灭菌|消毒与灭菌的区别|灭菌方法的选择|影响灭菌效果的因素

一、过氧化氢灭菌的原理

　　目前，与过氧化氢有关的灭菌方法主要可分为四大类：液体过氧化氢灭菌、汽化过氧化氢灭菌、过氧化氢等离子体灭菌和过氧化氢气溶胶喷雾灭菌。

　　1、液态、汽化过氧化氢

　　液态过氧化氢的杀菌效果早在100多年前就已经得到了认可。许多研究证明，一定质量浓度的H2O2溶液对细菌、真菌、病毒和芽孢等都具有杀灭作用。过氧化氢是一种强氧化剂，可形成具有强氧化能力的自由羟基和活性衍生物。

　　杀菌机理主要可分为2类：破坏微生物的外层保护结构，使得保护层通透性发生改变，从而引起细胞渗透压的改变，微生物因体内外的平衡系统受到破坏而死亡;通过破坏微生物体内的酶、蛋白质及DNA使微生物死亡。

　　汽化过氧化氢的杀菌机理与液体过氧化氢相同，但是汽化过氧化氢比液态过氧化氢具有更好的灭菌效果，这主要是因为汽化过氧化氢可生成游离的羟基，大大增强与微生物的接触几率，因此，较低浓度的气态过氧化氢比较高浓度的液态过氧化氢有更高的杀菌能力。由于过氧化氢气体的穿透力比较弱，一般情况下只适用于物体表面或空气消毒。

　　2、过氧化氢等离子体

　　等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，其运动主要受电磁力支配，它是不同于固体、液体、气体的物质第4态。等离子体因具有高位能、高动能和化学成分丰富等特点，灭菌速度快，效果明显。

　　灭菌过程是将过氧化氢溶液注入具有一定真空度和温度的灭菌仓内，经过汽化，覆盖到管仓的内外表面，随后启动等离子电源，激发出等离子体，破坏微生物，当等离子体电源停止工作时，管腔表面的过氧化氢就转变成水和氧气。这种方法无需后续的加工处理，很大程度上缩短了灭菌周期，并且无有害物质残留。

　　有学者研究发现，射频功率为400 W，灭菌腔温度为26 ℃时，等离子体放电1 min就能完全杀灭枯草杆菌黑色变种芽孢，而杀灭嗜热脂肪杆菌芽孢时，等离子体只需放电30 s

　　干热灭菌是利用火焰或干热空气进行灭菌的方法。火焰灭菌是将灭菌物品放在火焰中烧灼灭菌，它是Z彻底、简便、应急的灭菌方法，适用于不易被火焰损伤的物品。干热空气灭菌是指使待灭菌物品在干燥空气中被加热，用达到足以杀死细菌的温度的方法来灭菌。

　　用于干热灭菌的物品必须是已经清洗干净而且不沾染有机物，待灭菌物品外面应有适宜的宽松包裹或装入封闭的金属容器内。待灭菌物品放入干热灭菌箱内时，排列不可过于紧密。繁殖型细菌在100℃以上干热1h可杀灭，耐热性细菌芽胞在120℃以下长时间干热也不易死亡，但在140℃以上杀菌效率急剧增强。

　　在250℃，45min的灭菌条件下，采用干热灭菌法可以除去无菌药品生产中直接与药品接触的容器和内包材料中的热原物质。干热灭菌法使用的灭菌程序也应通过验证试验，试验结果是灭菌后污染菌的存活概率应小于10-12。

一、干热灭菌原理

　　在干热灭菌过程中，被灭菌物品上的细菌主要通过提高温度使细胞成份产生非特异性氧化而被破坏(细胞固有的水份也起了重要作用)，高温干热可使微生物的酶受热变性，细胞内的核糖核酸破坏以及细胞膜受损伤而死亡。细胞被破坏的过程是可预测的和可靠的。

