ArticlePDF Available

Bacillus cereus: характеристика, біологічна дія, особливості визначення в харчових продуктах

Authors:

Abstract

p>Наведено характеристику, основні властивості, біологічну дію Bacillus cereus і перелік деяких харчових продуктів, які найчастіше можуть бути контаміновані цими мікроорганізмами. Охарактеризовано класичні та сучасні методи визначення Bacillus cereus . Наведено результати розробленого пріоритетного методу підготовки зразків харчової сировини і продуктів її переробки, що дозволяє визначити мікробіологічні забруднення без тривалого накопичення культур мікроорганізмів. Представлено результати прискореної індикації Bacillus cereus в харчовій рослинній сировині та продуктах її переробки. Методом полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР) підтверджено групо- та видоспецифічність методу визначення Bacillus cereus .</p
УДК 579.26:635.1/8-035.2
BACILLUS CEREUS: ХАРАКТЕРИСТИКА, БІОЛОГІЧНА ДІЯ, ОСОБЛИВОСТІ
ВИЗНАЧЕННЯ В ХАРЧОВИХ ПРОДУКТАХ
І. В. Пилипенко, кандидат технічних наук, докторант*, Е-mail: inna_p@live.ru
Л.М. Пилипенко, доктор технічних наук, професор**, Е-mail: l.pylypenko@mail.ru
О.С. Ільєва, кандидат технічних наук, доцент*, Е-mail: ilievalena2@gmail.com
Г.В. Ямборко, кандидат технічних наук, доцент***, Е-mail: jamborko@mail.ru
О.М. Свіржевський, студент факультету ПЕЕтаНТ ОНАХТ
*Кафедра біотехнології, консервованих продуктів і напоїв
**Кафедра біохімії, мікробіології та фізіології харчування
Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, Одеса, Україна, 65039
***Кафедра мікробіології, вірусології і біотехнології
Одеський національний університет ім. І.І. Мечникова, вул. Дворянська, 2, Одеса, Україна, 65082
Анотація. Наведено характеристику, основні властивості, біологічну дію Bacillus cereus і перелік деяких харчових
продуктів, які найчастіше можуть бути контаміновані цими мікроорганізмами. Охарактеризовано класичні та сучасні
методи визначення Bacillus cereus. Наведено результати розробленого пріоритетного методу підготовки зразків харчової
сировини і продуктів її переробки, що дозволяє визначити мікробіологічні забруднення без тривалого накопичення культур
мікроорганізмів. Представлено результати прискореної індикації Bacillus cereus в харчовій рослинній сировині та продуктах
її переробки. Методом полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР) підтверджено групо- та видоспецифічність методу
визначення Bacillus cereus.
Ключові слова: Bacillus cereus, характеристика, біологічна дія, харчові продукти, підготовка зразків, прискорене
визначення.
BACILLUS CEREUS: CHARACTERISTIC, BIOLOGICAL ACTION, FEATURES OF
DETERMINATION IN FOOD PRODUCTS
I. Pylypenko, Ph.D., doctoral candidate*, E-mail: inna_p@live.ru
L. Pylypenko, PhD, Professor**, E-mail: l.pylypenko@mail.ru
A. Ilyeva, Ph.D., Associate Professor*, E-mail: ilievalena2@gmail.com
G. Yamborko, Ph.D., Associate Professor***, E-mail: jamborko@mail.ru
O. Svirzhevskyy, student of PEEtaNT ONAFT
*Department of Biotechnology, canned foods and beverages
**Department of Biochemistry, Microbiology and Physiology, Nutrition
Odessa National Academy of Food Technologies, 112 Kanatna Str., Odessa, Ukraine, 65039
***Department of Microbiology, Virology and Biotechnology
Mechnikov Odessa National University, 2 Dvorianskaya Str., Odessa, Ukraine, 65082
Annotation. The characteristics, basic properties, biological effect of Bacillus cereus and some food products that can be
contaminated by these microorganisms are given. Classical and modern methods of determining Bacillus cereus are characterized.
The results of the developed by us priority method for preparation of food samples, allowing to determine microbiological contami-
nation without long-term accumulation of microbial cultures, are presented. The results of the accelerated indication of Bacillus ce-
reus in plant raw materials and products of its processing are presented. The method of polymerase chain reaction (PCR) confirmed
the group- specificity and species-specificity of the method for determining Bacillus cereus.
Key words: Bacillus cereus, characteristic, biological action, food products, preparation of samples, accelerated determina-
tion.
Copyright © 2015 by author and the journal “Food Science and Technology ”.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY ) http://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Погіршення техногенної ситуації, пов’язане з урбанізацією, кліматогеографічними і екологічними
умовами проживання людини, знижують її імунореактивність і призводять до необхідності жорсткого
контролю санітарної безпеки харчових продуктів і розробки сучасних прискорених методів виявлення
мікроорганізмів. Особливу увагу при цьому необхідно звертати на патогенні і умовно-патогенні
мікроорганізми. Саме тому характеристика, біологічна дія, особливості визначення в харчовій сировині та
продуктах її переробки регламентованого нормативними документами мікроорганізма Bacillus cereus
(B. cereus) має наукову і практичну актуальність.
