I. Tổng quan về Bacillus cereus và ngộ độc thực phẩm 55
Ngộ độc thực phẩm do vi sinh vật, đặc biệt là Bacillus cereus, là một vấn đề toàn cầu, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và kinh tế. Theo WHO, hàng năm có khoảng 600 triệu ca ngộ độc thực phẩm, với 420.000 ca tử vong, trong đó 66% do vi sinh vật. Bacillus cereus là một tác nhân phổ biến gây hư hỏng thực phẩm, là vi khuẩn gram dương, hình que, có khả năng hình thành bào tử và sinh độc tố gây ngộ độc. Chúng có mặt trong đất, nước thải và thực phẩm như sữa, thịt, rau củ. Các phương pháp bảo quản và chế biến thực phẩm hiện nay có thể ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm hoặc sức khỏe người tiêu dùng. Do đó, việc tìm kiếm phương pháp mới, hiệu quả và an toàn hơn là rất quan trọng. Liệu pháp thực khuẩn thể được xem là một giải pháp tiềm năng.
1.1. Đặc điểm hình thái và sinh hóa của Bacillus cereus
Bacillus cereus có hình que mảnh, kích thước 1.0 – 1.2 µm x 3.0 – 5.0 µm, có thể di động nhờ tiên mao. Chúng có khả năng hình thành nội bào tử hình elip hoặc trụ, giúp chúng tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt. Khuẩn lạc của Bacillus cereus thường lớn (3-8mm), màu xám, bề mặt phẳng, có rìa gồ ghề trên môi trường thạch máu cừu. Để phân biệt Bacillus cereus với các loài Bacillus khác, các thử nghiệm sinh hóa như khả năng sinh catalase, thủy phân casein, khử nitrate và phản ứng Voges-Proskauer được sử dụng.
1.2. Tình hình ngộ độc thực phẩm do Bacillus cereus trên thế giới
Bacillus cereus là một trong những tác nhân gây ngộ độc thực phẩm hàng đầu trên thế giới. ESPA báo cáo rằng Bacillus cereus là một trong các tác nhân gây ngộ độc thực phẩm hàng đầu chỉ sau Clostridium botulinum, Salmonella và virus. Tại Hoa Kỳ, có hơn một triệu ca bệnh liên quan đến thực phẩm mỗi năm là do độc tố vi khuẩn, bao gồm cả Bacillus cereus. Tại Việt Nam, ngộ độc thực phẩm đang là một vấn đề nhức nhối, đã có 1.604 vụ ngộ độc được ghi nhận từ năm 2010 đến năm 2020, nguyên nhân gây ngộ độc chủ yếu do vi sinh vật, Bacillus cereus được xem là một trong những nguyên nhân chính.
II. Thách thức kiểm soát Bacillus cereus trong thực phẩm 58
Việc kiểm soát Bacillus cereus trong thực phẩm gặp nhiều thách thức do khả năng hình thành bào tử và sinh độc tố của chúng. Các phương pháp xử lý vật lý như nhiệt, áp suất, tia UV có thể làm thay đổi đặc tính cảm quan và chất lượng của thực phẩm. Sử dụng kháng sinh có thể gây ra dư lượng trong thực phẩm và ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng. Các độc tố do Bacillus cereus sinh ra có thể gây ra hai thể bệnh chính: nôn mửa và tiêu chảy. Độc tố gây nôn rất bền nhiệt và khó bị phân hủy, trong khi độc tố gây tiêu chảy có thể bị phân hủy ở pH thấp và bởi các enzyme tiêu hóa. Do đó, cần có các phương pháp kiểm soát hiệu quả và an toàn hơn để giảm thiểu nguy cơ ngộ độc thực phẩm do Bacillus cereus.
2.1. Các yếu tố gây độc của Bacillus cereus và cơ chế gây bệnh
Bacillus cereus gây ngộ độc thực phẩm với hai thể bệnh điển hình: nôn mửa và tiêu chảy. Thể tiêu chảy liên quan đến các độc tố ruột như hemolysin BL (Hbl), độc tố ruột không phân giải (Nhe) và cytotoxin K (CytK). Thể gây nôn do cereulide, một lipid không kháng nguyên bền nhiệt. Cereulide liên kết với các thụ thể 5-HT3, kích thích dây thần kinh phế vị, gây ra phản xạ nôn. Các triệu chứng có thể khó phân biệt với nhiễm độc do tụ cầu.
