热力灭菌的动力学基础
热力杀菌
热力杀菌原理中国检验检疫科学研究院综合检测中心1.引言•1874年，美国马里兰州巴尔的摩市罐头制造商A．K．Shriver发明了杀菌锅，这是世界上第1个使用蒸汽在高温高压下来杀菌食品的杀菌锅系统。
这一事件标志着商业化加工罐藏食品的开始。
2热力杀菌基础•建立罐藏食品热力杀菌的基础是广泛的食品微生物学和杀菌方法的知识。
高温杀死了己经存在的微生物，而密封容器防止了食品受到再次污染。
•确定罐藏食品杀菌所需的适当温度和时间已经成为是罐头工业重点研究的主题。
热力杀菌工艺规程的制订并非易事。
它取决于一系列因素的知识，包括产品的特性、包装容器的尺寸、热杀菌规程的细节。
相当重要的知识是污染微生物的生长繁殖特性和耐热性。
•主管机构要求应由具有热力杀菌专业知识的杀菌权威来建立热力杀菌工艺规程。
杀菌权威是一些具有密封容器包装食品的热力杀菌专业知识和具有恰当的热力杀菌测试设备的个人或组织。
2.1杀菌规程•杀菌规程包括热力杀菌参数如产品初温、杀菌温度和杀菌时间以及可能影响获得商业无菌的关键因子。
可能影响杀菌规程的关键因子包括产品、容器、预处理方式或杀菌系统的任何特性、条件或无菌状况。
2.1杀菌规程•美国食品加工者协会26-L（NFPA）整土豆罐头的杀菌规程罐型固形物最低初温杀菌温度最大装罐量116 118 1213 热力杀菌的建立•微生物的耐热性取决于一些必须加以考虑的因素，这些因素可以分成三大类——微生物的生长特性、食品特性对微生物受热的影响、食品种类对受热微生物生长的影响。
•杀灭产品中微生物所需的热量可以通过热致死时间(TDT)测试来确定。
三颈瓶法用于那些加热温度低于沸水温度的产品。
选用的方法取决于各类因素，包括产品的种类和使用的杀菌系统。
3.1微生物的耐热性•指数递减时间D 值•D值：即指数递减时间，是热力致死速率曲线斜率的负倒数，可以认为是在某一温度下，每减少90％活菌（或芽孢）所需的时间，通常以分钟为单位。
•微生物数量的减少•10612D 加工10-6（0.000001）热力杀菌原理热力杀菌原理热力杀菌原理•微生物耐热性•Z值：当热力致死时间减少1/10或增加10倍时所需提高或降低的温度值，一般用Z值表示。
D值是指在一定温度下讲述
D值是指在一定温度下，杀灭90%微生物（或残存率为10%）所需的灭菌时间。
在一定灭菌条件下，不同微生物具有不同的D值；同一微生物在不同灭菌条件下，D值亦不相同。
因此D值随微生物的种类、环境和灭菌温度变化而异。
Z值是指灭菌时间减少到原来的1/10所需升高的温度或在相同灭菌时间内，杀灭99%的微生物所需提高的温度。
F值为在一定温度（T）下，给定Z值所产生的灭菌效果与在参比温度（T0）下给定Z值所产生的灭菌效果相同时，所相当的灭菌时间，以min为单位。
F值常用于干热灭菌。
F值的数学表达式如下：式中，Δt为测量被灭菌物温度的时间间隔，一般为0.5～1min，T为每个时间间隔Δt所测得被灭菌物温度，T0为参比温度。
F0值为一定灭菌温度（T）下，Z为10℃时所产生的灭菌效果与121℃，Z值为10℃所产生的灭菌效果相同时所相当的时间（min）。
也就是说，不管温度如何变化，t分钟内的灭菌效果相当于在121℃下灭菌F0 分钟的效果。
在湿热灭菌时，参比温度定为121℃，以嗜热脂肪芽孢杆菌作为微生物指示菌，该菌在121℃时，Z值为10℃。
则：显然，即把各温度下灭菌效果都转化成121℃下灭菌的等效值。
因此称F0为标准灭菌时间（min）。
F0目前仅应用于热压灭菌。
干热灭菌法系指物品于干热灭菌柜、隧道灭菌器等设备中、利用干热空气达到杀灭微生物或消除热原物质的方法。
适用于耐高温但不宜用湿热灭菌法灭菌的物品的灭菌，如玻璃器具、金属制容器、纤维制品、固体试药、液状石蜡等均可采用本法灭菌。
干热灭菌条件一般为160～170℃×120min以上、170～180℃×60min以上或250℃×45min以上，也可采用其它温度和时间参数。
总之，应保证灭菌后的产品其SAL≤10-6。
干热过度杀灭后产品的SAL应≤10-12，此时物品一般无需进行灭菌前污染微生物的测定。
250℃ 45min的干热灭菌也可除去无菌产品包装容器及有关生产灌装用具中的热原物质。
生化工程第二章-培养基灭菌(1)
培
养
基
灭
菌
生
化 工
N0 40 10 6 2 105 81012
程 N 10 3; K 1.8 min 1
第
二 章
t 2.303 lg N0
KN
培 养
2.303 lg(81015 ) 20.34 min
基
1.8
灭
菌
生 化 工 实际上，培养基在加热升温时(即升温阶 程 段)就有部分菌被杀灭，特别是当培养基 第 加热至 100 ℃ 以上，这个作用较为显著。 二 因此，保温灭菌时间实际上比上述计算的 章 时间要短。严格地讲，在降温阶段也有杀
基 灭
灭菌的依据。
菌
生
化 工
微生物热死灭动力学方程
程 微生物热致死是指微生物受热失活直到
第 死亡,微生物受热死亡主要是由于微生物
二 章 培 养 基
