D值与F0值

D值与F0值 F与F0值在灭菌中的意义与作用 医院消毒供应中心清洗消毒及灭菌效果监测 (WS 310.3-2009) 近年来对灭菌过程无菌检验中存在的问引起人们的注意。一方面灭菌温度多系测量灭菌器内的温度不是灭菌物体内的温度，同时无菌检验方法也在局限性。在检品存在微量的微生物时，往往难以用现行的无菌检验法检出。因此，人们对认识到对灭菌方法的可靠性进行验证是很必要的。F(或F0)值可作用验证灭菌可靠性的参数。 (一)微生物致死间曲线与D值 人们对微生物死亡的动力学研究明，其死亡速度属一级过程。为原始微生物数，Nt为残存的微生物t时残存的微生物。残存数的对数时间作图，得一条直线，直线的斜率,K,2.303，K为速度常数，单位为时间。为了方便起见，引用D，并定义D为一定温度下杀死被灭菌物品中微生物99,所需时间。 因此，D也可定义为降低微生物一个十位数()或一个对数值(如log100降低到log10)所需的时间。D值因微生物的种类、环境、灭菌温度不同而各异(表1)。 (二)Z值一旦在不同温度下对特定的微生物的在特定介质或环境中求得D值后，就可用logD值对温度作图，在一定温度范围内，logD与T呈直线关系，直线的斜率,logD2,logD1,T2,T1。由于此斜率为负值，为避免引入负数，而提出Z值的概念，Z,T,T1,logD2,logD1，故定义Z值为降低一个logD值需的温度数，如单位为度，也可以认为Z值是降低微生物数90,所需要的温度数。表2是一些药物溶液的Z值 表1不同灭菌法不同微生物的D值 灭菌方法 微生物 温度(?) 介质或样品 D值(min) 蒸气灭菌 嗜热脂肪芽孢杆菌 5,葡萄糖水溶液 105 87.8 蒸气灭菌 嗜热脂肪芽孢杆菌 5,葡萄糖水溶液 121 2.4 蒸气灭菌 嗜热脂肪芽孢杆菌 注射用水 121 3.0 蒸气灭菌 产芽胞梭状芽孢杆菌 5,葡萄糖水溶液 105 1.3 干热灭菌 枯草芽胞杆菌 纸 135 16.6 红外线灭菌 枯草芽胞杆菌 玻璃板 18秒 160 表2不同溶液以嗜热脂肪芽孢村菌测定Z值 溶液 Z值? 5,葡萄糖水溶液 10(3 注射用水 8(4 5,葡萄糖乳酸盐林格氏溶液 11(3 PH7磷酸缓冲液 7(6 (三)F值与Fo值 1. F值的数学表达或可表示如下: F,DT×(log100,log10,6)(1-1) ?t是测量被灭菌物温度的时间间隔，一般为0.5,1.0或更小，T是每个?t测量被灭菌的温度，To是参比温度。医学教育网搜集整理按此表达式，F为在一定温度(T)，给Z值所产生的灭菌效力与参比温度(To)给定Z值所产生的灭菌效果相同时所相当的时间(equivalent time)以分为单位。例如干热灭菌的参比温度用170，消毁大肠杆菌内毒素(endotoxin of E.Coli)的Z值为54?，则采用250?干热灭菌消毁上述内毒素的F值为750?分。 根据式(1-1)，若Nt确定为灭菌效果。同时D,2.303,K，故也可将在一定温度(T)下杀死容器中全部微手物所需的时间称为F值，它等于D值与微生物数降低值的乘积，F值的意义就更明确了。 2.Fo值为一定灭菌温度(T)Z值为121?，并假设特别耐湿热的微生物指示剂(嗜热脂肪芽胞杆菌)的Z值为10?，则显然，Fo值为一定灭菌温度(T)Z值为10 ?所产生的灭菌效果力相同时所相当的时间(分)。也就是说Fo是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121?使微生物致死效力。 灭菌过程中，只需记录被来菌物的温度与时间，就可算出Fo，假设如下数据，?t取0.5分。 时间0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 (min) 温度(?) 