았고(P<0.0001), 자료간 이질성이 없었다($Q_{df=8}$=12.7, P=0.12). 탁도와 염소농도, 철과 구리 이온의 농도 등이 레지오넬라균 검출여부와 함께 조사되는 통상적 수질항목이었으나, 자료수의 부족과 정량 자료의 통일성 부족으로 적절한 메타분석이 수행 될 수 없었다. 결론적으로, 분변균의 오염도 보다, 수중 레지오넬라균 서식지(아메바와 생물막)의 양을 표현하는 종속영양세균수가 레지오넬라균의 오염도 지표로 활용될 수 있을 것으로 사료되며, 실험 방법의 표준화와 경계값을 판단하는 후속 연구가 필요하다.

• 미생물학회지
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• 제47권1호
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• pp.56-65
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• 2011

돼지 도축폐수를 처리하는 Rotating Activated Bacillus Contactors (RABC) 공정의 세균군집 특성을 파악하기 위하여 그람양성세균수와 총세균수를 계수하여 기존 고도폐수처리공정인 A2O (Anaerobic-Anoxic-Oxic) 공정과 비교하였다. RABC 공정의 생물막 세균군집구조는 비배양기법인 16S rDNA 염기서열결정법을 이용하여 분석하였다. RABC 공정의 총세균수에 대한 그람양성세균수 비율은 생물막(32%)에 비해 최종포기조(1282%) 및 반송슬러지(958%)에서 현저히 증가한 반면, A2O 공정의 그람양성세균수 비율은 호기조(40%)와 반송슬러지(49%) 모두에서 상대적으로 훨씬 낮았다. 총 9개 문에 해당하는 92개의 클론이 검출되었으며, 이 가운데 최우점 집단은 Proteobacteria (64.1%)와 Actinobacteria (18.4)%로서 이들 2개 문이 전체의 82.5%를 차지하였다. 3번째로 많이 검출된 것은 내생포자형성세균집단이 속하는 Firmicutes (5.4%) 문이었다. 소량 검출된 나머지 6개 문은 Bacteroidetes (3.3%), Chlorobi (2.2%), Nitrospirae (1.1%), Chlorofleix (1.1%), Acidobacteria (1.1%), Fusobacteria (1.1%)의 순이었다. Proteobacteria 문 중에서는 Betaproteobacteria 강 34.8%, Alphaproteobacteria 강 26.1%로서 대부분을 차지하였고, Gammaproteobacteria 강은 3.2%이었다. 내생포자형성세균집단의 비율은 모두 19.4%로서, Firmicutes 문 5.4%와 Actinobacteria 문의 Intrasporangiaceae과 14.0%이었다. 질화세균 및 탈질세균과 관련된 클론 비율 6.5%, 인축적세균과 관련된 클론 비율 5.4%를 기록함으로써 무기영양소 및 악취 제거능력을 가진 세균집단이 RABC 생물막에 많이 서식하고 있음이 확인되었다.