đề tài nghiên cứu Bacillus cereus and other bacillus species

Một trong số những vi sinh vật làm hư hỏng thực phẩm là vi khuẩn thuộc họ Bacillus, điển hình là bacillus cereus.Chúng có mặt trong nhiều loại thức ăn, bao gồm rau quả, sản phẩm sữa và t

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 2

1.Giới thiệu 3

2 Các sinh vật và đặc tính của chúng 4

3.Sự phát sinh bệnh và triệu chứng lâm sàng 8

4 Phân lập và nhận dạng 9

5 Kết hợp với thực phẩm 20

KẾT LUẬN 24

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay vấn đề an toàn thực phẩm là một trong những vấn đề nóng của toàn thế giới nói chung Theo trung tâm kiểm soát và phòng ngừa bệnh thì khoảng 76 triệu trường hợp ngộ độc thực phẩm xảy ra hằng năm.Trong

số này khoảng 325 nghìn người phải vào bệnh viện và 5200 người tử vong

Bộ nông nghiệp Mỹ đã tính rằng chi phí kinh tế do ngộ độc thực phẩm – chi phí y tế và tử vong nằm trong khoảng 5-10 tỉ đô la mỗi năm Hằng năm tình trạng ngộ độc do thực phẩm xảy ra với số lượng lớn mà nguyên nhân chính

là do thực phẩm không an toàn Trong đó: ngộ độc do vi sinh vật chiếm 51%, hoá chất 8% và do thực phẩm có độc 27% Ta thấy sự ngộ độc do vi sinh vật chiếm tỉ lệ cao nhất và là nguyên nhân chính gây hư hỏng thực phẩm

Một trong số những vi sinh vật làm hư hỏng thực phẩm là vi khuẩn thuộc họ Bacillus, điển hình là bacillus cereus.Chúng có mặt trong nhiều loại thức ăn, bao gồm rau quả, sản phẩm sữa và thịt…

Để tìm hiểu thêm về cấu trúc, quá trình xâm nhập và phát triển của loài vi sinh vật gây bệnh này trong thực phẩm để có cách phòng chống và hạn chế sự hư hỏng thực phẩm và ngộ độc ở người

Chính vì những lý do đó mà nhóm chúng em chọn đề tài BACILLUS CEREUS AND OTHER BACILLUS SPECIES để tìm hiểu

Trong quá trình tìm hiểu có thể có những thiếu sót nên mong cô và các bạn góp ý để bài tiểu luận của nhóm được hoàn thiện hơn.

NỘI DUNG

1.Giới thiệu tổng quan

Một báo cáo ban đầu

về ngộ độc thực phẩm với Bacillus spp đã được thực hiện vào năm 1906 khi Lubenau mô tả một ổ dịch tại một viện điều dưỡng, nơi

300 tù nhân và nhân viên được phát hiện các triệu chứng của bệnh tiêu chảy cấp, dạ dày, đau bụng và ói mửa Sự hình thành bào tử vi khuẩn được phân lập từ thịt viên từ các bữa ăn của tù nhân Lubenau đặt tên peptonificans cho

vi sinh vật là Bacillus, giống các tính chất ông mô tả những B Cereus này Sau đó, bào tử gốc hiếu khí có dính líu tới một số ổ dịch ở châu Âu và giữa năm 1936 và 1943 chúng bị nghi ngờ là nguyên nhân gây ra 117 trong số

367 trường hợp tiêu chảy cấp theo điều tra của Hội đồng Y tế Stockholm

Bacillus cereus không được kết luận chắc chắn là một nguyên nhân gây ngộ độc thực phẩm cho đến năm 1950, sau khi sự phân loại loài được làm rõ Hauge mô tả bốn ổ dịch ở Na Uy liên quan đến 600 người Thực phẩm thử nghiệm là nước sốt vani đã được chuẩn bị một ngày trước và được lưu trữ ở nhiệt độ phòng trước khi ăn Mẫu của sốt vani sau đó được thử nghiệm có chứa từ 2.5 107 đến 1.1 108 cereus ml-1 Báo cáo điển hình này

và nhiều báo cáo ban đầu từ Châu Âu đã mô tả một loại bệnh, trong đó tiêu chảy là triệu chứng chủ yếu