100 102 104 106 108 110 115 114 115 并假设4.0min以后，维持115?30 min不变，则Fo还可以看作P(2)值与微生物的对数降低值的乘积。 Fo,D121×(logNo,logNt)同样，Nt为灭菌后希望达到微生物残存数，一般取10-6如将含有200个嗜热脂肪芽胞杆菌的5,葡萄糖水溶液以121?热压灭菌时杀死容器中全部微生物所需要的时间。 Fo值的计算对于验证灭菌效果极为有用，当产品以121?湿热灭菌时，灭菌器内的温度虽能迅速升到121?，而被菌物品内部则不然，通过由于包装材料性能及其他因素影响而使。升温度各异，而Fo将随着产品温度(T)变化而呈指数的变化。故温度即使很小的差别(如 0.1-1)，将对Fo值产生显著的影响。同时要求测定灭菌物品内的实际温度，故用Fo来监测难灭菌效果肯有重要的意义。由于Fo是将不同灭菌温度折算到相当于121?湿热灭菌时的效力，故Fo值可作为灭菌过程的比较参数。 为了使Fo测定准确，先应选择灵敏度高，重现性好，精密度为0.1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，经灭菌器通向柜外的湿度记录仪，有些灭菌记录仪(digistrip recolder)附有Fo计算器，在灭菌过程中和灭菌后，自动显示Fo值。 另外，还应考虑一些其他因素对Fo值的影响，有人对溶液粘度，容器充填量及容器在灭菌器内的数量与排布进行了研究。结果发现对Fo均有影响，而以后者影响最大。故要注意灭菌器内各层、四角、中间位置热分布是否均匀，并进行实际测定，作出合理排布，以便测得Fo值更可靠。 为了确保灭菌效果，还应注意两个问题，根据Fo,D121×(logNo,logNt)，若N越大，即被灭菌物中微生物越多，则灭菌时间越长，故生产过程中应尽量减少微生物的污染，应采取各种措施使每个容器的含菌数控制在10以下(即(log10?1)。其次计算Fo时，应适当考虑增加安全因素，一般增加5,，如Fo为8分，则实际操作应控制Fo12分为好。 罐头食品的杀菌方法 所谓食品的杀菌顾名思义是将食品中的微生物全部杀灭。然而罐头食品所称“杀菌”与细菌学上的杀菌是有区别的。后者是指绝对无菌，因而有用“灭菌”一词。如果罐头食品的杀菌真要达到这种程度，那么杀菌的温度与时间将大为增加。这势必影响食品的质量。也就是降低食品的风味和营养，甚至丧失食用价值。为了保证食品的色、香、味及其营养价值，罐头食品的杀菌只能要求食品在加热一定程度后不致含有对人体健康有害的致病菌。同时在正常的贮藏条件下能抑制使食品败坏的非致病微生物的活动。从而达到罐头贮藏所规定的保存期。罐头食品的这种杀菌也称为“商品杀菌”。 据研究，影响罐头杀菌效果的因素很多，如食品在杀菌前的污染程度、食品成分、热的传递、罐头初温等。分别简要介绍如下: (1) 食品在杀菌前的污染程度 从原料处理至罐装杀菌，食品均会受到不同程度的微生物污染，污染率愈高，在同样温度下，杀菌所需的时间愈长。不同种类的微生物具有不同程度的抗热性，酵母菌40,70?，嗜热性细菌75,80?，肉毒杆菌A、B型芽孢要100?经过6小时或在120?经过4分钟加热才能杀死。微生物芽孢愈多，杀菌所需的温度愈高，杀菌的时间也愈长。 (2) 食品成分 罐头食品含有糖、盐、蛋白质、脂肪等能影响微生物的抗热性而含有植物杀菌素的食品，如:辣椒、洋葱等则具有抑制或杀灭微生物的作用。 食品中的酸度对微生物的耐热性影响很大，未解离的有机酸分子很容易渗入细菌的活细胞从而离解为离子，并转化细胞内部反应，引起细胞死亡。所以酸度高的食品一般杀菌温度可低些，时间可短些。 (3) 热的传递 罐头加热杀菌时，热的传递方式主要有传导和对流。 ?