第三節(jié) 滅菌與無菌技術(shù)

滅菌系指采用適當(dāng)?shù)奈锢砘蚧瘜W(xué)方法殺滅或除去物體上或物品中活的微生物（包括繁殖體和芽孢）的過程。微生物包括細(xì)菌、真菌、病毒等，微生物的種類不同，滅菌方法不同，滅菌效果也不同。細(xì)菌的芽孢具有較強(qiáng)的抗熱能力，因此滅菌效果常以殺滅芽孢為標(biāo)準(zhǔn)。滅菌是藥劑制備中一項(xiàng)重要的操作，對于注射劑、眼用制劑及應(yīng)用于創(chuàng)面的制劑等無菌制劑是不可缺少的環(huán)節(jié)。藥劑學(xué)中采用的滅菌措施必須達(dá)到既要除去或殺滅微生物，又要保證藥物的穩(wěn)定性、治療作用及安全性的基本要求；其與微生物學(xué)的滅菌不盡相同。因此，選擇滅菌方法必須把滅菌效果與藥物性質(zhì)結(jié)合起來一并考慮。藥劑學(xué)中滅菌法可分為三大類：即物理滅菌法、化學(xué)滅菌法與無菌操作法。

一、藥物制劑的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)

為了確保藥品安全有效，《中國藥典》2010版一部附錄XIII-C和二部Ⅻ-J微生物限度檢查法項(xiàng)下對各類藥物制劑的微生物限度有明確的規(guī)定。

（一）致病菌

口服藥品每克或每毫升不得檢出大腸桿菌，含動(dòng)物藥及臟器的藥品同時(shí)不得檢出沙門菌；外用藥品每克或每毫升不得檢出綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌；陰道、創(chuàng)傷、潰瘍用制劑不得檢出破傷風(fēng)桿菌。

藥物制劑檢出大腸桿菌或其他致病菌時(shí)，均按一次檢出結(jié)果為準(zhǔn)，不再另行抽樣復(fù)檢，該產(chǎn)品則以不合格處理。

（二）活螨

螨的存在不僅可蛀蝕藥品，使其變質(zhì)失效，也可直接危害人體健康或傳播疾病。因此，用于口服、創(chuàng)傷、黏膜和腔道的藥品，不得檢出活螨。

（三）細(xì)菌和霉菌

根據(jù)藥物制劑實(shí)際工藝處理的情況，不同的劑型和給藥方式有不同的細(xì)菌數(shù)和霉菌數(shù)的限度標(biāo)準(zhǔn)與要求。

1．口服給藥制劑

（1）化學(xué)藥物制劑或不含中藥原粉的中藥制劑 ①細(xì)菌數(shù)：每1g不得過1000個(gè)；每1mL不得過100個(gè)。②霉菌和酵母菌數(shù)：每1g或1mL不得過100個(gè)。③大腸埃希菌：每1g或1mL不得檢出。

（2）含有中藥原粉的中藥制劑（如丸劑、全粉片、半浸膏片等） ①細(xì)菌數(shù)：每1g不得過10000個(gè)（丸劑每1g不得過30000個(gè)）；每lmL不得過500。②霉菌和酵母菌數(shù)：每1g或1mL不得過100個(gè)。③大腸菌群：每1g應(yīng)小于100個(gè)；每1mL應(yīng)小于10個(gè)。

（3）中藥制劑中含有豆豉、神曲等發(fā)酵成分的制劑 ①細(xì)菌數(shù)：每1g不得過100000個(gè)；每1mL不得過1000個(gè)。②霉菌和酵母菌數(shù)：每1g不得過500個(gè)；每1mL不得過100個(gè)。③大腸埃希菌：每1g或1mL不得檢出。④大腸菌群：每1g應(yīng)小于100個(gè)；每1mL應(yīng)小于10個(gè)。

2．局部給藥制劑

（1）用于手術(shù)、燒傷或嚴(yán)重創(chuàng)傷的局部給藥制劑 應(yīng)符合無菌檢查法無菌的規(guī)定。

（2）中藥制劑中用于表皮或黏膜不完整的含中藥原粉的局部給藥制劑 ①細(xì)菌數(shù)：每1g，或10cm2 不得過1000個(gè)；每1mL不得過100個(gè)。②霉菌和酵母菌數(shù)：每1g、lmL或10cm2 不得過100個(gè)。③金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌：每1g、1mL或10cm2 不得檢出。