　　干热灭菌是同时利用热传递的三种方式(即对流、传导和辐射)来处理被灭菌物。

　　对流传热是指流体宏观运动而引起的热量传递过程，流体的宏观运动可以是由温差引起的自然对流，也可以是人为造成的强制流动。对流传热仅能发生在流体中，运动着的流体起了载热作用。干热灭菌的对流给热是流体在流过固体或液体表面时与该表面所发生的热量交换。它是对流与导热联合作用的结果。干热灭菌机利用对流给热的方法提高被灭菌物品的温度。

　　在灭菌机中，通过加热元件以对流的方式将空气加热。由于被灭菌物品的温度比热空气温度低，加热后的空气将热能又转移到被灭菌物品中，完成了热量的传递，达到灭菌的目的。因为空气比热容较低，而被灭菌物品温度上升的快慢与各种

　　高压灭菌又称高压蒸汽灭菌，是指将物品置于密闭的高压灭菌容器中，利用高压饱和蒸汽使微生物中的蛋白质、核酸发生变性，从而杀灭微生物的方法。该方法灭菌能力强，是Z有效、应用Z广的一种灭菌方法。

一、高压蒸汽灭菌简介

　　1、基本原理

　　高压蒸汽灭菌就是在密闭的空间内利用高温高压以达到消灭细菌的目的。

　　重复使用的YL器械或敷料如果不进行彻底的清洗消毒会交叉感染，因此需要进行彻底的灭菌处理。基于这点，在高压蒸汽灭菌器内，将YL器械暴露于一定温度的水蒸气氛围中并停留一定的时间，在这期间利用水蒸气释放出的潜热，可使YL器械中的致病微生物发生蛋白质变性和凝固，致使致病微生物死亡，从而使YL器械彻底灭菌，达到安全使用的目的。

　　2、灭菌过程

　　YL器械的灭菌、干燥均在高压蒸汽灭菌器内完成。高压蒸汽灭菌器的运行主要由以下几个阶段构成：脉动真空阶段、加热升温阶段、蒸汽灭菌阶段、干燥阶段。整个灭菌过程由控制面板内的PLC控制完成，期间灭菌室内的压力和温度变化见下图。

　　①预真空阶段。如上图所示，预真空过程包括3次抽真空过程，先抽真空至负压，排除高温灭菌器内的空气，然后打开蒸汽入口阀，送入饱和蒸汽使灭菌室内压力上升至0.1MPa，而后再抽气至负压状态，如此反复抽送3次使设备达到要求的负压值，使内腔中98%以上的空气完全排出，以保证高压蒸汽更容易渗透至物料内部，使得物料与蒸汽更加充分地接触，Z终保证灭菌的效果。

　　②加热阶段。预真空阶段结束后，加热器开始加热，腔体温度和压力随着持续的蒸汽进入而上升，直到达到所需的灭菌温度和压力。

　　③高压蒸汽灭菌阶段。当灭菌室内温度升至134℃并维持住，进入灭菌阶段，该过程主要是温度调节过程。当温度低于134℃时，继续充蒸汽，当温度高于134℃时，停止充蒸汽。要求在134℃的温度，维持4min，灭菌结束后，会有压力释放并有相应的参数显示。

　　④干燥阶段。

一、脉动真空灭菌原理

　　1、脉动真空灭菌器的工作原理

　　脉动真空灭菌器是将饱和水蒸汽当成灭菌介质，应用器械使脉动真空的空气强行排除的方法，历经数次抽真空与数次注入蒸汽的交替价值，使灭菌室符合限定的真空度后，将饱和蒸汽充入，以此符合规定的压力饱和度，更好的对灭菌物实施灭菌，主要包含脉动真空与预真空两个时期。

　　脉动真空是数次对灭菌室实施抽真空，在完成一次抽真空后，把一定量的蒸汽放入灭菌器，使剩余的空气与蒸汽融合，以此满足一定的蒸汽，再实施抽真空作业，在历经数次的抽真空Z后进入蒸汽灭菌的方式。

