Yoon-Jung Shin;Dong-Yun Lee;Joo Yun Kim;Keon Heo;Jae-Jung Shim;Jung-Lyoul Lee;Dong-Hyun Kim
Journal of Ginseng Research
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제47권2호
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pp.255-264
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2023
Background: Red ginseng (RG) alleviates psychiatric disorders. Fermented red ginseng (fRG) alleviates stress-induced gut inflammation. Gut dysbiosis causes psychiatric disorders with gut inflammation. To understand the gut microbiota-mediated action mechanism of RG and fRG against anxiety/depression (AD), we investigated the effects of RG, fRG, ginsenoside Rd, and 20(S)-β-D-glucopyranosyl protopanaxadiol (CK) on gut microbiota dysbiosis-induced AD and colitis in mice. Methods: Mice with AD and colitis were prepared by exposing to immobilization stress (IS) or transplanting the feces of patients with ulcerative colitis and depression (UCDF). AD-like behaviors were measured in the elevated plus maze, light/dark transition, forced swimming, and tail suspension tests. Results: Oral gavage of UCDF increased AD-like behaviors and induced neuroinflammation, gastrointestinal inflammation, and gut microbiota fluctuation in mice. Oral administration of fRG or RG treatment reduced UCDF-induced AD-like behaviors, hippocampal and hypothalamic IL-6 expression, and blood corticosterone level, whereas UCDF-suppressed hippocampal BDNF+NeuN+ cell population and dopamine and hypothalamic serotonin levels increased. Furthermore, their treatments suppressed UCDF-induced colonic inflammation and partially restored UCDF-induced gut microbiota fluctuation. Oral administration of fRG, RG, Rd, or CK also decreased IS-induced AD-like behaviors, blood IL-6 and corticosterone and colonic IL-6 and TNF-α levels, and gut dysbiosis, while IS-suppressed hypothalamic dopamine and serotonin levels increased. Conclusion: Oral gavage of UCDF caused AD, neuroinflammation, and gastrointestinal inflammation in mice. fRG mitigated AD and colitis in UCDF-exposed mice by the regulation of the microbiota-gut-brain axis and IS-exposed mice by the regulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis.
Anodized tubular titania ($TiO_2$) electrodes (ATTEs) are prepared and used as both the photoanode and the cathode substrate in a photoelectrochemical system designed to split water into hydrogen with the assistance of an enzyme and an external bias (solar cell). In particular, the ATTE used as the cathode substrate for the immobilization of the enzyme is prepared by two methods; adsorption and crosslinking. Results show that the optimized amount of enzyme is 10.98 units for the slurried enzyme, 3.66 units for the adsorbed one and 7.32 units for the crosslinked one, and the corresponding hydrogen evolution rates are 33.04, 148.58, and 234.88 umol/hr, respectively. The immobilized enzyme, specifically the chemically crosslinked one, seems to be much superior to the slurried enzyme, due to the enhanced charge-transfer process that is caused by the lower electrical resistance between the enzyme and the ATTE. This results in a greater number of accepted electrons and a larger amount of enzymes able to deal with the electrons.
A new sensing system based on the immobilization of luminescent bacteria, photobacterium phosphoreum, was proposed for continuous real-time monitoring of pollutants. The response curves demonstrate that Photobacterium phosphoreum immobilized on the strontium alginate were very sensitive to seven reference chemicals used. The significant inhibitory concentrations for bioluminescence emission were 5 ppm for Pb$(NO_3)_2$), $NiCl_2$, $CdCl_2$, 50 ppm for $NaASO_2$, 0.1 ppm for $HgCl_2$, 0.5 ppm for pentachlorophenol and less than 5 ppm for SDS, respectively. The alginate mixed-cells (AMC) retained their luminescence during experimental period (29 days) under storage condition of $-80^{\circ}C$. The variables affecting performance of continuous flow through monitoring (CFTM) was optimized in order to ensure stability and efficiency. The flow through cell with strontium-alginate immobilized luminescent bacteria was tested with salicylate and 4-nitrophenol. A rapid response of luminescence was recorded by time drive mode in bioluminescence spectrometer after exposure to both toxicants.
