trong thực phẩm
B. cereus phân bố khắp nơi trong đất, nước, không khí… nên việc ngăn ngừa chúng đặc biệt là bào tử B. cereus vào thực phẩm là không dễ dàng [64]. Vì vậy, biện pháp hữu hiệu nhất để phòng ngừa ngộ độc thực phẩm gây ra bởi
B. cereus là tìm mọi cách hạn chế tối đa sự nảy mầm của bào tử, ngăn ngừa sự nhân nhanh của các tế bào sinh dưỡng trong thực phẩm để duy trì mật độ B. cereus dưới mức nguy hiểm (<105 bào tử/g thực phẩm) [45].
1.5.1. Phương pháp xử lý bằng nhiệt độ cao
Phương pháp xử lý bằng nhiệt độ cao là phương pháp được sử dụng phổ biến hiện nay để tiêu diệt bào tử, tế bào vi khuẩn trong thực phẩm [4]. Tuy nhiên do bào tử của B. cereus có khả năng kháng nhiệt cao nên các quá trình xử lý nhiệt bình thường như quá trình nấu với nhiệt độ nhẹ nhàng hay
các quá trình thanh trùng không đủ khả năng giết chết tất cả bào tử B. cereus
mà chỉ có thể tiêu diệt được tế bào sinh dưỡng [45]. Vì vậy, khi chế biến thực phẩm phải chú ý đun sôi ở nhiệt độ >100ºC trong vài phút sẽ hạn chế được bào tử B. cereus [64].
Biện pháp xử lý bằng nhiệt độ cao có thể làm thay đổi trạng thái, cảm quan và làm giảm hay mất một số giá trị dinh dưỡng của thực phẩm [4]. Vì vậy, tuỳ từng loại sản phẩm mà ta sẽ chọn các phương pháp thích hợp. Hiện nay thường dùng 2 phương pháp phổ biến là:
Phƣơng pháp hấp thanh trùng (sterilization):
Đối với các loại thực phẩm đặc biệt là các thực phẩm đóng hộp thì phương pháp này rất hiệu quả trong việc kiểm soát lượng bào tử B. cereus. Các sản phẩm thực phẩm được khử trùng ở nhiệt độ 105ºC liên tục trong 3 phút có thể làm giảm 105
lượng B. cereus còn nhiệt độ >105ºC có thể loại hết vi khuẩn này. Như vậy với nhiệt độ từ 105-130ºC nhờ thiết bị gia nhiệt bằng hơi nước bão hoà có thể loại được một số loài vi khuẩn đặc biệt là B. cereus
ra khỏi thực phẩm [45].
Phƣơng pháp hấp Pasteur (Pasteurisation):
Phương pháp này tiệt khuẩn ở nhiệt độ 63-65ºC cho các sản phẩm sữa, nước quả, bia, rượu vang…Phương pháp này diệt được các tế bào sinh dưỡng của B. cereus mà vẫn đảm bảo về giá trị dinh dưỡng cũng như giá trị cảm quan của sản phẩm. Hạn chế của phương pháp này là không thể diệt hết được bào tử B. cereus, tuy nhiên có thể hấp Pasteur nhiều lần mỗi lần khoảng 30 phút sẽ nâng cao được hiệu quả của phương pháp này [45].
1.5.2. Phương pháp xử lý bằng nhiệt độ thấp
Nhiệt độ thấp sẽ ức chế quá trình phát triển của vi sinh vật, chúng sẽ không tăng lên về số lượng, không hoạt động hoặc hoạt động yếu [4]. Thực phẩm sau khi chế biến được làm lạnh nhanh xuống khoảng 10ºC sau đó đem bảo quản ở nhiệt độ < 10ºC (lý tưởng là 4ºC) [45]. Mục đích của việc bảo
quản lạnh là điều khiển sự phát triển của B. cereus trong thực phẩm. Khi bảo quản ở nhiệt độ < 4ºC sẽ ngăn ngừa được quá trình phát triển luỹ thừa của B. cereus tới mức không nguy hiểm đối với người tiêu dùng, còn nhiệt độ < 10ºC có thể ngăn ngừa được quá trình sản sinh độc tố nôn [28,33]. Quá trình làm lạnh nhanh thực phẩm trước khi đem bảo quản lạnh cũng đã góp phần làm giảm đến mức tối thiểu sự phát triển và số lượng bào tử B. cereus trong thực phẩm [45]. Tuy nhiên, các loại thực phẩm muốn tránh sự phát triển của vi khuẩn nói chung và B. cereus nói riêng thì biện pháp tốt nhất là ăn ngay thực phẩm sau khi chế biến sẽ ngăn ngừa được nguy cơ ngộ độc thực phẩm do vi khuẩn [64].