　　预真空指的是，高压蒸汽灭菌对灭菌室进入蒸汽之前，实施一次抽真空，尽Z大限度的除去灭菌室的空气后，再融入蒸汽实施灭菌的方式。

　　脉动真空灭菌的根本原理是，应用真空泵出现的负压，将灭菌室中的冷空气抽出，再次输入饱和蒸汽实施灭菌工作，抽真空干燥是Z后一道程序。

　　完整的工程程序是：准备-脉动-升温-灭菌-排蒸汽-干燥、完成。

　　2、脉动真空灭菌的根本原理

　　脉动真空灭菌的根本原理是在微生物承受热力作用后，蛋白质分子的运动会加速，互相撞击，以此致使连接肽链的付键出现断裂，其分子由具备规律性的紧密构造，转变成无秩序的散漫构造，大量的疏水基会在分子表面暴露，并且相互融合为非常较大的聚合体而沉淀凝固，即借助不可逆地把结构蛋白和酶破坏掉，实现杀灭微生物的目的。

二、影响灭菌效果的因素

　　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、水分(相对平衡湿度)、pH、对芽孢有损伤作用的物理因素以及对芽孢有YZ作用的化学品等，它们均会影响芽孢

 　　与传统灭菌技术相比，红外辐射灭菌技术具有辐射均匀、热传递速率高、加热时间短、无化学残留、产品质量高等优点。

红外加热与灭菌技术

　　红外线波长5.6μm～100μm，频率为4×1014～3×1011Hz。很多物质对波长在3～15μm范围的红外辐射有很强的吸收带。在石英管上半管外表镀金可使辐射波更集中，热能利用率提高45～50%。

　　红外加热原理：

　　对红外敏感的物质，其分子、原子吸收远红外后，不仅能发生能级的跃迁，也扩大了以平衡位置为ZX的各种运动的幅度，质点的内能量加大。微观结构质点运动加剧的宏观反映就是物质的温度升高，即物质吸收红外线后，便产生自发的热效应。由于这种热效应直接产生于物体内部，所以能迅速有效地对物质加热。

　　食品中的很多成分在3～10μm的红外线区有强烈的吸收能力，因此在食品加热中，往往选择红外线进行加热。应该了解，物质对红外辐射是有选择性的吸收，它只对其中频率νmn满足hνmn=Em-En(Em、En分别为分子的高、低两个能量级或基态能级)的远红外辐射产生吸收，其频率不能满足此式的红外则不被吸收而穿过。

　　为提高红外加热效率，应该了解物料的红外线吸收特性。其次，应该了解辐射与消失的匹配，当物料的选择性吸收与辐射源的选择性辐射一致时，称为匹配辐射加热。要实现理想匹配，应该根据不同的物料选择合适的辐射源，使辐射源的光谱与物料的吸收光谱相对应。干燥过程中还兼有杀菌作用。

　　红外灭菌原理：

　　红外线是一种电磁波，它以辐射方式向外传播，照射到待杀菌的物品上，传热直接由表面渗透到内部，热效应好，且特别易被生物体如各种病菌吸收。病菌吸收热能超过它的承受极限，自然会被活活“热”死。

　　照射强度越大，残活菌数越少，一般照射功率要在12kW以上。红外线的特点：这种消毒方式具有速度快、穿透力强的特点。它不仅可用于一般的粉状和块状食品杀菌，还可以用于坚果类食品如咖啡

　　环氧乙烷(ethylene oxide ，EO)在消毒与灭菌中的应用已久，是迄今为止唯yi得到全世界公认的Z可靠化学气体灭菌剂。过去环氧乙烷主要用于工业规模的消毒与灭菌，随着现代工业技术和自动化、智能化技术的发展，已经使得环氧乙烷灭菌技术可以安全地用于YL机构怕热怕湿的精密YL器械的灭菌。