细胞内酶蛋白受热凝固,丧失活力所致。
在一定温度下,微生物受热后,其死活细胞 个数的变化如化学反应的浓度变化一样, 遵循单分子反应速率理论。
灭
菌
生
化
工 程 第 二 章
章 表明：ln K 与 1/T 之间呈直线关系，其斜率
培 为 –ΔE/R，在不同 T 时做灭菌试验，求得
养 相应的 K 值，即可求出ΔE。 基
灭
菌
生 化 工 程
第 二 章
培 养 基 灭 菌
生 化 工 以上可以看出：ΔE 同 T 一起决定 K 值，即： 程
第 二
K KE,T
章 培 养
将ln K E ln A两边对T求导 RT
基 灭
d ln K dT E RT 2
菌
生
辅助设备确认系列：第一节热力灭菌知识
辅助设备确认系列：第一节热力灭菌知识扫码入群1辅助设备指除制药工艺设备、分析仪器之外的其它设备，主要包括热力灭菌设备和环境试验设备。
热力灭菌设备主要提供稳定的灭菌/除热原温度，环境试验设备主要提供稳定的温度和（或）湿度环境。
热力灭菌知识热力灭菌是制药行业使用最广的灭菌方式。
当温度超过细胞最佳生理活动时，随着温度的升高，细胞代谢减缓，细胞的生长及繁殖最终停止。
每种细胞对温度的耐受性均有上限，一旦温度超过上限，起生命作用的蛋白质、酶及核酸会被永久性的破坏，从而导致细胞发生不可逆转的死亡。
对于热力灭菌，湿度对杀灭细菌芽孢起着重要作用，根据湿度的不同，热力灭菌分为湿热灭菌和干热灭菌。
湿度达到饱和[相对湿度(RH)为100％时的灭菌方式称为湿热灭菌；相对湿度低于100％条件下的灭菌方式统称干热灭菌。
实验数据表明，温度在90～125℃之间，相对湿度在20％～50％时，细菌芽孢较难杀灭；当相对湿度高于50％或低于20％时较易杀灭。
从灭菌机理上说，湿热灭菌是使微生物的蛋白质及核酸变性而杀灭微生物，湿热灭菌所需的温度较低。
干热灭菌是利用高温使微生物或脱氧核糖核酸酶等生物高分子产生非特异性氧化而杀灭微生物，干热灭菌需要较高的温度条件。
在恒定的热力灭菌条件下，同一种微生物的死亡遵循一级动力学规则（也叫存活曲线）。
微生物死亡速率是微生物的耐热参数D和杀灭时间的函数，它与灭菌程序中微生物的数量无关。
存活曲线可以用下面的半对数一级动力模式来表示：Log N F = Log N o-F(T,z)/D T公式中：N灭菌前微生物数量oN灭菌F分钟后微生物存活数量FD温度T下将微生物杀灭90％或使之下降一个对数单位所需的时间Tz 使微生物的D值变化一个对数单位所需升高或下降的温度F(T,z) 灭菌程序在确定的温度系数z下的T℃等效灭菌时间半对数模型的微生物存活曲线如下图所示：图1 半对数模型的微生物存活曲线热力灭菌能量传递的方式分为传导、对流和辐射。
灭菌参数(F值和F0值)
灭菌参数（F 值和F 0值）D 值：（考察对时间的关系）在一定温度下，杀灭90%微生物所需的灭菌时间。
杀灭微生物符合一级动力学方程，即有kt dtdN -= 或303.2lg lg 0kt N N t =- 式中，t N ：灭菌时间为t 时残存的微生物数；0N ：原有微生物数；k ：灭菌常数)10lg 100(lg 303.2-=kt D ＝ D 值随微生物的种类、环境和灭菌温度变化而异。
Z 值：（考察对温度的敏感性）降低一个lgD 值所需升高的温度，即灭菌时间减少到原来的1/10所需升高的温度或相同灭菌时间内，杀灭99%的微生物所需提高的温度。
1212lg lg D D T T Z --= 即101212Z T T D D -=F 值：在一定灭菌温度（T ）下给定的Z 值所产生的灭菌效果与在参比温度（T 0）下给定的Z 值所产生的灭菌效果相同时所相当的时间。
常用于干热灭菌∑-∆=100Z T T t FF 0值：在一定灭菌温度（T ）、Z 值为10℃所产生的灭菌效果与121℃、Z 值为10℃产生的灭菌效果相同时所相当的时间（min ）。
∑-∆=101210Z T t F物理F0值数学表达式：F0 = △t ∑10 T-121/ Z生物F0值数学表达式：F0=D121℃×(lgN0-lgNt) 为灭菌后预计达到的微生物残存数，即染菌度概率。
F0值F0值仅限于热压灭菌，生物F0值相当于121℃热压灭菌时，杀灭容器中全部微生物所需要的时间。
F0值体现了灭菌温度与时间对灭菌效果的统一，数值更为精确、实用。
为了确保灭菌效果，应适当增加安全系数，一般增加理论值 的50%。
键词：罐头，杀菌，F值，D值，Z值一、实际杀菌F值指某一杀菌条件下的总的杀菌效果。
通常是把不同温度下的杀菌时间折算成121℃的杀菌时间，即相当于121℃的杀菌时间，用F实表示。
特别注意：它不是指工人实际操作所花时间，它是一个理论上折算过的时间。
〖医学〗消毒灭菌课件
二 、紫外线灭菌
概念
利用电子射过水银气体 产生的紫外线而杀菌的方法
杀 菌了直接：使蛋白质、酶等变性失活 机理儿间接：空气中产生臭氧或过氧化氢
有效距离：1.5~2.0m 使用 理想波长：265nm
30w 紫外灯照30min→ 避光30min
20.