Вступ
Аналіз проблеми
Розроблення методології санітарного контролю якості харчової сировини і продуктів згідно з
рекомендаціями НАССР та визначення регламентованих контамінантів сучасними методами є необхідними
складовими в розробці наукових основ створення безпечних продуктів.
Мета роботи розробка способу підготовки зразків харчових продуктів для прискореного визначення в
них регламентованого бацилярного збудника харчових отруєнь мікроорганізма-контамінанта B. cereus.
Для досягнення поставленої мети необхідно виконати наступні завдання:
1) охарактеризувати основні властивості, біологічну дію B. cereus, регламентованого в харчовій сировині
та продуктах;
2) розробити спосіб підготовки зразків харчових продуктів для визначення B. cereus;
3) провести апробацію розробленого способу прискореним сучасним методом визначення B. cereus.
Мікроорганізми B. cereus відносяться до грампозитивних факультативно-анаеробних, рухомих,
спороутворюючих, паличкоподібних бактерій, які широко поширені в навколишньому середовищі грунті, на
рослинах, в воді, кишечнику і т.інш. Незважаючи на те, що ця культура була відома ще з кінця ХІХ сторіччя,
перші переконливі дані про харчові отруєння, спричинені даними бактеріями відносяться до 50-х років ХХ
сторіччя, коли Pisu I. і Stazzi L. спостерігали в Італії отруєння курячим бульйоном, що містив до 6,0х105 КУО в
1 см3 B. cereus, а Hauge S. описав масові спалахи захворювань в Норвегії, що охопили 600 осіб. Отруєння було
викликано картопляним пюре і кремом, в яких число бактерій B. cereus досягло 105 КУО/г [1,2]. За методом
Mossel D. було визначено контамінованість у 1,0·108 КУОл клітин і 3,6·104 спор/см3 B. cereus в овочевому
супі, вживання якого викликало у 1958 році в Угорщині масове харчове отруєння цими мікроорганізмами [3].
Діагностика отруєнь, що спричиняють B. cereus, відбувається практично у всіх країнах [4]. За даними
Центру з контролю і профілактики захворювань (CDC Foodborne Outbreak Online Database) в США щорічно
реєструється більше 60000 випадків захворювань, викликаних B. cereus.
Бактерії B. cereus здатні викликати у людей широкий спектр захворювань, що включають харчові
токсикоінфекції, системні та місцеві гнійні інфекції, в тому числі блискавичний сепсис, менінгіт, абсцес мозку,
ендофтальміт, пневмонію, ендокардит, остеомієліт, шкірну інфекцію по типу газової гангрени та ін., а у
тварин мастит великої рогатої худоби [5,6]. При цьому відмічається, що деяким пацієнтам з блювотною
симптоматикою при бацилярній харчовій інфекції помилково діагностують інтоксикаційний синдром,
викликаний Staphylococcus aureus, в той час як хибним збудником діарейного типу цієї токсикоінфекції
вважають Clostridium perfringens [7].
Основні фактори патогенності B. cereus пов’язані з виділенням активних екзоферментів, що здатні
руйнувати тканини: гемолізинів, фосфоліпаз, пороутворюючих ентеротоксинів, блювотного та діарейного
токсинів (HBL, NHE, цитотоксин K, ентеротоксин FM (Fm)) [8,9].
Харчову токсикоінфекцію з переважаючим діарейним синдромом викликає вживання в їжу ряду страв
без термічної обробки, зокрема м’ясних і рибних, непастеризованого молока, немитих овочів, в той час як
контаміновані B. cereus (105 108 КУО/г) сир, рис та інші продукти з високим вмістом крохмалю викликають
гастроентерит з переважанням блювотного синдрому [8,10].
У зв’язку з цим B. cereus є регламентованим мікробіологічним критерієм безпеки продукції і його
контроль в ряді продуктів є обов’язковим санітарно-епідеміологічним показником, затвердженим в СанПіН
2.3.2.1078-01.
Стосовно методів визначення B. cereus відомо, що в якості тестів ідентифікації, які входять в
стандартизовані методи аналізу, часто використовують характеристики метаболічних властивостей збудника, і
це не завжди дозволяє провести чітку диференціацію патогенних представників від непатогенних, що мають
однакові з патогенами фенотипічні ознаки [11]. Це знижує вірогідність результатів аналізу, ускладнює оцінку
поширеності патогенів в харчових продуктах і сировині і, головне, не гарантує від необґрунтованих браковок
продукції.
