1.4.1. Nguồn gốc lây nhiễm B. cereus
Do sự phân bố rộng rãi trong tự nhiên và khả năng hình thành bào tử mà B. cereus có thể lây nhiễm vào thực phẩm bằng nhiều cách [45]. Chúng có thể tồn tại trong thực phẩm lâu dài cho dù thực phẩm đó đã trải qua các quá trình như xử lý nhiệt, sấy, thanh trùng…
B. cereus có mặt ở khắp mọi nơi, có thể dễ dàng phân lập được chúng từ đất, nước, bụi, không khí… đặc biệt là trong đất. Đất có thể chứa từ 103
- 105 bào tử B. cereus/g [31]. Vì vậy, đất chính là nguồn lây nhiễm chủ yếu bào tử B. cereus vào thực phẩm. B. cereus trong đất dễ nhiễm vào các loại cây như lúa, rau màu, cây gia vị… [20,31]. Các nghiên cứu cho thấy 100% các loại gạo đều chứa bào tử B. cereus. Trong gạo và các thực phẩm giàu tinh bột như khoai tây, các loại ngũ cốc khác… phát hiện được chủ yếu là B. cereus
gây nôn. Trong khi đó, các chủng B. cereus gây tiêu chảy lại có thể phát triển ở phổ thực phẩm rộng hơn. Nó có thể tồn tại từ các loại thực phẩm có nguồn gốc thực vật như các loại rau cho tới những thực phẩm có nguồn gốc động vật như thịt, sữa, cá…[45].
Ngoài khả năng lây nhiễm trực tiếp vào thực phẩm từ đất, nước, không khí… B. cereus còn có thể lây nhiễm vào thực phẩm bằng nhiều con đường khác như sự lây nhiễm của bào tử B. cereus trong các loại gia vị dùng để ướp, chế biến các món ăn…[45]. Đặc biệt, do bào tử B. cereus có tính chất kỵ nước nên nó có khả năng bám rất chắc vào bề mặt của các dụng cụ chế biến thực phẩm như xoong, nồi, chảo…hay cả các dây truyền máy móc trong chế biến thực phẩm công nghiệp [12,13,54]. Vì vậy, nếu dụng cụ chế biến không được vệ sinh sạch sẽ thì bào tử B. cereus rất dễ nhiễm vào thức ăn gây ngộ độc cho người sử dụng. Bào tử B. cereus còn được tìm thấy trong nhà máy sản xuất giấy hay bao bì gói thực phẩm. Do vậy, thực phẩm sau chế biến có thể loại được B. cereus nhưng đến tay người sử dụng vẫn có thể bị nhiễm do bao bì của chúng [54]. Như vậy, tuy chỉ có khả năng gây ngộ độc thực phẩm khi trong thực phẩm có chứa một lượng nhất định tế bào nhưng B. cereus vẫn là loại vi khuẩn có nguy cơ gây ngộ độc thực phẩm cao [45].
1.4.2. Cơ chế gây ngộ độc thực phẩm của Bacillus cereus
Khi con người ăn phải thực phẩm bị nhiễm B. cereus thì nguy cơ bị ngộ độc là rất lớn. Hầu hết các loại thực phẩm đều có khả năng lây nhiễm bào tử của B. cereus. Nếu môi trường thực phẩm đó không thích hợp cho sự nảy mầm của bào tử thì B. cereus sẽ được tiêu hoá ở dạng bào tử. Ngược lại, nếu điều kiện thực phẩm cho phép bào tử nảy mầm thành tế bào sinh dưỡng thì B. cereus sẽ được tiêu hoá ở dạng tế bào [44]. Đặc biệt nếu trong thực phẩm xuất hiện chủng B. cereus có mang gen mã hoá sản sinh độc tố cereulide thì khi con người ăn phải thực phẩm có độc tố đó sẽ bị ngộ độc với thể bệnh nôn [21, 45].