习丁主造工支 白句专
展
作
医学精品课件
本 文档免费认览阅读，下载后可以编辑修改。
113.0 114.3 115.6 116.8
118.0
压力
兆帕
0.090 0.096 0.103
0.110 0.117 0.124 0.138 0.152 0.165 0.179 0.193 0.207
千克/厘米²
0.914 0.984
1.055
1.120 1.195 1.266 1.406 1.547 1.687 1.827 1.970 2.110
水沸点随热蒸汽压力的增加而升高 原理 密闭锅 蒸气多 压力高 沸点高
返回本节 10
步骤：装锅 →加热排气 →升压 →保压灭菌→ 降压出锅
使 用 关键：排净冷空气
灭菌时间和压力因物而异
注意 升降压力要稳
灭菌时间从保压时算起 压力降至“0”才能开盖
12
纯蒸气压力与温度的关系
压
兆帕
0.007 0.014 0.021 0.028 0.035 0.041 0.048
21
特点
小是注洪潜汽消得は后にe==== 常=常后注用三m
j
透力很弱
Ⅲ
定期更换灯管
只起辅助作用
伤眼睛和皮肤
I=e===e==ee#eeeeeeeeee="
返回本节
2020罐头热力杀菌原理及杀菌公式的确定(教案)
PA3679菌种热处理温度和时间
加热温度(℃)TI 估计死灭时间分)FI
114
117 121
80
40
16
8
10
(2)、微生物的耐热 性曲线(D值) D值表示在一定的环境中和一定的热力致死温度条件下，每杀死
90%原有残存活菌数(芽孢数)所需要的时间(分)。 如在110℃下杀死90%某一细菌需要10分钟，则这个细菌在110℃的 耐残热存性芽可孢用数D(对110数=1值0分) 为来纵表坐示标。，在画半出对加数热坐致标死纸速上度以曲时线间，为D横值坐是标细， 菌致死率曲线上穿过一对数周期的时间 (分)，即在一定温度下加热， 使其细菌数减少到所需的时间，它是细菌和芽孢在各不同致死温度
n 热力致死时间就是热力致死温度保持恒定不变，将 处于一定条件下的悬浮液或食品中某一菌种的细胞 或芽孢全部杀死，所必须的最短热处理的时间(分)。
n 热力致死时间随致死温度而异，若在半对数坐标图 上以纵坐标为热处理时间，横坐标为热处理温度画 出的曲线就是热力致死时间曲线 (又称内视性热力致 死时间曲线)，它为直线，表示了不同热力致死温度 时细菌芽孢的相对耐热性，一般热力致死规律以指 数递减进行的。
14
(5)、Z值
n Z倍值变表化示时加相热对致应死的时加间热或温致度死(℃率)(的D值变)化按，照如101 将某或1一0 细菌芽孢的D值的对数为纵坐标，加热温度为横坐 标，画出的曲线(耐热曲线)上的斜率的负倒数就是Z
值，其定义就是热力致死时间和仿热力致死时间曲
线上横过一个对数循环时所需要的温度(℃)。Z值越
6
7
n 从图中可以看到，加热致死速度曲线一般都呈 直线，因此死亡速度常数K，即加热致死速度 曲线的斜率可用下列公式表示： K＝(㏒ a- ㏒b)/t
热力灭菌的动力学基础
25
热力灭菌旳对数规则
（3）FT 值——T（oC）灭菌时间
FT 值指 T（oC）灭菌值，系指一个给定 Z 值下，灭菌程序在温度 T（oC） 下的等效灭菌时间。（包括 100 oC 以上的升温和降温的等效灭菌时间）
FT=DT×ΔlgN
（3-4）
式中，DT 为在 T（oC）下微生物的 D 值；ΔlgN 为 T（oC）下灭菌程序
输处理中被未经过滤的空气微粒所致的污染，由人员
或其他物品接触遭受污染时，要将芽孢完全杀灭会很
困难，正因为如此，GMP 要求采取一切必要的措施防
止污染。
9
影响灭菌效果旳原因
2、相对湿度 在热力灭菌中，水对灭活细菌芽孢起着重要作 用。与水相关的灭菌方式只有两种：湿热和干热。 湿度达到饱和[相对湿度（RH）为 100%（或 aw=1.0）] 时的灭菌方式称为湿热灭菌；相对湿度低于 100% 条件下的灭菌方式统称干热灭菌。 实验数据表明，温度在 90~125oC 之间，相对湿 度在 20%~50%时，细菌芽孢较难杀灭；当相对湿 度高于 50%或低于 20%时，则较易杀灭。这对选择 灭菌条件具有十分重要的指导意义。
用定律，在恒定温度及保持其他条件不变的情况下，单位
时间内被杀灭的微生物的速度正比于时间为 t 时存活的微
生物数目，即
dN/dt=－KN
（3-1）
式中 N 为 t 时存活的微生物数，负号表示数量在减少。
14
热力灭菌旳对数规则
如果把普通坐标（图 3-4）
换成半对数坐标，则可得
lgN
到一直线图 3-5。
饱和蒸汽的穿透性比干热空气及过热蒸汽的穿透性要 强得多。蒸汽冷凝时放出的潜热(2.26kJ/g)传给被灭菌品， 使之升温并使被灭菌品所带的微生物尤其是表面微生物发 生水合作用，从而加速了它们的死亡。
热力杀菌实验报告
一、实验目的1. 了解热力杀菌的基本原理和方法。
2. 掌握热力杀菌设备的操作技巧。
3. 熟悉热力杀菌过程中可能出现的问题及应对措施。
