The present study focused on the production, characterization, and in vitro prebiotic evaluation of an exopolysaccharides (EPS) from Bacillus sonorensis MJM60135 isolated from ganjang (fermented soy sauce). Strain MJM60135 showed the highest production ($8.4{\pm}0.8g/l$) of EPSs compared with other isolates that were screened for EPS production based on ropy culture morphology. Furthermore, MJM60135 was cultured in 5 L of medium and the EPS was extracted by ethanol precipitation. The emulsification activity of the EPS was higher in toluene than in o-xylene. Fourier transform infrared spectroscopy analysis showed the presence of hydroxyl and carboxyl groups and glycosidic linkages. The isolated EPS contained mannose and glucose, as observed by thin-layer chromatography analysis of the EPS hydrolysate. Lactic acid bacteria (LAB) and pathogenic E. coli K99 and Salmonella enterica serovar Typhimurium were tested for their growth utilizing the EPS from B. sonorensis MJM60135 as the sole carbon source for its possible use as a prebiotic. All the tested LAB exhibited growth in the EPS-supplied medium compared with glucose as carbon source, whereas the pathogenic strains did not grow in the EPS-supplied medium. These findings indicate that the EPS from B. sonorensis MJM60135 has potential application in the bioremediation of hydrocarbons and could also be used as a prebiotic.
We investigated fermentation characteristics and the amount of exopolysaccharide (EPS) produced, and the correlation between EPS and rheological properties in stirred yogurt fermented with Streptococcus thermophilus St-Body 1. The changes of pH and lactic acid concentrations of yogurt showed different patterns according to fermentation temperatures. About 20 to 40% of lactose was utilized during 6 hrs incubation. The higher number of lactic acid bacteria was obtained at 31℃ incubation temperature rather than other incubation temperatures. The higher amount of EPS was produced at 12 hr or 24 hr rather than other incubation period at the same fermentation temperatures. The viscosity continuously increased during the fermentation period, however the syneresis of yogurt was shown the lowest value at 37℃ for 30 hrs incubation. In physical properties, the hardness and adhesiveness increased continuously with decreasing cohesiveness and elasticity as incubation process was extended. The stirred yogurt fermented with S. thermophilus St-Body 1 at 37℃ for 24 hr resulted in the highest score at each sensory evaluation category.
To isolate lactic acid bacteria having high exopolysaccharides (EPS) production ability, 50 strains were initially isolated from the sourdough. Twenty-one strains formed highly mucoid colonies on the sucrose agar medium, which are indicative of active EPS synthesis. DU-07, DU-10, DU-12, DU-19, and DU-21 produced $11.51{\pm}0.167$, $13.09{\pm}0.193$, $12.72{\pm}0.108$, $11.61{\pm}0.284$, and $13.32{\pm}0.094\;g/L$ EPS, respectively, in MRS medium. The isolated strains, DU-10, DU-12, and DU-21, were identified as Enterococcus flavescens, Enterococcus faecium, and Lactobacillus amylovorus, respectively, by using API 50CHL kit and determining partial sequences of their 16S rDNA. Especially, L. amylovorus DU-21 showed the highest production of EPS, as well as the highest inhibitory activities against pathogenic (p<0.05). Interestingly, the L. amylovorus DU-21 seem to be endemic to sourdough fermentations, as they have not been isolated from other environments.
Chung, In-Young;Choi, Kelly B.;Heo, Yun-Jeong;Cho, You-Hee
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.18
no.7
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pp.1227-1234
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2008
Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic human pathogen that produces and secretes exopolysaccharides (EPS), in which cells are embedded to form a highly organized community structure called biofilm. Here, we characterized the role of cyclic diguanylate (c-di-GMP) and EPS (PEL) overproduction in the wspF mutant phenotypes of P. aeruginosa PA14 (wrinkly appearance, hyperadherence, impaired motilities, and reduced virulence in acute infections). We confirmed that the elevated c-di-GMP level plays a key role in all the wspF mutant phenotypes listed above, as assessed by ectopic expression of a c-di-GMP-degrading phophodiesterase (PvrR) in the wspF mutant. In contrast, PEL EPS, which is overproduced in the wspF mutant, was necessary for wrinkly appearance and hyperadherence, but not for the impaired flagellar motilities and the attenuated virulence of the wspF mutant. These results suggest that c-di-GMP affects flagellar motility and virulence, independently of EPS production and surface adherence of this bacterium.