Найбільш достовірними в останні роки визнаються методи молекулярно-генетичного аналізу виділених
культур, засновані на виявленні кодованих ознак патогенності або аналізі послідовностей нуклеїнових
кислот [12]. У зв’язку з цим впровадження високоспецифічних методів аналізу і експресних діагностичних
тест-систем в офіційні схеми санітарно-мікробіологічного контролю харчових продуктів стає нагальною
потребою, яка дозволить підвищити ефективність роботи і раціоналізувати ресурси контролюючих органів.
Методи прискореного виявлення бактерій роду Bacillus передбачають висів певних кількостей
досліджуваних зразків (подрібнених харчових продуктів або змивної рідини) в спеціальні неселективні і
селективні середовища, підготовку мікробної біомаси, денатурацію бактеріальної ДНК, ампліфікацію
фрагментів та їх ідентифікацію [8,11,13].
Серед перелічених етапів визначення мікроорганізмів дуже важливим є належне їх виділення з різних
видів харчових продуктів, що стало предметом наступних досліджень.
Літературний огляд
Підготовка зразків харчових продуктів для визначення мікроорганізмів
Міждержавний стандарт ГОСТ 26671-2014 «Продукти переробки фруктів і овочів, консерви м’ясні та
м’ясо-рослинні. Підготовка проб для лабораторних аналізів» передбачається отримання однорідної маси
продукту за допомогою різних видів подрібнення дроблення, помелу або розтирання залежно від виду
продукту. процесі підготовки проб передбачається отримання для аналізу частинок потрібного розміру з
використанням сит, а після розведення водою при співвідношенні 1:5 рідких зразків соків та напоїв, а також
згущених продуктів (повидло, пюре тощо) центрифугування при 990 хв-1 15 хвилин. При отриманні зразків
однорідної консистенції проводять: подрібнення, використання сит, центрифугування, застосування
різноманітних прийомів при підготовці проб, зокрема, кількаразове просіювання, протирання, гомогенізацію, а
в разі необхідності видалення кісточок, спецій, різних домішок; при наявності жиру в продукті необхідним є
його розплавлення та додавання до проби; при аналізі заморожених продуктів додавання до продукту рідкої
фази, що утворилася при розморожуванні. Усі ці операції можуть призвести до втрат частини проби, а
головне мікроорганізмів і, як наслідок, до певних неточностей і похибок. Запропоновані режими підготовки
зразків ефективні при хімічних аналізах, в той же час значна частина мікробних контамінантів буде осідати
(переходити в тверду частину продукту) і потенційно може бути втрачена, що неможливо допустити.
Розроблений класичний метод посіву мікроорганізмів при визначенні B. cereus згідно ISO 7932:2004 в
харчових продуктах і кормах для тварин горизонтальним методом підрахунку презумптивних бактерій, який не
включає попередню підготовку проб. Але вирощування мікроорганізмів на певних поживних середовищах є
тривалим процесом, тому його небажано застосовувати в прискорених методах індикації.
У зв’зку з необхідністю скорочення часу аналізу нами проведені експериментальні дослідження з
визначення кількісного розподілення мікроорганізмів за фазами в зразках продуктів для встановлення
доцільних режимів. Апробація методу Sandra M. зі співавторами [14], при якому продукт подрібнюється зі
швидкістю 10000 12000 хв-1 протягом 2 хв при співвідношенні маси зразка і буферного розчину 1:10 та
застосовується для подальших молекулярно-генетичних досліджень, а саме полімеразно-ланцюгової реакції
(ПЛР) представлена на рис. 1
Рис. 1. Електрофореграма продуктів ПЛР в дослідах зразків сировини і продуктів з модельною
контамінацією B. cereus:
1 негативний контроль ПЛР; 2, 3, 6, 7 з подвійним центрифугуванням подрібнених зразків за розробленими
режимами; 4 з подрібненням зразків за методом Sandra M.; 5 одноразове центрифугування подрібнених
зразків з подальшим фільтруванням через нітроцелюлозні мембранні фільтри «Millipore» d 0,22 мкм;
8 маркери молекулярної маси (pBR322/BsuRI 587, 540, 502, 458, 434, 267, 234, 213, 192, 184, 124, 104, 89,
80 п. о., Fermentas).
Із наведених на рис. 1 результатів слід зазначити, що підготовка зразків лише шляхом подрібнення
різних видів харчових продуктів не дає змоги визначити продукти ампліфікації специфічного гену groEL до
мікроорганізмів групи B. cereus вірогідно в зв’язку з наявністю твердої фази продукту.
При виборі методу підготовки проб зразків виходили з певних складнощів для розділення твердої та
рідкої фаз при фільтруванні через мембранні фільтри і на відміну від запропонованого Черепахіною І.Я. зі
співавторами способу такого фільтрування [15] нами були досліджені зразки, які піддавали подвійному
центрифугуванню за різних режимів. При цьому було поставлено завдання розділення фаз шляхом
центрифугування підвищений вміст (%) мікроорганізмів при першому центрифугуванні в надосадовій рідині,
при другому центрифугуванні в осаді. Для всіх зразків визначали загальний вміст мезофільних аеробних і
факультативно-анаеробних мікроорганізмів МАФАнМ. Деякі з отриманих результатів наведено в табл. 1,2 і на
рис. 2.
