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热力消毒灭菌法的原理
热力消毒灭菌法是一种常见的消毒方法，它的原理是利用高温来杀死细菌和病毒。
在医疗领域中，这种方法被广泛使用，因为它可以有效地消除各种细菌和病毒，从而预防感染的发生。
热力消毒灭菌法主要有两种方式：干热灭菌和湿热灭菌。
干热灭菌是通过将物品置于高温下进行加热，达到灭菌的效果。
一般情况下，此方法需要将物品加热至160℃以上，并且持续加热至少2小时才能达到完全杀灭微生物的效果。
但由于干热灭菌需要较高的温度和时间，所以它只适用于那些较为耐高温的物品，如玻璃器皿、金属器具等。
相比之下，湿热灭菌则更为广泛地使用于多种物品的灭菌过程中。
此方法通常使用蒸汽或者水气进行加热，将物品加热至121℃左右，且持续加热30分钟以上就能够有效地杀灭各种微生物。
此外，在医疗设备中，湿热灭菌还有其他的加工方法，例如使用过氧化氢来进行高温高压的灭菌处理等。
需要注意的是，热力消毒灭菌不仅对细菌和病毒有杀灭作用，而且可以有效地去除一些细菌和病毒产生的毒素。
因此，在医疗领域中，这种方法被广泛使用，并成为了预防和控制感染的主要手段之一。
总结起来，热力消毒灭菌法的原理是利用高温来杀死各种细菌和病毒，从而达到灭菌的效果。
与其他消毒方法相比，热力消毒灭菌具有快速、彻底、安全的优点，因此在医疗领域得到了广泛应用。
热力消毒灭菌法是一种物理消毒方法，通过加热物体或介质来杀灭微生物或破坏其生长繁殖能力。
以下是一些常见的热力消毒灭菌法：
1.干热法：通过加热干燥的物体或空气来灭菌。
例如，将物品在
烤箱中加热到160-180℃保持2-3小时，或用烘箱烘干物品，以破坏其中的微生物。
2.压力蒸汽法：通过加压高温蒸汽来消毒灭菌。
将物品放在高压
锅中加热到121-130℃，保持15-30分钟，可以有效地杀死细菌和病毒。
3.煮沸法：将物品在沸水中煮沸5-10分钟，可以杀死大多数微
生物。
但是，这种方法不适用于一些耐高温的微生物，如芽孢杆菌。
4.红外线辐射法：利用红外线辐射加热物体，产生高温杀灭微生
物。
这种方法适用于较大的物体，如房间、设备和工具等。
5.紫外线辐射法：通过紫外线照射来消毒灭菌。
紫外线可以破坏
微生物的DNA结构，抑制其繁殖能力。
这种方法适用于空气和表面的消毒，但不适用于液体和固体物品。
在选择热力消毒灭菌法时，需要考虑物品的特性、需要杀灭的微生物种类以及设备成本和操作安全性等因素。
同时，为了确保消毒效果，需要遵循正确的操作程序和参数控制，例如温度、时间、压力等。
一、实验目的1. 了解热力灭菌的原理和方法。
2. 掌握湿热灭菌和干热灭菌的操作步骤。
3. 通过实验验证不同温度和时间对灭菌效果的影响。
二、实验原理热力灭菌是利用高温杀灭微生物的一种方法。
高温可以破坏微生物的蛋白质、核酸和酶系统，使其失去活性，从而达到灭菌的目的。
根据温度和湿度的不同，热力灭菌可分为湿热灭菌和干热灭菌。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 菌液- 培养基- 玻璃器皿（试管、烧杯等）- 灭菌器- 精密天平- 秒表2. 实验仪器：- 烧杯- 试管- 灭菌器- 精密天平- 秒表四、实验步骤1. 湿热灭菌：a. 将菌液或培养基倒入灭菌器内，确保液体表面覆盖一层水。
b. 将灭菌器放入高压蒸汽灭菌锅中，设置灭菌参数（如温度、压力、时间等）。
c. 开启高压蒸汽灭菌锅，开始灭菌过程。
d. 灭菌完成后，关闭高压蒸汽灭菌锅，待压力降至0时，打开盖子取出灭菌器。
e. 将灭菌后的菌液或培养基转移至无菌容器中，备用。
2. 干热灭菌：a. 将菌液或培养基倒入灭菌器内，确保液体表面覆盖一层水。
b. 将灭菌器放入烘箱内，设置灭菌参数（如温度、时间等）。