（3）中藥制劑中用于表皮或黏膜完整的含中藥原粉的局部給藥制劑 ①細(xì)菌數(shù)：每1g或10cm2 不得過10000個(gè)；每1mL不得過100個(gè)。②霉菌和酵母菌數(shù)：每1g、1mL或10cm2不得過100個(gè)。③金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌：每1g、1mL或10cm2 不得檢出。

（4）耳、鼻及呼吸道吸入給藥制劑 ①細(xì)菌數(shù)：每1g、1mL或10cm2不得過100個(gè)。②霉菌和酵母菌數(shù)：每1g、1mL或10cm2不得過10個(gè)。③金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌：每lg、1mL或10cm2不得檢出。④大腸埃希菌：鼻及呼吸道給藥的制劑，每1g、1mL或10cm2不得檢出。

（5）陰道、尿道給藥制劑 ①細(xì)菌數(shù)：每1g或1mL不得過100個(gè)。②霉菌和酵母菌數(shù)：每1g或1mL應(yīng)小于10個(gè)。③金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、梭菌：每1g或1mL不得檢出。

（6）直腸給藥制劑 ①細(xì)菌數(shù)：每1g不得過1000個(gè)；每1mL不得過100個(gè)。②霉菌和酵母菌數(shù)：每1g或1mL不得過100個(gè)。③金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、大腸桿菌：每1g或1mL不得檢出。

（7）其他局部給藥制劑 ①細(xì)菌數(shù)：每1g、1mL或10cm2 不得過100個(gè)。②霉菌和酵母菌數(shù)：每1g、1mL或10cm2 不得過100個(gè)。③金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌：每1g、1mL或10cm2 不得檢出。

（8）眼部給藥制劑 ①細(xì)菌數(shù)：每1g或1mL不得過10個(gè)。②霉菌和酵母菌數(shù)：每1g或1mL不得檢出。③金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、大腸埃希菌：每1g或1mL不得檢出。

（9）注射劑 應(yīng)無菌，照《中國藥典》2010版附錄Ⅻ-H無菌檢査法檢查，應(yīng)符合規(guī)定。

3．含動(dòng)物組織（包括提取物）及動(dòng)物類原藥材粉（蜂王漿、動(dòng)物角、阿膠除外）的口服給藥制劑 每10g或10mL不得檢出沙門菌。

4．有兼用途徑的制劑 應(yīng)符合各給藥途徑的標(biāo)準(zhǔn)。

5．原料及輔料 參照相應(yīng)制劑的微生物限度標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

任何藥品出現(xiàn)外觀發(fā)霉、生蟲或生活螨的現(xiàn)象，均應(yīng)作不合格處理；液體制劑的瓶蓋周圍如出現(xiàn)發(fā)霉或有活螨，也作不合格處理。上述不合格的藥品無需再抽樣復(fù)檢。

二、物理滅菌法

利用蛋白質(zhì)與核酸具有遇熱、射線不穩(wěn)定的特性，采用加熱、射線和過濾方法，殺滅或除去微生物的技術(shù)稱為物理滅菌法，亦稱物理滅菌技術(shù)。滅菌是制劑制備中的重要操作，對注射劑、眼用制劑等無菌制劑尤為重要。物理滅菌法分為干熱滅菌法、濕熱滅菌法、射線滅菌法、過濾滅菌法等。

（一）干熱滅菌法

干熱滅菌法系指在干燥環(huán)境中進(jìn)行滅菌的技術(shù)，其中包括火焰滅菌法和干熱空氣滅菌法。

1．火焰滅菌法 系指用火焰直接灼燒滅菌的方法。該法滅菌迅速、可靠、簡便，適用于耐火焰材質(zhì)（如金屬、玻璃及瓷器等）的物品與用具的滅菌，不適合藥品的滅菌。

2．干熱空氣滅菌法 系指用高溫干熱空氣滅菌的方法。該法適用于耐高溫的玻璃和金屬制品以及不允許濕氣穿透的油脂類（如油性軟膏基質(zhì)、注射用油等）和耐高溫的粉末化學(xué)藥品的滅菌，不適于橡膠、塑料及大部分藥品的滅菌。

