Độc tố Cereulide và vi khuẩn Bacillus cereus

Bacillus cereus là gì?

Bacillus (B.) cereus sensu lato (sl) là một nhóm vi khuẩn Gram dương, là một vi khuẩn hình que, Gram dương, có khả năng tạo bào tử (spore). Bào tử của B. cereus có khả năng kháng nhiệt và kháng hóa chất cao hơn so với các vi khuẩn gây bệnh ở dạng sinh dưỡng như Salmonella, Escherichia coli, Campylobacter và Listeria monocytogenes và tồn tại rất dai trong môi trường.

Bacillus cereus là một vi khuẩn thường được phân lập từ đất, nước và một số loại thực phẩm như: ngũ cốc, gạo, bột, sữa, gia vị khô

Theo báo cáo thường niên của Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu (EFSA), 16–20% các vụ ngộ độc thực phẩm do độc tố vi khuẩn gây ra là do B. cereus . Trong giai đoạn từ năm 2011 đến năm 2015, đã có 220–291 vụ ngộ độc thực phẩm liên quan đến B. cereus được báo cáo ở một số quốc gia thành viên, chiếm 3,9–5,5% tổng số vụ ngộ độc thực phẩm [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]. Trong giai đoạn từ năm 2010–2016, 86% các vụ ngộ độc có liên quan đến độc tố ruột do Clostridium , Staphylococcus và B. cereus sản sinh [1]. Tại Pháp, các vụ ngộ độc thực phẩm do B. cereus gây ra hiện là phổ biến thứ hai sau các vụ do Staphylococcus aureus ( S. aureus ) gây ra [8]. Hơn nữa, mỗi năm có hơn một triệu trường hợp mắc bệnh liên quan đến thực phẩm do độc tố vi khuẩn, bao gồm cả B. cereus , tại Hoa Kỳ [9, 10, 11]. Năm 2013, Cơ quan An toàn và Sức khỏe (HSE) đã phân loại B. cereus là mầm bệnh ở người thuộc nhóm rủi ro 2 (RG2); mầm bệnh RG2 có thể gây ra bệnh cho người [12].

Từ cuối năm 2025 đến đầu năm 2026, Nestlé đã triển khai chiến dịch thu hồi phòng ngừa rộng rãi một số lô sữa bột công thức dành cho trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ tại nhiều nước châu Âu vì nghi ngờ nguy cơ xuất hiện độc tố cereulide — một loại độc tố do vi khuẩn Bacillus cereus sản sinh.

 Cảnh báo thu hồi sản phẩm 2026.01 của Cơ quan An toàn Thực phẩm Ireland (https://www.fsai.ie/news-and-alerts/food-alerts/recall-of-various-sma-infant-formula-and-follow-on)

Triệu chứng là gì?

Khi B. cereus phát triển trong thực phẩm, vi khuẩn này có thể gây ra hai dạng bệnh do thực phẩm ở người, bao gồm:

(i) nôn mửa xuất hiện rất nhanh sau khi ăn thực phẩm bị nhiễm, hoặc
(ii) tiêu chảy xuất hiện sau thời gian ủ bệnh dài hơn.

Hai loại độc tố khác nhau có liên quan đến các bệnh do Bacillus cereus gây ra. Hội chứng nôn (Emetic syndrome): Nguyên nhân do độc tố cereulide. Độc tố này: được tạo ra trong thực phẩm trước khi ăn, Rất bền nhiệt (đun sôi vẫn không phá huỷ), bền với acid và enzyme tiêu hóa. Thực phẩm điển hình: Cơm, xôi; Mì, bún và Thức ăn giàu tinh bột để ở nhiệt độ phòng lâu thường gọi là “hội chứng cơm chiên”.

Triệu chứng: Buồn nôn, nôn dữ dội; Xuất hiện nhanh: 1–5 giờ  sau khi tiêu thụ thực phẩm nhiễm khuẩn, với các triệu chứng chính là buồn nôn và nôn, đôi khi kèm theo tiêu chảy. Người bệnh thường hồi phục trong vòng dưới 24 giờ.