This study was carried out to investigate the toxicity of exopolysaccharides (EPS) from kefir toward MA104 cells and evaluate the inhibitory effects of kefir EPS on rotavirus infection. The results obtained are summarized as follows: Lactic acid bacteria (Lactobacillus fermentum, L. acidophilus, L. brevis) and yeasts (Candida kefyr, Cryptococcus albidus, Pichia ohmeri) were isolated and identified from kefir grain and culture. At 1% EPS, the inhibitory effects of EPS on the infection of MA-104 cells using the MTT assay were $72.52{\pm}6.48%$ for human rotavirus (KU), $36.06{\pm}7.63%$ for bovine rotavirus (NCDV), and $81.66{\pm}1.11%$ for porcine rotavirus (OSU). At 1/128% EPS, the effects were $24.98{\pm}4.58%$ for human rotavirus (KU), $4.71{\pm}6.16%$ for bovine rotavirus (NCDV), and $4.05{\pm}14.90%$ forporcine rotavirus (OSU). EPS isolated from kefir have inhibitory effects on rotaviruses of various serotypes and rotaviruses from different animals.
EPS producing bacteria were enumerated in ginseng root system (rhizosphere soil, rhizoplane, inside of root). EPS producing bacterial density of rhizosphere soil, rhizoplane and inside of root were distributed $9.0{\times}10^6$ CFU/g, $7.0{\times}10^6$ CFU/g, and $1.4{\times}10^3$ CFU/g, respectively. Phylogenetic analysis of the 24 EPS producing isolates based on the 16S rRNA gene sequences, EPS producing isolates from rhizosphere soil (RS) belong to genus Arthrobacter (6 strains) and Rhizobium (1 strain). EPS producing bacteria from rhizoplane (RP) were Arthrobacter (6 strains), Rhodococcus (1 strain) and Pseudomonas (1 strain). EPS producing bacteria from inside of root (IR) were categorized into Rhzobium (6 strains), Bacillus (1 strain), Rhodococcus (1 strain), and Pseudomonas (1 strain). Phylogenetic analysis indicated that Arthrobacter may be a member of representative EPS producing bacteria from ginseng rhizosphere soil and rhizoplane, and Rhizobium is typical EPS producing isolates from inside of ginseng root. The yield of EPS was 10.0 and 4.9 g/L by Rhizobium sp. 1NP2 (KACC 17637) and Arthrobacter sp. 5MP1 (KACC 17636). The purified EPS were analyzed by Bio-LC and glucose, galactose, mannose and glucosamine were detected. The major EPS sugar of these strains was glucose (72.7-84.9%).
Three slime-forming lactic acid bacteria were isolated from Kimchi and shown to produce viscous exopolysaccharides (EPS) in sucrose media. The isolated strains, GJ2, C3 and C11, were identified as Leuconostoc kimchii, Leuconostoc citreum and Leuconostoc mesenteroides, respectively, by examining their metabolic characteristics and determining their 16S rDNA sequences. Leu. kimchii GJ2, Leu. citreum C3 and Leu. mesenteroides C11 exhibited high viability (maintained initial viable cell count of $10^8$ CFU/ml) in 0.05 M sodium phosphate buffer (pH 3.0) for 2 h, in artificial gastric juice for 2 h and in 0.3% oxgall for 24 h. When tested, Leu. kimchii GJ2, in particular, displayed antimicrobial activity against pathogenic microorganisms. Leu. kimchii GJ2, Leu. citreum C3 and Leu. mesenteroides C11 produced 21.49 g/l, 16.46 g/l and 22.98 g/l EPS, respectively, in sucrose (5%) medium. The amount of purified EPS extracted from Leu. kimchii GJ2, Leu. citreum C3 and Leu. mesenteroides C11 was 14.61 g/l, 7.73 g/l and 4.77 g/l, respectively. Although the EPS produced by Leu. kimchii GJ2, Leu. citreum C3 and Leu. mesenteroides C11 differed in viscosity, TLC and HPLC analysis revealed that each contained only one type of monosaccharide, glucose. The average molecular mass of EPS produced by Leu. kimchii GJ2 was 306,606 Da.