Sau khi thực phẩm có nhiễm B. cereus được tiêu hoá chúng sẽ được đưa tới dạ dày. Dạ dày là nơi có pH thấp và có sự hoạt động của các enzym tiêu hoá như pepsin, tripsin… Vì vậy, nếu trong thực phẩm chỉ chứa bào tử thì do tính kháng axít và các enzym tiêu hoá nên chúng nhanh chóng được chuyển tới ruột non. Còn nếu thực phẩm chứa cả hai loại bào tử, tế bào sinh
dưỡng thì phụ thuộc vào pH của dạ dày mà chỉ có bào tử hay cả bào tử và tế bào B. cereus được chuyển qua ruột non. Nếu pH của dạ dày quá thấp thì chỉ có bào tử được chuyển qua còn nếu pH thuận lợi hơn sẽ tạo cơ hội cho cả tế bào sinh dưỡng được đi qua. Do pH của dạ dày còn phụ thuộc vào loại thực phẩm và cơ thể của từng người. Khi vào tới ruột non, bào tử B. cereus sẽ nảy mầm, phát triển và sản sinh độc tố. Nếu lượng độc tố tích luỹ đủ thì sẽ gây ra ngộ độc thực phẩm với thể bệnh tiêu chảy [45].
Trường hợp trong thực phẩm có chứa sẵn độc tố, nếu là độc tố cereulide thì khi vào tới dạ dày chúng sẽ liên kết vào thụ thể 5-HT3 trong dạ dày và gây ra ngộ độc thể bệnh nôn [9]. Còn nếu là độc tố gây tiêu chảy enterotoxins thì khi vào tới dạ dày chúng sẽ bị các enzym tiêu hoá phá huỷ. Như vậy, ngộ độc thực phẩm thể bệnh tiêu chảy chỉ xảy ra do quá trình tạo tích luỹ độc tố ruột trong ruột non người [57].
1.4.3. Liều lượng gây ngộ độc
Hầu hết tất cả các loại thực phẩm đều có thể bị nhiễm bào tử B. cereus
nhưng khả năng gây ngộ độc còn phụ thuộc vào liều lượng lây nhiễm. Ngộ độc thực phẩm chỉ có thể xảy ra khi thực phẩm đó bị nhiễm một lượng bào tử, tế bào B. cereus nhất định [45]. Năm 2000, trong một nghiên cứu về vụ ngộ độc xảy ra ở Hà Lan do ăn phải món cơm chay nhiễm độc tố của B. cereus. Sau khoảng 2 giờ, 100 trong 120 người ăn đã có triệu chứng nôn và đau bụng dữ dội. Trong mẫu thực phẩm đó người ta xác định được nồng độ của độc tố nôn là khoảng 0,03-13,3ỡg/g thực phẩm. Bằng các thí nghiệm invitro, đã xác định trong thực phẩm có khoảng 105
-108 tế bào B. cereus có khả năng sinh độc tố nôn là có thể gây ra ngộ độc [45]. Do tính kháng nhiệt cao của độc tố nôn cereulide nên dù tế bào B. cereus có thể bị tiêu diệt bởi nhiệt độ trước khi được tiêu hoá nhưng độc tố nôn thì vẫn còn tồn tại. Điều đó giải thích vì sao có nhiều vụ ngộ độc xảy ra đã được thông báo là chỉ có nhiễm khoảng 103 tế bào/g. Do vậy, số lượng tế bào B. cereus trong thực phẩm không phản ánh đúng sự nguy hiểm của ngộ độc thể nôn [23, 30, 38].