c. 开启烘箱，开始灭菌过程。
d. 灭菌完成后，关闭烘箱，待温度降至室温时，取出灭菌器。
e. 将灭菌后的菌液或培养基转移至无菌容器中，备用。
五、实验结果与分析1. 湿热灭菌：a. 在不同温度和时间下，菌液的存活率逐渐降低。
b. 在121℃、20min的条件下，菌液存活率接近0。
2. 干热灭菌：a. 在不同温度和时间下，菌液的存活率逐渐降低。
b. 在160℃、1h的条件下，菌液存活率接近0。
六、实验结论1. 热力灭菌是一种有效的灭菌方法，可以杀灭各种微生物。
2. 湿热灭菌和干热灭菌在灭菌效果上存在差异，湿热灭菌效果优于干热灭菌。
3. 灭菌参数（如温度、时间等）对灭菌效果有显著影响。
七、实验讨论1. 灭菌过程中，应注意控制温度、压力和时间等参数，以确保灭菌效果。
2. 灭菌后的菌液或培养基应尽快使用，以防微生物重新生长。
热力灭菌的原理及应用1. 原理热力灭菌是一种常用的微生物灭活方法，利用高温或蒸汽对目标物进行处理，以达到杀灭细菌、病毒和其他微生物的目的。
热力灭菌的原理主要是通过热量的传递和能量转化，破坏微生物的生物化学结构，使其无法繁殖和生存。
热力灭菌主要包括两种方法：湿热灭菌和干热灭菌。
1.1 湿热灭菌湿热灭菌是指利用高压蒸汽对目标物进行处理的方法。
高压蒸汽的温度可以达到121摄氏度，并保持一定的压力。
湿热灭菌主要通过以下步骤实现：1.加热：将目标物放入蒸汽中，加热使目标物温度升高，与微生物发生热交换。
2.杀菌：高温下，微生物的生物化学结构会发生变化，蛋白质、核酸和细胞膜等物质受到破坏，导致微生物无法生存。
3.冷却：将目标物从高温环境中取出后，通过冷却使其恢复正常温度，进行后续的包装和贮存。
湿热灭菌通常用于消毒医疗器械、生物制品、培养基和培养器皿等物品的处理。
1.2 干热灭菌干热灭菌是指利用热空气对目标物进行处理的方法。
干热灭菌通常采用高温和较长时间的处理。
干热灭菌主要通过以下步骤实现：1.加热：通过加热设备将目标物加热至一定温度，使微生物受到破坏。
2.热传导：高温空气会使微生物内部的水分蒸发，导致细菌细胞膜受损，细胞内部构造发生变化。
3.杀菌：微生物的蛋白质会发生变性，DNA的双链结构会被破坏，从而使微生物无法繁殖和生存。
干热灭菌通常用于灭活制药工业中的药物、原料以及一些粉末和玻璃器皿等。
2. 应用热力灭菌在医疗、制药及食品行业有着广泛的应用。
以下是热力灭菌在不同领域的具体应用示例：2.1 医疗行业•医疗器械消毒：湿热灭菌常用于对手术器械、注射器、电极等进行消毒处理。
•医疗废弃物处理：热力灭菌也常用于医疗废弃物处理，有效杀灭其中的病原体。
•医疗器械灭菌：干热灭菌广泛应用于一次性使用的医疗器械的制造过程中，确保其无菌。
•医药制造：在药品制造中，热力灭菌被用于灭活细菌、病毒和其他微生物，以保证产品的安全性。
2.2 制药行业•药物灭菌：热力灭菌被广泛应用于制药过程中，确保药物的安全性和无菌性。
热力灭菌的原理及应用热力灭菌是一种常见的微生物灭菌方法，通过利用高温杀灭微生物和其孢子，以达到灭菌的目的。
其原理主要是利用高温对微生物的细胞结构和代谢功能的破坏，使其失去生物活性。
在热力灭菌中，温度是最重要的因素。
一般来说，当温度达到70以上时，微生物的生长和代谢会受到显著抑制；当温度超过80时，大部分微生物会被杀灭；当温度超过100时，微生物和其孢子能够被迅速杀灭。
热力灭菌主要有湿热灭菌和干热灭菌两种方法。
湿热灭菌是通过高温和水蒸气的联合作用来杀灭微生物。
常用的方法包括水浴灭菌、压力灭菌、蒸汽灭菌等。
其中，压力灭菌是应用最广泛的方法之一。
在压力灭菌中，通过加热压力锅中的水，使水温超过100，并将压力锅密封，使水蒸气无法逸出。
这样就能够提高水蒸气的压力和温度，从而达到杀灭微生物的效果。