4. 通过实验验证热力杀菌的效果。
二、实验原理热力杀菌是利用高温对微生物进行杀灭的一种方法。
在一定的温度和时间内，高温能够破坏微生物的细胞结构，使其失去繁殖能力，从而达到杀菌的目的。
热力杀菌的方法主要有巴氏杀菌、高压蒸汽杀菌等。
三、实验材料1. 菌种：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等。
2. 培养基：牛肉膏蛋白胨培养基、营养肉汤等。
3. 热力杀菌设备：高压蒸汽灭菌器、巴氏杀菌器等。
4. 实验仪器：电子天平、移液器、培养箱、显微镜等。
四、实验方法1. 菌种活化：将菌种接种于牛肉膏蛋白胨培养基，37℃培养24小时。
2. 菌液制备：将活化后的菌种接种于营养肉汤，37℃培养至对数生长期。
3. 分光光度法测定菌液浓度：使用分光光度计测定菌液在600nm处的吸光度，计算菌液浓度。
4. 热力杀菌实验：将菌液分为两组，一组进行高压蒸汽杀菌，另一组进行巴氏杀菌。
a. 高压蒸汽杀菌：将菌液加入高压蒸汽灭菌器，调节温度至121℃，压力至0.15MPa，保持15分钟。
b. 巴氏杀菌：将菌液加入巴氏杀菌器，调节温度至75℃，保持15分钟。
5. 杀菌效果检验：将杀菌后的菌液进行活菌计数，比较杀菌前后的菌液浓度，计算杀菌率。
五、实验结果与分析1. 高压蒸汽杀菌实验结果：杀菌后的菌液浓度较杀菌前降低了5个数量级，杀菌率为99.999%。
2. 巴氏杀菌实验结果：杀菌后的菌液浓度较杀菌前降低了4个数量级，杀菌率为99.99%。
3. 结果分析：高压蒸汽杀菌和巴氏杀菌均能有效杀灭菌液中的微生物，其中高压蒸汽杀菌效果更佳。
六、实验结论1. 高压蒸汽杀菌和巴氏杀菌均为有效的热力杀菌方法，可广泛应用于食品、医药等领域。
2. 在实际操作中，应根据具体需求选择合适的杀菌方法，以达到最佳的杀菌效果。
3. 实验结果表明，高压蒸汽杀菌效果优于巴氏杀菌，但巴氏杀菌在食品加工中更为常用。
生物化工基础-灭菌动力学
《生物化工基础》第六次作业 化 23 张猛 2012011916
������������ 其中：
A：指前因子，常数，min-‐1 ∆������： 死亡活化能，J/mol 将已有数据进行处理后，所得结果整理如下：
T/℃
Δ
t/min
k/min-‐1
lnk
1/T
100
0
101
示意图如下：
综上，利用过滤除菌时，不同除菌方法的除菌的机理不同。一般认为惯性撞 击截留、拦截截留和布朗运动截留的作用较大，重力和静电引力的作用较小。
2) 根据阿雷尼乌斯公式，处理所给出表格中的数据，回归成公式的形式。
《生物化工基础》第六次作业 灭菌动力学
化 23 张猛 2012011916 1) 简述空气过滤除菌的原理，请试着画出形象的原理图。 答： 过滤除菌法是对空气进行灭菌时最常采用的方法，基本原理是通过让含菌空 气通过过滤介质，阻截空气中所含微生物，从而获得无菌的空气。根据过滤介质 孔径与固体颗粒的相对大小，可分为绝对过滤和深层过滤。 绝对过滤：过滤介质的滤孔小于固体颗粒，颗粒被过滤介质截留。
升温速度为：
������! = 100℃
������! = 1℃/������������������
4
《生物化工基础》第六次作业 化 23 张猛 2012011916
图 6. 30 组数据散点图 观察可知，在 1/T 接近 0.010 处的数据点，偏离线性的程度较大，为保证准 确性，舍去上图中的后三个数据点，重新绘制散点图，并进行线性拟合，结果如 下：
图 7. 舍去偏离较大的数据后重新拟合结果
示意图如下（箭头表示微粒布朗运动的可能方向）：
[物理]snt04002005-热力杀菌
![[物理]snt04002005-热力杀菌](https://img.taocdn.com/s3/m/5751b1178e9951e79b892786.png)
容器各层间如使用分隔板，它们应按上述规定 冲孔。
h
53
h
54
h
55
静止高压蒸汽杀菌锅的 装备和操作规程
(10)空气阀 使用空气加压冷却的 杀菌锅必须装有合适的阀门以防 止杀菌过程中有空气漏入锅内。
h
13
卧式杀菌锅装置示意图
h
14
立 式 杀 菌 锅 装 置 图
h
15
装备和操作规程
h
16
静止高压蒸汽杀菌锅的装 备和操作规程
(1) 指示玻璃水银温度计 每一杀菌锅必
须至少装置一支玻璃水银温度计，其分刻
度便于读到0.5℃或1℉，而其每厘米温度
读数范围不应超过3.7℃(或每英寸不超过
17℉)。
h
h
30
温
度
加锁
记
录
装
置
h
31
静止高压蒸汽杀菌锅的装 备和操作规程
记录仪可与蒸汽控制器组合成为一 台记录控制仪。温度记录仪的感温球 必须装在杀菌锅锅壳内或附设在壳侧 的插座室内。
h
32
h
33
h
34
静止高压蒸汽杀菌锅的装 备和操作规程
每一温度记录仪感温球插座室必须设有
一只1.6毫米(或1/16英寸)或更大的泄气口，
h
25
