Aspergillus oryzae and Aspergillus niger Co-Cultivation Extract Affects In Vitro Degradation, Fermentation Characteristics, and Bacterial Composition in a Diet-Specific Manner

References

1.

Sucu, E.; Moore, C.; VanBaale, M.J.; Jensen, H.; Sanz-Fernandez, M.V.; Baumgard, L.H. Effects of feeding aspergillus oryzae

fermentation product to transition holstein cows on performance and health. Can. J. Anim. Sci. 2019, 99, 237–243. [

CrossRef

]

2.

Martarello, R.D.A.; Cunha, L.; Cardoso, S.L.; de Freitas, M.M.; Silveira, D.; Fonseca-Bazzo, Y.M.; Homem-de-Mello, M.; Ferreira

Filho, E.X.; Magalhães, P.O. Optimization and partial purification of beta-galactosidase production by Aspergillus niger isolated

from Brazilian soils using soybean residue. AMB Express 2019, 9, 81. [

CrossRef

]

3.

Cong, S.; Tian, K.; Zhang, X.; Lu, F.; Singh, S.; Prior, B.; Wang, Z.-X. Synthesis of flavor esters by a novel lipase from Aspergillus

niger in a soybean-solvent system. 3 Biotech 2019, 9, 244. [

CrossRef

] [

PubMed

]

4.

Hyeon, H.; Min, C.W.; Moon, K.; Cha, J.; Gupta, R.; Park, S.U.; Kim, S.T.; Kim, J.K. Metabolic profiling-based evaluation of the

fermentative behavior of Aspergillus oryzae and Bacillus subtilis for soybean residues treated at different temperatures. Foods

2020

, 9, 117. [

CrossRef

] [

PubMed

]

5.

Sadh, P.K.; Chawla, P.; Bhandari, L.; Kaushik, R.; Duhan, J.S. In vitro assessment of bio-augmented minerals from peanut oil

cakes fermented by Aspergillus oryzae through Caco-2 cells. J. Food Sci. Tech. 2017, 54, 3640–3649. [

CrossRef

] [

PubMed

]

6.

De Vries, R.P.; Visser, J. Aspergillus enzymes involved in degradation of plant cell wall polysaccharides. Microbiol. Mol. Biol. Rev.

2001

, 65, 497–522. [

CrossRef

]

7.

Fu, G.; Wang, Y.; Wang, D.; Zhou, C. Cloning, expression, and characterization of an GHF 11 Xylanase from aspergillus niger

XZ-3S. Indian J. Microbiol. 2012, 52, 682–688. [

CrossRef

] [

PubMed

]

8.

Moreira, L.R.d.S.; Ferreira, G.V.; Santos, S.S.T.; Ribeiro, A.P.S.; Siqueira, F.G.; Ferreira Filho, E.X. The hydrolysis of agro-industrial

residues by holocellulose-degrading enzymes. Braz. J. Microbiol. 2012, 43, 498–505. [

CrossRef

]

9.

Li, L.-h.; King, K. Fractionation of β-glucosidases and related extracellular enzymes from Aspergillus niger. Appl. Microbiol. 1963,

11, 320–325. [

CrossRef

]

Animals 2021, 11, 1248

18 of 19

10.

Altop, A.; Güngör, E.; Erener, G. Aspergillus niger may improve nutritional quality of grape seed and its usability in animal

nutrition through solid-state fermentation. Int. Adv. Res. Eng. J. 2018, 2, 273–277.

11.

Ong, L.; Abd-Aziz, S.; Noraini, S.; Karim, M.; Hassan, M. Enzyme production and profile by Aspergillus niger during solid

substrate fermentation using palm kernel cake as substrate. Appl. Biochem. Biotech. 2004, 118, 73–79. [

CrossRef

]

12.

Wang, J.; Cao, F.; Su, E.; Zhao, L.; Qin, W. Improvement of animal feed additives of Ginkgo leaves through solid-state fermentation

using Aspergillus niger. Int. J. Biol. Sci. 2018, 14, 736–747. [

CrossRef

]

13.