在干燥狀態(tài)下，由于熱穿透力較差，微生物的耐熱性較強(qiáng)，必須長時(shí)間受高熱作用才能達(dá)到滅菌的目的。因此，干熱空氣滅菌法采用的溫度一般比濕熱滅菌法高。為了確保滅菌效果，一般規(guī)定為：135～145℃滅菌3～5h;160～170℃滅菌2～4h;180～200℃滅菌0.5～1h。

（二）濕熱滅菌法

濕熱滅菌法系指用飽和蒸氣、沸水或流通蒸氣進(jìn)行滅菌的方法。由于蒸氣潛熱大，穿透力強(qiáng)，容易使蛋白質(zhì)變性或凝固，因此該法的滅菌效率比干熱滅菌法高，是藥物制劑生產(chǎn)過程中最常用的方法。濕熱滅菌法可分類為：熱壓滅菌法、流通蒸氣滅菌法、煮沸滅菌法和低溫間歇滅菌法。

1．熱壓滅菌法 系指用高壓飽和水蒸氣加熱殺滅微生物的方法。該法具有很強(qiáng)的滅菌效果，滅菌可靠，能殺滅所有細(xì)菌繁殖體和芽孢，適用于耐高溫和耐高壓蒸氣的所有藥物制劑、玻璃容器、金屬容器、瓷器、橡膠塞、濾膜過濾器等。

在一般情況下，熱壓滅菌法所需的溫度（蒸氣表壓）與時(shí)間的關(guān)系為：115℃（67kPa）、30min;121℃（97kPa）、20min;126℃（139kPa）、15min。在特殊情況下，可通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)合適的滅菌溫度和時(shí)間。

影響熱壓滅菌的主要因素有：①微生物的種類與數(shù)量：微生物的種類不同，耐熱、耐壓性能存在很大差異，不同發(fā)育階段對熱、壓的抵抗力不同，其耐熱、耐壓的次序?yàn)檠挎撸痉敝丑w＞衰老體。微生物數(shù)量愈少，所需滅菌時(shí)間愈短。②蒸氣性質(zhì)：蒸氣有飽和蒸氣、濕飽和蒸氣和過熱蒸氣。飽和蒸氣熱含量較高，熱穿透力較強(qiáng)，滅菌效率高；濕飽和蒸氣因含有水分，熱含量較低，熱穿透力較差，滅菌效率較低；過熱蒸氣溫度高于飽和蒸氣，但穿透力差，滅菌效率低，且易引起藥品的不穩(wěn)定性。因此，熱壓滅菌應(yīng)采用飽和蒸氣。③藥品性質(zhì)和滅菌時(shí)間：一般而言，滅菌溫度愈高，滅菌時(shí)間愈長，藥品被破壞的可能性愈大。因此，在設(shè)計(jì)滅菌溫度和滅菌時(shí)間時(shí)必須考慮藥品的穩(wěn)定性，即在達(dá)到有效滅菌的前提下，盡可能降低滅菌溫度和縮短滅菌時(shí)間。④其他方面：介質(zhì)pH對微生物的生長和活力具有較大影響。一般情況下，在中性環(huán)境微生物的耐熱性最強(qiáng)，堿性環(huán)境次之，酸性環(huán)境則不利于微生物的生長和發(fā)育。介質(zhì)中的營養(yǎng)成分愈豐富（如含糖類、蛋白質(zhì)等），微生物的抗熱性愈強(qiáng)，應(yīng)適當(dāng)提高滅菌溫度或延長滅菌時(shí)間。

熱壓滅菌常用的設(shè)備為臥式熱壓滅菌柜，如圖3-6所示。

臥式熱壓滅菌柜是一種常用的大型滅菌設(shè)備，該設(shè)備全部采用合金制成，具有耐高壓性能，帶有夾套的滅菌柜內(nèi)備有帶軌道的格車。壓力表和溫度表置于滅菌柜頂部，兩壓力表分別指示夾套內(nèi)和柜內(nèi)蒸氣壓力，兩表中間為溫度表。滅菌柜頂部安有排氣閥，以便開始通入加熱蒸氣時(shí)排盡不凝性氣體。

