灭菌与无菌操作技术

灭菌与无菌操作技术

一、物理灭菌法

二、F值与F0值

近年来对灭菌过程无菌检验中存在的问题引起人们的注意。一方面灭菌温度多系测量灭菌器内的温度不是灭菌物体内的温度，同时无菌检验方法也存在局限性，在检品存在微量的微生物时，往往难以用现行的无菌检验法检出。因此，对灭菌方法的可靠性进行验证是很必要的。F与F0值可作用验证灭菌可靠性的参数。

1．D值研究表明微生物受高温杀灭时，在一定温度范围内其死亡速度属一级过程，即：

式中N。为原始微生物数，N t为t时残存的微生物数，k

为死亡速度常数。lg N t对t作图，得一条直线，直线的斜率为

令斜率的负倒数为D值，即：

由式6-3可知，当lg N t- lg N0=1时D=t，即D的物理意义为一定温度下将微生物杀灭90％（即使之下降一个对数单位）所需时间。D值是微生物的耐热参数，不同微生物在不同条件下有不同的D值，如表6-4所示。

表6-4 不同灭菌方法不同微生物的D值

灭菌方法微生物种类温度/︒C 介质或样品D值/min 蒸气灭菌嗜热脂肪芽孢杆

105 5％葡萄糖水溶液87.8

菌

121 5％葡萄糖水溶液 2.4

蒸气灭菌嗜热脂肪芽孢杆

菌

蒸气灭菌嗜热脂肪芽孢杆

121 注射用水 3.0

菌

105 5％葡萄糖水溶液 1.3

蒸气灭菌产芽胞梭状芽孢

杆菌

干热灭菌枯草芽胞杆菌135 纸16.6 枯草芽胞杆菌160 玻璃板18秒

红外线灭

菌

2．Z值

随温度升高，微生物死亡速度加速，即k增加，因而D值下降，在一定温度Array范围内（100~138︒C）lg D与温度T呈直线关系，直线的斜率

由于此斜率为负值，为避免引入负数，令：

故Z值为降低一个lgD值需升高的温度数，即灭菌时间减少至原来1/10所需要升高的温度。如Z=10︒C，则灭菌时间减少至原来1/10，而灭菌效果保持不变需要升高的的温度为10︒C。表6-5是一些药物溶液的Z值。式6-4也可表示为：

设Z=10︒C，T1=110︒C，T2=121︒C，则D2=0.079D1。即110︒C 1 min与121︒C 0.079 min的灭菌效果相当。

若Z=10︒C，灭菌温度每升高一度，则D2=0.794D1，即温度每升高一度，达到相同的灭菌效率的灭菌时间将减少20.6%。

表6-5 不同溶液中测定的嗜热脂肪芽孢杆菌的Z值

溶液Z值/︒C

5％葡萄糖水溶液

注射用水

5％葡萄糖乳酸盐林格氏溶液

pH 7磷酸盐缓冲液 10.3 8.4 11.3 7.6

3．F值与F0值

（1）F值F值的数学表达或可表示如下：

式中t是测量被灭菌物品温度的时间间隔，一般为0.5~1.0 min或更小，T是每

个△t测量被灭菌物品的温度，T o是参比温度。由此表达式，F为在一定温度（T）

下给定Z值所产生的灭菌效力与T o给定Z值所产生的灭菌效率相同时所相当的

时间，以min为单位。F值常用于干热灭菌，例如干热灭菌的参比温度用170℃，

消毁大肠杆菌内毒素的Z值为54℃，则采用250℃干热灭菌消毁上述内毒素的F

值为750 min。

根据式（6-2）及（6-3），则：

若N t确定为灭菌效果（国际标准为10—6，即灭菌后微生物的存活概率不得大于百万分之一），也可将在一定温度（T）

下杀死容器中全部微生物所需的时间称为F值，即式（6-8），它等于D值与微

生物数降低值的乘积，F值的意义就更明确了。

F＝D

×（lg N0－lg 10－6） 6 – 8

T

(2) F0值在湿热灭菌中，参比温度规定为121℃，以嗜热脂肪芽孢杆菌为生

物指示剂的Z值为10℃，则与F值类似：

即F0值为一定灭菌温度（T）下Z值为10 ℃所产生的灭菌效率与121℃、Z值为

10 ℃所产生的灭菌效率相同时所相当的时间（min）。也就是说F0是将各种灭

菌温度的灭菌效果转换为121℃灭菌的等效值。目前F0用于热压灭菌。一般要求

一个灭菌程序（加热及冷却过程）的F0大于8，遇热极敏感的的产品，可允许F

小于8，但必须采取措施确保产品无菌，除使用生物指示剂进行验证外，还必0

须连续、严格的对微生物进行监控。

灭菌过程中，只需记录被灭菌物品的温度与时间，就可算出F0。假设表6-6的灭菌程

序，8 min从100℃升至115℃，恒温30 min，然后同样以8 min降温至100℃，△t取1 min，按表6-6数据及式6-9计算该灭菌程序的F0值如下：表6-6 灭菌过程中不同时间的温度

时间

/min

0 1 2 3 4 5 6 7 8~38

温度

/℃

100 102 104 106 108 110 112 114 115

时间

/min

39 40 41 42 43 44 45 46

温度

/℃

114 112 110 108 106 104 102 100

结果表明，上述灭菌程序46 min的灭菌效果与121℃，8.40 min的灭菌效果相当。与式6-8类似，F0值可看作是D121值与微生物数降低值的乘积，即：

F 0＝D121×（lg N o－lg N t）

6-10

同样，N t为灭菌后希望达到微生物残存数。如将含有200个嗜热脂肪芽胞杆菌的

5％葡萄糖水溶液以121℃热压灭菌时，D为2.4 min，N t值为10—6，则：

F

＝2.4 ×（lg 200－lg 10—6）=19.92 (min)

因此，可以认为F0相当于以121℃热压灭菌时，杀死容器中全部微生物所需要的

时间。

4．影响F值与F0值的因素

F

值的计算对于验证灭菌效果极为有用，当产品以121℃湿热灭菌时，灭菌0

器内的温

度虽能迅速升到121℃，而被菌物品内部则不然，由于包装材料热传导、灭菌物

品的数量、摆放位置及其他因素影响使灭菌器内各处温度不均匀。而从式6-9

看出，F0将随着产品温度（T）变化而呈指数的变化，故温度即使很小的差别（如

0.1~1℃）将对F0值产生显著的影响，同时F0值要求测定灭菌物品内的实际温度，

故用F0来监测灭菌效果具有重要的意义。为了使F0测定准确，需要研究影响F0

值的因素：

（1）温度由于温度的微小差别将使F0值发生显著的变化，因此首先应保证温度

测量的准确性。应选择灵敏度高，重现性好，精密度为0.1的热电偶，并对热电

偶进行校验。其次灭菌时应将热电偶的探针置于被测物的内部。有些灭菌记录仪

附有F0计算器，温度探头经灭菌器通向柜外的温度记录仪，在灭菌过程中和灭

菌后，自动显示F0值。