Objectives: The quorum-sensing-inhibitory and anti-biofilm activities of the methanol extract of E. globulus leaves were determined against clinically isolated multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa. Methods: The preliminary anti-quorum-sensing (AQS) activity of eucalyptus was investigated against a biosensor strain Chromobacterium violaceum ATCC 12472 (CV12472) by using the agar well diffusion method. The effect of sub-minimum inhibitory concentrations (sub-MICs) of the methanol extract of eucalyptus on different quorum-sensing-regulated virulence factors, such as swarming motility, pyocyanin pigment, exopolysaccharide (EPS), and biofilm formation, against clinical isolates (CIs 2, 3, and 4) and reference PA01 of Pseudomonas aeruginosa were determined using the swarm diameter (mm)-measurement method, chloroform extraction method, phenol (5%)-sulphuric acid (concentrated) method, and the microtiter plate assay respectively, and the inhibition (%) in formation were calculated. Results: The preliminary AQS activity (violacein pigment inhibition) of eucalyptus was confirmed against Chromobacterium violaceum ATCC 12472 (CV12472). The eucalyptus extract also showed concentration-dependent inhibition (%) of swarming motility, pyocyanin pigment, EPS, and biofilm formation in different CIs and PA01 of P. aeruginosa. Conclusion: Our results revealed the effectiveness of the E. globulus extract for the regulation of quorum-sensing-dependent virulence factors and biofilm formation at a reduced dose (sub-MICs) and suggest that E. globulus may be a therapeutic agent for curing and controlling bacterial infection and thereby reducing the possibility of resistance development in pathogenic strains.
The polysaccharide isolated from Phellinus species has been known as a folk remedy, including antitumor and immune-stimulating activities. However, there are lacks of knowledge about mycelial growth and exopolysaccharide (EH) production in its submerged culture. We investigated the optimal conditions on mycelial growth and EPS production in Phellinus baumii. The optimal temperature and initial pH for mycelial growth and EPS production in shake flask culture of P. baumii were proved to be 3$0^{\circ}C$ and pH 5.0, respectively. In case of carbon source, cellobiose and maltose were highly efficient for mycelial growth and fructose and mannitol were also relatively favorable for EPS production. Yeast extract was the most suitable nitrogen source for mycelial growth and EPS production. The composition of optimal culture medium was determined to be fructose 20 g/L, yeast extract 20 g/L, and $CaCl_2$ 0.55 g/L, respectively. Under the optimal culture condition, the maximum mycelial biomass and EPS achieved in a 5-L stirred-tank fermenter were 17.43 g/L and 3.6 g/L, respectively. It was found that the EPS was a glycoprotein onsisted of mainly arginine (14.1%) and glycine (12.0 %) in protein moiety and mainly mannose (48.7%) and arabinose (38.4%) in carbohydrate moiety.
Various abiotic stressors like drought, salinity, temperature, and heavy metals are major environmental stresses that affect agricultural productivity and crop yields all over the world. Continuous changes in climatic conditions put selective pressure on the microbial ecosystem to produce exopolysaccharides. Apart from soil aggregation, exopolysaccharide (EPS) production also helps in increasing water permeability, nutrient uptake by roots, soil stability, soil fertility, plant biomass, chlorophyll content, root and shoot length, and surface area of leaves while also helping maintain metabolic and physiological activities during drought stress. EPS-producing microbes can impart salt tolerance to plants by binding to sodium ions in the soil and preventing these ions from reaching the stem, thereby decreasing sodium absorption from the soil and increasing nutrient uptake by the roots. Biofilm formation in high-salinity soils increases cell viability, enhances soil fertility, and promotes plant growth and development. The third environmental stressor is presence of heavy metals in the soil due to improper industrial waste disposal practices that are toxic for plants. EPS production by soil bacteria can result in the biomineralization of metal ions, thereby imparting metal stress tolerance to plants. Finally, high temperatures can also affect agricultural productivity by decreasing plant metabolism, seedling growth, and seed germination. The present review discusses the role of exopolysaccharide-producing plant growth-promoting bacteria in modulating plant growth and development in plants and alleviating extreme abiotic stress condition. The review suggests exploring the potential of EPS-producing bacteria for multiple abiotic stress management strategies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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