灭菌与灭菌技术(1)知识分享.ppt
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1、灭菌与灭菌技术(1)l防腐(防腐(Antisepsis):用物理或化学等方法抑制):用物理或化学等方法抑制微生物生长的作用,称为防腐或抑菌微生物生长的作用,称为防腐或抑菌 l热原(热原(Pyrogens):热原是微生物的一种内毒素,):热原是微生物的一种内毒素,存在于细菌的细胞膜与固体膜之间,能够引起人存在于细菌的细胞膜与固体膜之间,能够引起人或动物体温的异常升高。致热能力最强的是革兰或动物体温的异常升高。致热能力最强的是革兰氏阴性杆菌所产生的热原氏阴性杆菌所产生的热原 l无菌操作法(无菌操作法(Aseptic technique):是指在整个):是指在整个操作过程中利用和控制一定条件,尽量使
2、产品避操作过程中利用和控制一定条件,尽量使产品避免微生物污染的一种操作方法免微生物污染的一种操作方法 细菌的耐受性细菌的耐受性 致死温度:是指在一定的时间内,杀死致死温度:是指在一定的时间内,杀死某种细菌所需要的最低温度某种细菌所需要的最低温度致死时间:是指在某一温度下,杀死某致死时间:是指在某一温度下,杀死某种细菌所需要的最短时间,又称热死时种细菌所需要的最短时间,又称热死时间间 灭菌和除菌对制剂的影响灭菌和除菌对制剂的影响 l灭菌后的制剂中含有细菌的尸体,尸体过多会因灭菌后的制剂中含有细菌的尸体,尸体过多会因菌体内毒素(热原)而引起副作用菌体内毒素(热原)而引起副作用 l除菌是指用特殊的滤
3、材把微生物(死菌、活菌)除菌是指用特殊的滤材把微生物(死菌、活菌)全部阻留而滤除,除了原已染有的微量可溶性代全部阻留而滤除,除了原已染有的微量可溶性代谢产物,由于没有菌体的存在,故没有更多的热谢产物,由于没有菌体的存在,故没有更多的热原产生原产生 不同菌种的耐热性不同菌种的耐热性芽胞抗高温的原因芽胞抗高温的原因芽胞壁厚而致密,热力不易透入芽胞内芽胞壁厚而致密,热力不易透入芽胞内 芽胞内水分含量少,加热时蛋白质不易凝芽胞内水分含量少,加热时蛋白质不易凝固,酶不易失去活性固,酶不易失去活性 芽胞内含有吡啶芽胞内含有吡啶2,6-二羧酸钙,它与蛋白二羧酸钙,它与蛋白质结合成耐热的复合体质结合成耐热的复
4、合体 第二节第二节 微生物死亡动力学的研究微生物死亡动力学的研究 实质实质是寻找对灭菌效果可靠的验证参数是寻找对灭菌效果可靠的验证参数原因原因灭菌温度多是测量灭菌器内的温度而不是灭菌温度多是测量灭菌器内的温度而不是灭菌物体内的温度灭菌物体内的温度 现行方法不易检出残存的微生物现行方法不易检出残存的微生物一、一、D值值 D值是指降低微生物数至原来的值是指降低微生物数至原来的10或降低一个或降低一个对数单位所需的时间或剂量,也就是杀灭对数单位所需的时间或剂量,也就是杀灭90微微生物所需的时间或剂量生物所需的时间或剂量 D=U/(lgN0-lgNu)U为在一定灭菌条件下灭菌经历的时间或接受的为在一定
5、灭菌条件下灭菌经历的时间或接受的剂量;剂量;N0为微生物的初始数量;为微生物的初始数量;Nu为接受了为接受了U单单位时间或剂量的灭菌后微生物的数量;位时间或剂量的灭菌后微生物的数量;Nt为为t时时间微生物的残留数量间微生物的残留数量 热力灭菌或直接用钴-60辐射灭菌 二、二、Z值值 l不同温度下对特定的微生物在特定介质或环境中不同温度下对特定的微生物在特定介质或环境中求得求得D值后,就可用值后,就可用lgD对温度作图对温度作图 Z=(T2-T1)/(lgD1-lgD2)l表示降低一个表示降低一个lgD值所需升高的温度,及灭菌时间值所需升高的温度,及灭菌时间减少到原来的减少到原来的10所需升高的
