热力灭菌的动力学基础

热力灭菌的动力学基础1第一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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，最终细胞的生长及繁殖将停止。每种细胞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。热对活细胞的作用2第二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日从微观上看，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3min才能被灭活。热对活细胞的作用3第三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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。热对活细胞的作用4第四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日在细菌中，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（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比其生长态时增大了104～105倍。热对活细胞的作用5第五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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)。

热对活细胞的作用6第六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日在芽孢形成阶段，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。热对活细胞的作用7第七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日影响灭菌效果的因素8第八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日影响灭菌效果的因素9第九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日影响灭菌效果的因素10第十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日影响灭菌效果的因素11第十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则12第十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则13第十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则14第十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日NONtlgN0lgNt图3－4图3－5热力灭菌的对数规则15第十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则16第十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日D2tDD1t△lgN=1△lgN=12121lgNlgN1250C1210CD值与灭菌温度的关系D值的定义图3－6图3－7热力灭菌的对数规则17第十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则18第十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日

不同灭菌温度下的D值微生物名称温度（oC）介质D值（min）嗜热脂肪杆菌嗜热脂肪杆菌嗜热脂肪杆菌嗜热脂肪杆菌嗜热脂肪杆菌嗜热脂肪杆菌梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌105110115121121121105105115葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖乳酸林格液注射用水葡萄糖注射用水注射用水87.832.011.72.42.13.01.313.72.1热力灭菌的对数规则19第十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则20第二十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日ZT(0C)△lgD=121D值的定义lgD热力灭菌的对数规则21第二十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则22第二十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则23第二十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日△lgD=1Z=100CZ=70CZ=120CZ=100C1211201151101051001.2781.0930.2760.1761.761lgDT1T2热力灭菌的对数规则24第二十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则25第二十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则26第二十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日FT△lgNlgNt图3－10T(0C)灭菌值定义热力灭菌的对数规则27第二十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则28第二十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则29第二十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则30第三十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则31第三十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则32第三十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日不同温度不同Z值下的灭菌率（Lethalrate）见下表表3-55湿热灭菌中不同温度和Z值下的灭菌率（L）数据T/oCL值Z=7Z=8Z=9Z=10Z=11Z=121000.0010.0020.0060.0080.0120.0181010.0010.0030.0060.0100.0150.0221020.0020.0040.0080.0130.0190.0261030.0030.0060.0100.0160.0230.0321040.0040.0070.0130.0200.0280.0381050.0050.0100.0170.0250.0350.046热力灭菌的对数规则33第三十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日T/℃L值Z=7Z=8Z=9Z=10Z=11Z=121060.0070.0130.0220.0320.0430.0561070.0100.0180.0280.0400.0530.0681080.0140.0240.0360.0500.0660.0831090.0190.0320.0460.0630.0810.1001100.0260.0420.0600.0790.0100.1211110.0370.0560.0770.1000.1230.1471120.0520.0750.1000.1260.1520.1781130.0720.1000.1290.1580.1870.2151140.1000.1330.1670.2000.2310.261114.50.1180.1540.1900.2240.2570.2871150.1390.1780.2150.2510.2850.316热力灭菌的对数规则34第三十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日T/℃L值Z=7Z=8Z=9Z=10Z=11Z=12115.50.1640.2050.2450.2820.3160.3481160.1930.2370.2780.3160.3510.383116.50.2280.2740.3160.3550.3900.4221170.2680.3160.3590.3980.4330.464117.50.3160.3650.4080.4470.4810.5111180.3730.4220.4640.5010.5340.562118.50.4390.4890.5270.5620.5930.6191190.5180.5620.5990.6310.6580.681119.50.6110.6490.6810.7080.7310.7501200.7200.7500.7740.7940.8110.825120.50.8480.8660.8800.8910.9010.9091211.001.001.001.001.001.00热力灭菌的对数规则35第三十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日T/℃L值Z=7Z=8Z=9Z=10Z=11Z=12121.51.181.161.141.121.111.101221.391.331.291.251.231.21122.51.641.541.471.411.371.331231.931.781.671.591.521.47123.52.282.051.901.781.691.621242.682.372.152.001.871.781254.393.162.782.822.312.151265.184.223.593.162.852.611277.205.624.643.983.513.1612810.07.506.005.014.333.83129139.10.07.746.315.344.6413019.313.310.07.946.585.62热力灭菌的对数规则36第三十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日图3－11温度和灭菌率之间的关系L642130120110100T(0C)37第三十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则38第三十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热力灭菌的对数规则39