Jisu Kim;Shuya Zhang ;Ying Zhu;Ruirui Wang;Jianxin Wang
Journal of Ginseng Research
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v.47
no.5
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pp.627-637
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2023
Background: Damage to the healthy intestinal epithelial layer and regulation of the intestinal immune system, closely interrelated, are considered pivotal parts of the curative treatment for inflammatory bowel disease (IBD). Plant-based diets and phytochemicals can support the immune microenvironment in the intestinal epithelial barrier for a balanced immune system by improving the intestinal microecological balance and may have therapeutic potential in colitis. However, there have been only a few reports on the therapeutic potential of plant-derived exosome-like nanoparticles (PENs) and the underlying mechanism in colitis. This study aimed to assess the therapeutic effect of PENs from Panax ginseng, ginseng-derived exosome-like nanoparticles (GENs), in a mouse model of IBD, with a focus on the intestinal immune microenvironment. Method: To evaluate the anti-inflammatory effect of GENs on acute colitis, we treated GENs in Caco2 and lipopolysaccharide (LPS) -induced RAW 264.7 macrophages and analyzed the gene expression of proinflammatory cytokines and anti-inflammatory cytokines such as TNF-α, IL-6, and IL-10 by real-time PCR (RT-PCR). Furthermore, we further examined bacterial DNA from feces and determined the alteration of gut microbiota composition in DSS-induced colitis mice after administration of GENs through 16S rRNA gene sequencing analysis. Result: GENs with low toxicity showed a long-lasting intestinal retention effect for 48 h, which could lead to effective suppression of pro-inflammatory cytokines such as TNF-α and IL-6 production through inhibition of NF-κB in DSS-induced colitis. As a result, it showed longer colon length and suppressed thickening of the colon wall in the mice treated with GENs. Due to the amelioration of the progression of DSS-induced colitis with GENs treatment, the prolonged survival rate was observed for 17 days compared to 9 days in the PBS-treated group. In the gut microbiota analysis, the ratio of Firmicutes/Bacteroidota was decreased, which means GENs have therapeutic effectiveness against IBD. Ingesting GENs would be expected to slow colitis progression, strengthen the gut microbiota, and maintain gut homeostasis by preventing bacterial dysbiosis. Conclusion: GENs have a therapeutic effect on colitis through modulation of the intestinal microbiota and immune microenvironment. GENs not only ameliorate the inflammation in the damaged intestine by downregulating pro-inflammatory cytokines but also help balance the microbiota on the intestinal barrier and thereby improve the digestive system.
As a member of ectomycorrhizal fungi, Tricholoma matsutake has a symbiotic relationship with its host, Pinus densiflora. To cultivate T. matsutake artificially, the co-cultivation of T. matsutake mycelia and bacteria from shiro was introduced. In this study, bacteria were isolated from soil samples in Bonghwa-gun, and seven bacterial isolates (B22_7_B05, B22_7_B06, B22_7_B07, B22_7_B08, B22_7_B10, B22_7_B13, and B22_7_B14) promoted the growth of T. matsutake mycelia (147.48, 232.11, 266.72, 211.43, 175.17, 154.62, and 177.92%, respectively). Sequencing of the 16S rRNA region of the isolated bacteria was performed. B22_7_B05 and B22_7_B10 were identified as Bacillus toyonensis, B22_7_B06 and B22_7_B08 as Paenibacillus taichungensis, B22_7_B07 and B22_7_B14 as P. gorilla, and B22_7_B13 as P. odorifer. These bacterial isolates were associated with the shiro community and are expected to contribute to the cultivation of T. matsutake.