Phân tích định lượng Cereulide trong sản phẩm thực phẩm. Cereulide được chiết tách từ nền mẫu thực phẩm bằng acetonitrile. Cereulide gắn đồng vị được sử dụng làm chuẩn nội (Chuẩn cereulide tổng hợp và đồng vị đánh dấu ¹³C₆-cereulide sẵn có trên thị trường; Chiralix B.V., Nijmegen, Hà Lan; độ tinh khiết >95% theo ¹H NMR/LC). Phát hiện cereulide được thực hiện bằng UHPLC/ESI-MS/MS ở chế độ ion dương.

( a ) Cấu trúc của cereulide và valinomycin. Đối với cereulide, các mảnh màu đỏ, đen, xanh lam và xanh lục lần lượt đại diện cho D-Oxy-Leu, D-Ala, L-Oxy-Val và L-val. Đối với valinomycin, các mảnh màu đỏ, xanh lục, xanh lam và đen lần lượt đại diện cho L-val, D-Hyi, D-val và L-Oxy-Lac. ( b ) Các gen ces liên quan đến sự hình thành cereulide và các yếu tố điều hòa ở cấp độ phiên mã.

Dạng gây tiêu chảy (diarrheal) có thời gian khởi phát trung bình từ 6 đến 15 giờ, với các triệu chứng bao gồm tiêu chảy phân nước, đau bụng và buồn nôn, thường kéo dài khoảng 24 giờ. Độc tố gây tiêu chảy được giải phóng trong cơ thể sau khi ăn phải thực phẩm chứa số lượng lớn tế bào vi khuẩn (ví dụ: >10⁵ CFU/g). Chính tác động của độc tố này tại ruột non là nguyên nhân gây ra triệu chứng tiêu chảy.

Cơ chế tác động của các độc tố do B. cereus sinh ra.
(a) Độc tố ruột không gây tan máu (Non-hemolytic enterotoxin, Nhe) và hemolysin BL (Hbl) tạo lỗ trên màng tế bào. Nhe thúc đẩy hoạt hóa inflammasome NLRP3 và gây apoptosis phụ thuộc caspase-8. (b) Cereulide làm mất điện thế màng ty thể (mitochondrial membrane potential, MMP) và dẫn đến tổn thương tế bào gan. (c) CytK và các hemolysin khác gây tổn hại màng tế bào đích theo các cơ chế khác nhau, dẫn đến ly giải tế bào và apoptosis ở đại thực bào

Mối quan ngại về sức khỏe cộng đồng liên quan đến B. cereus gắn liền với việc sản xuất độc tố gây nôn cereulide và độc tố gây tiêu chảy (HaemolysinBL, enterotoxin không gây tan máu và cytotoxin K), gây ra bệnh do thực phẩm [13]. Dạng tiêu chảy của B. cereus có thời gian khởi phát từ 8–16 giờ, trong khi dạng gây nôn có thời gian khởi phát từ 0–5 giờ [14]. Cereulide tác động lên ty thể, dẫn đến rối loạn chức năng ở các cơ quan khác nhau (gan, tiểu đảo tụy, não, ruột, v.v.) và hệ thống cơ thể (hệ thống miễn dịch và hệ thống thần kinh) [15, 16, 17, 18, 19, 20,  21]. Cereulide được tạo ra trong thực phẩm trước khi tiêu thụ và khó có thể bị bất hoạt trong quá trình chế biến thực phẩm, vì nó cực kỳ ổn định khi xử lý nhiệt ở 121 °C trong 2 giờ, rang, chiên và nấu bằng lò vi sóng [22]. Nó cũng có khả năng chống chịu với phạm vi pH rộng (2 – 10) [23]. Không giống như cereulide, độc tố ruột gây tiêu chảy nhạy cảm với nhiệt, axit hoặc protease và được coi là không ổn định trong các môi trường này. Do đó, độc tố cereulide là mối quan ngại đặc biệt, và một khi độc tố cereulide được tạo ra trong thực phẩm, nó không thể bị loại bỏ trong quá trình chế biến thực phẩm và gây ra những rủi ro tiềm tàng cho người tiêu dùng. Trong một tỷ lệ nhỏ các trường hợp, cả triệu chứng nôn và tiêu chảy có thể đồng thời xuất hiện nếu cả hai loại độc tố được sinh ra.

