食品的生产、运输和储存是主要的食品消费环节，但这些环节容易受到微生物污染的威胁。为了保护食品免受潜在损害，人们越来越关注包装材料和活性包装（Casalini & Giacinti Baschetti, 2022）。活性包装是智能包装的重要组成部分，其抗菌性能能够确保包装内容物（如食品和药品）的质量和安全（Vasile, 2018; Vaz et al., 2018）。涂有抗菌膜的活性包装可以通过提供物理屏障来保护内容物免受损害。此外，抗氧化剂和抗菌剂等活性化合物可以延长食品保质期并提高食品质量（Kumar et al., 2020）。虽然已经开发出多种活性包装策略，但提高传统包装材料的抗菌和抗生物膜活性是最有效的方法之一。因此，将聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）涂覆活性化合物已成为一种有吸引力的策略。
大肠杆菌（Escherichia coli）是一种重要的人畜共患病原菌，是全球食品安全的主要威胁（Centers for Disease Control and Prevention, 2020）。大肠杆菌感染通常发生在摄入受污染的食品之后。O157:H7血清型的大肠杆菌是导致溶血性尿毒综合征、出血性结肠炎、不可逆器官损伤和血栓性血小板减少性紫癜等严重疾病的主要病原体（Pakbin et al., 2023）。据报道，O157血清型的大肠杆菌导致了超过20%的全球食源性疾病（Tack et al., 2021）。
生物膜是由附着细胞产生的细胞外聚合物（EPS）。它并非细胞自身的保护物质，而是保护细胞的胞外多糖基质。由于生物膜内细胞的代谢特性和生物膜基质中的物质传输限制，生物膜细菌对外部压力（如抗菌剂）具有很强的抵抗力（Fang et al., 2018）。此外，生物膜是微生物的复杂聚集体，因此可以在生物和非生物表面上形成（Md Ashrafudoulla et al., 2019; Mizan et al., 2018）。大肠杆菌生物膜对多种抗生素具有抗性，而细胞外基质的形成及其对抗生素的增强抗性使得预防生物膜引起的感染变得困难（Liu et al., 2019; Shama et al., 2016）。
葡萄糖氧化酶是一种酶，可催化葡萄糖转化为葡萄糖内酯（glucono-δ-lactone）和过氧化氢（H2O2）。过氧化氢与水反应生成D-葡萄糖酸，从而降低pH值，抑制细菌生长。葡萄糖氧化酶产生的D-葡萄糖酸和过氧化氢能有效防止大肠杆菌、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens）、空肠弯曲菌（Campylobacter jejuni）和单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）等食源性病原体的污染（Alaux et al., 2010; Thallinger et al., 2013）。此外，葡萄糖氧化酶还能催化葡萄糖与氧气反应生成葡萄糖醛酸，从而去除食品中的残留氧气，延长食品保质期（Sandip B Bankar et al., 2009）。因此，葡萄糖氧化酶在食品工业中被广泛用于防止细菌和真菌污染（Wang et al., 2022）。
山梨酸钾是通过向山梨酸中添加钾盐制成的物质，具有高溶解度和安全性，易于制造。1975年美国食品药品监督管理局（FDA）将其列为“公认安全”（GRAS）物质，广泛用于食品工业中的抗菌和防腐用途（FDA, 1975）。研究表明，山梨酸钾对细菌、假单胞菌（Pseudomonas）、肉毒梭菌（Clostridium botulinum）、沙门氏菌（Salmonella）及某些真菌具有抗菌作用（Alzate et al., 2017; Mehyar et al., 2014; Zamora & Zaritzky, 1987）。含有山梨酸钾的薄膜还能防止病原菌污染并延长食品储存时间（Barzegar et al., 2014; Liang et al., 2019）。
壳聚糖是一种从甲壳类动物（如螃蟹和虾）的几丁质中提取的线性多糖，通过强碱性溶液进行部分脱乙酰化制备。它含有β-糖苷键，其中D-葡糖胺（D-glucosamine）和N-乙酰-D-葡糖胺（N-acetyl-D-glucosamine）交替排列。2005年美国FDA将壳聚糖列为GRAS物质，因其无毒、生物功能性、可生物降解和生物相容性而被广泛应用于食品工业（Barikani et al., 2014; Perinelli et al., 2018）。壳聚糖可用作抗菌或可食用薄膜，或作为肉类、鱼类、水果和蔬菜的涂层（Elsabee & Abdou, 2013; Goy et al., 2009; Hosseinnejad & Jafari, 2016; Kumar et al., 2020; van den Broek et al., 2015）。尽管已有大量关于基于壳聚糖的抗菌涂层和单一活性包装系统的研究，但针对氧化应激、酸化和膜破坏的多重目标的酶-防腐剂组合策略的研究仍然有限。特别是，在基于壳聚糖的PET系统中联合使用葡萄糖氧化酶和山梨酸钾来控制O157:H7大肠杆菌生物膜的效果尚未得到充分研究。
与传统依赖单一抗菌机制的防腐涂层不同，本系统结合了酶介导的氧化应激和酸应激与山梨酸诱导的代谢和膜破坏作用，从而实现多目标抗生物膜控制。
为了解决这一问题，本研究系统评估了葡萄糖氧化酶和山梨酸钾单独使用及联合使用对O157:H7大肠杆菌的抗菌和抗生物膜效果。从机制上看，葡萄糖氧化酶产生过氧化氢和葡萄糖酸，产生氧化和酸性压力；而山梨酸钾则干扰微生物的膜功能和细胞代谢。基于这种互补作用机制，开发了一种含有这两种成分的壳聚糖基活性涂层薄膜，用于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）表面。通过微生物学、显微镜观察和基因表达分析，进一步评估了该复合系统作为替代抗菌包装策略的潜力。除了抗菌效果外，本研究还探讨了在PET兼容涂层系统中整合氧清除酶和GRAS防腐剂的可行性，为传统的单一抗菌包装提供了实用替代方案。