1.5.3. Sử dụng chất bảo quản
Các chất phụ gia mà người sản xuất thường hay cho vào thực phẩm để hạn chế sự phát triển của tế bào B. cereus là nisin [49,50]. Nisin là một chất kháng sinh không dùng trong y tế nhưng lại được chú trọng dùng trong bảo quản thực phẩm [4]. Nisin thường được sử dụng để hạn chế sự nảy mầm và phát triển của bào tử B. cereus trong quá trình sản xuất phomat, các sản phẩm từ sữa và các sản phẩm đóng hộp ví dụ: đối với sản phẩm bánh xốp, có thể dùng khoảng 3,75 ỡg nisin hoà vào 1g bột làm bánh là có hiệu quả. Ngoài ra, sự phát triển của B. cereus còn có thể bị hạn chế khi sử dụng khoảng 0,26% axit sorbic pH=5,5 và 0,39% sorbit kali pH=6,6; với 0,2% canxi propionate có thể ngăn ngừa sự nảy mầm của B. cereus trong bánh mỳ [62].
1.5.4. Thực hiện điều kiện vệ sinh tốt GHP (good hygienic practices) và thực hành sản xuất tốt GMP (good manufacturing practices) [45] thực hành sản xuất tốt GMP (good manufacturing practices) [45]
Máy móc thiết bị có thể trở thành nguồn tích luỹ bào tử B. cereus và lây nhiễm chúng vào thực phẩm. Do đó chúng ta phải thực hiện sản xuất trong điều kiện vệ sinh sạch sẽ để giảm nguy cơ lây nhiễm B. cereus. Hiện nay, người ta thường sử dụng hypoclorit (pH<8), chất này sẽ loại trừ và làm giảm đáng kể số lượng bào tử B. cereus. Ngoài ra, chúng ta có thể sử dụng các loại
axit yếu ở 30-40ºC trong 20-30 phút nhưng chúng lại có thể gây hại cho các máy móc, thiết bị khác [13].
Tóm lại, để cung cấp cho người tiêu dùng những sản phẩm an toàn thì nhà cung cấp không chỉ phải kiểm soát lượng vi sinh vật có trong thực phẩm mà còn phải kiểm soát cả lượng vi sinh vật có mặt trên các loại máy móc thiết bị trong quá trình sản xuất thực phẩm. Vì vậy, việc vệ sinh công nghiệp cả môi trường sản xuất cũng như thiết bị sản xuất luôn phải đẩy mạnh và phải được thực hiện một cách thường xuyên. Bởi khi thực phẩm hay các quá trình chế biến bảo quản đã ngăn ngừa được sự phát triển của B. cereus thì việc duy trì được số lượng B. cereus ban đầu (dưới mức nguy hiểm) là rất quan trọng. Số lượng B. cereus này chỉ được duy trì khi máy móc thiết bị, môi trường sản xuât luôn sạch sẽ và được làm vệ sinh liên tục. Các nhà cung cấp thực phẩm nên thực hiện sản xuất theo HACCP hay các điều kiện GHP, GMP để đảm bảo cung cấp những thực phẩm tốt nhất, an toàn nhất cho người tiêu dùng [45,47].