压力灭菌常用于医疗领域，对于需要高度灭菌的医疗器械和试剂瓶等进行灭菌处理。
干热灭菌是通过高温空气对微生物进行灭菌。
其原理与湿热灭菌类似，但是不通过水蒸气传热，而是直接利用热空气传热。
常用的方法有灭菌箱灭菌、烘烤灭菌等。
在灭菌箱中，可以将待灭菌物品放置在箱内，通过加热箱内的空气使温度升高，从而达到灭菌的目的。
干热灭菌常用于实验室中对实验器皿、培养基、玻璃器皿等进行灭菌处理。
热力灭菌在医疗、食品、化妆品等领域有着广泛的应用。
在医疗领域，热力灭菌广泛应用于医疗器械的灭菌处理，例如手术器械、注射器、输液器等。
对于那些需要高度无菌环境的手术室和实验室，热力灭菌是常见的灭菌方法之一。
此外，热力灭菌还用于医药生产中对药物的灭菌处理，确保药品的有效性和安全性。
在食品工业中，热力灭菌是主要的食品灭菌处理方法之一。
常见的应用场景包括罐头食品的加热处理和瓶装食品的热处理。
通过加热能够杀灭食品中的微生物，延长食品的保存期限，确保食品的卫生安全。
此外，热力灭菌还可以用于化妆品的灭菌处理。
对于液体和胶状化妆品，可以通过高温处理来杀灭其中的微生物，确保产品的安全性。
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。
常用的灭菌方法1、热力灭菌：利用高温使菌体蛋白质变性或凝固，代谢发生障碍，导致细菌死亡。
包括：（1）焚烧法：用火焚烧，是很彻底的灭菌方法，适用于废弃的污染物品和有传染性的动物尸体等。
（2）烧灼法：直接再火焰上烧灼，用于接种环(针)和试管口或瓶口的灭菌。
（3）干烤法：在干烤箱通电后利用高热空气进行灭菌。
一般加热160-170℃，维持2小时即可杀灭包括芽胞在内的一切微生物。
主要用于玻璃器皿、磁器或需干燥的注射器等。
（4）煮沸法：煮沸100℃5分钟可杀死细菌的繁殖体，一般消毒以煮沸10分钟为宜。
如需要杀死芽胞则要煮沸1-3小时。
主要用于一般外科器械、注射器、胶管和食具等的消毒。
（5）间歇灭菌法：是利用反复多次的流通蒸汽，杀死细菌所有繁殖体和芽胞的一种灭菌法。
本法适用于耐热物品，也适用于不耐热(<100℃)的一些物质如某些培养基的灭菌。
具体做法是将待灭菌的物品置于阿诺氏流通蒸汽灭菌器内，100℃加热15-30分钟杀死其中的细菌繁殖体，然后将物品置37℃温箱中过夜，使芽胞发育成繁殖体，次日再通过流通蒸汽加热，如此连续三次，可将所有繁殖体和芽胞全部杀死。
若有某些物品不耐100℃，则可将温度降至75-80℃，每次加热的时间延长至30-60分钟，次数增至3次以上，也可达到灭菌目的，如用血清凝固器对血清培养基或卵黄培养基的灭菌。
（6）巴氏消毒法：由巴斯德创建，常用于牛奶和酒类的消毒。
一般加热61.1-62.8℃半小时，或71.7℃经15-30秒钟，便可达到杀死病原菌或一般杂菌，而不严重破坏物品的质量的目的。
（7）高压蒸汽灭菌法：是灭菌效果最好、目前应用最广的灭菌方法。
利用高压蒸汽灭菌器锅进行灭菌，由于密闭容器加温所产生的高压饱和水蒸汽能获得较高的温度，通常在1.05kg/cm2的压力下，温度达121.3℃，维持15-30分钟，可杀死包括细菌芽胞在内的所有微生物。
此法适用于高温和不怕潮湿物品的灭菌，如普通培养基、生理盐水、手术器械、注射器、手术衣、敷料和橡皮手套等。
热力灭菌热力灭菌时最可靠而普遍应用的灭菌法，包括湿热灭菌和干热灭菌法。
1．湿热灭菌法在同样的温度下，温热的杀菌效果比干热好，其原因有：①蛋白质凝固所需的温度与其含水量有关，含水量愈大，发生凝固所需的温度愈低。
湿热灭菌的菌体蛋白质吸收水分，因较大同一温度的干热空气中易于凝固。
②温热灭菌过程中蒸气放出大量潜热，加速提高湿度。
因而湿热灭菌比干热所要温度低，如在同一温度下，则湿热灭菌所需时间比干热短。
③湿热的穿透力比干热大，使深部也能达到灭菌温度，故湿热比干热收效好。
