灭菌法的几个重要参数指标

T1 T2 lg D2 lg D1
T1 T2 Z
4）影响因素
• 不同微生物，有不同Z值。 • 同一微生物在不同溶液中，Z值不同（表2）
Z值越小，斜率越大，→T↑→D值变化大 Z值越大，斜率越小，→T↑→D值变化小 即Z值越大，此微生物对温度变化的敏感性越 弱，企图通过升高温度来加速杀灭微生物的效 果就不明显。
•
等渗液不一定是等张液,而等张 液一定是等渗液。等渗指体外 而言,等张指体内而言,两者计算 标准也有所不同。药剂学实验 中发现有些等渗药液如尿素、 无水乙醇或抗坏血酸进行生物 学溶血测定时,它们的溶血程度 可达药剂学上称这些药液为等 渗低张液,为防止溶血现象加入 其它物质常用氯化钠与葡萄糖 来调节为等张液这里不包括可 能因直接破坏红细胞膜引起的 溶血。这些药物引起溶血的原 因是它们的分子能自由通过红 细胞膜。
T1=110D℃1 下, 灭菌1MIN
D1
110 121 lg D2 lg D1
与T2=121℃下,灭菌0.079MIN等效，
或 =12.6
T2=121℃DD下12 , 灭菌1MIN与T1=110℃下,灭菌12.6MIN等效
3.FT值——T温度下的灭菌时间
1）定义：在一定的灭菌温度与已知Z值条 件下的等效灭菌时间。
• 等渗溶液又称等张溶液，指渗透量相当于血浆渗透量的溶液。（如 0.85%～0.9%NACL溶液和5%葡萄糖溶液。）
等张溶液是张力相等,等渗溶液是渗透压相等。 如果分子不能透过细胞膜时，等渗和等张相等
等张 ISOTONIC CONTRACTION
• 药剂学上，等张溶液是指，渗透压与红细胞张力相等的溶液。也就是， 与细胞接触时，使细胞功能和结构保持正常的溶液。此概念的提出，主 要是因为有的分子能够通过细胞膜，这里的“张力”（TONICITY)实际上 是指溶液中不能透过细胞膜的颗粒所造成的渗透压。
F0=
t2 L(t)dt
t1
即把每一时间点的灭菌率L叠加得到F0值，
或 F0=
t2
△T：测定tt1的L(间t) 隔时间通常取1MIN。
T1：升温达到100℃的时间点。 T2：冷却达到100℃的时间点。
等渗.等张的定义及渗透压计算公式
01.等渗.等张
定义
等渗：与血浆渗透压 相等的溶液，属于物 理化学概念。
• 描述微生物对热的耐受性。
D值定义图：
据D值定义，若lgN1- lgN2=1
则D=t2-t1=lg
t2 N1
t1 lg
N
2
=-
1
tg
即D为该直线斜率的负倒数。
2）测定D值 • 用已知微生物数的悬浮液接种至样品溶液。 • 取若干个样品，至少用三种不同的时间曝热（在一定的温度下）。 • 以微生物存活数的对数值为纵坐标，以曝热时间为横坐标作图，
• 等渗液是指渗透压相等的溶液。当两种不同浓度溶液用一种理想的半 透膜隔开时，则溶剂从低浓度溶液向高浓度溶液中渗透，这种溶剂渗 透的力，通常称为渗透压，也可理解为由于溶质分子对溶剂分子产生 的吸引力。非电解质溶液，渗透压取决于溶质的分子数；电解质溶液 的渗透压取决于已经电离的离子数和未电离的分子数的总和。临床上 说的等渗溶液，一般是指药液的渗透压与血浆的渗透压相等的溶液。 凡溶液浓度低于0.44%氯化钠溶液，大量静脉注射时，就有溶血现象发 生。
在121℃及Z=10℃条件下的等效灭菌时间： F0=D121×△LGN
5．灭菌率L（LETHAL RATE）（致死率）
1）定义：指在温度T下，灭菌1MIN所获得的标准（T=121℃）灭菌 时间L=D121/DT
2）物理意义
温度为121℃时杀灭90%微生物需D121=A MIN,温度T时，杀灭 90%的微生物需DT=B MIN。即121℃曝热A MIN与T℃曝热B MIN 的灭菌效力相当。
由式L=10T-121/Z，可知 当Z一定时，T↓→L↓，当T＜100℃时，L→0
即 当温度低于100℃时，L可忽略不计。
表3 Z=10℃时，不同温度下的灭菌率和 T灭菌时间
例：T=120℃时，∵Z=
T120 T121 lg D121 lg D120
∴
D121 D120