静止高压蒸汽杀菌锅的装 备和操作规程
(2) 温度记录装置 每只杀菌锅必须有一
台精确的温度记录装置。温度记录装置上
的刻度在杀菌温度5.6℃范围内每格刻度
不超过1.1℃(或每10℉温度范围内每格刻
度不超过2℉)。每张记录图纸在杀菌温度
第六章 灭菌动力学
y = 0.0122x R2 = 0.9771
0.08
0.06
0.04
0.02
ln Nt N0
0
0
2
4
6
8
10
14
12
y = 1.5943x
R2 = 0.9999
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
t
0.35 0.3
0.25
y = 0.0326x R2 = 0.9917
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
2
4
0.24953 0.293253
110
0 0.798507696 1.609437912
2.38959647 3.193167468 4.782504201 6.299349327
9.60338296 12.76236064
120
0 4.7627991 9.5261933 14.428615
0.12 0.1
Del系数，Nabla系数和灭菌标准
03 液体介质的灭菌方式
介质的批式灭菌
例：有一发酵罐内装40m3培养基，在121温度下进行实罐灭菌。原污 染程度为每1mL 有2*105个耐热细菌芽孢，121度时灭菌速度常数为 1.8min-1。求灭菌失败机率为0.001时 所需要的灭菌时间。
解：
t 1 ln N 0 2.303 lg N 0 K Nt K Nt
第六章灭菌动力学.ppt null 5229285rr 分享于 2012-11-05 07:45:6.8 暂无简介 文档格式: .ppt 文档页数: 98页 文档大小: 3.11m 文档热度: 文档分类: 待分类 文档标签: 灭菌动力学 系统标签: 灭菌 动力学 微生物 培养基 芽孢 发酵罐
热力灭菌工艺的微生物学验证
热力灭菌工艺的微生物学验证注射剂无菌保证工艺研究及评价的原则要求注射剂无菌保证工艺是指为实现规定的无菌保证水平所采取的经过充分验证后的灭菌（无菌）生产工艺。
目前，注射剂的无菌保证工艺主要有两种：1.终端灭菌工艺：在控制微生物污染量的基础上，在药品灌封后，通过湿热灭菌方式除菌。
一般来说，本方法成本低，无菌保证水平高，适宜于大容量注射剂和小容量注射剂的灭菌。
2.无菌生产工艺：在无菌系统环境下，通过除菌过滤法或无菌操作法，以防止污染为目的，消除导致污染的各种可能性来保证无菌水平。
一般来说，由于本方法对环境系统的要求高，且影响无菌操作的因素多而使得无菌保证水平比终端灭菌工艺低。
无菌生产工艺一般适宜于粉针剂，亦可适宜于临床需要但不能进行终端灭菌的小容量注射剂。
由此，终端灭菌工艺和无菌生产工艺具有不同的系统要求、不同的除菌方法和不同的无菌保证结果。
评价无菌保证工艺是否有效曾一度主要通过对终产品抽样进行无菌检验来判断；由于微生物在产品中的分布是不均匀的，且抽检样品的数量有限，故抽检的结果不能真实代表整批产品的无菌状态。
国际上更为注重无菌保证工艺的设计是否合理、所用的设备与工艺是否经过充分的验证，在此基础上，切实按照验证后的工艺进行生产，这样才能保证灭菌（无菌）工艺的可靠性。
在业界，常用“无菌保证水平”（Sterility Assurance Level,SAL）概念来评价灭菌（无菌）工艺的效果，SAL的定义为产品经灭菌/除菌后微生物残存的概率。
该值越小，表明产品中微生物存在的概率越小。
为了保证注射剂的无菌安全性，国际上一致规定，采用湿热灭菌法的SAL不得大于10-6，即灭菌后微生物存活的概率不得大于百万分之一；而采用无菌生产工艺的产品，其SAL一般只能达到10-3，故仅限于临床必需注射给药而确实无法耐受终端灭菌的产品。
无菌生产工艺只适用于粉针剂或部分小容量注射剂。
一、注射剂剂型选择的原则从无菌保证水平的角度考虑，注射剂剂型选择的一般原则如下：1．首先要考虑被选剂型可采用的灭菌工艺的无菌保证水平的高低。
生物化工工艺学--第5章--培养基的灭菌
应用范围：空气消毒 手术室、传染病房、细菌实验室 不耐热物品的表面消毒
电离辐射
包括高速电子、X射线和 γ 射线 杀菌机理：产生游离基，破坏DNA。
应用范围： 一次性医用塑料制品的消毒
食品的消毒不破坏其营养成分
1.3 过滤除菌法
用物理阻留的方法 将液体或空气中的细菌除去，以达到除菌目的
滤菌器
含有微细小孔<0.22微米，只允许液体或气体通过，而大 于孔径的细菌等颗粒不能通过
方法二： ①求T1和T2时对应的K1和K2值； ②则有：
E ln K1 ln A RT1
两式相减有： ln
K 2 E 1 1 K1 R T1 T2
E ln K 2 ln A RT2
可计算ΔE
小结： ①ΔE一定时，T增加则K值变大；
龙胆紫