Bacillus cereus lây truyền như thế nào?

Bào tử của Bacillus cereus tồn tại rộng rãi trong tự nhiên, bao gồm trong bụi, đất, cây lương thực, nước, v.v., do đó vi khuẩn này là tác nhân nhiễm phổ biến trong nguyên liệu nông sản thô. Mức độ nhiễm thông thường thường dưới 100 CFU/g.

Các thực phẩm giàu tinh bột, chẳng hạn như gạo hoặc khoai tây, thường liên quan đến các vụ ngộ độc do độc tố gây nôn của B. cereus. Do đặc điểm của quy trình chế biến, cơm chiên là một trong những phương tiện truyền bệnh phổ biến nhất của dạng ngộ độc này, và đã có nhiều vụ dịch được ghi nhận.

Bào tử B. cereus được hoạt hóa trong giai đoạn chế biến ban đầu của gạo. Nếu cơm đã nấu chín được bảo quản ở nhiệt độ không phù hợp (khoảng 15–40°C) trong thời gian dài, các bào tử sẽ phát triển mạnh và sinh ra độc tố bền nhiệt, không bị bất hoạt trong các lần gia nhiệt tiếp theo.

Các chủng B. cereus gây tiêu chảy được phát hiện trong phổ thực phẩm rộng hơn, bao gồm thịt, rau, súp và các sản phẩm sữa. Không giống như độc tố gây nôn, độc tố gây tiêu chảy bị phá hủy trong quá trình nấu chín. Tuy nhiên, nếu bào tử gặp điều kiện thuận lợi cho sinh trưởng, chúng có thể phát triển đến mật độ đủ lớn để sinh độc tố.

Các dạng bệnh do B. cereus được ghi nhận khác nhau đáng kể giữa các khu vực địa lý. Tại Nhật Bản, dạng gây nôn được ghi nhận cao gấp khoảng 10 lần so với dạng gây tiêu chảy. Trong khi đó, tại châu Âu và Bắc Mỹ, dạng gây tiêu chảy được báo cáo phổ biến hơn. Sự khác biệt này có thể liên quan đến sự khác nhau trong thói quen và cơ cấu khẩu phần ăn giữa các khu vực trên thế giới.

Bacillus cereus được kiểm soát như thế nào?

Quá trình gia nhiệt có thể kích hoạt bào tử, tạo điều kiện cho chúng nảy mầm và phát triển khi gặp môi trường thuận lợi. Việc lạm dụng thời gian và nhiệt độ đối với thực phẩm đã nấu chín sẽ tạo điều kiện cho bào tử phát triển và sinh độc tố.

Biện pháp kiểm soát chủ yếu là làm nguội nhanh và bảo quản lạnh kịp thời, đưa thực phẩm về nhiệt độ dưới 5°C nhằm hạn chế sự phát triển của vi khuẩn và sự hình thành độc tố. Nhiều trường hợp ngộ độc dạng gây nôn có liên quan đến việc giữ cơm đã nấu ở nhiệt độ phòng ấm trong thời gian dài, tạo điều kiện cho các bào tử đã được hoạt hóa sinh độc tố. Thực phẩm cần được bảo quản lạnh ngay hoặc giữ nóng trên 60°C để ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn.

Việc gia nhiệt lại thực phẩm sau khi đã bị lạm dụng nhiệt độ không phải là biện pháp kiểm soát an toàn tuyệt đối, do độc tố gây nôn có tính bền nhiệt. Tuy nhiên, độc tố gây tiêu chảy sẽ bị phá hủy khi gia nhiệt.

Một mối quan ngại bổ sung đối với B. cereus là khả năng kháng của bào tử đối với các biện pháp xử lý bằng axit peracetic, vốn được sử dụng như một giải pháp thay thế hydrogen peroxide trong xử lý vật liệu bao gói vô trùng. Bào tử B. cereus có khả năng kháng một số chế phẩm peracid cao hơn so với các vi khuẩn sinh bào tử khác. Do đó, đối với các sản phẩm thực phẩm có khả năng hỗ trợ sự phát triển của B. cereus, cần đánh giá hiệu quả thực tế của biện pháp xử lý đối với bào tử B. cereus nhằm đảm bảo an toàn sản phẩm.