Як видно з наведених в таблицях і на рис.2 результатів, основна маса мікроорганізмів знаходиться в осаді
при другому центрифугуванні, що дає змогу повноцінно проводити ПЛР їх дослідження, зокрема B. cereus із
групо- і видоспецифічними праймерами. Виділення мікроорганізмів може здійснюватися при додаванні
стерильної води, фосфатного буфера або фізіологічного розчину при співвідношенні досліджуваного зразка і
розчинника 1: (5,0÷10,0), а отриману суміш необхідно центрифугувати 2 3 хв при 1000 (104,7 рад/с або с-1)
2000 (209,4 с-1) хв-1, супернатант переносити в іншу центрифугувальну ємність і центрифугувати 2 5 хв при
7000 10000 об-1 (733,0 1047,0 с-1), і в осаді визначати наявність мікроорганізмів.
Таблиця 1 – Результати дослідження впливу умов центрифугування при виділенні мікроорганізмів
фізіологічним розчином із зразків харчових продуктів (n=3, Р≥0,95)
Досліджувані зразки, МАФАнМ (КУО/г (см3))
сік
сливовий*,
42000
десерт
гарбузовий*,
27300
пластівці
екструдовані
(вівсяні), 10400
локшина
швидкого
приготування,
7900
рибні
консерви*,
9100
1:5
1:10
1:10
1:10
1:10
Умови 1-го центрифугування
5
5
2
1
3
1500
1000
1000
1500
1000
3,9
1,4
0,6
0,4
0,4
Умови 2-го центрифугування
5
3
2
3
4
7000
8000
9000
7000
8000
3,7
2,4
0,8
0,6
0,8
*Примітка: консерви до стерилізації
Таблиця 2 – Результати дослідження впливу умов центрифугування при виділенні мікроорганізмів
фосфатним буферним розчином із зразків харчових продуктів (n=3, Р≥0,95)
Умови обробки
Досліджувані зразки, МАФАнМ (КУО/г (см3))
сік грушевий*,
38000
зелений горошок
консервований*,
45000
повидло
сливове*,
5000
пластівці
екструдовані
(перлові), 14000
м’ясні
консерви*,
80000
Співвідношення маси
зразка і буферного
розчину
1:5
1:7
1:10
1:7
1:10
Умови 1-го центрифугування
Тривалість, хв
5
3
3
4
3
Частота обертання, хв-1
1000
1500
1500
1000
1000
Кількість мікроорганізмів в
осаді КУО/г, 102
18,0
26,0
0,7
10,1
8,9
Умови 2-го центрифугування
Тривалість, хв
5
3
2
4
4
Частота обертання, хв-1
7000
8000
9000
7000
8000
Кількість мікроорганізмів
в осаді КУО/г, ·103)
35,0
41,0
3,9
11,6
75,0
*Примітка: консерви до стерилізації.
Рис. 2. Мікробний пейзаж при другому центрифугуванні за режимом: 3 хв, 733,0 рад/с (7000 хв-1)
а) в надосадовій рідині; б) в осаді
Таким чином, результати розробленого методу підготовки зразків харчової сировини і продуктів її
переробки свідчать про можливість визначити мікробіологічну їх забрудненість без тривалого накопичення
культур.
Методологія прискореної індикації бацилярного збудника харчових отруєнь B. cereus в рослинній
сировині та продуктах її переробки полягає у всебічному обгрунтуванні доцільного способу підготовки зразків
та застосуванні сучасного індикативного метода його визначення. Аналітичні відомості та проведені нами
попередні дослідження вказують на наявність в виділених штамах B. Cereus [6,8,11] гену токсичності nhe A.
Саме розробленим методом підготовки проб з використанням ПЛР підтверджено видоспецифічність
визначення Bacillus cereus (рис. 3).
Рис. 3. Електрофореграма продуктів ПЛР колекційних штамів бацил з парою специфічних
олігонуклеотидних праймерів до гену nhe A:
1 B. cereus ATCC 10702; 2 B. cereus ATCC 11778; 3 B. cereus УКМ В 5650; 4 B. cereus УКМ В 5671;
5 Paenibacillus polymyxa B 5760T; 6 маркери молекулярної маси (pBR322/BsuRI, Fermentas);
7 G.stearothermophilus ВКМ-В-718; 8 негативний контроль ПЛР.
Таким чином, ПЛР зі специфічними праймерами nhe AF и nhe AR, підібраними до ділянки гена nhe A,
підтвердила приналежність всіх тестованих колекційних штамів B. cereus до ентеротоксигенного виду В. cereus,
тоді як при ПЛР-аналізі ДНК колекційних видів G.stearothermophilus і Paenibacillus polymyxa і в негативному
контролі (ПЛР-суміш без ДНК) продуктів ампліфікації не було виявлено. Розмір ампліконів становив 553 п.о.,
що вказувало на належну специфічність ПЛР.
