Website: https://vjfc.nifc.gov.vn/
Website: https://vjfc.nifc.gov.vn/
α-Amylase là enzyme xúc tác cắt liên kết α-1,4-glucan nội mạch trong tinh bột với nhiều ứng dụng trong công nghiệp sản xuất đồ uống, thực phẩm và y tế. Các kỹ thuật định lượng α-amylase hiện hành (quang phổ, ELISA) thường đòi hỏi thiết bị đắt tiền, quy trình phức tạp và thời gian phân tích dài. Nghiên cứu này trình bày một cảm biến điện hoá dựa trên graphene xốp trên đế dẻo được chế tạo bởi kĩ thuật khắc laser, cho phép tăng diện tích bề mặt hoạt động và cải thiện chuyển electron tại bề mặt điện cực, từ đó nâng cao độ nhạy. Định lượng hoạt tính của α-amylase được xác định gián tiếp thông qua lượng maltose sinh ra khi α-amylase thuỷ phân tinh bột trong môi trường đệm trung tính; maltose tiếp đó khử K3[Fe(CN)6] thành K4[Fe(CN)6] trong môi trường kiềm, và cường độ dòng oxi hoá của K4[Fe(CN)6] đo bằng phương pháp điện hoá tỷ lệ với hoạt tính α- amylase. Trong điều kiện tối ưu, cảm biến đạt giới hạn phát hiện (LOD) 0,61 U/mL và giới hạn định lượng (LOQ) 1,08 U/mL, cho thấy tiềm năng áp dụng như một giải pháp đơn giản, chi phí thấp, dễ triển khai tại chỗ để định lượng hoạt tính α-amylase trong các mẫu thực phẩm, công nghiệp hay trong y tế.
α-amylase, cảm biến điện hóa trên đế dẻo, graphene xốp.
[1]. M. J. Van Der Maarel, B. Van der Veen, J. C. Uitdehaag, H. Leemhuis, and L. Dijkhuizen, "Properties and applications of starch-converting enzymes of the α-amylase family," Journal of biotechnology, vol. 94, no. 2, pp. 137-155, 2002.
[2]. R. Gupta, P. Gigras, H. Mohapatra, V. K. Goswami, and B. Chauhan, "Microbial α-amylases: a biotechnological perspective," Process biochemistry, vol. 38, no. 11, pp. 1599-1616, 2003.
[3]. P. M. d. Souza, "Application of microbial α-amylase in industry-A review," Brazilian journal of microbiology, vol. 41, pp. 850-861, 2010.
[4]. R. Parés Viader et al., "Optimization of beer brewing by monitoring α-amylase and β-amylase activities during mashing," Beverages, vol. 7, no. 1, p. 13, 2021.
[5]. Y.-H. Zhou et al., "Nanotechnology for food safety and security: A Comprehensive Review," Food Reviews International, vol. 39, no. 7, pp. 3858-3878, 2023.
[6]. Y. Chen et al., "Influence of amylase addition on bread quality and bread staling," ACS Food Science & Technology, vol. 1, no. 6, pp. 1143-1150, 2021.
[7]. K. H. Nam, "Glucose isomerase: functions, structures, and applications," Applied Sciences, vol. 12, no. 1, p. 428, 2022.
[8]. A. Bušić et al., "Bioethanol production from renewable raw materials and its separation and purification: a review," Food technology and biotechnology, vol. 56, no. 3, pp. 289-311, 2018.
[9]. F. N. Niyonzima and S. S. More, "Detergent-compatible bacterial amylases," Applied biochemistry and biotechnology, vol. 174, no. 4, pp. 1215-1232, 2014.
[10]. G. A. Tochetto, A. M. I. Aragao, D. de Oliveira, and A. P. S. Immich, "Can enzymatic processes transform textile processes? A critical analysis of the industrial application," Process Biochemistry, vol. 123, pp. 27-35, 2022.
[11]. N. Chand, R. H. Sajedi, A. S. Nateri, K. Khajeh, and M. Rassa, "Fermentative desizing of cotton fabric using an α-amylase-producing Bacillus strain: Optimization of simultaneous enzyme production and desizing," Process Biochemistry, vol. 49, no. 11, pp. 1884-1888, 2014.
[12]. N. Takai, M. Yamaguchi, T. Aragaki, K. Eto, K. Uchihashi, and Y. Nishikawa, "Effect of psychological stress on the salivary cortisol and amylase levels in healthy young adults," Archives of oral biology, vol. 49, no. 12, pp. 963-968, 2004.
[13]. J. P. Sánchez‐Navarro, E. F. Maldonado, J. M. Martínez‐Selva, A. Enguix, and C. Ortiz, "Salivary alpha‐amylase changes promoted by sustained exposure to affective pictures," Psychophysiology, vol. 49, no. 12, pp. 1601-1609, 2012.
