A simple process of fabricating micropillar structure and its influence upon enhancing electrochemical biosensor response were studied in this work. Conducting polymer PEDOT was used as a base material in formulating a composite with PVA. Micro porous PC membrane filter was used as a template for the micropillar of the composite on ITO electrode. This structure could provide plenty of encapsulating space for enzyme species. After dosing enzyme solution into this space, Nafion film tent was cast over the pillar structure to complete the micropillar cavity structure. In this way, the encapsulation of enzyme could be accomplished without any chemical modification. The amount of enzyme species was easily controllable by varying the concentration of the dosing solution. The more amount of enzyme is stored in the sensor, the higher the electrochemical response is produced. One more reason for the sensitivity improvement comes from the large surface area of the micropillar structure. Application of 0.7 V produced the best current response under the condition of pH 7.4. This biosensor showed linear response to the glucose in 0.1~1 mM range with the average sensitivity of $14.06{\mu}A/mMcm^2$. Detection limit was 0.01 mM based on S/N = 3.
Edible films containing antimicrobial agents can be used as safe alternatives to preserve food products. Essential oils are well-recognized antimicrobials. However, their low water solubility, volatility and high sensitivity to oxygen and light limit their application in food preservation. These limitations could be overcome by embedding these essential oils in complexed product matrices exploiting the encapsulation efficiency of β-cyclodextrin. This study focused on the maximization of β-cyclodextrin production using cyclodextrin glucanotransferase (CGTase) and the evaluation of its encapsulation efficacy to fabricate edible antimicrobial films. Response surface methodology (RSM) was used to optimize CGTase production by Brevibacillus brevis AMI-2 isolated from mangrove sediments. This enzyme was partially purified using a starch adsorption method and entrapped in calcium alginate. Cyclodextrin produced by the immobilized enzyme was then confirmed using high performance thin layer chromatography, and its encapsulation efficiency was investigated. The clove oil/β-cyclodextrin inclusion complexes were prepared using the coprecipitation method, and incorporated into chitosan films, and subjected to antimicrobial testing. Results revealed that β-cyclodextrin was produced as a major product of the enzymatic reaction. In addition, the incorporation of clove oil/β-cyclodextrin inclusion complexes significantly increased the antimicrobial activity of chitosan films against Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Salmonella Typhimurium, Escherichia coli, and Candida albicans. In conclusion, B. brevis AMI-2 is a promising source for CGTase to synthesize β-cyclodextrin with considerable encapsulation efficiency. Further, the obtained results suggest that chitosan films containing clove oils encapsulated in β-cyclodextrin could serve as edible antimicrobial food-packaging materials to combat microbial contamination.
Kim, Ji-Yeong;Kim, Jin-Woo;Kim, Yong-Jin;Lee, Jae-Wook;Lee, Hae-Kwang;Kang, Hak-Hee
Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea
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v.33
no.2
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pp.93-97
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2007
Even in the moderately concentrated anionic surfactant system, some special encapsulation method can shield the papain enzyme from proteolytic attacks. The stabilization of enzyme has been a major issue for successful therapies. In this study, we first stabilized an enzyme, papain in the microcapsules by using polyols, polyethyleneglycol (PEG), poly-propyleneglycol (PPG), and PEG-PPG-PEG block copolymer. In the analysis of EDS and CLSM, it was demonstrated that polyols are effectively located in the interface of papain and polymer. Polyols located in the interface had an ability to buffer the external triggers by hydrophobic partitioning, preventing consequently the catalytic activity of papain in the micro-capsules. Second. we introduced multi-layer capsulation methods containing ion complex. Such a moderately concentrated anionic surfactant system as wash-off cleansers, surfactants and waters can cause instability of entrapped enzymes. Surfactants and water in our final products swell the surface of enzyme capsules and penetrate into the core so easily that we can not achieve the effect of enzyme, papain. In this case, the ion complex multi-layer capsule composed of sodium lauroyl sarcosinate and polyquaternium-6 could effectively prevent water from penetration into the core enzyme, followed by in vivo test, and evaluate the stratum corneum (SC) turn-over speed.
The use of erythrocyte as drug carrier has been reviewed, Carrier erythrocytes have proven to offer many advantages for delivery of therapeutic agents, especially in the treatment of inherited enzyme deficiency and cancer. Carrier erythrocytes are biodegradable and nonimmunogenic. Encapsulated drugs may be protected from premature degradation, inactivation and excretion. Carrier erythrocytes may be used as a slow-release system. Targeting of encapsulated drugs directly to a site of action is another possibility. Methods for encapsulating drugs into erythrocytes, the fate of carrier erythrocytes in vivo, the strategies of targeting carrier erythrocytes to special organs and in vivo applications of erythrocytes have been discussed. The encapsulation of drugs in erythrocytes has shown attractive possibilites in future use.