Biết rằng bây giờ B cereus có trách nhiệm đối với hai loại bệnh mà nguyên nhân do thực phẩm riêng biệt bắt đầu tương đối muộn là: “hội chứng tiêu chảy” và nhanh chóng bắt đầu ” hội chứng buồn nôn” đầu tiên, được mô

tả vào năm 1971 tại Anh

Từ năm 1975 một

số loài vi khuẩn Bacillus khác có liên quan đến các bệnh thực phẩm Trong các xét nghiệm đã không tìm được các mầm bệnh đã biết, những mẫu thực phẩm thừa và các mẫu phẩm bệnh sản sinh ra số lượng lớn vi khuẩn Bacillus spp Ít phổ biến hơn so với các ổ dịch có tính năng B.cereus, chúng thường liên quan chặt chẽ đến các loài như B licheniformis và B.pumilis hoặc B.subtilis, B.thuringiensis còn được báo cáo là gây ra một ổ bệnh tại Canada

Nhìn chung, số lượng báo cáo các trường hợp bệnh thực phẩm do Bacillus spp tại Vương quốc Anh thấp hơn rất nhiều hơn so với Salmonella

Kể từ 1992 đã có tới 10 ổ dịch mỗi năm có tổng số 67 trường hợp ngộ độc Mặc dù thống kê như vậy, nhưng có lẽ để đánh giá thấp mức độ thật sự thì khác hơn nhiều đối với khuẩn Salmonella này các số liệu từ các ổ dịch và không có ước lượng của các trường hợp lẻ tẻ

Trong một số nước ở Bắc Âu, các sinh vật xuất hiện có vẻ quan trọng hơn nhiều Nó chiếm 33% tổng số vụ ngộ độc thực phẩm do vi khuẩn ở Na

Uy giữa năm 1988 và năm 1993, 47% ở Iceland (1985-1992), 22% ở Phần Lan (1992) và 8,5% ở Hà Lan (1991) Tại Đan Mạch, Anh và xứ Wales, Nhật Bản, Hoa Kỳ và Canada con số dao động giữa 0,7và 5,0%

2.Các sinh vật và đặc tính của chúng

2.1 Phân loại

Từ bacillus nhằm miêu tả hình dáng của một nhóm vi khuẩn khi được quan sát dưới kính hiển vi Nó xuất phát từ tiếng Latin có nghĩa là hình que

Do đó, một số nơi gọi là khuẩn que hoặc trực khuẩn

Giới (regnum): Bacteria

Ngành (phylum): Firmicutes

Lớp (class): Bacilli

Bộ (ordo): Bacillales

Họ (familia): Bacillaceae

Chi (genus): Bacillus

Loài (species): cereus

Các sinh vật của chi Bacillus là trực khuẩn Gram dương, hiếu khí, bào

tử dạng hình ovan, có khả năng sinh nha bào, chúng đều hiển thị một phản

ứng gram âm hoặc biến thiên phản ứng Để phân loại chúng thì khá phức tạp

và đã có nhiều đề án sửa đổi đáng kể trong những năm gần đây Chi này vẫn

còn chứa khoảng 80 loài, nguyên nhân ngộ độc thực phẩm là do sự tồn tại

của vi khuẩn Bacillus cereus và một số loài rất gần gũi với B cereus và

Bacillus subtilis

Hai loài được xem là quan trọng về mặt y học là Bacillus anthracis

(gây ra anthrax) và Bacillus cereus (có thể gây ra một dạng bệnh từ thực

phẩm tương tự Staphylococcus) Hai loài nổi tiếng làm hỏng thức ăn là

Bacillus subtilis và Bacillus coagulans B subtilis là một sinh vật hiếu khí

sống ký sinh có bào tử có thể sống sót trong độ nóng cùng cực thường thấy

khi nấu ăn Nó chính là tác nhân làm cho bánh mì hư B coagulans có thể

phát triển đến tận mức [pH] 4.2 và gây ra vị chua nặng ở thức ăn đóng hộp

bị ôi (bao gồm cả các thức ăn có tính acid mà bình thường có thể khống chế

sự phát triển của đa số vi khuẩn ở mức thấp nhất) Ấu trùng Paenibacillus

gây ra các chứng bệnh của ong mật ở ong mật

Bacillus anthracis Bacillus subtilis Bacillus cereus

2.2 Điều kiện phát triển

Nhiệt độ: nó phát triển trên nhiệt độ khoảng 8-55 0C, tối ưu khoảng 28-350C Nhiều loài từ các sản phẩm bơ sữa có thể phát triển ở nhiệt độ thấp hơn