Đối với ngộ độc thể bệnh tiêu chảy, do cơ chế gây bệnh của nó rất phức tạp nên dựa vào những số liệu về dịch tễ học cũng như những thí nghiệm trong phòng thí nghiệm các nhà khoa học đã xác định được mật độ tế bào B. cereus có thể gây ngộ độc thể tiêu chảy [45]. Sau vụ ngộ độc gây tiêu chảy đầu tiên do B. cereus xảy ra ở Oslo, Hauge đã xác định được mật độ tế bào khoảng 8.108
tế bào là có thể gây ngộ độc thể tiêu chảy [35]. Nhiều nghiên cứu sau đó về các vụ ngộ độc thực phẩm có liên quan tới B. cereus, đã xác định được số lượng B. cereus có khả năng gây ngộ độc dao động từ 104-1011 tế bào/g thực phẩm. Lượng enterotoxin sinh ra trong ruột non còn thay đổi phụ thuộc vào loại chủng B. cereus khác nhau và nó còn phụ thuộc vào sức khoẻ của mỗi người. Đối với những người trẻ (< 19 tuổi) đặc biệt là trẻ em và những người già (>60 tuổi) thì triệu chứng xảy ra có thể trầm trọng hơn lứa tuổi khác dù cùng bị lây nhiễm một lượng B. cereus nhất định thậm chí còn ít hơn [45].
Nhìn chung, lượng tế bào hay bào tử B. cereus biến đổi từ khoảng 105-108 tế bào/g thực phẩm có thể gây ra ngộ độc. Liều lượng này rất quan trọng cho các nhà cung cấp thực phẩm cũng như các cơ quan có thể kiểm soát được về mức độ an toàn cho thực phẩm khi cung cấp cho người tiêu dùng [30, 45, 61, 64].
1.4.4. Triệu chứng
B. cereus gây ngộ độc thực phẩm với hai loại thể bệnh chính là nôn và tiêu chảy. Đối với thể bệnh tiêu chảy khi con người ăn phải thực phẩm nhiễm khoảng 105
-108 tế bào/g thực phẩm, sau khoảng 8-16 giờ (thường là 10-12 giờ) ủ bệnh (là khoảng thời gian tính từ lúc thực phẩm được tiêu hoá, tế bào hay bào tử B. cereus được đi qua dạ dày chuyển đến ruột non, bào tử nảy mầm phát triển và sinh độc tố ruột enterotoxin) thì xuất hiện những biểu hiện đầu tiên của thể bệnh [39,61,62,64]. Người bệnh cảm thấy đau bụng dữ dội, tiêu chảy ra nước, một số trường hợp có thể xuất hiện nôn. Những triệu chứng
lâm sàng này rất giống triệu chứng ngộ độc do Clostridium perfringens một loại trực khuẩn Gram dương có khả năng tạo bào tử nhưng không có khả năng chuyển động [4, 23,61,62,64].
Đối với thể bệnh gây nôn thì sau khoảng 0,5- 6 giờ ăn phải thực phẩm có chứa độc tố nôn cereulide, người bệnh sẽ cảm thấy buồn nôn, nôn mửa thỉnh thoảng có thể bị tiêu chảy [38]. Những triệu chứng lâm sàng này tương tự triệu chứng ngộ độc thực phẩm do Staphylococcus aureus một loại cầu khuẩn không chuyển động, không tạo bào tử, sinh sắc tố vàng trên môi trường nuôi cấy [4, 23,61,62,64].
Phần lớn các triệu chứng ngộ độc do B. cereus thường nhẹ và sẽ kết thúc sau khoảng 24 giờ [23,61,62,64]. Tuy nhiên chỉ có một vài trường hợp tiêu chảy ra máu sẽ gây nguy hiểm tới tính mạng cũng đã được thông báo [40]. Nhìn chung, tất cả mọi người đều dễ dàng ăn phải thực phẩm bị nhiễm B. cereus nhưng triệu chứng lâm sàng hay mức độ gây ngộ độc đối với mỗi người lại khác nhau, phụ thuộc vào sức khoẻ và sức đề kháng của mỗi người [45].
1.5. Biện pháp phòng ngừa sự lây nhiễm và phát triển của Bacillus cereus
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