Leabharlann Baidu
T120 T121
10 Z
热力学温度。
• 气体常数：R=RMM,为每KG理想气体的气体常数,随气体的分子量
变化而变化,M为每千摩尔气体质量,而RM是每千摩尔理想气体的气体 常数,称为通用气体常数,也称普适气体恒量,不会随气体的分子量变化 而改变
• 热力学温度:又叫热力学温标，符号T，单位K（开尔文，简称开）。
FT=DT×△LGN DT：T温度时的D值。 △LGN：T温度下灭菌程序使微生物下降 的对数单位。（图5）
若 灭 菌 前 微 生 物 总 数 N0 ， 则 在 T 温 度 下 杀 灭 至 100 所 需 时 间 为 ： FT=DTLGN0
FT可理解为：灭菌程序赋予被灭菌品在T温度下的灭菌时间。
4.F0值——标准灭菌时间
2）测定Z值 • 至少用3个不同温度，分别测出某一个微生物在此三个温度下的D
值。 • 以LGD为纵坐标，温度T为横坐标，画出一直线。 • Z值即为此直线斜率负倒数。
3）定义图（图4）
Z=- =
=
(LD若G2/D△D2-1LL=GG1tD0Dg1(1=T=2L-GT1D)/Z1-LlGg DDT212=1lT,g则1 DZ2=T2-T1)
拓展
• 渗透压浓度与等渗液的前提是理想 半透膜,而张力浓度与等张液的条件是 红细胞膜。红细胞膜并非理想半透膜, 一些物质分子或离子能自由通过,某溶 液放在血液中若不发生各种不同程度 的溶血者,均可认为是等张液。等渗液 与等张液间既有联系又有区别,等张概 念可认为是在等渗概念的基础上发展 起来的。在儿科体液疗法中因小儿脱 水性质不同,通常将各种注射液混合成 等张液、半张液、低张液等,以适合于 不同体液疗法的需要。
等张：渗透压与红细胞膜 张力相等的溶液，属生物 学概念。
等渗液 ISOTONIC SOLUTION
• 把细胞（或者生物体）浸于某溶液中，当完全看 不到内部水的移动时，这种溶液对于细胞或细胞 液来说是等渗压的，此溶液称为等渗液。对于各 种生活系统，实际上产生水分平衡的溶液都是等 渗液。由于生物膜并不具有理想的半透性，因此， 等渗液不一定是等渗透势液（ISOSMOTIC SOLUTION）。
•
• 等张溶液能使红细胞保持正常体积和形态。
此概念的提出，主要是因为有的分子能够通过细胞膜，如 1.9%的尿素溶液，按质点数计算与血浆等渗，但因为它能 自由通过细胞膜，将红细胞置入其中会立即溶血，所以， 1.9%的尿素溶液是等渗溶液，但不是等张溶液，不能将其 输入血液中，而由于NaCl不能自由透过细胞膜，所以 0.85%NaCl既是等渗溶液，也是等张溶液。
1/6克分子乳酸钠或1份1/6克分子碳酸氢钠）：半张 ⑩ 4：3：2液（4份生理盐水：3份5%～10%葡萄糖：2份
1/6克分子乳酸钠或2份1/6克分子碳酸氢钠）：2/3张 1/6克分子乳酸钠液（1.87%）：等张
渗透压 OSMOTIC PRESSURE
定 义
• 将溶液和水置于U型管中，在U型管 中间安置一个半透膜，以隔开水和溶 液，可以见到水通过半透膜往溶液一 端跑，假设在溶液端施加压强，而此 压强可刚好阻止水的渗透，则称此压 强为渗透压，渗透压的大小和溶液的 重量摩尔浓度、溶液温度和溶质解离 度相关，因此有时若得知渗透压的大 小和其他条件，可以反推出溶质分子 的分子量。
得一直线，D值即为该直线的斜率负倒数。
3）影响因素 • 不同微生物具有不同D值。D值越小，证明微生物抗热性
越弱。曝热时间较短即可杀灭九成。
• 同一微生物，曝热温度T越高，D值越低（图3）
lgN
125℃
121℃
115℃
1
t O
D1
D2
D3
T↑，LGN下降得快，D小; T↓，LGN下降得慢，D大
• 环境条件（介质）（表1） 表1 介质对D值的影响
等渗透压和张力的区别
从生理观点来谈，在等张液中红细胞既不肿胀，也不皱缩，维持其原来形 状不变
从理化概念来谈，试设想把某种溶液用一个半透膜与血浆隔开，若半透膜 两侧的溶液渗透压相等，种溶液便是等渗液。
• • 正常情况下，细胞外液和细胞内液的渗透压是近似的。细胞内外渗透压