6、温度所需升高的温度 三、三、F值与值与F0值值 F=t10 T-T0/Z t是测量被灭菌物温度的时间间隔,一般为是测量被灭菌物温度的时间间隔,一般为0.51.0分钟或更小;分钟或更小;T是每个时间间隔是每个时间间隔t所所测得的被灭菌物料的温度,测得的被灭菌物料的温度,T0是参比温度是参比温度 F值是指在一定温度值是指在一定温度T下给定下给定Z值所产生的灭菌值所产生的灭菌效力与在参比温度效力与在参比温度T0下给定下给定Z值所产生的灭菌值所产生的灭菌效力相同时,效力相同时,T0温度下所相当的灭菌时间温度下所相当的灭菌时间 F值适用于干热灭菌值适用于干热灭菌 F0值值-物理物理F0值值 在湿热灭菌条
7、件下测定的,且以嗜热脂肪芽在湿热灭菌条件下测定的,且以嗜热脂肪芽胞杆菌作为微生物指示菌,该菌在胞杆菌作为微生物指示菌,该菌在121下,下,Z值为值为10 F0=t10 T-121/10 F0为一定灭菌温度为一定灭菌温度T,Z值为值为10时所产生的时所产生的灭菌效力与灭菌效力与121,Z值为值为10所产生的灭菌所产生的灭菌效力相同时所相当的时间效力相同时所相当的时间 F0值将各种灭菌温度使微生物的致死力转换为值将各种灭菌温度使微生物的致死力转换为灭菌物品完全暴露于灭菌物品完全暴露于121对微生物的致死效对微生物的致死效力,所以力,所以F0值又称为标准灭菌时间,适用于热值又称为标准灭菌时间,适用于
8、热压灭菌法压灭菌法 F0值值-生物生物F0值值 将将F0值看作是值看作是D121值与微生物数量对数降低值值与微生物数量对数降低值的乘积的乘积 F0=D121(lgN0-lgNt)其中其中Nt为灭菌后预期达到的微生物残存数,又为灭菌后预期达到的微生物残存数,又叫染菌度概率叫染菌度概率,一般取,一般取Nt为为10-6 生物生物F0值可认为是以相当于值可认为是以相当于121热压灭菌时热压灭菌时杀死容器中全部微生物所需要的时间杀死容器中全部微生物所需要的时间例如,将含有例如,将含有200个嗜热脂肪芽胞杆菌的个嗜热脂肪芽胞杆菌的5葡葡萄糖水溶液以萄糖水溶液以121热压灭菌时,其热压灭菌时,其D值为值为2
9、.4分,则分,则F0=2.4(lg200-lg10-6)=19.92min 由于由于F0是将不同灭菌温度折算到相当于是将不同灭菌温度折算到相当于121湿湿热灭菌时的效力,故热灭菌时的效力,故F0值可作为灭菌过程的比较值可作为灭菌过程的比较参数参数 为了使为了使F0测定准确,先应选择灵敏度高,重现性测定准确,先应选择灵敏度高,重现性好,精密度为好,精密度为0.1的热电偶,并对热电偶进行校验的热电偶,并对热电偶进行校验 灭菌时应将热电偶的探针置于被测物的内部,经灭菌时应将热电偶的探针置于被测物的内部,经灭菌器通向柜外的湿度记录仪,有些灭菌记录仪灭菌器通向柜外的湿度记录仪,有些灭菌记录仪附有附有F0
10、显示器,在灭菌过程中和灭菌后,自动显显示器,在灭菌过程中和灭菌后,自动显示示F0值值 影响影响F0值的因素值的因素 容器的形状、大小、热穿透系数容器的形状、大小、热穿透系数 灭菌产品溶液粘度、容器充填量灭菌产品溶液粘度、容器充填量 容器在灭菌器内的数量与排布容器在灭菌器内的数量与排布注意灭菌器内各层、四角、中间位置热分注意灭菌器内各层、四角、中间位置热分布是否均匀,以便合理排布布是否均匀,以便合理排布 为了确保灭菌效果,还应注意两个问题:为了确保灭菌效果,还应注意两个问题:根据生物根据生物F0值的计算公式,若值的计算公式,若N0越大,即被灭菌越大,即被灭菌物中微生物越多,则灭菌时间越长,故生产
