Administration of dietary fibers has various health benefits, mainly by increasing numbers of beneficial bacteria and enhancing production of short-chain fatty acids in the colon. There has been growing interest in the addition of dietary fiber to human diet, due to its prebiotic effects. This study aimed to evaluate the prebiotic activity of inulin using an in vitro batch fermentation system with human fecal microbiota. Fermentation of inulin resulted in a significantly greater ratio of Lactobacillus or Bifidobacteria to Enterobacteria strains as an index of healthy human intestine and elevated butyrate concentration, which are related to improvement of gut health.
The anti-diabetic effect of Cirsium setidens water extract and the combinations with Bletilla striata, Cymbidium kanran, and Sparganium stoloniferum Buch.-Ham. ethanolic extracts had been studied. The combination of four extracts (3:1:1:1) showed larger anti-diabetic activity in vitro and in vivo. It is notable that the single water extract from C. setidens exhibited more effective anti-diabetic effect than most of the combinations. We also investigated whether fermentation process was promoted the anti-diabetic activity. The data suggested the fermentation product of combination of four extracts (3:1:1:1) exhibited the strongest activity both in vitro and in vivo, which was higher than the non-fermented group. The result indicated the fermentation and the appropriate combination of extracts enhanced the anti-diabetes activity.
Miguel, Michelle;Mamuad, Lovelia;Ramos, Sonny;Ku, Min Jung;Jeong, Chang Dae;Kim, Seon Ho;Cho, Yong Il;Lee, Sang Suk
Animal Bioscience
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제34권4호
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pp.642-651
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2021
Objective: This study aimed to determine the effects of different roughages in total mixed ration (TMR) inoculated with or without coculture of Lactobacillus acidophilus (L. acidophilus) and Bacillus subtilis (B. subtilis) on in vitro rumen fermentation and microbial population. Methods: Three TMRs formulations composed of different forages were used and each TMR was grouped into two treatments: non-fermented TMR and fermented TMR (F-TMR) (inoculated with coculture of L. acidophilus and B. subtilis). After fermentation, the fermentation, chemical and microbial profile of the TMRs were determined. The treatments were used for in vitro rumen fermentation to determine total gas production, pH, ammonianitrogen (NH3-N), and volatile fatty acids (VFA). Microbial populations were determined by quantitative real-time polymerase chain reaction (PCR). All data were analyzed as a 3×2 factorial arrangement design using the MIXED procedure of Statistical Analysis Systems. Results: Changes in the fermentation (pH, lactate, acetate, propionate, and NH3-N) and chemical composition (moisture, crude protein, crude fiber, and ash) were observed. For in vitro rumen fermentation, lower rumen pH, higher acetate, propionate, and total VFA content were observed in the F-TMR group after 24 h incubation (p<0.05). F-TMR group had higher acetate concentration compared with the non-fermented group. Total VFA was highest (p<0.05) in F-TMR containing combined forage of domestic and imported source (F-CF) and F-TMR containing Italian ryegrass silage and corn silage (F-IRS-CS) than that of TMR diet containing oat, timothy, and alfalfa hay. The microbial population was not affected by the different TMR diets. Conclusion: The use of Italian ryegrass silage and corn silage, as well as the inoculation of coculture of L. acidophilus and B. subtilis, in the TMR caused changes in the pH, lactate and acetate concentrations, and chemical composition of experimental diets. In addition, F-TMR composed with Italian ryegrass silage and corn silage altered ruminal pH and VFA concentrations during in vitro rumen fermentation experiment.
In vitro cytotoxicity and antioxidative effects of water extracts prepared from Mustard Leaf Kimchi (MLK) during its fermentation period were investigated. The cytotoxicity against HepG2 (human hepatic cancer) by water extracts from the well fermented Mustard Leaf Kimchi was higher than others (fermented for 0 to 6 days at 18$^{\circ}C$), and IC50 of water extracts at the points of 6, 8, 10, and 14days during fermentation were 213.4, 99.2, 99.9, and 109.8${\mu}{\textrm}{m}$/ml, respectively. Antioxidative activity of water extracts from MLK during various fermentation periods was higher than that of blank distilled water. However, the antioxidative activity of well-fermented water extracts of MLK (fermented for 8-14 days) did not show any difference from that of others (fermented for 2-6 days). Thus, water extracts of well-fermented MLK (fermented during 8-14 days) significantly inhibited the growth of cancer cells in vitro, but little antioxidative activity was influenced by the various fermentation periods.