滅菌操作：先開夾套中蒸氣加熱10min，當(dāng)夾套壓力上升至所需壓力時(shí)，將待滅菌物品置于金屬編制籃中，排列于格車架上，推入柜室，關(guān)閉柜門，并將門閘旋緊。待夾套加熱完成后，將加熱蒸氣通入柜內(nèi)，當(dāng)溫度上升至規(guī)定溫度（如12l℃）時(shí)，計(jì)時(shí)（此時(shí)即為滅菌開始時(shí)間），柜內(nèi)壓力表應(yīng)固定在規(guī)定壓力（如97kPa左右）。滅菌完成后，先關(guān)閉蒸氣閥，排氣至壓力表降至“0”點(diǎn)，開啟柜門，滅菌物品冷卻后取出。

為保證滅菌效率，使用熱壓滅菌柜時(shí)應(yīng)注意：①必須使用飽和蒸氣。②必須排盡滅菌柜內(nèi)空氣：若有空氣存在，壓力表的指示壓力并非純蒸氣壓，而是蒸氣和空氣的總壓，滅菌溫度難以達(dá)到規(guī)定值。因此，在滅菌柜上往往附有真空裝置，以便在通入蒸氣前將柜內(nèi)空氣盡可能抽盡。③滅菌時(shí)間應(yīng)以全部藥液溫度達(dá)到所要求的溫度時(shí)開始計(jì)時(shí)：由于滅菌柜的表頭溫度是指滅菌柜內(nèi)溫度，而非滅菌物內(nèi)部溫度，最好設(shè)計(jì)直接測定被滅菌物內(nèi)溫度的裝置或使用溫度指示劑。④滅菌完畢后必須先停止加熱，逐漸減壓至壓力表指針為“0”后，放出柜內(nèi)蒸氣，使柜內(nèi)壓力與大氣壓相等，稍稍打開滅菌柜，10～1 5min后全部打開，以免柜內(nèi)外壓力差和溫度差太大，造成被滅菌物沖出或玻璃瓶炸裂而傷害操作人員，確保安全生產(chǎn)。

2．流通蒸氣滅菌法 系指在常壓下，采用100℃流通蒸氣加熱殺滅微生物的方法。滅菌時(shí)間通常為30～60min。該法適用于消毒及不耐高熱制劑的滅菌。但不能保證殺滅所有的芽孢，不是可靠的滅菌法。

3．煮沸滅菌法 系指將待滅菌物置沸水中加熱滅菌的方法。煮沸時(shí)間通常為30～60min。該法滅菌效果較差，常用于注射器、注射針等器皿的消毒。必要時(shí)可加入適量的抑菌劑，如三氯叔丁醇、甲酚、氯甲酚等，以提高滅菌效果。

4．低溫間歇滅菌法 系指將待滅菌物置60～80℃的水或流通蒸氣中加熱60min，殺滅微生物繁殖體后，在室溫條件下放置24h，讓待滅菌物中的芽孢發(fā)育成繁殖體，再加熱滅菌、放置，反復(fù)多次，直至殺滅所有芽孢。該法適合于不耐高溫、熱敏感物料和制劑的滅菌。其缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)、工效低、滅菌效果差，加入適量抑菌劑可提高滅菌效率。

（三）過濾滅菌法

過濾滅菌法系指采用過濾法除去微生物的方法，該法屬于機(jī)械除菌方法，該除菌裝置稱為除菌過濾器。該法適合于對熱不穩(wěn)定的藥物溶液、氣體、水等物品的滅菌。

滅菌用過濾器應(yīng)有較高的過濾效率，能有效地除盡物料中的微生物，濾材與濾液中的成分不發(fā)生相互交換，濾器易清洗，操作方便等。為了有效地除盡微生物，濾器孔徑必須小于芽孢體積（＞0.5μm）。常用的除菌過濾器有：0.22μm或0.3μm的微孔濾膜濾器和G6（號）垂熔玻璃濾器。過濾滅菌應(yīng)在無菌條件下進(jìn)行操作，為了保證產(chǎn)品的無菌，必須對過濾過程進(jìn)行無菌檢測。