У результаті проведених досліджень:
охарактеризовано основні властивості, біологічна дія B. cereus, її розповсюдженість в оточуючому
середовищі та харчові продукти, які можуть бути контаміновані цими мікроорганізмами. Саме це призводить
до необхідності вважати цей мікроорганізм одним з критеріїв санітарної безпеки продуктів, регламентувати
та контролювати B. cereus в харчовій продукції;
Апробація методу підготовки проб та особливості визначення Bacillus cereus в харчових продуктах
Висновки
охарактеризовані класичні та сучасні методи визначення B. cereus. Наведено результати розробленого методу
підготовки зразків, що дозволяє визначити мікробіологічні забруднення без тривалого накопичення культур;
представлено результати прискореної індикації B. cereus в харчовій сировині та продуктах її переробки з
апробацією методу підготовки проб для визначення мікроорганізмів. Полімеразною ланцюговою реакцією
підтверджено групо- та видоспецифічність методу визначення В. cereus.
Список літератури
1. Hauge, S. Food poisoning by aerobic spore-forming bacilli [Text] / S. Hauge // J Appl Bact. 1955. 18. Р. 591 595.
2. Pisu, I. Intossicazione alimentare del Ba cillus cereus [Text] / I. Pisu, L. Stazzi // Nuovi Ann. 1952. 14. Р. 325329.
3. Mossel, D.A. Enumeration of Bacillus cereus in foods [Text] / D.A. Mossel, M.J. Koopman, E.J. Jongerius // Applied Microbiology. 1953.
15. Р 650653.
4. Edward, J. B. Bacillus cereus, a Volatile Human Pathogen [Text] / J.B. Edward // Clinical Microbiology. 2010. 23. Р. 382398.
5. Dierick, K. Fatal family outbreak of Bacillus cereusassociated food poisoning [Text] / K. Dierick, E.V. Coillie, I.J Swiecicka // Clin Microbiol.
2005. 43. Р. 42774279.
6. Dohmae, S. et. al. Bacillus cereus nosocomial infection from reused towels in Japan [Text] / J. Hosp.Infect. 2008. 69. Р. 361367
7. Scallan, E. et al. Foodborne Illness Acquired in the United States Major Pathogens [Text] / Emerg Infect Dis. 2011. 17(1). Р. 715.
8. Джей, Дж. М., Лёсснер Дж. , Гольден Д. А. Современная пищевая микробиология [Teкст] / пер. 7-го англ. изд. 2 -е изд. (эл.). М. :
БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. – 886 с.
9. Arnesen, L.P.S. From soil to gut: Bacillus cereu s and its food poisoning toxins [Text] / L.P.S.Arnesen, A. Fogerlund, P.E. Granum // FEMS
Microbiol. 2008. 32. Р. 579606.
10. Biesta-Peters, E.G. Characterization and Exposure Assessment of Emetic Bacillus cereus and Cereulide Production in Food Products on the
Dutch Market [Text] / E.G. Biesta-Peters, S. Dissel, M.W. Reij, M.H. Zwietering, H. Paul // Journal of Food Protection. 2016. 79(2). Р. 230238.
11. Пилипенко, I.В. Склад мікробних контамiнантiв овочевої сировини [Teкст] / I.В. Пилипенко, Я.Б. Паулiна, Л.M. Пилипенко, Г.В.
Ямборко // Мікробіологія і біотехнологія.– 2015. 3 (31). Р. 83 95.
12. Park, S.H. Simultaneous detection and identification of Bacillus cereus group bacteria using multiplex PCR [Text] / S.H. Park, H.J. Kim, J.H.
Kim, T.W. Kim // J. Microbial Biotechnol. 2007. 17 (7). Р. 1177 1182.
13. Ямборко, Г.В. Хемотаксономічні особливості та плаз мідні профілі аеробних та факультативно-анаеробних спороутворювальних
бактерій з овочевої продукції [Teкст] / Г.В. Ямборко, А.М. Остапчук, Ж.Ю. Сергєєва, Л.М. Пилипенко, І.В. Пи липенко //
Мікробіологія і біотехнологія. – 2017. 1 (37). Р. 56 72.
14. Sandra M. eEt. a l. The Ba cillus Chapter has been updated with the inclusion of a new optional chromogenic agar, Bacara agar, for the detection
and enumeration of Bacillus cereus in foods [Text] / Bacteriological Analytical Manual. 2012, February.
15. Заявка на изобретение 2006104588/13 РФ МПК C12Q 1/00 (2006.01) Спо соб опр еделения зараженн ос ти пр од оволь ств ия
патогенн ыми биологиче скими агентами при лаб орат орн ом контр ол е екст] / Черепа хина И.Я. , Феца йл ова О.П. , Бала хнова
В.В., Бурла ков а О.С ., Пому хина О ., Безуг лова Е. В., Ма зр ух о А ., Мишанькин Б. Н. Заявитель: Фед ера льное гос.