pH: không có bất kỳ dấu hiệu nào chịu được đối với pH thấp ( tối thiểu 5,0-6,0 tùy thuộc vào pha acid) Phát triển bị hạn chế khi có sự xuất hiện của acid acetic 0.1%

Không khí: phát triển tốt nhất khi có sự có mặt của oxy Không có không khí trở thành vi khuẩn ki khí Tạo độc tố trong điều kiện hiếm khí

Hoạt độ của nước: tối thiểu 0,95

2.3 Đặc điểm cấu trúc

Bacillus cereus có khả năng kỵ khí với các tế bào sinh dưỡng lớn, thường là 1,0 µm; 3,0-5,0 µm trong chuỗi , có thể di động bằng long roi Cấu trúc tế bào của nó bao gồm một lớp màng bên trong và peptidoglycan dày có chức năng để duy trì hình dạng tế bào Phần polysaccharide chiếm 50% phần trăm của thành tế bào và bao gồm một polysaccharide trung lập gồm N-acetylglucosamine, N-acetylmannosamine (ManNac), N-acetylgalactosamine và

glucose trong một tỷ lệ phân

tử là 4: 1: 1: 1

B cereus hình thành

bào tử xảy ra khi các chất dinh

dưỡng đang khan hiếm trong

môi trường và nảy mầm thành

các tế bào thực vật một khi chúng có sẵn Bào tử là trung tâm, hình dạng ellip và không gây sưng trong túi bào tử Bào tử có một vỏ ngoài bền chắc được làm bởi keratin Các bào tử cho thấy một khả năng chịu nhiệt: đạt tới giá trị tại 950C trong phạm vi vùng đệm phosphate giữa khoảng 1 phút đến

36 phút Kháng nguyên xuất hiện để thay đổi theo chủng huyết thanh

2.4 Phân bố

Giống như một bào tử, B cereus thì phân phối rộng rãi trong môi trường và có thể được phân lập từ nước, đất và thực vật Điều này có nghĩa

là nó cũng là một thành phần chung của ruột ở người

Con người: không phải là nguồn gốc chủ yếu của nhiễm bẩn thực phẩm bởi B.Cereus Loài vi vật này tồn tại trong nhiều loại thực phẩm và do vậy có thể mang tức thời vào ruột của người khỏe mạnh

Động vật: mang B.Cereus trên nhiều phần cơ thể Đôi khi là nguyên nhân của bệnh viêm tuyến vú ở bò cái

Môi trường: B.Cereus phân bố rộng rãi trong tự nhiên và có thể được tìm thấy trong đất như một sinh vật hoại sinh, bụi, không khí, nước và trong vật chất bị phân hủy

Tại Anh, một chương trình phân loại huyết thanh dựa trên các kháng nguyên (H) hình roi đã được phát minh ra, dựa trên một tập hợp các kháng huyết thanh kết dính lại đã tăng mạnh khả năng chống lại dịch bệnh gấp 29 lần và không phát sinh ổ dịch chủng phân lập từ thực phẩm Trong khoảng 90% các ổ dịch có vi sinh vật gây bệnh huyết thanh, mặc dù chỉ khoảng một nửa của môi trường phân lập được phân loại Không xuất hiện như một liên kết mạnh mẽ giữa hai loại B cereus ngộ độc thực phẩm và huyết thanh đặc

biệt khác nhau Một số thì được liên kết với cả hai loại hội chứng, mặc dù trong một nghiên cứu của 200 ổ dịch bệnh của hội chứng gây nôn mửa từ khắp nơi trên thế giới, huyết thanh 1 sở hữu khả năng chịu nhiệt cao hơn đáng kể so với huyết thanh khác loại, được phân lập từ thực phẩm liên quan, mẫu phân lập hoặc mẫu chất nôn ra ở 63,5% trường hợp.