罐头容器的种类和型式:镀锡薄钢板罐较玻璃瓶传热速度快，小罐比大罐传热快。同体积的罐头，扁罐比矮罐传热快。 ?食品的种类和装罐状态:流质食品传热较快，但糖液、盐水或调味液传热速度，随其浓度增加而降低。固体食品如:午餐肉、蟹肉等传热速度慢。块状食品加汤汁比不加汤汁传热快。块状大的较块状小的传热慢。装罐量多的传热较慢。 ?杀菌锅形式和罐头在杀菌锅中的位置:回转式杀菌比静置式杀菌效果大，时间短。罐头在杀菌锅中远离进汽管路，在锅内温度还没有达到平衡状态时，传热比较慢。锅内空气排除量、冷凝水积聚、杀菌篮的结构等均影响杀菌效果。 ?罐头初温 罐头在杀菌前的中心温度高低，对杀菌效果有密切关系。杀菌前应提高罐内食品初温(装罐时提高食品和汤汁的温度、排气密封后要及时杀菌)，这对于不易形成对流和传热较慢的罐头更为重要。 罐头杀菌工艺过程有严格的要求，对不同品种有不同的工艺曲线，按时间顺序可分为排汽、升温、恒温和降温4个阶段，在不同阶段对温度、时间、压力等有不同的要求，目前罐头杀菌多数采用蒸汽加温和冷水降温的方式， 杀菌主要设备采用杀菌釜。对杀菌工艺要求如下。 (1) 排汽予升温阶段:需用蒸汽循环快速加热物料，要求在5,6min时间内使釜内温度上升到100?,106?。 (2) 升温阶段:使釜内气温按一定的速率上升，大约在10min左右的时间内上升到127?，相对应的蒸气压力将达到1X105Pa。 (3) 恒温阶段:使釜温保持在121?，釜内蒸汽压力保持在1X105Pa恒定不变，保温 时间随物料品种不同而不同，一般从15,30min不等。 (4) 降温阶段:将釜温在一定的时间内从12l?降低到40?以下。在此阶段一个很重要的要求是使釜内压力基本保持不变，但在加注冷水使釜降温的同时，釜内压力往往受到很大影响，大量冷水一注入釜内，就会使压力急速下降，需及时控制。除此之外，对降温时间也有相应的要求。 大多数的微生物最适pH在6—7范围。在酸性与高酸性食品中，微生物及其芽孢的抗热性大大减弱。因此食品的酸度不同其相应的杀菌温度也不同。目前罐头食品加热杀菌温度大致可分为两类: 1(低温杀菌法 某些食品如水果及部分蔬菜类食品经受不了高温加热，在高温下果蔬的组织形态变软。色香味及风味降低。因而对这类高酸性食品可采用温度低于100?，时间视品种、规格而定。通常在10—30分钟。但对于低酸性的果蔬罐头采用这种温度和时间尚不能达到“商品杀菌”目的。为了达到既能保持食品质量，又能达到杀菌目的，可采用低温间隙杀菌法。即先将罐头在60—70?温度下杀菌。取出后放置室温中一定时间使罐内残存的微生物繁殖发育。再将罐头置于低温杀菌，以达到商品杀菌的目的。 2(高温杀菌法 肉类、水产类及某些蔬菜罐头。这类低酸性食品因其微生物抗热性强，故要采用较高温度。通常高于100?，最高达121?。时间也要相应延长。约在60,90分钟。对某些食品因长时间杀菌会使产品质量、营养成分受到很大损失。为此罐头工业中也有采用“高温短时”杀菌法。温度大于121?。常用的有127?、135?，最高达150?时间在几分钟到几秒种。这种杀菌对流体类食品及采用转动杀菌装置的罐头其杀菌效果为最好。 此外，按杀菌装置分，罐头的杀菌方式可分为:间歇式杀菌和连续式杀菌 F与Fo值在灭菌中的意义与作用 近年来对灭菌过程无菌检验中存在的问题引起人们的注意。一方面灭菌温度多系测量灭菌器内的温度不是灭菌物体内的温度，同时无菌检验方法也在局限性。在检品存在微量的微生物时，往往难以用现行的无菌检验法检出。 因此，人们对认识到对灭菌方法的可靠性进行验证是很必要的。F(或F)值可作用验证灭菌可靠性的参数。 (一)微生物致死间曲线与D值人们对微生物死亡的动力学研究表明，其死亡速度属一级过程。为原始微生物数，Nt为残存的微生物t时残存的微生物。