учр ежд ен ие зд равоо хра нения Ростов ский -на-Дону НИ И пр оти вочумн ый ин ст итут , заявл . 1 4.02.2006 , опубл . 1 0. 09.20 07.
BACILLUS CEREUS: ХАРАКТЕРИСТИКА, БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ,
ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ
И.В. Пилипенко, кандидат технических наук, докторант*, Е-mail: inna_p@live.ru
Л.Н. Пилипенко, доктор технических наук, профессор**, Е-mail: l.pylypenko@mail.ru
Е.С. Ильева, кандидат технических наук, доцент*, Е-mail: ilievalena2@gmail.com
Г.В. Ямборко, кандидат технических наук, доцент***, Е-mail: jamborko@mail.ru
А.Н. Свиржевский, студент факультета ПЕЕтаНТ ОНАПТ
*Кафедра биотехнологии, консервированных продуктов и напитков
**Кафедра биохимии, микробиологии и физиологии питания
Одесская национальная академия пищевых технологий ул. Канатная, 112, Одесса, Украина, 65039
***Кафедра микробиологии, вирусологии и биотехнологии
Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова, ул. Дворянская, 2, Одесса, Украина, 65082
Аннотация. Приведены характеристика, основные свойства, биологическое действие Bacillus cereus и перечень
некоторых пищевых продуктов, которые наиболее часто могут быть контаминированы этими микроорганизмами.
Охарактеризованы классические и современные методы определения Bacillus cereus. Приведены результаты разработанного
нами приоритетного метода подготовки образцов пищевого сырья и продуктов его переработки, позволяющего определить
микробиологические загрязнения без длительного накопления культур микроорганизмов. Представлены результаты
ускоренной индикации Bacillus cereus в пищевом растительном сырье и продуктах его переработки. Методом полимеразной
цепной реакции (ПЦР) подтверждена группо- и видоспецифичность метода определения Bacillus cereus.
Ключевые слова: Bacillus cereus, характеристика, биологическое действие, пищевые продукты, подготовка
образцов, ускоренное определение.
1. Hauge S. Food poisoning by aerobic spore-forming bacilli. J Appl Bact. 1955; 18:591-595.
2. Pisu I, Stazzi L. Intossicazione alimentare del Bacillus cereus. Nuovi Ann. 1952; 14:325-329.
3. Mossel DA, Koopman MJ, Jongerius E. Enumeration of Bacillus cereus in foods. J. Applied Microbiology.1953; 15: 650-653.
4. Edward JB. Bacillus cereus, a Volatile Human Pathogen. Clinical Microbiology. 2010; 23: 382-398.
5. Dierick K, Coillie EV, Swiecicka I. Fatal family outbreak of Bacillus cereusassociated food poisoning. J. Clin Microbiol. 2005; 43: 4277-4279.
6. Dohmae S, Okubo T, Higuchi S, Dohmae W et. al. Ba cillus cereus nosocomial infection from reused towels in Japan. J . Hosp.Infect. 2008; 69:
361-367
7. Scallan E, Hoekstra RM, Angulo FJ, Tauxe RV, Widdowson M-A, Roy SL et al. Foodborne Illness Acquired in the United States Major Path-
ogens. Emerg Infect Dis. 2011; 17(1): 7-15.
8. Dzhej DzhM, Lessner MDzh., Gol'den DA. Sovremennaja pishhevaja mikrobiologija, BINOM. Laboratorija znanij. M; 2014.
9. Arnesen LPS, Fogerlund A, Granu m PE. From soil to gut: Bacillus cereus and its food poisoning toxins. FEMS Microbiol. 2008; 32: 579-606.
10. Biesta-Peters EG, Dissel S, Reij MW, Zwietering MH, Paul H. Characterization and Exposure Assessment of Emetic Bacillus cereus and Cereu-
lide Production in Food Products on the Dutch Market. Journal of Food Protection. 2016; 79 ( 2) : 230-238.
11. Pylypenko IV, Paulina JaB, Pylypenko LM, Jamborko GhV. Sklad mikrobnykh kontaminantiv ovochevoji syrovyny. Mikrobiologhija i
biotekhnologhija. 2015; 3 (31): 83-95.
12. Park SH, Kim HJ, Kim JH, Kim TW. Simultaneous detection and identification of Bacillus cereus group bacteria using multiplex PCR. J
Microbial Biotechnol. 2007; 17 (7): 1177-1182.
13. Jamborko GhV, Ostapchuk AM, Serghjejeva ZhJu, Pylypenko LM, Pylypenko IV. Khemotaksonomichni osoblyvosti ta plazmidni profili
aerobnykh ta fakuljtatyvno-anaerobnykh sporoutvorjuvaljnykh bakterij z ovochevoji produkciji. Mikrobiologhija i biotekhnologhija. 2017; 1
(37): 56-72.