3.Sự phát sinh bệnh và triệu chứng lâm sàng

3.1 Triệu chứng

Các triệu chứng của hội chứng tiêu chảy giống như những người bị ngộ độc do Clostridium perfringens trong thực phẩm Khởi phát của bệnh

là khoảng 8-16 giờ sau khi tiêu thụ thức ăn, kéo dài từ 12 đến 24h, và biểu hiện của bệnh là đau bụng, tiêu chảy và cảm giá buốt mót ở trực tràng Buồn nôn và nôn thì ít gặp hơn

Các hội chứng gây nôn tương tự như căn bệnh gây ra bởi Staphylococcus aureus Nó có một thời gian ủ bệnh ngắn hơn so với hội chứng tiêu chảy, thông thường 0,5-5h, buồn nôn và nôn mửa, kéo dài từ 6 đến 24h, đây là những đặc điểm nổi trội

Độc tố sản xuất Trong ruột non của vật chủ Preformed trong thực

phẩmLoại độc tố Protein(s) 3 thành phần MW

37, 38, 46 kDa

Peptide vòng MW 1.2 kDa

Thời gian ủ bệnh 8–16 h (đôi khi>24 h) 0.5–5 h

Thời gian bệnh 12–24 h (đôi khimột

Thực phẩm liên

quan

Sản phẩm thịt, súp, rau quả, bánh pudding/ nước sốt và sữa/ sản phẩm sữa

Chiên và nấu cơm, mì, bánh ngọt và mì

Cả hai hội chứng gây ra bởi độc tố khác nhau (Bảng 7.2).Một số độc

tố có liên quan với hội chứng tiêu chảy nhưng khi bệnh xuất hiện thì có liên quan chủ yếu tới hai độc tố ba thành phần sản sinh ra trong ruột: một độc tố ruột tan huyết HBL bao gồm ba protein B, L1 và L2 và môt độc tố ruột không tán huyết NHE Một số chủng sản xuất cả hai HBL và NHE mặc dù những chủng khác có chứa các gen chỉ sản xuất có một Các độc tố đó dễ

biến tính với nhiệt và enzym phân giải protein như trypsin và pepsin, được sản xuất vào cuối pha lũy thừa/ đầu pha cân bằng của tăng trưởng Cũng giống như độc tố C perfringens, chúng phát huy hiệu quả của chúng bằng cách gắn vào các tế bào biểu mô và phá vỡ màng tế bào biểu mô, mặc dù các

cơ chế chính xác của hoạt động được cho là khác nhau Mặc dù các chất độc

có thể được tạo ra trong thực phẩm, chúng dễ dàng thay đổi với độ pH thấp

và sự phân giải protein, và thời kỳ ủ bệnh tương đối dài khi phát bệnh thấy rằng sự sản sinh ra độc tố trong ruột là chủ yếu chịu trách nhiệm về các triệu chứng quan sát thấy Độc tố gây nôn mửa, cereulide, là một peptide vòng 1,2 kDa đó là acid và có khả năng kháng nhiệt Chặt chẽ liên quan đến việc valinomycin mang thể ion kali, cereulide là một dodecadepsipeptide gồm ba lặp đi lặp lại của một đơn vị có chứa 2 aminoacids và 2 axít (DO-Leu-D-Ala-LO-Val-L-Val)3 (Hình 7.1) Độc tố được tạo ra trong các thực phẩm vào cuối pha cân bằng của tăng trưởng theo số mũ và hoạt động bằng cách gắn vào và kích thích các tính năng nerve Pathogenic phế vị của các bệnh gây ra

do vi khuẩn Bacillus spp khác Thời kỳ ủ bệnh diễn ra trong thời gian ngắn ghi lại trong ổ dịch (từ 1h đến 11h) cho thấy một nhiễm độc, mặc dù không

có độc tố đã được cô lập và mô tả như là chưa

Hình 7.1

3.3 Cơ chế gây bệnh

3.3.1 Triệu chứng nôn mửa

Đặc điểm của bệnh nôn mửa và tính chất của độc tố gây nôn mửa đã được thể hiện ở bảng 7.2 Sự giải thích về cấu trúc của độc tố emetic đã đưa đến những hiểu biết sâu sắc hơn về triệu chứng này Độc tố emetic có tên là cereulide và là một chuỗi polypeptide ba lần lặp lại của bốn amino và/hoặc oxy-acid