2.2. Các phương pháp kiểm soát Bacillus cereus hiện nay và hạn chế
Các phương pháp kiểm soát Bacillus cereus hiện nay bao gồm xử lý nhiệt, sử dụng chất bảo quản hóa học và chiếu xạ. Tuy nhiên, các phương pháp này có thể ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm và an toàn cho người tiêu dùng. Xử lý nhiệt có thể không tiêu diệt hoàn toàn bào tử của Bacillus cereus. Chất bảo quản hóa học có thể gây ra các vấn đề về sức khỏe. Chiếu xạ có thể làm thay đổi hương vị và thành phần dinh dưỡng của thực phẩm.
III. Phân lập và tuyển chọn thực khuẩn thể ly giải Bacillus 59
Việc phân lập và tuyển chọn thực khuẩn thể có khả năng ly giải đặc hiệu Bacillus cereus là một bước quan trọng trong việc phát triển liệu pháp thực khuẩn thể để kiểm soát vi khuẩn này. Thực khuẩn thể là virus chỉ lây nhiễm và tiêu diệt vi khuẩn, có tính đặc hiệu cao và an toàn. Quá trình phân lập bao gồm thu thập mẫu từ môi trường, nuôi cấy và sàng lọc các thực khuẩn thể có khả năng ly giải Bacillus cereus. Các thực khuẩn thể được tuyển chọn phải có khả năng ly giải mạnh, phổ vật chủ rộng và ổn định trong các điều kiện môi trường khác nhau. Nghiên cứu của Trịnh Thu Trang (2022) đã tập trung vào việc phân lập và tuyển chọn thực khuẩn thể ly giải đặc hiệu Bacillus cereus gây ngộ độc thực phẩm.
3.1. Phương pháp phân lập thực khuẩn thể từ môi trường tự nhiên
Phương pháp phân lập thực khuẩn thể thường bắt đầu bằng việc thu thập mẫu từ các nguồn khác nhau như đất, nước thải, hoặc thực phẩm bị ô nhiễm. Các mẫu này được làm giàu bằng cách nuôi cấy với Bacillus cereus để tăng số lượng thực khuẩn thể. Sau đó, mẫu được lọc để loại bỏ vi khuẩn và các hạt lớn. Thực khuẩn thể được phân lập bằng phương pháp pha loãng và cấy trên đĩa thạch, tạo thành các vết tan (plaque) trên bề mặt môi trường.
3.2. Tiêu chí tuyển chọn thực khuẩn thể có khả năng ly giải mạnh
Các tiêu chí để tuyển chọn thực khuẩn thể bao gồm khả năng ly giải mạnh, phổ vật chủ rộng, và tính ổn định. Khả năng ly giải mạnh được đánh giá bằng kích thước và độ trong của vết tan. Phổ vật chủ rộng được xác định bằng khả năng ly giải nhiều chủng Bacillus cereus khác nhau. Tính ổn định được đánh giá bằng khả năng duy trì hoạt tính ly giải trong các điều kiện môi trường khác nhau như nhiệt độ, pH, và nồng độ muối.
IV. Ứng dụng thực khuẩn thể kiểm soát Bacillus cereus 52
Ứng dụng thực khuẩn thể để kiểm soát Bacillus cereus trong thực phẩm là một hướng đi đầy hứa hẹn. Thực khuẩn thể có thể được sử dụng để giảm số lượng Bacillus cereus trong thực phẩm, ngăn ngừa sự hình thành độc tố và giảm nguy cơ ngộ độc thực phẩm. Các nghiên cứu đã chứng minh rằng thực khuẩn thể có hiệu quả trong việc kiểm soát Bacillus cereus trong nhiều loại thực phẩm khác nhau, bao gồm sữa, thịt, rau và ngũ cốc. Việc sử dụng thực khuẩn thể được xem là an toàn và thân thiện với môi trường, không gây ảnh hưởng đến chất lượng và hương vị của thực phẩm.
4.1. Nghiên cứu về hiệu quả của thực khuẩn thể trên các loại thực phẩm
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của thực khuẩn thể trong việc kiểm soát Bacillus cereus trên các loại thực phẩm khác nhau. Ví dụ, một nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng thực khuẩn thể có thể giảm đáng kể số lượng Bacillus cereus trong sữa tươi. Một nghiên cứu khác cho thấy thực khuẩn thể có thể ngăn ngừa sự phát triển của Bacillus cereus trong thịt gà. Các nghiên cứu này cho thấy tiềm năng lớn của thực khuẩn thể trong việc bảo quản thực phẩm và đảm bảo an toàn thực phẩm.