湿热灭菌法包括有：（1）煮沸法：煮沸100℃，5分钟，能杀死一般细菌的繁殖体。
许多芽胞需经煮潮5～6小时才死亡。
水中加入2%碳酸钠，可提高其沸点达105℃。
既可促进芽胞的杀灭，又能防止金属器皿生锈。
煮沸法可用于饮水和一般器械（刀剪、注射器等）的消毒。
（2）流通蒸汽灭菌法：利用100℃左右的水蒸汽进行消毒，一般采用流通蒸汽灭菌器（其原理相当于我国的蒸笼），加热15到39分钟，可杀死细菌繁殖体。
消毒物品的包装不宜过大、过紧以利于蒸汽穿透。
（3）间歇灭菌法：利用反复多次的流通蒸汽，以达到灭菌的目的。
一般用流通蒸汽灭菌器，100℃加热15～30分钟，可杀死其中的繁殖体；但芽胞尚有残存。
取出后放37℃孵箱过夜，使芽胞发育成繁殖体，次日再蒸一次，如此连续三次以上。
本法适用于不耐高温的营养物（如血清培养基）的灭菌。
（4）巴氏消毒法（Pasteurization）：利用热力杀死液体中的病原菌或一般的杂菌，同时不致严重损害其质量的消耗方法。
由巴斯德创用以消毒酒精类，故名。
加温61.1～62.8℃半小时，或71.7℃15～30秒钟。
常用于消毒牛奶和酒类等。
（5）高压蒸汽灭菌法：压力蒸汽灭菌是在专门的压力蒸汽灭菌器中进行的，是热力灭菌中使用最普遍、效果最可靠的一种方法。
其优点是穿透力强，灭菌效果可靠，能杀灭所有微生物。
目前使用的压力灭菌器可分为两类：下排气式压力灭菌器和预真空压力灭菌器。
1.热对活细胞的作用 (1)2.影响灭菌效果的因素 (2)2.1物理/化学条件 (2)2.2相对湿度 (3)2.3曝热时间 (3)3.热力灭菌的对数规则 (3)3.1灭菌机理 (3)3.2对数规则的数学模式 (3)3.3灭菌工艺有关参数及其相关性 (4)3.3.1D值--微生物耐热参数 (4)3.3.2Z值--灭菌温度系数 (6)3.3.3F T值--T℃灭菌时间 (8)3.3.4F0值--标准灭菌时间 (9)3.3.5灭菌率 L (9)3.3.6无菌标准的数学模式 (11)3.4D值测定法 (12)3.4.1不生长分数法 (12)3.4.2存活曲线法 (13)3.5对数规则在非湿热灭菌领域的应用 (14)3.5.1干热灭菌 (15)3.5.2干热去热原 (15)第五篇热力灭菌基础与无菌保证中国药典2000版在通则附录XVII中收载了灭菌法，为我国制药业采用国际标准增添了新的篇章，也为灭菌的半定量控制纳入了定量控制轨道确立了法定依据。
和欧美的药典一样，我国药典收载的灭菌法中包括了湿热灭菌法、干热灭菌法、滤过灭菌法、辐射灭菌法及环氧乙烷灭菌法。
本篇只讨论热力灭菌的动力基础、无菌保证及常用灭菌设备三个方面，为读者理解热力灭菌原理、理解无菌保证要求、选用灭菌设备、制订验证方案、实施验证等方面提供必要的基础资料。
第一章热力灭菌基础1.热对活细胞的作用热力灭菌是研究最深、使用最广的灭菌方式。
当温度超过细胞最佳生理活动的温度范围时，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。
每种细胞的生理活动的温度均有一上限，一旦温度超过它的上限，起生命作用的蛋白质、酶及核酸会被永久性破坏，从而导致细胞发生不可逆转的死亡。
从微观上看，不具备真正核膜结构的原核细胞(如细菌和蓝绿藻)耐热性最强。
某些嗜热性细菌甚至可在80℃以上的高温中存活。
但是，绝大多数生长态菌在80～100℃下即可被迅速杀灭。
具备核膜结构的真核微生物，如真菌和原生动物，在60～80℃下就可被迅速杀灭。
多数病毒的耐热较差，只有乙肝病毒(HBV)例外，它要在75℃下至少曝热3分钟才能被灭活。