Sun, H.; Wu, Y.; Wang, Y.; Liu, J.; Myung, K. Effects of Aspergillus oryzae culture and 2-hydroxy-4-(methylthio)-butanoic acid on

in vitro rumen fermentation and microbial populations between different roughage sources. Asian Austral. J. Anim. 2014, 27,

1285–1292. [

CrossRef

]

14.

Hong, K.-J.; Lee, C.-H.; Kim, S.W. Aspergillus oryzae GB-107 fermentation improves nutritional quality of food soybeans and

feed soybean meals. J. Med. Food 2004, 7, 430–435. [

CrossRef

]

15.

Sun, H.; Wu, Y.; Wang, Y.; Wang, C.; Liu, J. Effects of addition of Aspergillus oryzae culture and 2-hydroxyl-4-(methylthio)

butanoic acid on milk performance and rumen fermentation of dairy cows. Anim. Sci. J. 2017, 88, 602–609. [

CrossRef

] [

PubMed

]

16.

Ominski, K.; Wittenberg, K.; Kennedy, A.; Moshtaghi-Nia, S. Physiological and production responses when feeding Aspergillus

oryzae to dairy cows during short-term, moderate heat stress. Anim. Sci. 2003, 77, 485–490. [

CrossRef

]

17.

Sievert, S.; Shaver, R. Carbohydrate and Aspergillus oryzae effects on intake, digestion, and milk production by dairy cows. J.

Dairy Sci. 1993, 76, 245–254. [

CrossRef

]

18.

Hu, H.; Van den Brink, J.; Gruben, B.; Wösten, H.; Gu, J.-D.; De Vries, R. Improved enzyme production by co-cultivation of

Aspergillus niger and Aspergillus oryzae and with other fungi. Int. Biodeter. Biodegr. 2011, 65, 248–252. [

CrossRef

]

19.

Xue, M.-Y.; Sun, H.-Z.; Wu, X.-H.; Liu, J.-X.; Guan, L.L. Multi-omics reveals that the rumen microbiome and its metabolome

together with the host metabolome contribute to individualized dairy cow performance. Microbiome 2020, 8, 1–19. [

CrossRef

]

20.

Zhou, M.; Peng, Y.-J.; Chen, Y.; Klinger, C.M.; Oba, M.; Liu, J.-X.; Guan, L.L. Assessment of microbiome changes after rumen

transfaunation: Implications on improving feed efficiency in beef cattle. Microbiome 2018, 6, 62. [

CrossRef

] [

PubMed

]

21.

Li, Y.; Lv, M.; Wang, J.; Tian, Z.; Yu, B.; Wang, B.; Liu, J.; Liu, H. Dandelion (Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz.)

Supplementation-enhanced rumen fermentation through the interaction between ruminal microbiome and metabolome.

Microorganisms 2021, 9, 83. [

CrossRef

] [

PubMed

]

22.

Xie, Y.; Guo, J.; Li, W.; Wu, Z.; Yu, Z. Effects of ferulic acid esterase-producing lactic acid bacteria and storage temperature

on the fermentation quality, in vitro digestibility and phenolic acid extraction yields of sorghum (sorghum bicolor L.) Silage.

Microorganisms 2021, 9, 114. [

CrossRef

]

23.

Ma, T.; Wu, W.; Tu, Y.; Zhang, N.; Diao, Q. Resveratrol affects in vitro rumen fermentation, methane production and prokaryotic

community composition in a time-and diet-specific manner. Microb. Biotechnol. 2020, 13, 1118–1131. [

CrossRef

]

24.

Zhang, D.F.; Yang, H.J. Combination effects of nitrocompounds, pyromellitic diimide, and 2-bromoethanesulfonate on in vitro

ruminal methane production and fermentation of a grain-rich feed. J. Agric. Food Chem. 2012, 60, 364–371. [

CrossRef

]

25.

