热力灭菌的动力学基础讲解.ppt

1 热力灭菌的动力学基础 药品生产质量管理工程课件四 2 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 3 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 4 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 5 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 6 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 7 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 8 影响灭菌效果的因素 9 影响灭菌效果的因素 10 影响灭菌效果的因素 11 影响灭菌效果的因素 12 热力灭菌的对数规则 13 热力灭菌的对数规则 14 热力灭菌的对数规则 15 NO N t lgN0 lgN t 图3－4 图3－5 热力灭菌的对数规则 16 热力灭菌的对数规则 17 D2 t D D1 t △lgN=1 △lgN=1 2 1 2 1 lgN lgN 1250C 1210C D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 18 热力灭菌的对数规则 19 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 105 110 115 121 121 121 105 105 115 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 87.8 32.0 11.7 2.4 2.1 3.0 1.3 13.7 2.1 热力灭菌的对数规则 20 热力灭菌的对数规则 21 Z T(0C) △lgD=1 2 1 D值的定义 lgD 热力灭菌的对数规则 22 热力灭菌的对数规则 23 热力灭菌的对数规则 24 △lgD=1 Z=100C Z=70C Z=120C Z=100C 121 120 115 110 105 100 1.278 1.093 0.276 0.176 1.761 lgD T1 T2 热力灭菌的对数规则 25 热力灭菌的对数规则 26 热力灭菌的对数规则 27 FT △lgN lgN t 图3－10 T(0C)灭菌值定义 热力灭菌的对数规则 28 热力灭菌的对数规则 29 热力灭菌的对数规则 30 热力灭菌的对数规则 31 热力灭菌的对数规则 32 热力灭菌的对数规则 33 不同温度不同Z值下的灭菌率（Lethal rate）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/oC L值 Z=7 Z=8 Z=9 Z=10 Z=11 Z=12 100 0.001 0.002 0.006 0.008 0.012 0.018 101 0.00