[14]. M. Yamaguchi et al., "Hand-held monitor of sympathetic nervous system using salivary amylase activity and its validation by driver fatigue assessment," Biosensors and Bioelectronics, vol. 21, no. 7, pp. 1007-1014, 2006.
[15]. T. Ohtomo, S. Igarashi, and Y. Takagai, "Flow Injection Spectrophotometric Analysis of Human Salivary α-Amylase Activity Using an Enzyme Degradation of Starch–Iodine Complexes in Flow Channel and Its Application to Human Stress Testing," Biological and Pharmaceutical Bulletin, vol. 36, no. 11, pp. 1857-1861, 2013.
[16]. M. Yamaguchi, T. Kanemori, M. Kanemaru, N. Takai, Y. Mizuno, and H. Yoshida, "Performance evaluation of salivary amylase activity monitor," Biosensors and Bioelectronics, vol. 20, no. 3, pp. 491-497, 2004.
[17]. V. G. Battershell and R. J. Henry, "High-performance liquid chromatography of α-amylases from germinating wheat and complexes with the α-amylase inhibitor from barley," Journal of Cereal Science, vol. 12, no. 1, pp. 73-81, 1990,
[18]. Z. Zhang, W. R. Seitz, and K. O'Connell, "Amylase substrate based on fluorescence energy transfer," Analytica Chimica Acta, vol. 236, pp. 251-256, 1990.
[19]. E. Svens, K. Käpyaho, P. Tanner, and T. Weber, "Immunocatalytic assay of pancreatic alpha-amylase in serum and urine with a specific monoclonal antibody," Clinical chemistry, vol. 35, no. 4, pp. 662-664, 1989.
[20]. N. Sakač, M. Sak-Bosnar, M. Horvat, D. Madunić-Čačić, A. Szechenyi, and B. Kovacs, "A new potentiometric sensor for the determination of α-amylase activity," Talanta, vol. 83, no. 5, pp. 1606-1612, 2011.
[21]. L. Zajoncová, M. Jı́lek, V. Beranová, and P. Peč, "A biosensor for the determination of amylase activity," Biosensors and Bioelectronics, vol. 20, no. 2, pp. 240-245, 2004.
[22]. J. Lin et al., "Laser-induced porous graphene films from commercial polymers," Nature communications, vol. 5, no. 1, pp. 1-8, 2014.
[23]. N. Le et al., "Non-enzymatic electrochemical sensor based on ZnO nanoparticles/porous graphene for the detection of hypoxanthine in pork meat," AIP Advances, vol. 14, no. 2, 2024.
[24]. P. Van Dat, P. H. Thuong, N. Van Anh, N. Van Thuc, and N. X. Viet, "In-situ graphene modified pencil graphite electrode for the simultaneous electrochemical detection of ascorbic acid, dopamine and uric acid," Results in Chemistry, p. 102617, 2025.
[25]. P. T. Garcia, L. N. Guimarães, A. A. Dias, C. J. Ulhoa, and W. K. T. Coltro, "Amperometric detection of salivary α-amylase on screen-printed carbon electrodes as a simple and inexpensive alternative for point-of-care testing," Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 258, pp. 342-348, 2018.
[26]. A. J. Bard, L. R. Faulkner, and H. S. White, Electrochemical methods: fundamentals and applications. John Wiley & Sons, 2022.
[27]. R. L. McCreery, "Advanced carbon electrode materials for molecular electrochemistry," Chemical reviews, vol. 108, no. 7, pp. 2646-2687, 2008.
[28]. P. T. Garcia, L. N. Guimarães, A. A. Dias, C. J. Ulhoa, and W. K. Coltro, "Amperometric detection of salivary α-amylase on screen-printed carbon electrodes as a simple and inexpensive alternative for point-of-care testing," Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 258, pp. 342-348, 2018.
[29]. Z. Chao-Shi, Z. Mi, X. Guo-Ming, L. Peng, and X. Hua-Jian, "Preparation of disposable saliva α-amylase biosensor," Chinese Journal of Analytical Chemistry, vol. 36, no. 9, pp. 1217-1220, 2008.
[30]. M. Mahosenaho, F. Caprio, L. Micheli, A. M. Sesay, G. Palleschi, and V. Virtanen, "A disposable biosensor for the determination of alpha-amylase in human saliva," Microchimica Acta, vol. 170, no. 3, pp. 243-249, 2010.
[31]. Q. Wang et al., "A sensitive one-step method for quantitative detection of α-amylase in serum and urine using a personal glucose meter," Analyst, vol. 140, no. 4, pp. 1161-1165, 2015.
[32]. L. Zhang, W. Yang, Y. Yang, H. Liu, and Z. Gu, "Smartphone-based point-of-care testing of salivary α-amylase for personal psychological measurement," Analyst, vol. 140, no. 21, pp. 7399-7406, 2015.