3%~5%
浅表创伤消毒
影响灭菌作用的因素
种类
菌龄
试剂
细菌
浓度
种类
作用时间
环境
有机物 温度 酸碱度
选择适当的消毒剂
有效 低毒 低破坏 方便 价廉 易贮藏
各种灭菌方法的特点及适用范围
灭菌方法
火焰灭菌法
原理及条件
火焰杀死微生物
特点
方法简单、灭菌彻底，适 用范围有限
适用范围
接种针、玻璃棒、 试管口、三角瓶口、 接种管 金属或玻璃器皿
适用范围 血清、毒素、抗生素以及空气等的除菌
1.4 低温与干燥
冷冻真空干燥法： 在低温状态下真空抽去水分
用途：保存菌种
二 化学消毒灭菌法
常用消毒剂种类
类别 作用机制
蛋白变性，细胞膜损伤 蛋白凝固 氧化、蛋白沉淀 氧化、蛋白酶变性 氧化、蛋白沉淀 蛋白变性，细胞膜损伤 干扰氧化、抑制繁殖 石炭酸 75%乙醇 高锰酸钾 红汞、硫柳汞 过氧乙酸、碘酒 新洁而灭 龙胆紫
热力灭菌的原理
热力灭菌的原理嗨，朋友！今天咱们来唠唠热力灭菌这个超有趣的事儿。
你想啊，在咱们的生活里，细菌啊、微生物啥的无处不在，就像一群调皮捣蛋的小坏蛋，随时可能让咱们生病。
这时候，热力灭菌就像超级英雄一样闪亮登场啦。
先来说说啥是热力灭菌呢？简单讲，就是利用高温来消灭那些讨厌的微生物。
这就好比你在大夏天，太阳特别毒的时候，把那些病菌放在大太阳下暴晒，热得它们受不了，最后一命呜呼。
热力灭菌有好几种方式呢。
咱先聊聊干热灭菌。
干热灭菌就像是用火直接烤那些病菌。
想象一下，你有一个小烤箱，把带有病菌的东西放进去，高温就像一把把小火剑，直刺病菌的身体。
干热灭菌主要是通过氧化作用来破坏微生物的细胞结构。
这细胞结构啊，就好比是病菌的房子，高温一来，这房子就被破坏得七零八落，病菌没了容身之所，自然就活不成了。
我有个朋友在实验室工作，他就给我讲过，他们用干热灭菌来处理一些玻璃器皿。
他说，看着那些病菌在高温下被消灭，就感觉像是在消灭一群入侵的小恶魔，特别有成就感。
再说说湿热灭菌，这湿热灭菌可就更厉害了。
湿热灭菌就像是把病菌放在一个超级闷热的桑拿房里，而且这个桑拿房还越来越热。
湿热灭菌主要靠的是蒸汽。
蒸汽有个神奇的本事，它能比干热更快地穿透微生物的细胞。
这就好比啊，干热是从外面一点点打破病菌的房子，而湿热呢，就像是派了好多小间谍，偷偷地钻进病菌的房子里搞破坏。
我记得有一次去医院，看到护士姐姐在给医疗器械消毒，用的就是湿热灭菌的方法。
我就好奇地问她：“姐姐，为啥要用这个方法呀？”护士姐姐笑着说：“小弟弟呀，这个方法能更快更彻底地把那些病菌都杀光光呢，这样我们给病人用的时候就特别安全啦。
”你看，湿热灭菌多重要啊。
那为啥热力灭菌这么有效呢？其实啊，微生物也是很脆弱的。
它们在适宜的温度下才能生存，就像咱们人一样，太热或者太冷都受不了。
当温度升高到一定程度的时候，微生物体内的蛋白质就开始出问题啦。
蛋白质可是微生物身体里的重要组成部分，就像盖房子的砖头一样重要。
热力灭菌法
热力灭菌法热力灭菌法是一种常见的灭菌方法，主要利用高温杀死细菌和其他微生物。
本文将对热力灭菌法进行全面详细的介绍，包括定义、分类、原理、实施方法、优缺点以及应用。
一、定义热力灭菌法是指利用高温杀死微生物的方法，它可以通过水蒸气、干热或火焰等方式实现。
这种方法可以有效地消除不同类型的微生物，包括细菌、真菌和病毒等。
二、分类根据实施方式的不同，热力灭菌法可以分为以下几种：1.水蒸气灭菌法：该方法是将装有待消毒物品的密闭容器放入加压蒸汽中进行消毒。
水蒸气能够迅速传递热量并使容器内温度升高到达杀死微生物所需的温度。
2.干热灭菌法：该方法是将待消毒物品放入预先加热过的干燥箱中进行消毒。
这种方法需要更高的温度和时间才能达到相同的效果。
3.火焰灭菌法：该方法主要用于消毒实验室器具，包括试管、培养皿和针头等。
将器具置于火焰中加热，以杀死微生物。
三、原理热力灭菌法的原理是利用高温杀死微生物。
微生物的生长和繁殖需要特定的温度和环境条件，当这些条件被改变时，细胞膜会受到破坏并导致细胞死亡。
高温可以使蛋白质凝固并破坏细胞膜，从而杀死微生物。
四、实施方法1.水蒸气灭菌法：将待消毒物品放入密闭容器中，并将容器放入加压蒸汽中进行消毒。
在消毒过程中，需要确保容器内的温度达到121℃及以上，并持续维持20-30分钟。
2.干热灭菌法：将待消毒物品放入预先加热过的干燥箱中进行消毒。
在消毒过程中，需要确保箱内温度达到160-180℃，并持续维持2小时以上。
3.火焰灭菌法：将待消毒器具置于火焰中进行加热，直至器具表面变红。
在操作过程中需要注意安全，避免火灾和烫伤。
五、优缺点1.优点：热力灭菌法能够有效地杀死微生物，并且不会留下任何化学残留物。
此外，该方法简单易行，适用于各种场合。
2.缺点：热力灭菌法需要较高的温度和时间才能达到杀菌效果，这可能会导致某些物品的损坏或变形。
此外，在使用水蒸气灭菌法时，还需要使用专门的设备进行加压处理。
六、应用热力灭菌法广泛应用于医院、实验室和食品加工等领域。