的取得平衡，是依靠细胞内外之间水分的移动。当细胞外液比细胞内液 的渗透压高时，水分由细胞内流向细胞外，反之则由细胞外流向细胞内。 无论是电解质或非电解质溶液，输入人体后，其药物微粒不能进入或很 少进入红细胞内，引起红细胞内渗透压相对降低，水分随之外流，使细 胞发生皱缩，这种溶液属高张液；若药物微粒过多进入红细胞内，使细 胞内渗透压随之增高，部分水分被吸入红细胞内，使之肿胀，这种溶液 属低张液；当只有某种输入的溶液不引起红细胞形态和体积变化时，才 能称为等张液。
例：某样品在121℃下曝热3分钟，微生物数由2×105降低至8×103 个。求D值。
解D=
=
=2.146MIN
t2 t1 lg N1 lg N2
3 lg 2 10 5 lg 8 10 3
2. Z值——灭菌温度系数
1）定义： 使D值减少90%所需增高的温度。（即D下降一个LG） 描述微生物对温度变化的敏感性。
• 溶液浓度越大，渗透压越大
渗透压的计算公式
• 简单的说渗透压是指溶质微粒对水的吸引力，所以渗透压与微粒的 数目多少有关。
• 1886年范特霍夫（J.H.VAN’T HOFF）根据实验数据得出一条规律： 对稀溶液来说，渗透压与溶液的浓度和温度成正比，它的比例常数就 是气体状态方程式中的常数R。
• 用方程式表示如下： Π=CRT • 式中Π为稀溶液的渗透压，C为物质的量的浓度，R为气体常数，T为
•
•
临床中人们习惯把水盐紊乱形式以渗透压的变化来表示。例如，失水大 于失盐，引起血钠浓度高于150mmol/L时，称为高渗性脱水； 若失盐大于失水，使血钠浓度低于150mmol/L时，称为低渗性脱水； 血钠浓度介于130～150mmol/L时，称为等渗性脱水。
临床常用溶液与张力
① 生理盐水：等张 ② 0. 9%氯化钠液：等张 ③ 林格氏液（复方生理盐水）：等张 ④ 改良达罗氏液（M·D液）：等张 ⑤ 三羟甲基氨基甲烷（3.6%）：等张 ⑥ 1/6克分子碳酸氢钠液（1.4%）：等张 ⑦ 1：1液（1份生理盐水：1份5%～10%葡萄糖）：半张 ⑧ 2：1液（2份生理盐水：1份1/6克分子乳酸钠）：等张 ⑨ 3：2：1液（3份5%～10%葡萄糖：2份生理盐水：1份
表2 嗜热脂肪杆菌在不同溶液中的Z值
例：设Z=10℃，T1=110℃，T2=121℃。 试分析T1、T2下的灭菌效果。（101.1=0.079）
例：设Z=10℃，T1=110℃，T2=121℃。试分析T1、 T2下的灭菌效果。（10-1.1=0.079）
解:由Z=
,可得T1 :10T=2
lg =D-12 .1 lg D=20.0l7g9D1 D2
T120 T121
120121
D 10 10 121
Z
10
L=
DT
=0.794
6．F0的计算
1）理想状态，灭菌过程中升温、降温瞬间完成， 灭菌温度恒定不变。
则可用公式计算： FT=DT×LGN0， F0=D121×LGN0 N0：灭菌前微生物数。 2）实际上，一个产品灭菌过程总有三个阶段： 升温、保温、冷却。即灭菌过程不是始终在恒 定温度下进行。（下图）
故L=D121/DT表示T℃下曝热1MIN相当于在121 ℃下曝热A/B MIN。
∵Z=
, T1 T2
∴D2/D1=1l0g(TD1-2T2)/lZg D1
令T2=121，T1=T，
则 L=D121/DT=10T-121/Z ………………①
∵FT= DT×△LGN ，F0=D121×△LGN
∴L=D121/DT=F0/FT……………………②∴FT=F0/L ……………………………③（表3）
灭菌法的几个重要参数指标
1. D值——耐热参数 2. Z值——灭菌温度系数 3. FT值——T温度下的灭菌时间 4. F0值——标准灭菌时间 5. 灭菌率L（LETHAL RATE）（致死
率）
1.D值——耐热参数
1）定义：将一含微生物的样品在一定的温 度下杀菌，当样品中的微生物消灭90% 时，所需的时间，又称九成杀灭时间。 （DECIMAL REDUCTION TIME）即细菌数 减少一个对数单位所需的时间。