1.6. Một số phƣơng pháp nghiên cứu để nhận biết Bacillus cereus
Hiện nay, việc nhận biết chính xác B. cereus rất khó khăn. Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, các nhà khoa học đang tìm ra những phương pháp tốt nhất để có thể phát hiện nhanh, chính xác B. cereus. Một số phương pháp đã và đang được sử dụng để phát hiện B. cereus như:
1.6.1. Phương pháp dựa trên đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa.
Phƣơng pháp dựa trên đặc điểm hình thái
Người ta có thể sơ bộ nhận biết vi khuẩn B. cereus thông qua đặc điểm hình thái đặc trưng của chúng. Trên môi trường phân lập B. cereus MYP, khuẩn lạc của B. cereus có đường kính 0,4- 0,5 ỡm, khuẩn lạc có màu hồng eosin hoặc xanh xung quanh có vùng kết tủa màu hồng hoặc xanh, có tâm lồi, bề mặt xù xì, không dính ướt, có vành ở mép [22]. Trên môi trường cơ bản MPA, có thể sơ bộ phân biệt được B. cereus và B. myco¿des do khuẩn lạc của
B. myco¿des có dạng dễ cây còn khuẩn lạc B. cereus lại có hình tròn, có tâm lồi, màu trắng sữa đến trắng đục.Tế bào B. cereus có hình que kết thành chuỗi dài, nhuộm màu Gram dương và không có khả năng sinh protein tinh thể độc. Dựa vào đặc điểm này có thể phân biệt được B. cereus và B. thuringiensis. Nhìn chung, rất khó có thể nhận biết một các chính xác B. cereus khi chỉ dựa trên những đặc điểm này [37].
Phƣơng pháp dựa trên đặc tính sinh lý sinh hoá
Đặc tính sinh lý sinh hoá của B. cereus có rất nhiều điểm tương đồng với các loài còn lại trong nhóm B. cereus đặc biệt là 3 loài B. thuringiensis, B. myco¿des, B. anthracis như khả năng sinh catalase, gelatinase, khả năng lên men glucose kỵ khí, phản ứng khử nitrat, phản ứng VP… Tuy nhiên, thông qua một số đặc tính sinh lý, sinh hóa bước đầu có thể nhận biết được B. cereus với các loài khác như khả năng chuyển động để phân biệt với B. anthracis và B. myco¿des. Do hầu hết các chủng B. cereus và B. thuringiensis
đều có khả năng chuyển động nhờ lông roi còn B. anthracis và B. myco¿des
thì không. Ngoài ra, trên môi trường thạch huyết, có thể phân biệt được với B. anthracis do B. cereus có khả năng phân giải huyết còn B. anthracis thì không. Trong nhóm Bacillus cereus thì việc nhận biết B. cereus và B. thuringiensis là tương đối khó khăn bởi chúng có nhiều đặc điểm sinh lý sinh hoá giống nhau. Hiện nay, người ta chỉ có thể phân biệt được chúng qua khả năng sinh tinh thể độc của B. thuringiensis sau 3-4 ngày nuôi cấy trong khi B. cereus và các loài khác trong nhóm thì lại không có khả năng này. Tuy nhiên, phương pháp dựa trên đặc tính sinh lý, sinh hoá vẫn chưa đủ sức thuyết phục cho việc xác định chính xác vi khuẩn B. cereus [37].
Như vậy, cả 2 phương pháp dựa trên đặc điểm hình thái và đặc tính sinh lý, sinh hoá chỉ có tác dụng cho việc sàng lọc ban đầu khi nghiên cứu về vi khuẩn thuộc nhóm Bacillus cereus nói chung và B. cereus nói riêng.