14. Sandra M, Tallent E, Jeffery Rhodehamel, Stanley M Harmon, Reginald W Bennett. The Bacillus Chapter has been updated with the inclusion
of a new optional chromogenic agar, Bacara agar, for the detection and enumeration of Bacillus cereus in foods. Bacteriological Analytical
Manual. 2012, February.
15. Zaja vka na y zo br ete ny e № 2006104588/13 RF MPK C12Q 1/0 0 (200 6.0 1) Sp os ob opredelenyja za ra zh ennosty prodovolj stv yja pa-
toghennыmy b yol og hy ch esk ym y aghenta my pr y la borator no m k ontro le / Cher epa khyna YJa, F eca jlova OP, Ba lakh no va VV, Burla -
kova OS, P omu khyna OY, Bezu ghlova EV, Mazruk ho AB, M yshanjkyn BN. Z aj av ytelj : Federa ljnoe ghos. u chr ezhd en ye zdra-
vookhr anen yja Rost ovskyj-na-Donu NYY pr ot yvoc hu mnыj y nstytu t, zaja vl. 14 .02.20 06 , opubl. 10 .09.2 007.
Отримано в редакцію 15.0 4.2017
Received 15.04.2017
Прийнято до друку 22.05. 2017
Approved 22.05. 2017
Article
Full-text available
Potential pathogens of foodborne toxic infections – bacterial contaminants Bacillus cereus isolated from plant raw materials and food products from the Ukrainian region were investigated. When determining of the proportion of isolated bacilli from the plant samples, it was established that the epidemiologically significant microorganisms of Bacillus cereus as agents of food poisoning are the second largest. The average value of contaminated samples of Ukrainian plant raw materials and processed products with Bacillus cereus is 36,2 %. The ability of Bacillus cereus strains identified by a complex of morphological, tinctorial, cultural and biochemical properties, to produce specific emetic and enterotoxins was studied. Molecular genetic diagnosis and detection of the toxin-producing ability of isolated 42 Bacillus cereus strains showed both the possibility of their rapid identification and the presence of specific toxicity genes. Multiplex polymerase chain reaction (PCR) was carried out with specific primers to detect toxicity determined of various bacilli genes: nheA, hblD, cytK, cesВ. The distribution of toxigenic genes is significantly different among the Bacillus cereus isolates from various sources. The nheA, hblD and cytK enterotoxin genes were detected in 100, 83,3 and 61,9 % of the investigated strains of Bacillus cereus, respectively. The cesB gene encoding emetic toxin was detected in 4,8 % of strains. Molecular-genetic PCR-method confirmed that all the isolated strains belong to the Bacillus cereus group, and the ability to produce toxins can be attributed to five groups. The main toxins that produce the investigated Bacillus cereus strains were nhe and hbl enterotoxins encoded by the corresponding genes of nheA and hblD. The enterotoxic type of Bacillus cereus was predominant in Ukrainian region. Studies of domestic plant food raw materials and products have confirmed the need to improve microbiological control of product safety by introducing accelerated specific diagnostics of contaminants by molecular genetics methods.
Article
Full-text available
The emetic toxin cereulide, which can be produced by Bacillus cereus, can be the cause of food poisoning upon ingestion by the consumer. The toxin causes vomiting and is mainly produced in farinaceous food products. This article includes the prevalence of B. cereus and of cereulide in food products in The Netherlands, a characterization of B. cereus isolates obtained, cereulide production conditions, and a comparison of consumer exposure estimates with those of a previous exposure assessment. Food samples (n = 1,489) were tested for the presence of B. cereus; 5.4% of the samples contained detectable levels (>102 CFU/g), and 0.7% contained levels above 105 CFU/g. Samples (n = 3,008) also were tested for the presence of cereulide. Two samples (0.067%) contained detectable levels of cereulide at 3.2 and 5.4 μg/kg of food product. Of the 481 tested isolates, 81 produced cereulide and/or contained the ces gene. None of the starch-positive and hbl-containing isolates possessed the ces gene, whereas all strains contained the nhe genes. Culture of emetic B. cereus under nonoptimal conditions revealed a delay in onset of cereulide production compared with culture under optimal conditions, and cereulide was produced in all cases when B. cereus cells had been in the stationary phase for some time. The prevalence of cereulide-contaminated food approached the prevalence of contaminated products estimated in an exposure assessment. The main food safety focus associated with this pathogen should be to prevent germination and growth of any B. cereus present in food products and thus prevent cereulide production in foods.
Article
Full-text available
Estimates of foodborne illness can be used to direct food safety policy and interventions. We used data from active and passive surveillance and other sources to estimate that each year 31 major pathogens acquired in the United States caused 9.4 million episodes of foodborne illness (90% credible interval [CrI] 6.6–12.7 million), 55,961 hospitalizations (90% CrI 39,534–75,741), and 1,351 deaths (90% CrI 712–2,268). Most (58%) illnesses were caused by norovirus, followed by nontyphoidal Salmonella spp. (11%), Clostridium perfringens (10%), and Campylobacter spp. (9%). Leading causes of hospitalization were nontyphoidal Salmonella spp. (35%), norovirus (26%), Campylobacter spp. (15%), and Toxoplasma gondii (8%). Leading causes of death were nontyphoidal Salmonella spp. (28%), T. gondii (24%), Listeria monocytogenes (19%), and norovirus (11%). These estimates cannot be compared with prior (1999) estimates to assess trends because different methods were used. Additional data and more refined methods can improve future estimates.