When we investigated seed infestation by fungal pathogens from 51 varieties in 9 crops, the contamination rate of rice and sesame seeds was high. Therefore, to control seed-borne diseases, we obtained extracts from commercial products of Kimchi, Gochujang, Doenjang, Ganjang, Makgeolli and Tohajut and their suppressive effects against seed-borne diseases were studied. In addition, bacterial strains were screened to control rice seed-borne diseases in vitro and in vivo. Among forty food extracts, eleven food-extracts suppressed incidence of seedling rots in vitro and five food extracts increased 8-33% of healthy seedling in the greenhouse. Among 218 isolates from 40 fermented foods, 43 isolates showed high antifungal activity against seven fungal pathogens. When we tested 43 isolates for the reduction of rice seed borne disease, 32 isolates were able to reduce the rice seed borne disease. Among 32 isolates, 17 isolates reduced significantly seedling rot and increased healthy seedlings, the other isolates except for Kc4-2 and Mkl 2-2 increased shoot emergence and the percentage of healthy plants. Thirty isolates with high antifungal activity and suppressive effect against rice seedling rots were identified by 16S rRNA sequencing. Twenty one of thirty isolates were identified as Bacillus spp. Three isolates from Makgeolli were identified as Saccharomyces cerevisiae. B. amyloliquifaciens were isolated from six Korean traditional fermented foods except for Ganjang. B. amyloliquifaciens were majority in the effective bacterial population of Gochujang and Jutgal. Relatively diverse Bacillus species including B. subtilis, B. pumilus, and B. amyloliquificiens were isolated from Kimchi. The selected effective microorganisms from Korean fermented foods founded to be effective for controlling seed-borne diseases of rice in vitro and in the greenhouse. We think that Korean fermented foods and their useful microorganisms can be used as biocontrol agents for suppressing rice seed-borne diseases based on above described results.
The objective of this study was to select yogurt starter from Korean traditional fermented foods. The 2 strains (KM24, KM32) among 50 strains of isolated lactic acid bacteria selected as starter based on milk clotting ability, antimicrobial activity against various pathogens, tolerance in artificial gastric and bile juice and growth in 10 % skimmed milk. The strains were identified as Lacobacillus plantarum (KM32) and Pediococcus pentosacesus (KM24) by 16S rRNA gene sequencing. Viable cell number of yogurt fermented with mixed strains (KM24 and KM32) was 9.66 log CFU/mL after fermentation for 48 h and maintained $10^9CFU/mL$ during fermentation for 72 h at $37^{\circ}C$. The pH and titratable acidity of mixed cultured yogurt were 4.25% and 0.83% after fermentation for 48 h at $37^{\circ}C$, respectively. The physico-chemical characteristics of mixed cultured yogurt after fermentation for 48 h were $38.45{\mu}g/mL$ (polyphenol content), 48.57% (DPPH radical scavenging activity) and 465.40 cp (viscosity), respectively. The mixed cultured yogurt maintained $10^9CFU/mL$ of lactic acid bacteria during storage 10 days at $4^{\circ}C$. The viable cell number of yogurt prepared with mixed culture(KM32+KM24) maintained higher and than that of control (L. casei) during storage. These results indicated the potential use of selected strains (KM32+KM24) isolated from kimchi as a yogurt starter with strong acid tolerance and probiotics properties.