1.6.2. Phương pháp dựa trên đặc điểm huyết thanh học
Các phương pháp xác định vi khuẩn gây bệnh dựa trên phản ứng kháng nguyên- kháng thể đang được sử dụng khá phổ biến. Phản ứng kháng nguyên- kháng thể được xác định thông qua nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp quan sát sự kết tủa, sự ngưng kết, sự phát huỳnh quang, thông qua hoạt tính enzym hay gắn đồng vị phóng xạ [2]. Hiện nay, kháng nguyên H của B. cereus đã được sử dụng để nhận dạng vi khuẩn B. cereus bằng phương pháp miễn dịch huỳnh quang (Immumofluorescence) hoặc phương pháp ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay) [61]
Phƣơng pháp miễn dịch huỳnh quang: Kháng nguyên H hoặc kháng thể của B. cereus được đánh dấu bằng thuốc nhuộm huỳnh quang. Nếu có phản ứng kháng nguyên- kháng thể xảy ra thì dựa trên tính chất của thuốc nhuộm khi được kiểm tra bởi bức xạ hoặc bước sóng đặc hiệu chúng sẽ phát quang.
Phƣơng pháp ELISA: Phương pháp này được sử dụng nhiều nhất trong việc nhận dạng cũng như phân loại kiểu huyết thanh H của B. cereus. Phương pháp này dựa trên nguyên tắc gắn kháng thể với enzym. Khi cho thêm cơ chất thích hợp vào phản ứng, enzym sẽ thuỷ phân cơ chất giải phóng một chất có màu. Sự xuất hiện màu chứng tỏ xảy ra phản ứng đặc hiệu kháng nguyên – kháng thể. Phương pháp này đơn giản và có độ nhạy gấp 10-500 lần so với phương pháp ngưng kết. Ngoài ra, phương pháp này còn có thể xác định được nồng độ kháng nguyên thông qua cường độ màu. Hiện nay, không chỉ kháng nguyên H của B. cereus mà cả độc tố ruột enterotoxin của B. cereus cũng được phát hiện thông qua các phương pháp này.
1.6.3.Phƣơng pháp dựa trên đặc điểm gen
Dựa trên đặc điểm gen mã hoá các loại độc tố
Hệ gen của vi sinh vật chứa toàn bộ thông tin cần thiết cho sự sống sót và sinh trưởng của chúng. Mỗi gen mã hoá cho một protein liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp cho chu trình sống của chúng. Hiện nay cùng với sự phát triển
vượt bậc của các phương pháp sinh học phân tử đặc biệt là phương pháp PCR thì việc xác định các gen mã hóa các loại độc tố gây bệnh của vi khuẩn cũng như chính loại vi khuẩn đó trở nên dễ dàng hơn.
Như đã biết B. cereus gây ngộ độc thực phẩm với 2 thể bệnh điển hình là nôn và tiêu chảy. Thể bệnh tiêu chảy do các độc tố ruột gây ra đặc biệt là do 2 độc tố HBL và NHE. Việc phát hiện gen mã hoá cho 3 protein thành phần của phức hợp HBL cũng như NHE đã được thực hiện bằng PCR [27]. Tuy nhiên phương pháp này tỏ ra kém hiệu quả trong việc nhận dạng chính xác vi khuẩn B. cereus trong thực phẩm bởi các độc tố này cũng có thể được sinh ra bởi một số vi khuẩn khác đặc biệt là B. thuringiensis. Còn đối với các chủng B. cereus gây nôn thì dựa vào đặc điểm của độc tố gây nôn cereulide được tổng hợp không cần riboxom, người ta đã sử dụng phương pháp PCR để phát hiện sự có mặt của gen tổng hợp enzym NRPS có vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp peptit cereulide của các chủng B. cereus gây nôn [26,41]. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ có tác dụng đặc hiệu với các chủng
B. cereus gây nôn còn không có tính đặc hiệu cho loài B. cereus.
Dựa trên trình tự rARN
Chuỗi 16S rARN có tác dụng khi xác định các loại vi khuẩn chưa biết. Nhưng trong nhóm Bacillus cereus, việc phân biệt B. cereus với các loài còn lại gặp rất nhiều khó khăn vì trình tự 16S rARN của nhóm này có mức tương đồng rất cao (99%) trong các nghiên cứa thông qua việc lai ADN-AND và phép phân tích trình tự các gen trên rARN. Trình tự 16S rARN của B. myco¿des, B. thuringiensis chỉ khác biệt với B. arthracis, B. cereus từ 0-9 nucleotit . Ngoài ra, Ash và Collins đã thông báo rằng trình tự 23S rARN của
B. anthracis và các chủng B. cereus gây nôn là khá giống nhau [15]. Như vậy, Các nghiên cứu đã cho thấy việc sử dụng trình tự 16S rARN không thích hợp để phân biệt B. cereus với các loài khác trong nhóm B. cereus [58].