医疗机构-热力消毒灭菌法
。 用于：
接种环、试管口、耐热的搪瓷类、金属类物品灭菌； 某些器械急用时（如止血钳、缝针）
燃烧法——注意事项
、远离易燃易爆物品 、在燃烧过程中不得添加乙醇等燃料 、贵重器械及锐利刀剪，禁用此法
干烤法
油剂
粉剂 玻璃器皿 金属制品
时 、 高海拔地区需适当延长消毒时间。海拔每增高300m，
消毒时间延长2min。 、 1％～2％碳酸氢钠溶液煮沸时沸点可达105℃,除增
强杀菌作用外，还有去污防锈作用。
。
、 常用于耐高温、耐高压、耐 潮湿物品的灭菌
. 下排气式压力蒸汽灭菌器 . 预真空压力蒸汽灭菌器
如金属、玻璃、橡胶、 搪瓷、辅料等
卧式
手提式
设备类别 物品类别
下排气式 预真空式
敷料
器械
敷料、器 械
温度 (℃) 121 121 132-134
所需最短时间
（min）
30 20 4
压力
（kPa）
102.9 102.9 205.8
u效果可靠、使用广泛的方法
u作用原理：热力破坏微生物的蛋白质、 核酸、细胞壁和细胞膜， 导致其死亡
。干热法 空气导热 。湿热法 空气和水蒸汽导热
燃烧法——简单、迅速、 彻底的灭菌方法
、 焚烧法 。直接在焚烧炉内焚烧 。用Biblioteka 处理无保留价值的污物、特殊感
破伤风 气性坏疽 铜绿假单胞菌
燃烧法 、 焚烧法 、烧灼法
一般每周1次
、 适用：耐湿、耐高温物品的消毒
、方法： 消毒前先将物品刷洗干净，浸没 在水中加热煮沸
、消毒参数：100 ℃ 5分钟-2小时
灭菌参数(F值和F0值)
灭菌参数〔F 值和F 0值〕D 值：〔考察对时间的关系〕在一定温度下，杀灭90%微生物所需的灭菌时间。
杀灭微生物符合一级动力学方程，即有kt dtdN -= 或303.2lg lg 0kt N N t =- 式中，t N ：灭菌时间为t 时残存的微生物数；0N ：原有微生物数；k ：灭菌常数)10lg 100(lg 303.2-=kt D ＝ D 值随微生物的种类、环境和灭菌温度变化而异。
Z 值：〔考察对温度的敏感性〕降低一个lgD 值所需升高的温度，即灭菌时间减少到原来的1/10所需升高的温度或相同灭菌时间内，杀灭99%的微生物所需提高的温度。
1212lg lg D D T T Z --= 即101212Z T T D D -=F 值：在一定灭菌温度〔T 〕下给定的Z 值所产生的灭菌效果与在参比温度〔T 0〕下给定的Z 值所产生的灭菌效果相同时所相当的时间。
常用于干热灭菌∑-∆=100Z T T t FF 0值：在一定灭菌温度〔T 〕、Z 值为10℃所产生的灭菌效果与121℃、Z 值为10℃产生的灭菌效果相同时所相当的时间〔min 〕。
∑-∆=101210Z T t F物理F0值数学表达式：F0 = △t ∑10 T-121/ Z生物F0值数学表达式：F0=D121℃×(lgN0-lgNt) 为灭菌后预计到达的微生物残存数，即染菌度概率。
F0值F0值仅限于热压灭菌，生物F0值相当于121℃热压灭菌时，杀灭容器中全部微生物所需要的时间。
F0值表达了灭菌温度与时间对灭菌效果的统一，数值更为精确、实用。
为了确保灭菌效果，应适当增加安全系数，一般增加理论值 的50%。
键词：罐头，杀菌，F值，D值，Z值一、实际杀菌F值指某一杀菌条件下的总的杀菌效果。
通常是把不同温度下的杀菌时间折算成121℃的杀菌时间，即相当于121℃的杀菌时间，用F实表示。
特别注意：它不是指工人实际操作所花时间，它是一个理论上折算过的时间。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
用定律，在恒定温度及保持其他条件不变的情况下，单位
时间内被杀灭的微生物的速度正比于时间为 t 时存活的微
生物数目，即
dN/dt=－KN
（3-1）
式中 N 为 t 时存活的微生物数，负号表示数量在减少。
14
热力灭菌的对数规则
如果把普通坐标（图 3-4）
换成半对数坐标，则可得
lgN
到一直线图 3-5。
热力灭菌的动力学基础
1
热对活细胞的作用
还有一些其他类型的生物体也具有较强的 耐热性。例如，痉挛性假麻痹症的蛋白侵袭子 （Prion）病原体，它既不属细胞型微生物也 不属病毒，需要在132 ℃下加热1h才可完全杀 灭。
4
热对活细胞的作用
在细菌中，需氧菌中的芽孢杆菌属（Bacillus）
和厌氧菌中的梭状芽孢杆菌属（Clostridium），
比其生长态时增大了104～105倍。
5
热对活细胞的作用
细菌芽孢的耐热性与多种因素有关，有 些因素尚没被人们完全认识。芽孢形成时， 细菌停止生化反应，交将遗传物质包藏在芽 孢中。此过程中发生了一系列生理变化：细 胞质大量脱水，体积变小，在变小的原生质 体周围形成了一层厚壳，此过程中，还生成 了一种特殊化学物质—吡啶二羧酸或DPA(吡 啶 －26－二羧酸)。