一、环氧乙烷特性

　　环氧乙烷是继甲醛之后出现的第2代化学消毒剂，至今仍为Z好的冷消毒剂之一，也是目前四大低温灭菌技术(低温等离子体、低温甲醛蒸汽、环氧乙烷、戊二醛)Z重要的一员。

　　环氧乙烷是一种简单的环氧化合物，为非特异性烷基化合物，分子式为C2H4O，结构式为：-CH2-CH2-O-，分子量为44.06。在4℃时比重为0.884，沸点为10.8，冰点为111.30%。在常温常压下环氧乙烷是无色气体，比空气重，其密度为1.52，具有芳香的醚味，可闻出的气味阈值为760-1064mg/L。

　　当温度低于10.8℃时，气体液化，在低温下为无色透明液体，可以任何比例与水混合，并能溶于常用的有机溶剂和油脂，其气体可被某些固体(例如橡皮、塑料等)吸收。环氧乙烷液体本身又是一种良好的有机溶剂，能将一些塑料溶解，在消毒过程中应引起注意。环氧乙烷的蒸汽压比较大，所以对消毒物品的穿透性强，扩散性可以穿透微孔而达到物品的深部，有利于灭菌和物品的保存。

　　环氧乙烷具有易燃易爆性，当空气中含有3%～80%环氧乙烷时，则形成爆炸性?昆合气体，遇明火时发生燃烧或爆炸。消毒与灭菌常用的环氧乙烷浓度为400～800mg/L，在空气中易燃易爆浓度范围，因此使用中予以注意。

　　环氧乙烷与二氧化碳等惰性气体以1：9的比例相混合可形成防爆混合物，用于消毒和灭菌更为安全。环氧乙烷可以发生聚合，但一般情况下聚合作用较缓慢，且主要是在液体状态时发生聚合。环氧乙烷与二氧化碳或氟的碳氢化合物组成的混合物中，聚合作用更缓慢，固体聚合物

　　培养基，是指供给微生物、植物或动物(或组织)生长繁殖的，由不同营养物质组合配制而成的营养基质。培养基配成后一般需测试并调节pH，还须进行灭菌，通常有高温灭菌和过滤灭菌。培养基由于富含营养物质，易被污染或变质。配好后不宜久置，Z好现配现用。

一、培养基配制和灭菌原理

　　1、培养基是提供微生物生长、繁殖、代谢的混合养料。因为不同的微生物对营养物质的要求各不相同，加之实验和研究的目的不同，所以培养基的种类很多。虽然种类很多，但是培养基中一般含有必需的碳源、氮源、无机盐以及水分等，另外，培养基还应有适宜的pH。

　　2、琼脂是应用Z广泛的凝固剂，加琼脂制成的培养基在98-100℃下融化，45℃以下凝固。然而，如果琼脂多次反复融化，其凝固性就会降低。

　　3、任何一种培养基一旦制成必须及时灭菌。一般培养基灭菌采用高压蒸汽灭菌。

二、配制Z普通的细菌培养基

　　1、牛肉膏蛋白胨培养基

　　牛肉膏蛋白胨培养基是一种应用广泛和Z普通的细菌培养基(普通培养基)，它含有牛肉膏、蛋白胨和NaCl，其中牛肉膏为微生物提供了碳源和能量，蛋白胨主要提供了氮源，而NaCl提供了无机盐。因为这种培养基多用于培养细菌，所以要用稀酸或稀碱将其pH调到7.2-7.4，以利于细菌的生长。

　　2、牛肉膏蛋白胨培养基配方

　　牛肉膏：3g;蛋白胨：10g;NaCl：5g;水：1000mL;pH：7.2-7.4;琼脂：15-20g。

　　3、仪器与试剂

　　牛肉膏、蛋白胨、NaCl、琼脂、质量分数为10%的盐酸、质量分数为10%的氢氧化钠、烧杯、三角烧瓶、量筒、玻璃棒、玻璃漏斗、酒精灯、培养皿、牛皮纸、绳、天平、牛角匙、精密pH试纸、灭菌锅、超净工作台等。

　　4、步骤

　　(1)称量

　　根据牛肉膏蛋白胨培养基配方依次准确称取各种药品，放入适当大小的烧杯中。牛肉膏放在小烧杯里称量，用热水融化后倒入大烧杯中。蛋白胨易潮湿，称量要快。

　　应