还有一些其它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℃下加热一小时才可完全杀灭；而在细菌中，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)，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(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比其生长态时增大了104～105倍。
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，并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-2,6-二羧酸）。
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。
* Creutzfekldt-Jakob，克罗伊茨费尔特-雅各布综合症，一种罕见的、有传染性的致命性脑病。
2.影响灭菌效果的因素2.1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孢子的耐热性。
例如，温度较高并有二价阳离子（如 Ca2+、Fe2+、Mg2+、Mn2+）存在时，芽孢的耐热性增强；与此相反，当pH值超出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。
自然界中芽孢的耐热性与环境条件相关，如溶液浓度、水份（相对平衡湿度a ）、pH 值、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等，它们均会影响芽孢的耐热性。
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，如在运输处理中被未经过滤空气微粒所致的污染，或者由人员或其它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。
2.2相对湿度在热力灭菌中，水对杀灭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a w=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90～125℃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，则较易杀灭。
这对选择灭菌条件具有指导意义。
2.3曝热时间灭菌过程中，原核细胞的死亡(被杀灭)遵循一级反应的规则。
温度与某一时间芽孢存活对数间的关系，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。
本篇第二章中将对此作专门讨论。
3.热力灭菌的对数规则3.1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份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。
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(540卡/克)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，从而加速了他们的死亡[2]。
3.2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。
研究的课题是在蒸汽灭菌过程中，微生物的死亡(被杀灭)所遵循的规律。
研究的结果表明，将活的微生物看作反应物，并将杀灭后的微生物看作生成物，孢子的死亡基本符合质量作用定律。
因为这一研究以阿伦尼乌斯一级反应为基础，故被认为是经典理论。