11、过程物中微生物越多,则灭菌时间越长,故生产过程中应尽量减少微生物的污染,应采取各种措施使中应尽量减少微生物的污染,应采取各种措施使每个容器的含菌数控制在每个容器的含菌数控制在10以下以下 计算计算F0时,应适当考虑增加安全因素,一般增加时,应适当考虑增加安全因素,一般增加50,如规定,如规定F0为为8分,则实际操作应控制分,则实际操作应控制F0为为12分分 药剂学中灭菌法可分为三大类:即物理灭菌、药剂学中灭菌法可分为三大类:即物理灭菌、化学灭菌、无菌操作法。化学灭菌、无菌操作法。第三节第三节 物理灭菌法物理灭菌法 一、热力灭菌法(一、热力灭菌法(Thermal sterilization)加热
12、可破坏蛋白质和核酸中的氢键,故导致核酸加热可破坏蛋白质和核酸中的氢键,故导致核酸破坏,蛋白质变形或凝固,酶失去活性,微生物破坏,蛋白质变形或凝固,酶失去活性,微生物因而死亡因而死亡 热力灭菌法分为干热灭菌法和湿热灭菌法。在同热力灭菌法分为干热灭菌法和湿热灭菌法。在同一温度下,湿热灭菌的效力比干热灭菌大一温度下,湿热灭菌的效力比干热灭菌大细菌在湿热下,菌体吸收水分,蛋白质较细菌在湿热下,菌体吸收水分,蛋白质较易凝固。这点可以从鸡蛋白含水量与凝固易凝固。这点可以从鸡蛋白含水量与凝固温度之间的关系看出来,凝固蛋白质所需温度之间的关系看出来,凝固蛋白质所需要的温度与蛋白质的含水量有关要的温度与蛋白质的
13、含水量有关 湿热的穿透力比干热大湿热的穿透力比干热大 湿热灭菌时,水蒸气与物品接触而凝结成湿热灭菌时,水蒸气与物品接触而凝结成水,因而发出潜热(汽化热),加速细菌水,因而发出潜热(汽化热),加速细菌的死亡的死亡 鸡蛋白含水量与凝固温度关系表鸡蛋白含水量与凝固温度关系表(一一)干热灭菌法干热灭菌法 火焰灭菌法火焰灭菌法 灼烧是最迅速、可靠、简便、紧急的灭菌方法灼烧是最迅速、可靠、简便、紧急的灭菌方法金属品如铂丝、铁或镍制。不锈钢制的刮刀、镊金属品如铂丝、铁或镍制。不锈钢制的刮刀、镊子等,瓷制品如研钵等,玻璃制器皿如玻棒、载子等,瓷制品如研钵等,玻璃制器皿如玻棒、载玻片、试管等的灭菌都可用此玻片、
14、试管等的灭菌都可用此 采用该法灭菌时,最少须在火焰中加热采用该法灭菌时,最少须在火焰中加热20秒,通秒,通常是要将灭菌的物品迅速通过火焰常是要将灭菌的物品迅速通过火焰34次。对研次。对研钵的简便灭菌方法是在其中加入少量乙醇点火燃钵的简便灭菌方法是在其中加入少量乙醇点火燃烧;对于玻璃、瓷制品,操作前应充分干燥,以烧;对于玻璃、瓷制品,操作前应充分干燥,以免烧灼时炸裂损坏免烧灼时炸裂损坏 干热空气灭菌法干热空气灭菌法 本法系指物品于干热灭菌柜、隧道灭菌器等设备本法系指物品于干热灭菌柜、隧道灭菌器等设备中、利用干热空气达到杀灭微生物或消除热原物中、利用干热空气达到杀灭微生物或消除热原物质的方法质的方
15、法 本法并不是一种优良理想的灭菌方法,其原因是本法并不是一种优良理想的灭菌方法,其原因是干热空气的穿透力很弱而不均匀;另外,空气的干热空气的穿透力很弱而不均匀;另外,空气的比热低,是一种不良的传热介质。因此须长时间比热低,是一种不良的传热介质。因此须长时间受高热的作用才能达到灭菌的目的受高热的作用才能达到灭菌的目的 加热温度及时间根据灭菌器和灭菌物性质的不同加热温度及时间根据灭菌器和灭菌物性质的不同而异,目的是达到微生物残留量在而异,目的是达到微生物残留量在10-6以内。根以内。根据中国药典规定,干热灭菌条件一般为:据中国药典规定,干热灭菌条件一般为:160170120min、17018060