的学者曾将 D 值译作九成杀灭时间，内涵并无差异。 按 D 的定义，将 t=D，N=1/10 No 代入式（3-2）并化简： D（K/2.303）=lgNo—lgN=lgNo/N=lgl0=1 所以 D=2.303/K 即，D 是直线方程式（3-2）斜率的负倒数。D 值越大，该温 度下微生物的耐热性就越强，在灭菌中就越难杀灭。对某一
13
热力灭菌的对数规则
湿热灭菌的对数规则始于 1921 年 Bigeow 发表的论文
—用对数规则阐述灭菌工艺过程，Rahn 等人对此进行了
详细的研究，使对数规则更系统化了。按照他们的理论，
灭菌时微生物的死亡遵循对数规则，而灭菌过程可以用阿
伦尼乌斯（Arrhenius）的一级反应式来描述。根据质量作
6
热对活细胞的作用
在芽孢形成阶段，吡啶二羧酸钙能与脱 氧核糖核酸（DNA）以及细胞内的酶形成复 合物，从而对休眠状态的芽孢起保护作用。 处于休眠状态的芽孢可以存活很多年，在适 宜的条件下，它们在数分钟内即可恢复到生 长状态。
7
影响灭菌效果的因素
1、 物理/化学条件
在细菌形成芽孢过程中的多种环境因素会影响
1、 灭菌机理
组成细胞的蛋白质分子的功能取决于它的特殊结构，在 一定高温条件下受热时，蛋白质分子内氢键发生断裂影响了 分子空间构型的重排，从而导致微生物的死亡。对这一课题 进行的大量的研究表明，细菌孢子，尤其是芽孢杆菌和梭状 芽孢具有耐热性。耐热孢子的破坏取决于在水分条件下孢子 的水合作用以及核酸和蛋白质的变性。因此，蒸汽灭菌中使 用饱和蒸汽是至关重要的。
输处理中被未经过滤的空气微粒所致的污染，由人员
或其他物品接触遭受污染时，要将芽孢完全杀灭会很
困难，正因为如此，GMP 要求采取一切必要的措施防
止污染。
9
影响灭菌效果的因素
2、相对湿度 在热力灭菌中，水对灭活细菌芽孢起着重要作 用。与水相关的灭菌方式只有两种：湿热和干热。 湿度达到饱和[相对湿度（RH）为 100%（或 aw=1.0）] 时的灭菌方式称为湿热灭菌；相对湿度低于 100% 条件下的灭菌方式统称干热灭菌。 实验数据表明，温度在 90~125oC 之间，相对湿 度在 20%~50%时，细菌芽孢较难杀灭；当相对湿 度高于 50%或低于 20%时，则较易杀灭。这对选择 灭菌条件具有十分重要的指导意义。
孢子的耐热性。例如，温度较高并;、Mg2+、Mn2+）存在时，芽孢的耐热性增
强；与此相反，当 pH 超出 6.0~8.0 的范围时，或在
高浓度的盐水或磷酸盐中形成芽孢时，其耐热性下
降。
自然界中芽孢子的耐热性与环境条件相关，如溶
液浓度、水分（相对平衡湿度 aw）、pH、对芽孢有损 伤作用的物理因素以及对芽孢有抑制作用的化学品
10
影响灭菌效果的因素
3、曝热时间
灭菌过程中，原核细胞的杀灭遵循一级反 应的规则。即时间与某一温度下芽孢存活数量 的对数间的关系，在许多情况下呈线性。这就 是说，在特定的灭菌温度下，任一时间孢子死 亡仅与这个时间孢子的浓度相关，而使孢子数 下降一个对数单位所需时间并不受孢子原始 浓度的影响。
11
热力灭菌的对数规则
饱和蒸汽的穿透性比干热空气及过热蒸汽的穿透性要 强得多。蒸汽冷凝时放出的潜热(2.26kJ/g)传给被灭菌品， 使之升温并使被灭菌品所带的微生物尤其是表面微生物发 生水合作用，从而加速了它们的死亡。
12
热力灭菌的对数规则
2、对数规则的数学模式
长期以来，人们进行了大量的探索及研究 工作，以解决蒸汽灭菌无定量标准的难题。研 究的对象主要是耐热孢子，因为生长态菌在灭 菌过程中很容易被杀灭。研究的课题：在蒸汽 灭菌过程中，微生物的杀灭所遵循的规律。研 究的结果表明，将活的微生物看做反应物，并 将杀灭后的微生物看做生成物，孢子的死亡基 本符合质量作用定律。这一研究以阿伦尼乌斯 一级反应为基础。
N
将式（3-1）积分得到：
lgN0
NO
lgN=lgN0 -（K/2.303）t （3-2）
图3－4
t
图3－5
t
15
热力灭菌的对数规则
3、灭菌工艺有关参数及相关性
（1）D 值—微生物耐热参数 系指一定温度下将微生物杀灭 90%或使之下降一个对数单
位所需的时间（分）。D 值的大小直观地反映了微生物的热耐 受性，中国药典附录灭菌法中耐热参数的提法由此而定。有
也具有较强的耐热性。这些细菌的细胞能产生
内源性孢子（芽孢）或胞间休眠体，一旦形成
这种状态，它们对热、干燥及化学消毒剂的耐
受性增强。要想杀灭这类芽孢，使之下降一个
数量级（一个对数单位），干热灭菌的温度必
须达到100～170 ℃ ，湿热灭菌的温度在80～
129 ℃之间。如以干热灭菌及湿热灭菌的灭菌
率L (Lethality)来计算，芽孢被杀灭困难的程度
等，它们均会影响芽孢的耐热性。
8
影响灭菌效果的因素
包藏在晶体或有机物内的芽孢，其耐热性通常明
显高于一般非包藏态的芽孢。
因此，在某一温度条件下，将泥土包藏性芽孢和
从泥土分离并培养得到的芽孢同时灭菌时，要想获得
相同的灭菌效果，同一灭菌温度下，前者所需的灭菌
时间比后者要高出十多倍。
由于被灭菌品受到了泥土中芽孢的污染，如在运