Các chủng B. cereus , với sự phổ biến rộng rãi trong môi trường và bào tử kháng thuốc, dẫn đến sự ô nhiễm không thể tránh khỏi của nhiều loại thực phẩm với cereulide và isocereulide, có thể dẫn đến các vụ ngộ độc thực phẩm. Ngộ độc thực phẩm gây nôn chủ yếu là do độc tố gây nôn cereulide và isocereulide, gây ra các tác dụng phụ bằng cách ảnh hưởng đến ty thể trong các cơ quan khác nhau. Hiện nay, liều lượng gây nhiễm của B. cereus và liều gây nôn của cereulide vẫn chưa được làm rõ hoàn toàn. Điều này là do sự đa dạng rộng rãi của các chủng B. cereus sản sinh cereulide , khả năng sản sinh độc tố gây nôn khác nhau của chúng và các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự hình thành cereulide. Trên thực tế, mức độ cereulide được sản sinh phụ thuộc vào nhiều yếu tố ảnh hưởng, bao gồm nhiệt độ, độ pH, độ ẩm không khí, lượng oxy sẵn có, đặc điểm ma trận thực phẩm và khả năng có màng sinh học.

Tác động của vi khuẩn gây nôn B. cereus và cereulide đối với sức khỏe cộng đồng không thể bị xem nhẹ. Ngành công nghiệp thực phẩm, người tiêu dùng và các cơ quan quản lý đang duy trì các biện pháp phòng ngừa nhằm hạn chế sự phát triển của B. cereus và sản sinh cereulide; các biện pháp này cần nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm soát nhiệt độ, vật liệu được sử dụng trong công nghiệp, xử lý thực phẩm tốt để tránh lây nhiễm chéo và hoàn thiện quy định, bao gồm cả việc xác định ngưỡng cho cereulide. Đây là những cân nhắc toàn diện để tiếp tục ngăn ngừa các tác động bất lợi đến sức khỏe do vi khuẩn gây nôn B. cereus và các độc tố liên quan của nó gây ra.