Yáñez-Ruiz, D.R.; Bannink, A.; Dijkstra, J.; Kebreab, E.; Morgavi, D.P.; O’Kiely, P.; Reynolds, C.K.; Schwarm, A.; Shingfield, K.J.;

Yu, Z.; et al. Design, implementation and interpretation of in vitro batch culture experiments to assess enteric methane mitigation

in ruminants—A review. Anim. Feed Sci. Tech. 2016, 216, 1–18. [

CrossRef

]

26.

Menke, K.H. Estimation of the energetic feed value obtained from chemical analysis and in vitro gas production using rumen

fluid. Anim. Res. Dev. 1988, 28, 7–55.

27.

Kong, F.; Gao, Y.; Tang, M.; Fu, T.; Diao, Q.; Bi, Y.; Tu, Y. Effects of dietary rumen-protected Lys levels on rumen fermentation and

bacterial community composition in Holstein heifers. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2020, 104, 6623–6634. [

CrossRef

] [

PubMed

]

28.

Bi, Y.; Zeng, S.; Zhang, R.; Diao, Q.; Tu, Y. Effects of dietary energy levels on rumen bacterial community composition in Holstein

heifers under the same forage to concentrate ratio condition. BMC Microbiol. 2018, 18, 69. [

CrossRef

]

29.

Caporaso, J.G.; Kuczynski, J.; Stombaugh, J.; Bittinger, K.; Bushman, F.D.; Costello, E.K.; Fierer, N.; Pena, A.G.; Goodrich, J.K.;

Gordon, J.I. QIIME allows analysis of high-throughput community sequencing data. Nat. Methods 2010, 7, 335–336. [

CrossRef

]

30.

Haas, B.J.; Gevers, D.; Earl, A.M.; Feldgarden, M.; Ward, D.V.; Giannoukos, G.; Ciulla, D.; Tabbaa, D.; Highlander, S.K.; Sodergren,

E.; et al. Chimeric 16S rRNA sequence formation and detection in Sanger and 454-pyrosequenced PCR amplicons. Genome. Res.

2011

, 21, 494–504. [

CrossRef

]

31.

Pruesse, E.; Quast, C.; Knittel, K.; Fuchs, B.M.; Ludwig, W.; Peplies, J.; Glöckner, F.O. SILVA: A comprehensive online resource

for quality checked and aligned ribosomal RNA sequence data compatible with ARB. Nucleic Acids Res. 2007, 35, 7188–7196.

[

CrossRef

]

32.

Wang, Q.; Garrity, G.M.; Tiedje, J.M.; Cole, J.R. Naive Bayesian classifier for rapid assignment of rRNA sequences into the new

bacterial taxonomy. Appl. Environ. Microbiol. 2007, 73, 5261–5267. [

CrossRef

]

33.

Chong, J.; Liu, P.; Zhou, G.; Xia, J. Using MicrobiomeAnalyst for comprehensive statistical, functional, and meta-analysis of

microbiome data. Nat. Protoc. 2020, 15, 799–821. [

CrossRef

] [

PubMed

]

34.

Segata, N.; Izard, J.; Waldron, L.; Gevers, D.; Miropolsky, L.; Garrett, W.S.; Huttenhower, C. Metagenomic biomarker discovery

and explanation. Genome. Biol. 2011, 12, R60. [

CrossRef

] [

PubMed

]

35.

France, J.; Dijkstra, J.; Dhanoa, M.; Lopez, S.; Bannink, A. Estimating the extent of degradation of ruminant feeds from a

description of their gas production profiles observed in vitro: Derivation of models and other mathematical considerations. Br. J.

Nutr. 2000, 83, 143–150. [

CrossRef

]

Animals 2021, 11, 1248

19 of 19

36.

García-Martínez, R.; Ranilla, M.; Tejido, M.; Carro, M. Effects of disodium fumarate on in vitro rumen microbial growth, methane

production and fermentation of diets differing in their forage: Concentrate ratio. Br. J. Nutr. 2005, 94, 71–77. [

CrossRef

]

37.