4.2. Cơ chế tác động của thực khuẩn thể lên tế bào Bacillus cereus
Thực khuẩn thể tác động lên tế bào Bacillus cereus thông qua quá trình ly giải. Đầu tiên, thực khuẩn thể bám vào bề mặt tế bào vi khuẩn thông qua các thụ thể đặc hiệu. Sau đó, thực khuẩn thể bơm DNA của mình vào tế bào vi khuẩn. DNA của thực khuẩn thể sử dụng bộ máy sinh học của tế bào vi khuẩn để nhân lên và tạo ra các thành phần cấu trúc của thực khuẩn thể mới. Cuối cùng, thực khuẩn thể mới phá vỡ tế bào vi khuẩn, giải phóng các thực khuẩn thể mới để lây nhiễm các tế bào vi khuẩn khác.
V. Điều kiện ảnh hưởng đến sự ổn định của thực khuẩn thể 57
Sự ổn định của thực khuẩn thể là một yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả của chúng trong việc kiểm soát Bacillus cereus. Các yếu tố môi trường như nhiệt độ, pH, tia cực tím (UV) và nồng độ muối có thể ảnh hưởng đến sự ổn định của thực khuẩn thể. Nghiên cứu của Trịnh Thu Trang (2022) đã khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố này đến sự ổn định của thực khuẩn thể ly giải Bacillus cereus. Kết quả cho thấy thực khuẩn thể có thể duy trì hoạt tính ly giải trong một phạm vi nhiệt độ và pH nhất định, nhưng dễ bị bất hoạt bởi tia UV và nồng độ muối cao.
5.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến tính ổn định của thực khuẩn thể
Nhiệt độ và pH là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự ổn định của thực khuẩn thể. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp có thể làm biến tính protein của thực khuẩn thể, làm giảm hoạt tính ly giải. pH quá acid hoặc quá kiềm cũng có thể gây ra các thay đổi cấu trúc của thực khuẩn thể, ảnh hưởng đến khả năng bám dính và xâm nhập vào tế bào vi khuẩn. Nghiên cứu của Trịnh Thu Trang (2022) đã xác định phạm vi nhiệt độ và pH tối ưu cho sự ổn định của thực khuẩn thể ly giải Bacillus cereus.
5.2. Tác động của tia cực tím và nồng độ muối lên thực khuẩn thể
Tia cực tím (UV) và nồng độ muối cao có thể gây hại cho thực khuẩn thể. Tia UV có thể làm hỏng DNA của thực khuẩn thể, làm giảm khả năng nhân lên và ly giải vi khuẩn. Nồng độ muối cao có thể gây ra sự mất nước của thực khuẩn thể, làm giảm hoạt tính ly giải. Nghiên cứu của Trịnh Thu Trang (2022) đã khảo sát ảnh hưởng của tia UV và nồng độ muối đến sự ổn định của thực khuẩn thể ly giải Bacillus cereus, từ đó đề xuất các biện pháp bảo vệ thực khuẩn thể khỏi các tác nhân này.
VI. Kết luận và triển vọng ứng dụng thực khuẩn thể 55
Nghiên cứu về thực khuẩn thể ly giải Bacillus cereus mở ra một hướng đi mới trong việc kiểm soát ngộ độc thực phẩm. Thực khuẩn thể có tiềm năng lớn trong việc bảo quản thực phẩm, đảm bảo an toàn thực phẩm và giảm thiểu nguy cơ ngộ độc do Bacillus cereus. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để tối ưu hóa việc sử dụng thực khuẩn thể trong thực tế, bao gồm việc xác định liều lượng hiệu quả, phương pháp ứng dụng phù hợp và đánh giá an toàn toàn diện. Việc phát triển các sản phẩm thực khuẩn thể thương mại có thể mang lại lợi ích lớn cho ngành công nghiệp thực phẩm và sức khỏe cộng đồng.
6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu và ý nghĩa khoa học thực tiễn
Nghiên cứu về phân lập và ứng dụng thực khuẩn thể ly giải Bacillus cereus đã mang lại những kết quả quan trọng. Các thực khuẩn thể được phân lập có khả năng ly giải đặc hiệu Bacillus cereus, mở ra tiềm năng ứng dụng trong kiểm soát vi khuẩn này trong thực phẩm. Nghiên cứu cũng đã xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của thực khuẩn thể, cung cấp cơ sở khoa học cho việc bảo quản và sử dụng thực khuẩn thể hiệu quả.
6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo và tiềm năng phát triển sản phẩm
Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quá trình sản xuất thực khuẩn thể, cải thiện tính ổn định và mở rộng phổ vật chủ của thực khuẩn thể. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu về an toàn và hiệu quả của thực khuẩn thể trên các loại thực phẩm khác nhau. Việc phát triển các sản phẩm thực khuẩn thể thương mại, như chất bảo quản thực phẩm hoặc chất khử trùng bề mặt, có thể mang lại lợi ích lớn cho ngành công nghiệp thực phẩm và sức khỏe cộng đồng.