Cereulide (polypeptide) là tên của một độc tố quan trọng gây ra triệu chứng nôn mửa do Bacillus cereus sản sinh ra Nghiên cứu về quá trình sinh tổng hợp độc tố này dựa trên sự bất thường của độc tố depsipeptide từ Cacbon số 13 (13C) liệt kê ra trên 3 loại tiền L- amino acid (Valin, Alanin, Leuzin) trên môi trường tổng hợp trung gian Sự phân tích này được thực hiện dựa vào mức cấu tạo phân tử của amino hay oxy acid qua NMR và ESI – MS của phương pháp kính quang phổ trên cereulide và sản phẩm thủy phân là các dipeptide của nó Sự hợp nhất của nguyên tử cacbon số 13 (13C)

là chiếm đến 95% trong O-Val, O-Leu và L-Val, trong khi đó chỉ có 40%13C là kết hợp trong D-Ala của Cereulide

Độc tố được tạo ra trong các thực phẩm vào cuối pha cân bằng của tăng trưởng theo số mũ và hoạt động bằng cách gắn vào và kích thích các tính năng nerve

3.3.2 Triệu chứng tiêu chảy

Triệu chứng tiêu chảy do ít nhất hai loại độc tố đường ruột sản sinh ra trong suốt quá trình sinh trưởng của B.cereus trong ruột non Sự hình thành

độc tố đường ruột đầy đủ trong thực phẩm để dẫn đến ngộ độc thực phẩm về

lý thuyết mà nói là có thể, nhưng đối với thực phẩm phục vụ cho con người thì đây là điều không thể chấp nhận Điều này xảy ra khi, số lượng B.cereus tồn tại trong thực phẩm thấp nhất là 106/g hoặc /ml và lượng lớn của độc tố đường ruột phải được hình thành để chống chịu được với pH của dạ dày và enzyme proteolytic của tá tràng.Những nhân tố này sẽ làm giảm một cách nhanh chóng hoạt động của độc tố đường ruột thấp ơn1% sơ với mức độ ban đầu Thời gian tương đối dài giữa việc ăn vào những sinh vật này với việcxuất hiện những triệu chứng của bệnh Đặc điểm của triệu chứng tiêu chảy được thể hiện trong bảng 1-3 Mức độ biến đổi của liều lây nhiễm có lẽ

do khả năng sản sinh ra các độc tố đườngruột khác nhau và do tính nhạy cảm của mỗi cá nhân là khác nhau

Bào tử của B cereus có khả năng bám vào các tế bào Caco-2 (trên các tế bào biểu mô của người) Sau khi bám vào, các bào tử này nảy mầm một cách nhanh chóng (trong vòng 1h), hình thành tế bào B cereus sinh dưỡng trên đỉnh của các tế bào biểu mô, tiếp đó là sản sinh ra độc tố,nếu độc tố này xuất hiện trong đường ruột, độc tố đường ruột sẽ tập trung khoanh vùng ở vùng ngoại biên của ống ruột sẽ tăng cao hơn trong lumen và vì vậy gây nên mối nguy lớn hơn và gâybệnh một cách trầm trọng Một điều có thể xảy ra đối với cơ chế này là thời gian ủ bệnh sẽ lâu hơn như đã quan sát

Số lượng và loại độc tố liên quan đến triệu chứng tiêu chảy do ngộ độc thực phẩm từ B.cereus là đề tài tranh cải từ nhiều năm qua và cho đến nay vẫn còn đang tranh luận Cả dạng đơn và dạng phức của độc tố đường ruột được xác định là nguyên nhân gây ra bệnh tiêu chảy Có hai sự khác biệt trong ba hợp phần của độc tố đường ruột được sản sinh bởi các thực phẩm nhiễm B.cereus, một số nhóm cũng được mô tả độc tố đường ruột một hợp