（四）射線滅菌法

射線滅菌法系指采用輻射、微波和紫外線殺滅微生物和芽孢的方法。

1．輻射滅菌法 系指采用放射性同位素（60 Co和137Cs）放射的γ射線殺滅微生物和芽孢的方法，輻射滅菌劑量一般為2.5×104Gy（戈瑞）。本法適合于熱敏物料和制劑的滅菌，常用于維生素、抗生素、激素、生物制品、中藥材和中藥制劑、醫(yī)療器械、藥用包裝材料及藥用高分子材料等物質(zhì)的滅菌。

2．微波滅菌法 采用微波（頻率為300MHz～300kMHz）照射產(chǎn)生的熱能殺滅微生物和芽孢的方法。該法適合液體和固體物料的滅菌，且對固體物料具有干燥作用。其特點(diǎn)是：微波能穿透到介質(zhì)和物料的深部，可使介質(zhì)和物料表里一致地加熱；且具有低溫、常壓、高效、快速（一般為2～3min）、低能耗、無污染、易操作、易維護(hù)、產(chǎn)品保質(zhì)期長（可延長1/3以上）等特點(diǎn)。

3．紫外線滅菌法 系指用紫外線（能量）照射殺滅微生物和芽孢的方法。用于紫外滅菌的波長一般為200～300nm，滅菌力最強(qiáng)的波長為254nm。該方法屬于表面滅菌。

紫外線不僅能使核酸蛋白變性，而且能使空氣中氧氣產(chǎn)生微量臭氧，而達(dá)到共同殺菌作用。該法適合于照射物表面滅菌、無菌室空氣及蒸餾水的滅菌；不適合于藥液的滅菌及固體物料深部的滅菌。由于紫外線是以直線傳播，可被不同的表面反射或吸收，穿透力微弱，普通玻璃即可吸收紫外線，因此裝于容器中的藥物不能用紫外線滅菌。紫外線對人體有害，照射過久易發(fā)生結(jié)膜炎、紅斑及皮膚燒灼等傷害，故一般在操作前開啟1～2h，操作時(shí)關(guān)閉；必須在操作過程中照射時(shí)，對操作者的皮膚和眼睛應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。

三、化學(xué)滅菌法

化學(xué)滅菌法系指用化學(xué)藥品直接作用于微生物而將其殺滅的方法。對微生物具有觸殺作用的化學(xué)藥品稱殺菌劑，可分為氣體殺菌劑和液體殺菌劑。殺菌劑僅對微生物繁殖體有效，不能殺滅芽孢。化學(xué)滅菌的目的在于減少微生物的數(shù)目，以控制一定的無菌狀態(tài)。化學(xué)殺菌劑的殺滅效果主要取決于微生物的種類與數(shù)量、物體表面光潔度或多孔性、以及殺菌劑的性質(zhì)等。

（一）氣體滅菌法

氣體滅菌法系指采用氣態(tài)殺菌劑（如環(huán)氧乙烷、甲醛、丙二醇、甘油和過氧乙酸蒸氣等）進(jìn)行滅菌的方法。該法特別適合環(huán)境消毒以及不耐加熱滅菌的醫(yī)用器具、設(shè)備和設(shè)施等的消毒，亦用于粉末注射劑，不適合對產(chǎn)品質(zhì)量有損害的場合。同時(shí)應(yīng)注意殘留的殺菌劑和與藥物可能發(fā)生的相互作用。

（二）藥液滅菌法

藥液滅菌法系指采用殺菌劑溶液進(jìn)行滅菌的方法。該法常應(yīng)用于其他滅菌法的輔助措施，適合于皮膚、無菌器具和設(shè)備的消毒。常用消毒液有：75%乙醇、1%聚維酮碘溶液、0.1%～0.2%苯扎溴銨（新潔爾滅）溶液、酚或煤酚皂溶液等。

四、無菌操作法

無菌操作法系指整個(gè)過程控制在無菌條件下進(jìn)行的一種操作方法。該法適合一些不耐熱藥物的注射劑、眼用制劑、皮試液、海綿劑和創(chuàng)傷制劑的制備。按無菌操作法制備的產(chǎn)品，一般不再滅菌，但某些特殊（耐熱）品種亦可進(jìn)行再滅菌（如青霉素G等）。最終采用滅菌的產(chǎn)品，其生產(chǎn)過程一般采用避菌操作（盡量避免微生物污染），如大部分注射劑的制備等。