Nam, Kang;Lee, Nam Keun;Yum, Eun-Ji;Kim, Yong-Sik;Kim, Dae-Hyuk;Yeo, Soo-Hwan;Jeong, Yong-Seob
Food Science and Preservation
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v.22
no.6
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pp.920-925
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2015
The microbial composition in Nuruk, a Korean cereal fermentation starter, is a critical factor for the quality and organoleptic properties of traditional alcoholic beverages. This study was aimed at monitoring the compositional change and enzyme activity of culturable lactic acid bacteria (LAB) in two types of Nuruk fermented at different temperatures. All culturable LAB were isolated at various time points (0, 3, 6, 10, 20, and 30 days) and identified by 16S rRNA sequencing. In traditional Nuruk type A (TN-A), which was fermented at $36^{\circ}C$, the population of total culturable LAB during the fermentation period was between $10^4$ and $10^5$ log CFU/mL. On the other hand, the LAB population in traditional Nuruk type B (TN-B) fermented at $45^{\circ}C$ (primary fermentation for 10 days) and $35^{\circ}C$ (secondary fermentation for 20 days) was $10^2$ log CFU/mL; however, these bacteria could not be detected after 6 days. Major LAB strains were identified in both Nuruk types: (1) from the MRS-culture of TN-A, Pediococcus pentosaceus at 3-30 days; (2) from MRS-culture of TN-B, P. pentosaceus at 3 days and Enterococcus hirae at 6 days. The protease activities of the dominant LAB isolated from the TN-A and TN-B cultures were within the ranges of 0.64~1.03 mg/mL and 0.74~0.81 mg/mL (tyrosine content), respectively, whereas the ${\alpha}$-amylase activities were 0.75~0.98 mg/mL and 0.78~0.79 mg/mL (amylose content), respectively.
This study was carried out to investigate the effectiveness of Leuconostoc mesenteroides isolated from octopus baechu kimchi as a potential starter for seafood kimchi. L. mesenteroides is lactic acid bacterium currently used as a starter for kimchi production. We selected the most effective L. mesenteroides strain from the 7 strains isolated from octopus baechu kimchi and, based on biochemical properties and 16S rRNA sequencing, identified the selected strain as L. mesenteroides SK-1. The SK-1 strain exhibited acid-tolerance, good survival capacity, and excellent dextran productivity. We investigated the effects the SK-1 of starter on seafood kimchi fermentation. Octopus baechu kimchi was fermented with L. mesenteroides SK-1 at $4^{\circ}C$ for 35 d. The decrease in pH and increase in acidity in octopus baechu kimchi fermented with the SK-1 starter occurred more quickly than that in the control kimchi indicating that. Octopus baechu kimchi with SK-1 starter has a relatively slow rate of increase in lactic acid production. As a result, octopus baechu kimchi prepared with L. mesenteroides SK-1 can be maintained at a suitable ripening degree over an extended period of time compared to that of the control kimchi, Moreover, the octopus baechu kimchi started with L. mesenteroides SK-1 has excellent sensory properties, including a refreshing taste, and a weak sour odor.
Ho Jin, Jeong;Gwangsu, Ha;Su Ji, Jeong;Myeong Seon, Ryu;JinWon, Kim;Do-Youn, Jeong;Hee-Jong, Yang
Journal of Life Science
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v.32
no.11
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pp.872-881
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2022
In this study, we optimized the composition of the indole-3-acetic acid (IAA) production medium using response surface methodology on Pantoea agglomerans SRCM 119864 isolated from soil. IAA-producing P. aglomerans SRCM 119864 was identified by 16S rRNA gene sequencing. There are 11 intermediate components known to affect IAA production, hence the effect of each component on IAA production was investigated using a Plackett-Burman design (PBD). Based on the PBD, sucrose, tryptone, and sodium chloride were selected as the main factors that enhanced the IAA production at optimal L-tryptophan concentration. The predicted maximum IAA production (64.34 mg/l) was obtained for a concentration of sucrose of 13.38 g/l, of tryptone of 18.34 g/l, of sodium chloride of 9.71 g/l, and of L-tryptophan of 6.25 g/l using a the hybrid design experimental model. In the experiment, the nutrient broth medium supplemented with 0.1% L-tryptophan as the basal medium produced 45.24 mg/l of IAA, whereas the optimized medium produced 65.40 mg/l of IAA, resulting in a 44.56% increase in efficiency. It was confirmed that the IAA production of the designed optimal composition medium was very similar to the predicted IAA production. The statistical significance and suitability of the experimental model were verified through analysis of variance (ANOVA). Therefore, in this study, we determined the optimal growth medium concentration for the maximum production of IAA, which can contribute to sustainable agriculture and increase crop yield.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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