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γ-谷氨酰转肽酶（γ-glutamyltranspeptidase，GGT，EC2.3.2.2））是生物体内谷氨酰循环中的关键酶，可特异性催化谷胱甘肽γ-酰胺键的断裂，并将γ-谷氨酰基转移至氨基酸、小肽等受体分子。由于该反应具有位点特异性和光学选择性强，无需对反应物进行保护和脱保护，反应过程中也不消耗ATP等特点，具有重要的工业应用价值。但是体外的谷氨酰基化反应需在碱性环境下进行(pH＞8.5)，而GGT在该条件下稳定性较差，极易发生亚基解聚，严重制约了谷氨酰基化反应在工业生物合成领域的应用。 介孔TiO2晶须材料（Meso-TiO2whiskers，MTiO2_ws）具有比表面和孔体积大，热稳定性和水热稳定性高，以及其发达有序的孔道结构，孔径均一、可调，表面易于改性等特性，在光催化剂，光电转化材料，化学传感器等方面发挥着巨大的作用;此外，MTiO2_ws化学稳定性好、结构稳定、机械强度高、生物相容性好，具有良好的酶固定化操作背景。 本课题组在前期研究中采用MTiO2_ws为载体进行了GGT的固定化，结果表明MTiO2_ws-GGT的稳定性较游离酶大幅提高，同时也较好地保持了酶的催化活性，但酶活回收率和担载量均不理想。为此，本文采用硅烷化试剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对MTiO2_ws材料表面进行化学改性，并对修饰后载体MTiO2_ws-APTES进行表面结构和化学性质表征;在此基础上，以MTiO2_ws-APTES为载体对GGT进行固定化，并对固定化前后GGT的催化特性和稳定性进行了比较研究。 具体结论如下: (1)经APTES修饰后，由于APTES中的-NH2可与TiO2表面羟基发生多种形式的相互作用，包括Si-OH与Ti-OH间的缩合反应和胺丙基与Ti-OH的反应，导致MTiO2_ws-APTES表面电荷环境更趋于中性，修饰后其pzc值由5.3提高到6.8; (2)通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅立叶变换红外光谱仪、比表面和孔径吸附测定仪(BET)和等方法观察以APTES修饰前后载体及固定化酶MTiO2_ws-APTES-GGT的结构发现，MTiO2_ws-APTES的表面存在丙基，或胺丙基，比表面积为51.73m2/g，较修饰前略有上升，MTiO2_ws-APTES-GGT的比表面积为54.43m2/g，较MTiO2_ws-APTES有所上升，但表面形貌和孔径、孔容等结构参数变化不大; (3)以MTiO2_ws-APTES固载酶GGT，反应时间较MTiO2_ws有所降低，反应时间为1h时酶活回收率接近100％。最佳反应固液比为1∶40。在给酶量为224U/g时，固定化酶的比活高达184U/g，酶担载量较MTiO2_ws有较大提升; (4)MTiO2_ws-APTES-GGT的最适作用温度为40℃，最适作用pH为9，pH稳定性较游离酶和MTiO2_ws-GGT有所提高，并且MTiO2_ws-APTES-GGT对pH值变化的敏感性明显下降。固定化后γ-谷氨酰转肽酶具有可重复操作性，在4℃下保温贮藏60d、转化21个批次后，固定化酶活力仍可保持初始值的80.07％; (5)对MTiO2_ws-APTES-GGT催化特性和稳定性研究显示:与游离酶相比，MTiO2_ws-APTES-GGT对供体(GpNA)的动力学常数Km和酰基化反应活化能Ea均有所升高，但低于MTiO2_ws-GGT。游离酶和MTiO2_ws-APTES-GGT对GpNA的米氏常数Km分别为0.597mmol/L和0.889mmol/L，酰基化反应活化能分别为15.38kJ/mol和22.36kJ/mol。结果表明MTiO2ws-APTES-GGT对酰基供体的亲和力略有下降。MTiO2_ws-APTES-GGT的失活反应活化能Ed为75.4kJ/mol，略低于游离酶(137.6kJ/mol)。 (6)经过两性电解质包覆，MTiO2_ws-APTES-GGT-CA的最适作用温度为50℃，热稳定性较高于MTiO2_ws-APTES-GGT;最适作用pH值为9，在中性和pH为11时，MTiO2_ws-APTES-GGT-CA与MTiO2_ws-APTES-GGT的稳定性几近相等，在偏碱性条件下，CA修饰后的固定化酶的pH稳定性略低于修饰前。 (7)经过CA修饰后的固定化γ-谷氨酰转肽酶仍具有可重复操作性，在4℃下保温贮藏60d、转化21个批次后，固定化酶活力仍可保持初始值的84.5％，可能是由于两性电解质对MTiO2_ws-APTES-GGT的包覆阻碍了游离酶的脱落，从而提高了固定化酶的储藏稳定性。 (8)对MTiO2_ws-APTES-GGT-CA催化特性和稳定性研究显示:其对供体(GpNA)的动力学常数Km低于MTiO2_ws-APTES-GGT和MTiO2_ws-GGT，与游离酶相近;而酰基化活化与MTiO2_ws-APTES-GGT相当，较高于游离酶。经测定，MTiO2_ws-APTES-GGT-CA对GpNA的米氏常数Km为0.579mmol/L，酰基化反应活化能为23.86kJ/mol。结果表明MTiO2_ws-APTES-GGT-CA的酶催化速率较CA修饰前有所上升。MTiO2_ws-APTES-GGT-CA的失活反应活化能Ed为49.88kJ/mol，略低于游离酶和MTiO2_ws-APTES-GGT。