Article
Full-text available
Bacillus cereus is a well-known cause of food-borne illness, but infection with this organism is not commonly reported because of its usually mild symptoms. A fatal case due to liver failure after the consumption of pasta salad is described and demonstrates the possible severity of the emetic syndrome.
Article
Full-text available
Bacillus cereus group bacteria share a significant degree of genetic similarity. Thus, to differentiate and identify the Bacillus cereus group efficiently, a multiplex PCR method using the gyrB and groEL genes as diagnostic markers is suggested for simultaneous detection. The assay yielded a 400 bp amplicon for the groEL gene from all the B. cereus group bacteria, and a 253 bp amplicon from B. anthracis, 475 bp amplicon from B. cereus, 299 bp amplicon from B. thuringiensis, and 604 bp amplicon from B. mycoides for the gyrB gene. No nonspecific amplicons were observed with the DNA from 29 other pathogenic bacteria. The specificity and sensitivity of the B. cereus group identification using this multiplex PCR assay were evaluated with different kinds of food samples. In conclusion, the proposed multiplex PCR is a reliable, simple, rapid, and efficient method for the simultaneous identification of B. cereus group bacteria from food samples in a single tube.
Article
Bacillus cereus is a Gram-positive aerobic or facultatively anaerobic, motile, spore-forming, rod-shaped bacterium that is widely distributed environmentally. While B. cereus is associated mainly with food poisoning, it is being increasingly reported to be a cause of serious and potentially fatal non-gastrointestinal-tract infections. The pathogenicity of B. cereus, whether intestinal or nonintestinal, is intimately associated with the production of tissue-destructive exoenzymes. Among these secreted toxins are four hemolysins, three distinct phospholipases, an emesis-inducing toxin, and proteases. The major hurdle in evaluating B. cereus when isolated from a clinical specimen is overcoming its stigma as an insignificant contaminant. Outside its notoriety in association with food poisoning and severe eye infections, this bacterium has been incriminated in a multitude of other clinical conditions such as anthrax-like progressive pneumonia, fulminant sepsis, and devastating central nervous system infections, particularly in immunosuppressed individuals, intravenous drug abusers, and neonates. Its role in nosocomial acquired bacteremia and wound infections in postsurgical patients has also been well defined, especially when intravascular devices such as catheters are inserted. Primary cutaneous infections mimicking clostridial gas gangrene induced subsequent to trauma have also been well documented. B. cereus produces a potent beta-lactamase conferring marked resistance to beta-lactam antibiotics. Antimicrobials noted to be effective in the empirical management of a B. cereus infection while awaiting antimicrobial susceptibility results for the isolate include ciprofloxacin and vancomycin.
Article
For the enumeration of vegetative cells and spores of Bacillus cereus in foods, a mannitol-egg yolk-phenol red-agar has been developed which exploits the failure of B. cereus to dissimilate mannitol, and the ability of most strains to produce phospholipase C. When a high degree of selectivity was required, polymyxin B sulfate in a concentration of 10 ppm appeared to be the most effective selective additive. Useful characteristics for the identification of presumptive isolates of B. cereus were found to be: morphology, dissimilation of glucose mostly to acetyl methyl carbinol under anaerobic conditions, hydrolysis of starch and gelatin, reduction of nitrate, and growth on 0.25% chloral hydrate agar.
Article
Bacillus cereus is widespread in nature and frequently isolated from soil and growing plants, but it is also well adapted for growth in the intestinal tract of insects and mammals. From these habitats it is easily spread to foods, where it may cause an emetic or a diarrhoeal type of food-associated illness that is becoming increasingly important in the industrialized world. The emetic disease is a food intoxication caused by cereulide, a small ring-formed dodecadepsipeptide. Similar to the virulence determinants that distinguish Bacillus thuringiensis and Bacillus anthracis from B. cereus, the genetic determinants of cereulide are plasmid-borne. The diarrhoeal syndrome of B. cereus is an infection caused by vegetative cells, ingested as viable cells or spores, thought to produce protein enterotoxins in the small intestine. Three pore-forming cytotoxins have been associated with diarrhoeal disease: haemolysin BL (Hbl), nonhaemolytic enterotoxin (Nhe) and cytotoxin K. Hbl and Nhe are homologous three-component toxins, which appear to be related to the monooligomeric toxin cytolysin A found in Escherichia coli. This review will focus on the toxins associated with foodborne diseases frequently caused by B. cereus. The disease characteristics are described, and recent findings regarding the associated toxins are discussed, as well as the present knowledge on virulence regulation.