The degradation of phenanthrene, a model PAH compound, by microorganisms either in the mixed culture or individual strain, isolated from oil-contaminated soil in oil refmery vicinity sites, was examined. The effects of pH, temperature, initial concentration of phenanthrene, and the addition of carbon sources on biodegradation potential were also investigated. Results showed that soil samples collected from four oil refinery sites in Korea had different degrees of PAH contamination and different indigenous phenanthrene-degrading microorganisms. The optimal conditions for phenanthrene biodegradation were determined to be 30$^{circ}C$ and pH 7.0. A significantly positive relationship was observed between the microbial growth and the rate of phenanthrene degradation. However, the phenanthrene biodegradation capability of the mixed culture was not related to the degree of PAH contamination in soil. In low phenanthrene concentration, the growth and biodegradation rates of the mixed cultures did not increase over those of the individual strain, especially IC10. High concentration of phenanthrene inhibited the growth of microbial strains and biodegradation of phenanthrene, but was less inhibitory on the mixed culture. Finally, when non-ionic surfactants such as Brij 30 and Brij 35 were present at the level above critical micelle concentrations (CMCs), phenanthrene degradation was completely inhibited and delayed by the addition of Triton X100 and Triton N101.
Lactobacillus sp., Acetobacter sp. and yeast were the most dominant organisms in the EM stock culture and subculture product. Lactic acid bacteria and yeast were able to grow in the fermentation process utilizing seawater. EM treatment of higher concentrations using EM stock culture and EM clay balls (1% or 4%) contributed to an early removal of malodor and an increase of DO in the polluted sediments, indicating an odor-removing activity of EM. The EM treatment of higher concentrations (1% or 4%) somewhat appeared to modify the microbial communities within the sediments, which was confirmed by existence of a few unique fragments from the stock culture based on PCR-DGGE. It still remains to be elucidated that EM cultures were directly involved in the malodor removal and potential sediment bioremediation.
One of the important phytohormones produced by plant growth promoting bacteria is the auxin; indole-3-acetic acid (IAA), with L-tryptophan as the precursor. In this study, we focused on the investigation of optimal conditions for the production of IAA by Bacillus megaterium BM5. We investigated culturing conditions, such as incubation temperature, pH of the culture medium and incubation period, with varying media components such as inoculation volume, tryptophan concentration and carbon and nitrogen source. Besides, optimization study intended for high IAA production was carried out with fermentation parameters such as rpm and aeration. The initial yield of $42{\mu}g\;IAA\;ml^{-1}$ after 24 hr increased to $85{\mu}g\;ml^{-1}$ when 5% (v/v) of L-tryptophan was used in the culture broth. The maximum yield of $320{\mu}g\;IAA\;ml^{-1}$ was observed in trypticase soy broth (TSB) supplemented with starch and soybean meal as C and N sources with a C/N ratio of 3:1 (v/v) at $30^{\circ}C$, pH 8.0 for 48 hrs with 1.0 vvm and 250 rpm in 5 L working volume using 10 L scale fermenter. The bacterial auxin extracted from the culture broth was confirmed by thin layer chromatography and high-performance liquid chromatography and effect on plant growth was confirmed by root elongation test.
Kim, Young Il;Ahmadi, Farhad;Lee, Sang Moo;Lee, Youn Hee;Choi, Do Young;Kwak, Wan Sup
한국초지조사료학회지
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제36권3호
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pp.191-198
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2016
This study evaluated the effects of TMC (trace mineral-fortified microbial culture) supplementation on growth performance, carcass characteristics, and meat quality parameters of Hanwoo steers during the last 4 months of finishing period. The TMC was a combination of 0.4% trace minerals, 20.0% Na-bentonite, and 79.6% feedstuffs, which was inoculated with a mixed microbial culture (Enterobacter ludwigii, Bacillus cereus, B. subtilis, Lactobacillus plantarum, and Saccharomyces cerevisiae). Twenty-four steers were blocked by initial BW ($634{\pm}16kg$) and randomly allocated to one of two treatments (control vs. 3.3% TMC). The effect of TMC supplementation on the growth performance was not significant. There was no incidence of urolithiasis in TMC-fed steers. However 3 out 12 steers (25%) fed the control diet were observed to have urinary calculi. The carcass yield and meat quality parameters were not affected by TMC supplementation, however marbling score was increased in TMC-fed steers (P = 0.08). There was no effect of TMC treatment on the chemical composition of longissimus dorsi muscle (LM). The TMC supplementation increased concentrations of manganese (P < 0.01), cobalt (P = 0.02), iron, and copper (P = 0.06) in LM. In conclusion, TMC treatment did not negatively affect growth performance and meat quality parameters, and positively affected the trace minerals profile of LM.
This study was conducted to determine the effects of feeding a trace minerals-fortified microbial culture (TMC) on the performance and carcass characteristics of late-fattening Hanwoo steers. A mixture of microbes (0.6% [v/w] of Enterobacter sp., Bacillus sp., Lactobacillus sp., and Saccharomyces sp.) was cultured with 99% feedstuff for ensiling and 0.4% trace minerals (zinc, selenium, copper, and cobalt). Sixteen late-fattening steers (mean age, 21.8 months) were allocated to two diets: a control diet (concentrate mix and rice straw) and a treated diet (control diet+3.3% TMC). At a mean age of 31.1 months, all the steers were slaughtered. The addition of TMC to the diet did not affect the average daily weight gain of the late fattening steers, compared with that of control steers. Moreover, consuming the TMC-supplemented diet did not affect cold carcass weight, yield traits such as back fat thickness, longissimus muscle area, yield index or yield grade, or quality traits such as meat color, fat color, texture, maturity, marbling score, or quality grade. However, consumption of a TMC-supplemented diet increased the concentrations of zinc, selenium, and sulfur (p<0.05) in the longissimus muscle. With respect to amino acids, animals consuming TMC showed increased (p<0.05) concentrations of lysine, leucine, and valine among essential amino acids and a decreased (p<0.05) concentration of proline among non-essential amino acids. In conclusion, the consumption of a TMC-supplemented diet during the late-fattening period elevated the concentrations of certain trace minerals and essential amino acids in the longissimus muscle, without any deleterious effects on performance and other carcass characteristics of Hanwoo steers.
