热力灭菌的动力学基础

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80100 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6080 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100170 ，湿热灭菌的温度在80129 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104105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34,图35,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36,图37,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,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310 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,热力灭菌的对数规则,34,热力灭菌的对数规则,35,热力灭菌的对数规则,36,热力灭菌的对数规则,37,图311 温度和灭菌率之间的关系,L,6,4,2,130,120,110,100,T(0C),38,热力灭菌的对数规则,39,热力灭菌的对数规则,40,热力灭菌的对数规则,41,热力灭菌的对数规则,42,101,N