Hristov, A.; Harper, M.; Roth, G.; Canale, C.; Huhtanen, P.; Richard, T.; DiMarco, K. Effects of ensiling time on corn silage neutral

detergent fiber degradability and relationship between laboratory fiber analyses and in vivo digestibility. J. Dairy Sci. 2020, 103,

2333–2346. [

CrossRef

]

38.

Richards, C.; Pedersen, J.F.; Britton, R.; Stock, R.; Krehbiel, C. In vitro starch disappearance procedure modifications. Anim. Deed.

Sci. Tech. 1995, 55, 35–45. [

CrossRef

]

39.

Varel, V.H.; Kreikemeier, K.K.; Jung, H.-J.G.; Hatfield, R.D. In vitro stimulation of forage fiber degradation by ruminal microor-

ganisms with Aspergillus oryzae fermentation extract. Appl. Environ. Microbiol. 1993, 59, 3171–3176. [

CrossRef

] [

PubMed

]

40.

Miranda, R.; Mendoza, M.; Bárcena-Gama, J.; González, M.; Ferrara, R.; Ortega, C.; Cobos, P. Effect of Saccharomyces cerevisiae

or Aspergillus oryzae cultures and NDF level on parameters of ruminal fermentation. Anim. Deed. Sci. Tech. 1996, 63, 289–296.

[

CrossRef

]

41.

Newbold, C.; Brock, R.; Wallace, R. Influence of autoclaved or irradiated Aspergillus oryzae fermentation extract on fermentation

in the rumen simulation technique (Rusitec). J. Agr. Sci. 1991, 116, 159–162. [

CrossRef

]

42.

Wiedmeier, R.; Arambel, M.; Walters, J. Effect of yeast culture and Aspergillus oryzae fermentation extract on ruminal characteris-

tics and nutrient digestibility. J. Dairy Sci. 1987, 70, 2063–2068. [

CrossRef

]

43.

Gomez-Alarcon, R.; Dudas, C.; Huber, J. Influence of cultures of Aspergillus oryzae on rumen and total tract digestibility of

dietary components. J. Dairy Sci. 1990, 73, 703–710. [

CrossRef

]

44.

Raffrenato, E.; Fievisohn, R.; Cotanch, K.W.; Grant, R.J.; Chase, L.E.; Van Amburgh, M.E. Effect of lignin linkages with other plant

cell wall components on in vitro and in vivo neutral detergent fiber digestibility and rate of digestion of grass forages. J. Dairy

Sci. 2017, 100, 8119–8131. [

CrossRef

]

45.

Khazaal, K.; Dentinho, M.T.; Ribeiro, J.M.; Ørskov, E.R. Prediction of apparent digestibility and voluntary intake of hays fed

to sheep: Comparison between using fiber components, in vitro digestibility or characteristics of gas production or nylon bag

degradation. Anim. Sci. 1995, 61, 527–538. [

CrossRef

]

46.

Zicarelli, F.; Addi, L.; Tudisco, R.; Calabrò, S.; Lombardi, P.; Cutrignelli, M.I.; Moniello, G.; Grossi, M.; Tozzi, B.; Musco, N.; et al.

The influence of diet supplementation with Saccharomyces cerevisiae or Saccharomyces cerevisiae plus Aspergillus oryzae on

milk yield of Cilentana grazing dairy goats. Small Rumin. Res. 2016, 135, 90–94. [

CrossRef

]

47.

Campanile, G.; Zicarelli, F.; Vecchio, D.; Pacelli, C.; Neglia, G.; Balestrieri, A.; Di Palo, R.; Infascelli, F. Effects of Saccharomyces

cerevisiae on in vivo organic matter digestibility and milk yield in buffalo cows. Livest. Sci. 2008, 114, 358–361. [

CrossRef

]

48.

Higginbotham, G.E.; Santos, J.E.; Juchem, S.O.; DePeters, E.J. Effect of feeding Aspergillus oryzae extract on milk production and

rumen parameters. Livest. Prod. Sci. 2004, 86, 55–59. [

CrossRef

]

49.