Dựa trên gen gyrB
Yamamoto và Harayama đã gợi ý sử dụng gen gyrB thay thế cho 16S rARN làm một marker phân loại phân tử cho các loài vi khuẩn trong nhóm
Bacillus cereus. Gen gyrB mã hóa tiểu phần protein B của ADN gyrase (topoisomerase type II), gen này điều khiển sự siêu xoắn của 2 sợi ADN. Gen này có vai trò quan trọng trong quá trình nhân bản của ADN. Do vậy, người ta đã tách dòng và giải trình tự gen gyrB có kích thước 1,2 Kb của 4 loài trong nhóm Bacillus cereus (B. cereus, B. antharcis, B. thuringiensis, B. myco¿des).
Trên cơ sở đó, người ta đã thiết kế ra các cặp mồi dựa trên các đoạn đặc hiệu trong gen gyrB ở các loài trên và cặp mồi BC1 và BC2r đã được sử dụng để khuếch đại đoạn có kích thước 365bp của gen gyrB của B. cereus. Cặp mồi này có thể được sử dụng để nhận dạng B. cereus, nó mang tính đặc hiệu loài chứ không liên quan đến các nhân tố độc của chúng. Tuy nhiên đó cũng chưa phải là phương pháp hữu hiệu nhất để xác định nhanh, chính xác bởi nó chỉ có vai trò trong việc phân biệt B. cereus và các loài còn lại trong nhóm mà đặc biệt là B. thuringiensis 58].
Hiện nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam các nhà khoa học đã và đang sử dụng các kỹ thuật sinh học phân tử hiện đại để tìm ra phương pháp xác định Bacillus cereus trong thực phẩm nhanh và chính xác.
VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 2.1. Vật liệu.
2.1.1. Sinh phẩm.
- 15 mẫu thực phẩm và thức ăn thừa thu thập tại một số quán ăn vỉa hè tại Hà Nội,
- Các cặp mồi được sử dụng để khuếch đại gen độc tố gây độc và độc tố nôn trong bảng 2.1.
Bảng 2.1: Trình tự cặp mồi khuếch đại gen cry2A
Tên mồi Tên
gen Trình tự thƣớc(bp)Kích
NheB
nhe
Cgg TTC ATC TgT TgC gAC AgC
1437
NheC CgA CTT CTg CTT gTg CTC CTg
HBL1
hblA
gTg CAg Atg TTg Atg CCg AT
319
HBL2 Atg CCA CTg CgT ggA CAT AT
BCET1
bceT
CgT AT Cgg TCg TTC ACT Cgg
663
BCET2 gTT gAT TTT CCg TAg CCT ggg
NRPS1
nrps
ggT TgA CAC ATT ATC ATA TAA ggT g
1271
NRPS2 gTA AgC gAA CCT gTC TgT AAC
AAC A
- Vector tách dòng pGEM do phòng Di truyền Vi sinh vật cung cấp
- Enzyme: enzyme giới hạn EcoRI, enzyme nối T4 - ligase, Taq- polymeraza…
2.1.2. Hóa chất và thiết bị.
2.1.2.1. Hóa chất.
- Hóa chất dùng cho phân lập và nuôi cấy: Cao thịt, Pepton, Trypton, cao men, agar…
- Hóa chất dùng nhuộm bào tử và tinh thể: fushin axit, fushin bazơ. - Hóa chất sử dụng trong điện di: agarose, SDS, Tris- base, TAE… - Hóa chất sử dụng trong phản ứng PCR: dNTPs, Buffer, Nước khử ion…