Kim, Kwang-Il;Lee, Sang-Yoon;Kim, Soo-Jin;Seo, Jae-Hee;Lee, Joong-Kyu;Shin, Jung-Kue;Cho, Hyung-Yong;Choi, Mi-Jung
Food Science of Animal Resources
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v.36
no.1
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pp.114-121
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2016
This study was performed to improve the techniques used for tenderizing red meat as elderly food. Beef meat was immersed in liposome encapsulated enzyme solution and the effect of protease encapsulation on the beef properties was analyzed. The protease encapsulation properties were analyzed according to the size distribution and enzymatic activity. After enzyme reaction on the beef, the chemical properties of the meat such as pH, water holding capacity, shear rate, lipid oxidation and total volatile basic nitrogen (TVB-N) were analyzed. The pH of the beef increased during the reaction and coating protease (CP) was higher than non-coating protease (NCP). Total color differences were increased remarkably after 36 h and generally, the difference in CP was relatively lower than in NCP. WHC was significantly decreased within 24 h, and no effect from the protease coating was observed. Protease activity was significantly increased within 48 h and no differences in the enzyme coating were observed. The TVB-N value of NCP was increased within 24 h while CP was sustained for up to 36 h. The TVB-N value of protease treated meat increased after 36 h and no effect from the protease coating was detected. Consequently, liposome encapsulated protease was found to have similar properties as non-coated protease. Application of liposome seems to be an interesting option for injecting various functional materials without changing the properties of meat.
Enzymatic catalysis has been pursued extensively in a wide range of important chemical processes for their unparalleled selectivity and mild reaction conditions. However, enzymes are usually costly and easy to inactivate in their free forms. Immobilization is the key to optimizing the in-service performance of an enzyme in industrial processes, particularly in the field of non-aqueous phase catalysis. Since the immobilization process for enzymes will inevitably result in some loss of activity, improving the activity retention of the immobilized enzyme is critical. To some extent, the performance of an immobilized enzyme is mainly governed by the supports used for immobilization, thus it is important to fully understand the properties of supporting materials and immobilization processes. In recent years, there has been growing concern in using polymeric materials as supports for their good mechanical and easily adjustable properties. Furthermore, a great many work has been done in order to improve the activity retention and stabilities of immobilized enzymes. Some introduce a spacer arm onto the support surface to improve the enzyme mobility. The support surface is also modified towards biocompatibility to reduce non-biospecific interactions between the enzyme and support. Besides, natural materials can be used directly as supporting materials owning to their inert and biocompatible properties. This review is focused on recent advances in using polymeric materials as hosts for lipase immobilization by two different methods, surface attachment and encapsulation. Polymeric materials of different forms, such as particles, membranes and nanofibers, are discussed in detail. The prospective applications of immobilized enzymes, especially the enzyme-immobilized membrane bioreactors (EMBR) are also discussed.
In this study, the immobilization of xylanase using a protein-inorganic hybrid nanoflower system was assessed to improve the enzyme properties. The synthesis of hybrid xylanase nanoflowers was very effective at $4^{\circ}C$ for 72 h, using 0.25 mg/ml protein, and efficient immobilization of xylanase was observed, with a maximum encapsulation yield and relative activity of 78.5% and 148%, respectively. Immobilized xylanase showed high residual activity at broad pH and temperature ranges. Using birchwood xylan as a substrate, the $V_{max}$ and $K_m$ values of xylanase nanoflowers were 1.60 mg/ml and $455{\mu}mol/min/mg$ protein, compared with 1.42 mg/ml and $300{\mu}mol/min/mg$ protein, respectively, for the free enzyme. After 5 and 10 cycles of reuse, the xylanase nanoflowers retained 87.5% and 75.8% residual activity, respectively. These results demonstrate that xylanase immobilization using a proteininorganic hybrid nanoflower system is an effective approach for its potential biotechnological applications.
Bacterial resistance to commonly used antibiotics is one of the major challenges to be solved today. Bacteriophage endolysins (Lysins) have become a hot research topic as a new class of antibacterial agents. They have promising applications in bacterial infection prevention and control in multiple fields, such as livestock and poultry farming, food safety, clinical medicine and pathogen detection. However, many phage endolysins display low bactericidal activities, short half-life and narrow lytic spectrums. Therefore, some methods have been used to improve the enzyme properties (bactericidal activity, lysis spectrum, stability and targeting the substrate, etc) of bacteriophage endolysins, including deletion or addition of domains, DNA mutagenesis, chimerization of domains, fusion to the membrane-penetrating peptides, fusion with domains targeting outer membrane transport systems, encapsulation, the usage of outer membrane permeabilizers. In this review, research progress on the strategies for improving their enzyme properties are systematically presented, with a view to provide references for the development of lysins with excellent performances.
Extensive research was carried out for inhibition of melanin formation as development of whitening cosmetic ingredients. But degradation of melanin itself was not intensively pursued as development of cosmetics. In this study, novel melanin degradation enzyme was developed and characterized. Also this enzyme production process was optimized and formulation was tried using micro encapsulation technique.
In this word as the first step to develop optical biosensors for a single cell level analysis, the preparation method of nano-scale polymer hydrogel spheres containing an enzyme was set up and the feasibility of the spheres as optical biosensors was investigated. The horseradish peroxidase (HRP) was encapsulated in the PEG hydrogel spheres by suspension photopolymerization, yielding spheres of the average size of 305 nm. After the polymerization, the incorporation and activity of HRP within the spheres were determined by the production of fluorescence resulted from the enzymatic reaction between HRP and $\H_{2}O_{2}$. The fluorescence emission response of the HRP-loaded PEG hydrogel spheres increased by nearly 300$\%$ as hydrogen peroxide concentration was changed from 0 to 11 nM in the presence of Amplex Red. The results suggest that the method to prepare the PEG hydrogel nanospheres containing an enzyme could be used for developing optical biosensors to measure various analytes in the very small samples like a single cell.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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