Kim, Jong Nam;Song, Jaeyong;Kim, Eun Joong;Chang, Jongsoo;Kim, Chang-Hyun;Seo, Seongwon;Chang, Moon Baek;Bae, Gui-Seck
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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제32권6호
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pp.776-782
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2019
Objective: Fasting may lead to changes in the microbiota and activity in the rumen. In the present study, the effects of fasting on rumen microbiota and the impact of fasting on in vitro rumen fermentation were evaluated using molecular culture-independent methods. Methods: Three ruminally cannulated Holstein steers were fed rice straw and concentrates. The ruminal fluids were obtained from the same steers 2 h after the morning feeding (control) and 24 h after fasting (fasting). The ruminal fluid was filtrated through four layers of muslin, collected for a culture-independent microbial analysis, and used to determine the in vitro rumen fermentation characteristics. Total DNA was extracted from both control and fasting ruminal fluids. The rumen microbiota was assessed using denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and quantitative polymerase chain reaction. Microbial activity was evaluated in control and fasting steers at various intervals using in vitro batch culture with rice straw and concentrate at a ratio of 60:40. Results: Fasting for 24 h slightly affected the microbiota structure in the rumen as determined by DGGE. Additionally, several microorganisms, including Anaerovibrio lipolytica, Eubacterium ruminantium, Prevotella albensis, Prevotella ruminicola, and Ruminobacter amylophilus, decreased in number after fasting. In addition, using the ruminal fluid as the inoculum after 24 h of fasting, the fermentation characteristics differed from those obtained using non-fasted ruminal fluid. Compared with the control, the fasting showed higher total gas production, ammonia, and microbial protein production (p<0.05). No significant differences, however, was observed in pH and dry matter digestibility. Conclusion: When in vitro techniques are used to evaluate feed, the use of the ruminal fluid from fasted animals should be used with caution.
An in vitro experiment was conducted to evaluate the effects of Aspergillus oryzae culture (AOC) and 2-hydroxy-4-(methylthio)-butanoic acid (HMB) on rumen fermentation and microbial populations between different roughage sources. Two roughage sources (Chinese wild rye [CWR] vs corn silage [CS]) were assigned in a $2{\times}3$ factorial arrangement with HMB (0 or 15 mg) and AOC (0, 3, or 6 mg). Gas production (GP), microbial protein (MCP) and total volatile fatty acid (VFA) were increased in response to addition of HMB and AOC (p<0.01) for the two roughages. The HMB and AOC showed inconsistent effects on ammonia-N with different substrates. For CWR, neither HMB nor AOC had significant effect on molar proportion of individual VFA. For CS, acetate was increased (p = 0.02) and butyrate was decreased (p<0.01) by adding HMB and AOC. Increase of propionate was only occurred with AOC (p<0.01). Populations of protozoa ($p{\leq}0.03$) and fungi ($p{\leq}0.02$) of CWR were differently influenced by HMB and AOC. Percentages of F. succinogenes, R. albus, and R. flavefaciens (p<0.01) increased when AOC was added to CWR. For CS, HMB decreased the protozoa population (p = 0.01) and increased the populations of F. succinogenes and R. albus ($p{\leq}0.03$). Populations of fungi, F. succinogenes (p = 0.02) and R. flavefacien (p = 0.03) were increased by adding AOC. The HMB${\times}$AOC interactions were noted in MCP, fungi and R. flavefacien for CWR and GP, ammonia-N, MCP, total VFA, propionate, acetate/propionate (A/P) and R. albus for CS. It is inferred that addition of HMB and AOC could influence rumen fermentation of forages by increasing the number of rumen microbes.
To obtain an efficient natural lignocellulolytic complex enzyme, we screened an efficient lignocellulose-degrading composite microbial system (XDC-2) from composted agricultural and animal wastes amended soil following a long-term directed acclimation. Not only could the XDC-2 degrade natural lignocelluloses, but it could also secrete extracellular xylanase efficiently in liquid culture under static conditions at room temperature. The XDC-2 degraded rice straw by 60.3% after fermentation for 15 days. Hemicelluloses were decomposed effectively, whereas the extracellular xylanase activity was dominant with an activity of 8.357 U/ml on day 6 of the fermentation period. The extracellular crude enzyme noticeably hydrolyzed natural lignocelluloses. The optimum temperature and pH for the xylanase activity were $40^{\circ}C$ and 6.0. However, the xylanase was activated in a wide pH range of 3.0-10.0, and retained more than 80% of its activity at $25-35^{\circ}C$ and pH 5.0-8.0 after three days of incubation in liquid culture under static conditions. PCR-DGGE analysis of successive subcultures indicated that the XDC-2 was structurally stable over long-term restricted and directed cultivation. Analysis of the 168 rRNA gene clone library showed that the XDC-2 was mainly composed of mesophilic bacteria related to the genera Clostridium, Bacteroides, Alcaligenes, Pseudomonas, etc. Our results offer a new approach to exploring efficient lignocellulolytic enzymes by constructing a high-performance composite microbial system with synergistic complex enzymes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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