Tác giả: Vũ Đức Chiến, Viện Công nghiệp thực phẩm

TÀI  LIỆU THAM KHẢO

1. Authority, E.F.S. The European Union summary report on trends and sources of zoonoses, zoonotic agents and food-borne outbreaks in 2016. EFSA J. 2017, 15, e05077.
2. European Food Safety Authority, European Centre for Disease Prevention and Control. The European Union summary report on trends and sources of zoonoses, zoonotic agents and food-borne outbreaks in 2011. EFSA J. 2013, 11, 3129.
3. European Food Safety Authority, European Centre for Disease Prevention and Control. The European Union summary report on trends and sources of zoonoses, zoonotic agents and food-borne outbreaks in 2012. EFSA J. 2014, 12, 3547.
4. European Food Safety Authority, European Centre for Disease Prevention and Control. The European Union summary report on trends and sources of zoonoses, zoonotic agents and food-borne outbreaks in 2013. EFSA J. 2015, 13, 3991. [CrossRef]Foods 2023, 12, 833
5. European Food Safety Authority, European Centre for Disease Prevention and Control. The European Union summary report on trends and sources of zoonoses, zoonotic agents and food-borne outbreaks in 2014. EFSA J. 2015, 13, 4329.
6. European Food Safety Authority, European Centre for Disease Prevention and Control. The European Union summary report on trends and sources of zoonoses, zoonotic agents and food-borne outbreaks in 2015. EFSA J. 2016, 14, e04634.
7. European Food Safety Authority, European Centre for Disease Prevention and Control. The European Union summary report on trends and sources of zoonoses, zoonotic agents and food-borne outbreaks in 2017. EFSA J. 2018, 16, e05500.
8. Glasset, B.; Herbin, S.; Guillier, L.; Cadel-Six, S.; Vignaud, M.L.; Grout, J.; Pairaud, S.; Michel, V.; Hennekinne, J.A.; Ramarao, N.; et al. Bacillus cereus-induced food-borne outbreaks in France, 2007 to 2014: Epidemiology and genetic characterisation. Euro Surveill. 2016, 21, 30413.
9. Scharff, R.L. Economic burden from health losses due to foodborne illness in the United States. Food Prot. 2012, 75, 123–131.
10. Bennett, S.D.; Walsh, K.A.; Gould, L.H. Foodborne disease outbreaks caused by Bacillus cereus, Clostridium perfringens, and Staphylococcus aureus–United States, 1998–2008. Infect. Dis. 2013, 57, 425–433.
11. Scallan, E.; Griffin, P.M.; Angulo, F.J.; Tauxe, R.V.; Hoekstra, R.M. Foodborne illness acquired in the United States–unspecified Emerg. Infect. Dis. 2011, 17, 16–22.
12. Health and Safety Executive (HSE). The Approved List of Biological Agents. 2013. Available online: http://www.hse.gov.uk/pubns/misc208.pdf (accessed on 20 August 2019).
13. Dietrich, R.; Jessberger, N.; Ehling-Schulz, M.; Märtlbauer, E.; Granum, P.E. The food poisoning toxins of Bacillus cereus. Toxins 2021, 13, 98.
14. Tirloni, E.; Stella, S.; Celandroni, F.; Mazzantini, D.; Bernardi, C.; Ghelardi, E. Bacillus cereus in Dairy Products and Production, Plants. Foods 2022, 11, 2572.
15. Bauer, T.; Sipos, W.; Stark, T.D.; Käser, T.; Knecht, C.; Brunthaler, R.; Saalmüller, A.; Hofmann, T.; Ehling-Schulz, M. First insights into within host translocation of the Bacillus cereus toxin cereulide using a porcine model. Microbiol. 2018, 9, 2652.
16. Decleer, M.; Jovanovic, J.; Vakula, A.; Udovicki, B.; Agoua, R.E.K.; Madder, A.; De Saeger, S.; Rajkovic, A. Oxygen Consumption Rate Analysis of Mitochondrial Dysfunction Caused by Bacillus cereus Cereulide in Caco-2 and HepG2 Cells. Toxins 2018, 10, 266.
17. Lin, R.; Li, D.; Xu, Y.; Wei, M.; Chen, Q.; Deng, Y.; Wen, J. Chronic cereulide exposure causes intestinal inflammation and gut microbiota dysbiosis in mice. Pollut. 2021, 288, 117814.
18. Paananen, A.; Mikkola, R.; Sareneva, T.; Matikainen, S.; Hess, M.; Andersson, M.; Julkunen, I.; Salkinoja-Salonen, M.S.; Timonen, T. Inhibition of human natural killer cell activity by cereulide, an emetic toxin from Bacillus cereus. Exp. Immunol. 2002, 129, 420–428.
19. Rajkovic, A.; Grootaert, C.; Butorac, A.; Cucu, T.; De Meulenaer, B.; van Camp, J.; Bracke, M.; Uyttendaele, M.; Bacun-Druzina, V.; Cindric, M. Sub-emetic toxicity of Bacillus cereus toxin cereulide on cultured human enterocyte-like Caco-2 cells. Toxins 2014, 6, 2270–2290.
20. Vangoitsenhoven, R.; Maris, M.; Overbergh, L.; Van Loco, J.; Mathieu, C.; Van der Schueren, B. Cereulide food toxin, beta cell function and diabetes: Facts and hypotheses. Diabetes Res. Clin. Pract. 2015, 109, 1–5.
21. Vangoitsenhoven, R.; Rondas, D.; Crevecoeur, I.; D’Hertog, W.; Baatsen, P.; Masini, M.; Andjelkovic, M.; Van Loco, J.; Matthys, C.; Mathieu, C.; et al. Foodborne cereulide causes beta-cell dysfunction and apoptosis. PLoS ONE 2014, 9, e104866.
22. Yokoyama, K.; Ito, M.; Agata, N.; Isobe, M.; Shibayama, K.; Horii, T.; Ohta, M. Pathological effect of synthetic cereulide, an emetic toxin of Bacillus cereus, is reversible in mice. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 1999, 24, 115–120.
23. Stenfors Arnesen, L.P.; Fagerlund, A.; Granum, P.E. From soil to gut: Bacillus cereus and its food poisoning toxins. FEMS Microbiol. Rev. 2008, 32, 579–606.