The study aimed to investigate the effects of supplemented sodium butyrate on the in vitro rumen fermentation and growth performance of Hanwoo calves. In total, four treatments were employed according to the sodium butyrate levels: no addition (control), an addition of 0.1% (treatment 1), an addition of 0.3% (treatment 2), and an addition of 0.5% (treatment 3). After 48 hours of fermentation, the ruminal pH was found to be higher in T1 than in C. Total volatile fatty acids were significantly higher in T2 and T3 than in C. The ratio of acetate and propionate was significantly lower in T1 and T3 than in C. In this study, the optimal concentration to promote rumen fermentation was found to be 0.3%, i.e., T2, and an experiment on Hanwoo calves at a farm was conducted. However, there were no significant differences between the treatment groups in terms of the daily weight gain, feed conversion ratio, and final body weight in the feeding experiment. Also, there were no significant differences in the body length, withers height, and height at hip cross between the control and the treatment groups. The addition of 0.3% sodium butyrate was most effective at promoting in vitro rumen fermentation, but it did not significantly affect the growth performance when fed to Hanwoo calves. This indicates that the addition of sodium butyrate improved rumen fermentation but did not have a growth-promoting effect. Future studies need to compare growth and carcass performance outcomes to confirm long-term effects.
Objective: Ensiling of tannin-rich fruit byproducts (FB) involves quantitative and qualitative changes in the tannins, which would consequently change the rumen fermentation characteristics. This study aimed to evaluate whether ensiled FBs are effective in mitigating methane emission from ruminants by conducting in vitro assessments. Methods: Fruit byproducts (grape pomace, wild grape pomace, and persimmon skin) were collected and subjected to four-week ensiling by Lactobacillus buchneri inoculant. A defined feed component with or without FB samples (both fresh and ensiled material) were subjected to in vitro anaerobic culturing using rumen fluid sampled from beef cattle, and the fermentation parameters and microbial populations were monitored. Results: Reduced methane production and a proportional change in total volatile fatty acids (especially enhanced propionate proportion) was noted in bottles containing the FBs compared with that in the control (without FB). In addition, we found lower gene copy number of archaeal 16S rRNA and considerably higher levels of one of the major fibrolytic bacteria (Fibrobacter succinogenes) in the bottles containing FBs than in the control, particularly, when it was included in a forage-based feed. However, in the following cultivation experiment, we observed that FBs failed to exhibit a significant difference in methane production with or without polyethylene glycol, implying that tannins in the FBs may not be responsible for the mitigation of methane generation. Conclusion: The results of the in vitro cultivation experiments indicated that not only the composition but also ensiling of FBs affected rumen fermentation patterns and the degree of methane generation. This is primarily because of the compositional changes in the fibrous fraction during ensiling as well as the presence of readily fermented substrates, whereas tannins in these FBs seemed to have little effect on the ruminal fermentation kinetics.
The objective of the study was to quantify annual and seasonal differences in the chemical composition, in vitro gas production, in situ degradability and ruminal fermentation of grazing steers… diets. Diet samples were collected with four esophageal cannulated steers ($350{\pm}3$ kg BW); and four ruminally cannulated heifers ($342{\pm}1.5$ kg BW) were used to study the dry matter degradation and fermentation in rumen. Data were analyzed with repeated measurements split plot design. The crude protein, in vitro dry matter digestibility and metabolizable energy were higher during the first year of trial and in the summer (p<0.01). The values of calcium, phosphorus, magnesium, zinc and copper were higher in summer (p<0.05). The gas produced by the soluble and insoluble fractions, as well as the constant rate of gas production were greater in summer and fall (p<0.01). The ammonia nitrogen ($NH_3N$) and total volatile fatty acids concentrations in rumen, the soluble and degradable fractions, the constant rate of degradation and the effective degradability of DM and NDF were affected by year (p<0.05) and season (p<0.01). Our study provides new and useful knowledge for the formulation of protein, energetic and mineral supplements that grazing cattle need to improve their productive and reproductive performance.
Kim, Eun T.;Guan, Le Luo;Lee, Shin J.;Lee, Sang M.;Lee, Sang S.;Lee, Il D.;Lee, Su K.;Lee, Sung S.