（一）無菌操作室的滅菌

無菌操作室的滅菌常采用紫外線、液體和氣體滅菌法對無菌操作室環(huán)境進(jìn)行滅菌。

1．紫外線滅菌 是無菌室滅菌的常規(guī)方法，該方法應(yīng)用于間歇和連續(xù)操作過程中。一般在每天工作前開啟紫外燈1h左右，操作間歇中亦應(yīng)開啟0.5～1h，必要時(shí)可在操作過程中開啟（應(yīng)注意操作人員眼、皮膚等的保護(hù)）。

2．液體滅菌 是無菌室較常用的輔助滅菌方法，主要采用3%苯酚溶液、2%煤酚皂溶液、0.2%苯扎溴銨或75%乙醇噴灑或擦拭，用于無菌室的空間、墻壁、地面、用具等方面的滅菌。

3．甲醛溶液加熱熏蒸法 該方法的滅菌較徹底，是常用的方法之一。氣體發(fā)生裝置（圖3-7）是采用蒸氣加熱夾層鍋，使液態(tài)甲醛汽化成甲醛蒸氣，經(jīng)蒸氣出口送入總進(jìn)風(fēng)道，由鼓風(fēng)機(jī)吹入無菌室，連續(xù)3h后，關(guān)閉密熏12～24h，并應(yīng)保持室內(nèi)濕度＞60%，溫度＞25℃，以免低溫導(dǎo)致甲醛蒸氣聚合而附著于冷表面，從而降低空氣中甲醛濃度，影響滅菌效率。密熏完畢后，將25%的氨水經(jīng)加熱，按一定流量送入無菌室內(nèi)，以清除甲醛蒸氣，然后開啟排風(fēng)設(shè)備，并通入無菌空氣直至室內(nèi)排盡甲醛。

（二）無菌操作

無菌操作室、層流潔凈工作臺和無菌操作柜是無菌操作的主要場所，無菌操作所用的一切物品、器具及環(huán)境，均需按前述滅菌法滅菌，如安瓿應(yīng)150～180℃、2～3h干熱滅菌，橡皮塞應(yīng)121℃、1h熱壓滅菌等。操作人員進(jìn)入無菌操作室前應(yīng)洗澡，并更換已滅菌的工作服和清潔的鞋子，不得外露頭發(fā)和內(nèi)衣，以免污染。

小量無菌制劑的制備，普遍采用層流潔凈工作臺（圖3-8）進(jìn)行無菌操作，該設(shè)備具有良好的無菌環(huán)境，使用方便，效果可靠。無菌操作柜目前常用于試制階段。

五、滅菌參數(shù)及其影響因素

近年來對滅菌過程和無菌檢查中存在的問題已引起人們的關(guān)注。在檢品中存在微量的微生物時(shí)，往往難以用現(xiàn)行的無菌檢驗(yàn)法檢出。因此，有必要對滅菌方法的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。F與F0值可作為驗(yàn)證滅菌可靠性的參數(shù)。

（一）D值與Z值

1．D值 研究表明，微生物受高溫、輻射、化學(xué)藥品等作用時(shí)就要被殺滅，其殺滅速度符合一級過程，即：

或

式中：N0——原有微生物數(shù)；

Nt——滅菌時(shí)間為t時(shí)殘存的微生物數(shù)；

k——?dú)缢俣瘸?shù)。

lgNt對t作圖得一直線，斜率：，設(shè)斜率的負(fù)倒數(shù)為D值，即：

由式（3-5）可知，當(dāng)時(shí)lgN0-lgNt=lg100-lg10=1, D=t，即D的物理意義為，在一定溫度下殺滅微生物90%或殘存率為10%時(shí)所需的滅菌時(shí)間（min）。

2．Z值 滅菌條件不同，其滅菌速率也不同。當(dāng)溫度升高時(shí)，速度常數(shù)k增大，因而D值（滅菌時(shí)間）隨溫度的升高而減少。在一定溫度范圍內(nèi)（100～138℃）lgD與溫度T之間呈直線關(guān)系。設(shè)：