16、min上或上或25045min 对于磺胺等遇高热熔化或容易分解的药物或对热对于磺胺等遇高热熔化或容易分解的药物或对热敏感的材料,应采用较低温度与较长时间灭菌敏感的材料,应采用较低温度与较长时间灭菌 对耐热物品可采用较高的温度和相应较短的时间对耐热物品可采用较高的温度和相应较短的时间 凡应用湿热方法灭菌无效的非水性物质,或极粘凡应用湿热方法灭菌无效的非水性物质,或极粘稠的液体如甘油、液体石蜡、油类等药物也可以稠的液体如甘油、液体石蜡、油类等药物也可以采用此法采用此法 药物的干热空气灭菌药物的干热空气灭菌对玻璃容器或瓷制与金属制的容器灭菌时,必须对玻璃容器或瓷制与金属制的容器灭菌时,必须先洗净,不
17、使其沾染有油脂或其他有机物质,然先洗净,不使其沾染有油脂或其他有机物质,然后用适当的包装材料包裹后用适当的包装材料包裹 烧瓶或其他容器口上用棉花塞密,外面再覆以纱烧瓶或其他容器口上用棉花塞密,外面再覆以纱布或一层坚韧的纸,置干热空气灭菌器中,布或一层坚韧的纸,置干热空气灭菌器中,160灭菌灭菌2小时以上小时以上 空安瓿的灭菌,可置于密盖的金属盒中,用空安瓿的灭菌,可置于密盖的金属盒中,用200或或200以上的高温保持至少以上的高温保持至少45min以上,以上,当温度达到当温度达到250时,灭菌时,灭菌45min后,热原也可以后,热原也可以被破坏被破坏 器皿的干热空气灭菌器皿的干热空气灭菌(二二
18、)湿热灭菌法湿热灭菌法 本法系指将物品置于灭菌柜内利用高压饱和蒸汽、本法系指将物品置于灭菌柜内利用高压饱和蒸汽、过热水喷淋等手段使微生物菌体中的蛋白质、核过热水喷淋等手段使微生物菌体中的蛋白质、核酸发生变性而杀灭微生物的方法酸发生变性而杀灭微生物的方法 本法是制剂生产中应用最广泛的一种灭菌法本法是制剂生产中应用最广泛的一种灭菌法 具有可靠、操作简便,易于控制和经济等优点。具有可靠、操作简便,易于控制和经济等优点。缺点是不适用于对湿热敏感的药物缺点是不适用于对湿热敏感的药物 影响湿热灭菌的因素影响湿热灭菌的因素 微生物的种类和数量微生物的种类和数量 各种细菌对热的抵抗力相差很大,处于不同发育各种
19、细菌对热的抵抗力相差很大,处于不同发育阶段,所需灭菌的温度与时间也不相同阶段,所需灭菌的温度与时间也不相同 繁殖期间的微生物对高温比衰老时期的抵抗力小繁殖期间的微生物对高温比衰老时期的抵抗力小得多得多 最初菌数越少,越能短时间内达到灭菌,同时,最初菌数越少,越能短时间内达到灭菌,同时,如果最初菌数多,即使细菌全部杀灭,而药液中如果最初菌数多,即使细菌全部杀灭,而药液中细菌尸体、热原过多,亦会引起不良反应细菌尸体、热原过多,亦会引起不良反应 介质的性质介质的性质 溶液中若有营养性物质如糖类、氨基酸等,对微溶液中若有营养性物质如糖类、氨基酸等,对微生物有营养保护的作用,能增强其抗热性生物有营养保护
20、的作用,能增强其抗热性 细菌的生活能力也因介质的酸碱度而不同,一般细菌的生活能力也因介质的酸碱度而不同,一般微生物在中性溶液中耐热性最大,在碱性溶液中微生物在中性溶液中耐热性最大,在碱性溶液中次之,酸性则不利于微生物的发育次之,酸性则不利于微生物的发育 药物的性质药物的性质 一般说,灭菌所需时间与温度成反比。但是药液一般说,灭菌所需时间与温度成反比。但是药液温度增高,药物分解的反应速度也增加。所以在温度增高,药物分解的反应速度也增加。所以在杀灭细菌的前提下,可适当降低灭菌温度或时间杀灭细菌的前提下,可适当降低灭菌温度或时间 比如,维生素比如,维生素C注射液用流通蒸汽注射液用流通蒸汽15min即