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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제28권4호
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pp.530-537
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2015
The objective of this study was to evaluate the in vitro effects of flavonoid-rich plant extracts (PE) on ruminal fermentation characteristics and methane emission by studying their effectiveness for methanogenesis in the rumen. A fistulated Holstein cow was used as a donor of rumen fluid. The PE (Punica granatum, Betula schmidtii, Ginkgo biloba, Camellia japonica, and Cudrania tricuspidata) known to have high concentrations of flavonoid were added to an in vitro fermentation incubated with rumen fluid. Total gas production and microbial growth with all PE was higher than that of the control at 24 h incubation, while the methane emission was significantly lower (p<0.05) than that of the control. The decrease in methane accumulation relative to the control was 47.6%, 39.6%, 46.7%, 47.9%, and 48.8% for Punica, Betula, Ginkgo, Camellia, and Cudrania treatments, respectively. Ciliate populations were reduced by more than 60% in flavonoid-rich PE treatments. The Fibrobacter succinogenes diversity in all added flavonoid-rich PE was shown to increase, while the Ruminoccocus albus and R. flavefaciens populations in all PE decreased as compared with the control. In particular, the F. succinogenes community with the addition of Birch extract increased to a greater extent than that of others. In conclusion, the results of this study showed that flavonoid-rich PE decreased ruminal methane emission without adversely affecting ruminal fermentation characteristics in vitro in 24 h incubation time, suggesting that the flavonoid-rich PE have potential possibility as bio-active regulator for ruminants.
This study evaluated the nutritional value of Italian ryegrass (IRG) as a forage source for Hanwoo. The nutritional value of IRG was assessed and compared to that of rice straw, oat hay, and timothy hay using two different methods: 1) in vitro ruminal fermentation 2) in vivo total tract digestibility. In vitro DM digestibility was lower in rice straw compared to the other three forage sources after both 24 and 48 h of incubation (p < 0.01). Among the four forage sources, IRG had a higher NH3-N concentration after both 24 and 48 h of incubation (p < 0.01). In the in vivo digestibility trials, four different substrates were used: 1) 80% concentrate with 20% rice straw, 2) 80% concentrate with 20% oat hay, 3) 80% concentrate with 20% IRG, and 4) 80% concentrate with 20% timothy hay. The dry matter, crude protein, non-fiber carbohydrate, and detergent fiber digestibility were the greatest in the C80-IRG20 among the four forage groups. In summary, IRG had a similar level of energy efficiency compared to oat hay and timothy hay. Furthermore, the result of the chemical composition analysis showing a higher ammonia concentration in the in vitro fermentation experiment and the high protein digestibility in the in vivo experiment indicate that IRG is a good source of protein compared to oat hay and timothy hay.
본 연구는 prebiotics와 probiotics가 in vitro 배양조건에서 돼지 장내 미생물 및 발효산물에 미치는 영향에 대하여 검토 하였다. prebiotics로써 이소말토-올리고당(IMO), 부분분해 치커리이눌린(CI), 라피노스(RA), 사이클로덱스트린(CD)을 사용하였으며 probiotics로는 Lactobacillus reuteri를 사용하였다. In vitro 발효시험은 육성돈 사료를 소화효소로 가수분해 시킨 사료와 5%의 돈분 그리고 prebiotics와 probiotics를 첨가 또는 무첨가하여 24시간 동안 배양시켰다. 배양 후 발효액 내의 미생물, 가스, pH, 암모니아, 황화수소, 단쇄지방산을 분석하였다. 엔테로박테리아는 prebiotics와 probiotics 첨가구가 대조구와 비교하여 유의적으로 감소하였으며, 락토바실러스 수는 유의적으로 증가하였다. 발효액의 pH는 대조구에 비하여 첨가구에서 낮았으며 prebiotics보다 prebiotics+probiotics 첨가구에서 더욱 낮았다. 암모니아, 황화수소 및 스카톨의 농도는 prebiotics+probiotics 구보다 prebiotics 첨가시 유의적으로 감소하였다. 단쇄지방산은 prebiotics 보다 prebiotics+probiotics 구에서 유의적으로 많이 생성되었다. 본 시험의 결과 prebiotics 첨가는 암모니아, 황화수소 및 스카톨의 농도를 감소시키는데 효과가 있었으며, prebiotics+probiotics는 유산균과 단쇄지방산의 농도를 증가시키는 효과가 있었다. In vitro에서 얻어진 실험 결과가 실제로 돼지에 급여 시 같은 결과가 얻어질런지에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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