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[3]，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，灭菌过程可以用阿伦尼乌斯(Arrhenius)的一级反应式来描述。
根据质量作用定律，在恒定温度及保持其它条件不变的情况下,单位时间内被杀灭的微生物数正比于t0时原有的数目，即：dN/dt＝K(N0－Nk) (2)式中：N0为t＝0时，存活的微生物数；Nk为t时被杀灭的微生物数；N为t时存活的微生物数。
如果把普通座标换成半对数座标，则可得到一直线，见图4.1.4。
将(2)积分得到：LgNt＝LgN0－(K／2.303)t (3)图5.1 微生物存活数与灭菌时间关系图图5.2 微生物存活数对数与灭菌时间的关系3.3灭菌工艺有关参数及其相关性3.3.1D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，Nt＝1/10N0代入(3)式并化简：(K/2.303)D＝lgN0－lgNt=lgN0/Nt＝lg10＝1∴D＝-2.303/K即，D是直线方程(3)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。
对某一种微生物而言，在其他条件保持不变的情况下，D值随灭菌温度的变化而变化。
图5.3 D值定义图灭菌温度升高时，直线方程(3)的斜率变大，即使微生物杀灭90%所需的时间就短。
图 5.4 D值与灭菌温度关系图USP24收载的生物指示剂嗜热脂肪杆菌(B.Stearothermophilus)的孢子在121℃下的D值在1.5～3分钟之间。
不同温度下，不同的微生物在不同的环境条件下具有各不相同的D值，这可以从表4.1.2汇总的数据看出。
表5.1.2不同灭菌温度下的D值[4]微生物名称温度℃介质D值(分) 嗜热脂肪杆菌105 葡萄糖87.8嗜热脂肪杆菌110 葡萄糖32.0嗜热脂肪杆菌115 葡萄糖11.7嗜热脂肪杆菌121 葡萄糖 2.4嗜热脂肪杆菌121 葡萄糖乳酸林格氏液 2.1嗜热脂肪杆菌121 注射用水 3.0梭状芽孢杆菌105 葡萄糖 1.3梭状芽孢杆菌105 注射用水13.7梭状芽孢杆菌105 注射用水 2.13.3.2Z值--灭菌温度系数Z值系指使某一种微生物的D值变化一个对数单位，灭菌温度应升高或下降的度数。
在灭菌温度不大的变化范围内，温度T和D的对数值之间可设定为线性函数。
于是有：lgD2＝lgD1+S(T2-T1) (4)式中：S为Slope为方程(4)的斜率；D1及D2分别为T1和T2度下的D值。
不难看出，Z是直线方程(4)斜率的负倒数，即：Z＝(T1-T2)/(lgD2-lgD1)图5.5 Z值定义图不同的微生物孢子，在不同的溶液中有各不相同的Z值。
同种孢子的Z值在不同溶液中亦有差异。
表4.1.3列举了嗜热脂肪杆菌在不同溶液中的Z值。
[5]在没有特定要求时，Z值通常都取10，以简化计算。
Z值被用于定量地描述孢子对灭菌温度变化的敏感程度，Z值越大，孢子对温度变化的敏感性越弱，此时，企图通过升高灭菌温度的方式来加速杀灭微生物的收效就不明显。
这可通过下表及按表所作的图4.1.8来理解。
按表中数据，可得Z值与灭菌温度关系图。
图5.6 Z值与灭菌温度关系图如果 Z＝10℃，则110℃下的D值为18.99分。
Z＝7℃时，直线的斜率增大，此时D值升到57.67分钟。
当Z＝12℃时，情况正相反，D值降至12.38分钟。
当灭菌温度上升时，这三种微生物孢子相应D值变化幅度随Z值的增大而减少的趋势是显而易见的。
3.3.3F T值--T℃灭菌时间F T值指T℃灭菌值,系指一个给定Z值下,灭菌程序在温度T℃下的等效灭菌时间。