21、可达到即可达到灭菌,氯化钠输液用灭菌,氯化钠输液用115,30min进行灭菌进行灭菌 蒸汽的性质蒸汽的性质 湿饱和蒸汽:即饱和水蒸汽中带有水分,常由于湿饱和蒸汽:即饱和水蒸汽中带有水分,常由于蒸汽输送管路中热量损失所形成的,因此在蒸汽蒸汽输送管路中热量损失所形成的,因此在蒸汽中混悬着无数微细水滴,此种蒸汽的热含量较低,中混悬着无数微细水滴,此种蒸汽的热含量较低,穿透力较差,故灭菌效力较低穿透力较差,故灭菌效力较低 饱和蒸汽:即蒸汽的温度与水的沸点相当,当蒸饱和蒸汽:即蒸汽的温度与水的沸点相当,当蒸汽的压力达到平衡时,蒸汽中不含有微细的水滴。汽的压力达到平衡时,蒸汽中不含有微细的水滴。饱和蒸汽热
22、含量较高,潜热大,穿透力较大,因饱和蒸汽热含量较高,潜热大,穿透力较大,因此灭菌效力也较大此灭菌效力也较大 过热蒸汽:如在热压灭菌器中的水不足,液体状过热蒸汽:如在热压灭菌器中的水不足,液体状态的水完全蒸发后,再继续加热即生成过热蒸汽,态的水完全蒸发后,再继续加热即生成过热蒸汽,这种蒸汽与干热状态相似。在压力不变、温度继这种蒸汽与干热状态相似。在压力不变、温度继续上升的情况下此温度虽比饱和温度高,但穿透续上升的情况下此温度虽比饱和温度高,但穿透力很差,因此灭菌效力不如饱和蒸汽力很差,因此灭菌效力不如饱和蒸汽 不饱和蒸汽:若灭菌器内空气未排尽,则蒸汽为不饱和蒸汽:若灭菌器内空气未排尽,则蒸汽为不
23、饱和蒸汽,内含不同比例的空气,由于空气是不饱和蒸汽,内含不同比例的空气,由于空气是热的不良导体,空气与被灭菌的物体接触后又无热的不良导体,空气与被灭菌的物体接触后又无潜热放出,故灭菌效力降低潜热放出,故灭菌效力降低 1、热压灭菌法、热压灭菌法 本法系在热压灭菌器内进行的用高压饱和蒸汽加本法系在热压灭菌器内进行的用高压饱和蒸汽加热杀灭微生物的方法。是常用的湿热灭菌法热杀灭微生物的方法。是常用的湿热灭菌法热压灭菌器有密盖,可以使饱和蒸汽不逸出,由热压灭菌器有密盖,可以使饱和蒸汽不逸出,由于蒸汽量不断增加而使器内压力增大,此法有很于蒸汽量不断增加而使器内压力增大,此法有很强的灭菌作用强的灭菌作用 如
24、在表压如在表压1.05kg/cm2的饱和蒸汽(达的饱和蒸汽(达121.3)经)经过过20min,能杀灭所有细菌繁殖体和芽胞能杀灭所有细菌繁殖体和芽胞 热压灭菌所需的温度及与温度相当的压力及时间热压灭菌所需的温度及与温度相当的压力及时间如下:如下:115,1.7atm(67kPa,7.1kg/cm2),),30min 121,2.0atm(97kPa,11kg/cm2),),20min 126,2.4atm(139kPa,14.1kg/cm2),),15min 湿热灭菌一般要求湿热灭菌一般要求F0=112分分 卧式热压灭菌柜卧式热压灭菌柜 必须使用饱和蒸汽必须使用饱和蒸汽 必须排尽灭菌柜内空气必
25、须排尽灭菌柜内空气 灭菌结束后,应待压力灭菌结束后,应待压力降至零后,缓慢打开柜降至零后,缓慢打开柜门后取出样品门后取出样品 灭菌时间必须由全部药灭菌时间必须由全部药液达到灭菌温度时算起液达到灭菌温度时算起 热压灭菌器内灭菌温度检查法热压灭菌器内灭菌温度检查法 碘淀粉温度指示纸碘淀粉温度指示纸 取碘和碘化钾各取碘和碘化钾各0.5g,淀粉淀粉25g,加水至加水至300ml使使成糊状,然后将滤纸条浸入,取出干燥,装入安成糊状,然后将滤纸条浸入,取出干燥,装入安瓿内熔封,检查时与产品一起灭菌,经灭菌后,瓿内熔封,检查时与产品一起灭菌,经灭菌后,观察纸条,如果温度超过观察纸条,如果温度超过114115
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