Ultrastructural changes of Entamoeba histolytica, a concomitant strain YS-9, which was treated in the immune serum was examined. The amoebae in the serum became immobilized state from about 30 minutes of the treatment and recovered at about 60-90 minutes. In the cells of control group, helix structures were scattered throughout the cytoplasm. The particles comprising the helix structure averaged 20 nm in diameter. At the beginning stage of the immobilization, helical aggregates(chromatoid body) which associated with vacuoles appeared abundantly in the cytoplasm, but gradually tended to aggregate along peripheral region of the cell, specially in intactly immobilized state. Each parallel array of aggregates measured about 45 nm in width. When the cells became remobilize, pseudopodia appeared again, but helical aggregates disappeared and numerous helix structures were observed in the cell periphery. Distribution of glycogen particles showed no change, and acid phosphatase activities were seen in both the immobilized and the control group. The reaction was markedly noticed in the vacuoles.
Fermentation processes for the production of butanol had an economic importance in the first part of this century. Today butanol is commercially produced from the Oxo reaction of propylene because relatively low priced propylene during the cracking of petroleum. Efforts have been made during the past decade or two to improve the productivity of butanol fermentation processes. It includes strain improvements, continuous fermentation processes, cell immobilization and simultaneous product separation. This review introduces a new butanol fermentation process using pervaporative product separation and a new bacterial strain producing less amount of organic acids. This review also compares the new process with chemical processes. This kind of new fermentation process may be able to compete with the chemical synthesis of butanol and revitalize the butanol fermentation process.
The conversion of D-sorbitol to L-sorbose by Gluconobater suboxydans was analyzed, and continuous production of L-sorbose was carried out in immobilized cell reactors. L-Sorbose production by high densities of resting cells was more effective than by conventional batch fermentations. Sorbitol dehydrogenase, an enzyme converting D-sorbitol to L-sorbose, did not suffer from substrate inhibition, but from product inhibition. When L-sorbose production was carried out with Ca-alginate-immobilized cells, about 60 g/l of L-sorbose was obtained. On the other hand, when the corn steep liquor (CSL) concentration of medium was reduced to 0.08%, 80 g/l of L-sorbose was obtained. Outgrowth inside the immobilized carriers was thought to block the pores of the carriers so that substrate could not easily diffuse through the carriers. Continuous production of L-sorbose was well accomplished in a bubble column reactor, and 6. 5 g/l.h of productivity and 81.2% of yield were obtained at a substrate feeding rate of 0.08h$^{-1}$ under the optimum conditions with carrier volume of 55% and aeration rate of 3 vvm.
Wood chip을 support로 충전한 관형발효조에 Saccharomyces formosensis 효모용액을 통과시켜 고정화한 관형발효조에서 연속 발효실험을 수행한 결과 wood chip은 support로서 높은 효모 고정화율을 나타내었다. 관형발효조에서 발효실험시 유량 및 농도의 변화시 정상상태에 도달하는데 약 60시간 소요되었고, 정상상태에서 ethanol수율은 0.473-0.483로서 회분식 발효조 경우보다 높은 값을 나타냈다. 정상상태에서 ethanol생산성 (공간체적 기준)은 ethanol농도 61.4-65.7 g/l 범위에서 24.4-19.1g EtOH/$\ell$.hr를 나타내어 다른 고정화법에 의한 것과 비슷하게 높았다. 관형발효조에서 410시간 연속 발효운전시 오염현상이 없었고 효모생존율은 88-93%로 유지되었다.
For the efficient production of 2, 5-diketo-gluconic acid (2, 5-DKG) by the immobilized cells of Erwinia herbicola, basic characteristics of 2, 5-DKG fermentation were analyzed and a process employing immobilized cell reactor was developed. The immobilized cells appeared to have diffusion limitation, and a maximum production of 2, 5-DKG was accomplished with 2 mm diameters of immobilized beads. Long-term stabilities of the immobilized cells could be maintained by addition of 1.75% (w/v) polypep- tone. Repeated batch fermentations with about 80 mol% of 2, 5-DKG yields were carried out six times in the fluidized bubble column reactors filled with immobilized cells at an aeration rate of 6 vvm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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