Chiquette, J. Saccharomyces cerevisiae and Aspergillus oryzae, used alone or in combination, as a feed supplement for beef and

dairy cattle. Can. J. Anim. Sci. 1995, 75, 405–415. [

CrossRef

]

50.

Chuang, W.Y.; Hsieh, Y.C.; Lee, T.-T. The effects of fungal feed additives in animals: A review. Animals 2020, 10, 805. [

CrossRef

]

51.

Martin, S.; Nisbet, D. Effects of Aspergillus oryzae fermentation extract on fermentation of amino acids, bermudagrass and starch

by mixed ruminal microorganisms in vitro. J. Anim. Sci. 1990, 68, 2142–2149. [

CrossRef

]

52.

Takiya, C.S.; Calomeni, G.D.; Silva, T.H.; Vendramini, T.H.A.; Silva, G.G.; Consentini, C.E.C.; Bertoni, J.C.; Zilio, E.M.C.; Rennó,

F.P. Increasing dietary doses of an Aspergillus oryzae extract with alpha-amylase activity on nutrient digestibility and ruminal

fermentation of lactating dairy cows. Anim. Feed Sci. Tech. 2017, 228, 159–167. [

CrossRef

]

53.

Sato, Y.; Tominaga, K.; Aoki, H.; Murayama, M.; Oishi, K.; Hirooka, H.; Yoshida, T.; Kumagai, H. Calcium salts of long-chain fatty

acids from linseed oil decrease methane production by altering the rumen microbiome in vitro. PLoS ONE 2020, 15, e0242158.

[

CrossRef

]

54.

Shen, J.; Liu, Z.; Yu, Z.; Zhu, W. Monensin and nisin affect rumen fermentation and microbiota differently in vitro. Front. Microbiol.

2017

, 8, 1111. [

CrossRef

] [

PubMed

]

55.

Yoon, I.; Stern, M.D. Effects of Saccharomyces cerevisiae and Aspergillus oryzae cultures on ruminal fermentation in dairy cows.

J. Dairy Sci. 1996, 79, 411–417. [

CrossRef

]

56.

Beharka, A.; Nagaraja, T. Effect of Aspergillus oryzae extract alone or in combination with antimicrobial compounds on ruminal

bacteria. J. Dairy Sci. 1998, 81, 1591–1598. [

CrossRef

]

57.

Janssen, P.H. Identifying the dominant soil bacterial taxa in libraries of 16S rRNA and 16S rRNA genes. Appl. Environ. Microbiol.

2006

, 72, 1719–1728. [

CrossRef

]

58.

Jose, V.L.; Appoothy, T.; More, R.P.; Arun, A.S. Metagenomic insights into the rumen microbial fibrolytic enzymes in Indian

crossbred cattle fed finger millet straw. AMB Express 2017, 7, 13. [

CrossRef

]

59.

Zeitz, J.O.; Guertler, P.; Pfaffl, M.W.; Eisenreich, R.; Wiedemann, S.; Schwarz, F.J. Effect of non-starch-polysaccharide-degrading

enzymes as feed additive on the rumen bacterial population in non-lactating cows quantified by real-time PCR. J. Anim. Physiol.

Anim. Nutr. 2013, 97, 1104–1113. [

CrossRef

] [

PubMed

]

60.

Bora, L.; Bora, M. Optimization of extracellular thermophilic highly alkaline lipase from thermophilic bacillus sp isolated from

hotspring of Arunachal Pradesh, India. Braz. J. Microbiol. 2012, 43, 30–42. [

CrossRef

] [

PubMed

]

61.

Watabe, Y.; Suzuki, Y.; Koike, S.; Shimamoto, S.; Kobayashi, Y. Cellulose acetate, a new candidate feed supplement for ruminant

animals: In vitro evaluations. J. Dairy Sci. 2018, 101, 10929–10938. [

CrossRef

] [

PubMed

]