故Z值為降低一個(gè)lgD值所需升高的溫度數(shù)。即：滅菌時(shí)間減少到原來的1/10所需升高的溫度。如Z=10℃，意思是：滅菌時(shí)間減少到原來滅菌時(shí)間的1/10，而滅菌效果不變所需升高的滅菌溫度為10℃。式（3-5）可以改寫為：

設(shè)Z=1 0℃, T1=110℃, T2=121℃，則D2=0.079D1。即110℃滅菌1min與121℃滅菌0.079min效果相當(dāng)。

若Z=10℃，滅菌溫度每增加一度，則D1=1.25 9D2，即溫度每增加一度，其滅菌速率提高25.9%。

（二）F值與F0值

1．F值 F值為在一定滅菌溫度（T）下給定的Z值所產(chǎn)生的滅菌效果與在參比溫度（T0）下給定Z值所產(chǎn)生的滅菌效果相同時(shí)所相當(dāng)?shù)臏缇鷷r(shí)間，以min為單位。F值常用于干熱滅菌，其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

式中：Δt——測量被滅菌物溫度的時(shí)間間隔，一般為0.5～1min；

T——每個(gè)時(shí)間間隔Δt所測得被滅菌物的溫度；

T0——參比溫度。

2．F0值 F0值為一定滅菌溫度（T）下，Z值為10℃時(shí)所產(chǎn)生的滅菌效果與121℃、Z值為10℃時(shí)所產(chǎn)生的滅菌效果相同時(shí)所相當(dāng)?shù)臅r(shí)間（min）。F0值目前僅限于熱壓滅菌。物理F0的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

根據(jù)式（3-9），在滅菌過程中，僅需記錄被滅菌物的溫度與時(shí)間，即可計(jì)算F0值。由于F0 值是將不同滅菌溫度計(jì)算到相當(dāng)于121℃熱壓滅菌時(shí)的滅菌效力，故F0 值可作為滅菌過程的比較參數(shù)，對滅菌過程的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證滅菌效果極為有用。鑒于F0值體現(xiàn)了滅菌溫度與時(shí)間對滅菌效果的統(tǒng)一，該數(shù)值更為精確、實(shí)用。

生物F0值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

即生物F0值可看做D121℃與微生物數(shù)目的對數(shù)降低值的乘積。式中Nt為滅菌后預(yù)計(jì)達(dá)到的微生物殘存數(shù)，即染菌度概率（probability of nonsterility），當(dāng)Nt達(dá)到10-6時(shí)（原有菌數(shù)的百萬分之一），可認(rèn)為滅菌效果較可靠。因此，生物F0值可認(rèn)為是以相當(dāng)于121℃熱壓滅菌時(shí)，殺滅容器中全部微生物所需要的時(shí)間。

影響F0值的因素主要有：①滅菌產(chǎn)品溶液性質(zhì)、充填量等；②容器大小、形狀及熱穿透性等；③容器在滅菌器內(nèi)的數(shù)量及分布等，該項(xiàng)因素在生產(chǎn)過程中影響最大，故必須注意滅菌器內(nèi)各層、四角、中間位置熱分布是否均勻，并根據(jù)實(shí)際測定數(shù)據(jù)，進(jìn)行合理排布。

測定F0值時(shí)應(yīng)注意的問題：①選擇靈敏度高，重現(xiàn)性好，使用精密度為0.1℃的熱電偶，并對其進(jìn)行校正；②滅菌時(shí)應(yīng)將熱電偶的探針置于被測樣品的內(nèi)部，經(jīng)滅菌器通向滅菌柜外的溫度記錄儀（一般附有F0顯示器）; ③對滅菌工藝和滅菌器進(jìn)行驗(yàn)證，滅菌器內(nèi)熱分布應(yīng)均勻，重現(xiàn)性好。

為了確保滅菌效果，應(yīng)嚴(yán)格控制原輔料質(zhì)量和環(huán)境條件，盡量減少微生物的污染，采取各種有效措施使每一容器的含菌數(shù)控制在一定水平以下（一般含菌數(shù)為10以下，即lgNt＜1）；計(jì)算、設(shè)置 F0值時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮增加安全系數(shù)，一般增加理論值的50%，即規(guī)定 F0值為8min，實(shí)際操作應(yīng)控制在12min。