残存数的对数时间作图，得一条直线，直线的斜率,K,2.303，K为速度常数，单位为时间。为了方便起见，引用D，并定义D为一定温度下杀死被灭菌物品中微生物99,所需时间。医学教育网搜集整理 因此，D也可定义为降低微生物一个十位数()或一个对数值(如log100降低到log10)所需的时间。D值因微生物的种类、环境、灭菌温度不同而各异(表1)。 (二)Z值一旦在不同温度下对特定的微生物的在特定介质或环境中求得D值后，就可用logD值对温度作图，在一定温度范围内，logD与T呈直线关系，直线的斜率,logD2,logD1,T2,T1. 由于此斜率为负值，为避免引入负数，而提出Z值的概念，Z,T,T1,logD2,logD1，故定义Z值为降低一个logD值需的温度数，如单位为度，也可以认为Z值是降低微生物数90,所需要的温度数。表2是一些药物溶液的Z值 表1不同灭菌法不同微生物的D值 灭菌方法 微生物 温度 介质或样品 D值(min) 蒸气灭菌 嗜热脂肪芽孢杆菌 105 5,葡萄糖水溶液 87.8 蒸气灭菌 嗜热脂肪芽孢杆菌 121 5,葡萄糖水溶液 2.4 蒸气灭菌 嗜热脂肪芽孢杆菌 121 注射用水 3.0 蒸气灭菌 产芽胞梭状芽孢杆菌 105 5,葡萄糖水溶液 1.3 干热灭菌 枯草芽胞杆菌 135 纸 16.6 红外线灭菌 枯草芽胞杆菌 160 玻璃板 18秒 表2不同溶液以嗜热脂肪芽孢村菌测定Z值 溶液 Z值? 5,葡萄糖水溶液 10(3 注射用水 8(4 5,葡萄糖乳酸盐林格氏溶液 11(3 PH7磷酸缓冲液 7(6 (三)F值与Fo值 1.F值 F值的数学表达或可表示如下: ?t是测量被灭菌物温度的时间间隔，一般为0.5,1.0或更小，T是每个?t测量被灭菌的温度，To是参比温度。医学教育网搜集整理 按此表达式，F为在一定温度(T)，给Z值所产生的灭菌效力与参比温度(To)给定Z值所产生的灭菌效果相同时所相当的时间(equivalent time)以分为单位。例如干热灭菌的参比温度用170，消毁大肠杆菌内毒素(endotoxin of E.Coli)的Z值为54?，则采用250?干热灭菌消毁上述内毒素的F值为750?分。 根据式(1,1)，若Nt确定为灭菌效果。同时D,2.303,K，故也可将在一定温度(T)下杀死容器中全部微手物所需的时间称为F值，它等于D值与微生物数降低值的乘积，F值的意义就更明确了。医学教育网搜集整理 F,DT×(log100,log10,6) 2.Fo值为一定灭菌温度(T)Z值为121?，并假设特别耐湿热的微生物指示剂(嗜热脂肪芽胞杆菌)的Z值为10?，则 显然，Fo值为一定灭菌温度(T)Z值为10 ?所产生的灭菌效果力相同时所相当的时间(分)。也就是说Fo是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121?使微生物致死效力。 灭菌过程中，只需记录被来菌物的温度与时间，就可算出Fo，假设如下数据，?t取0.5分。 时间(min) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 温度(?) 100 102 104 106 108 110 115 114 115 并假设4.0min以后，维持115?30 min不变，则 Fo还可以看作P(2)值与微生物的对数降低值的乘积。 Fo,D121×(logNo,logNt) 同样，Nt为灭菌后希望达到微生物残存数，一般取10-6如将含有200个嗜热脂肪芽胞杆菌的5,葡萄糖水溶液以121?热压灭菌时杀死容器中全部微生物所需要的时间。 Fo值的计算对于验证灭菌效果极为有用，当产品以121?湿热灭菌时，灭菌器内的温度虽能迅速升到121?， 而被菌物品内部则则不然，通过由于包装材料性能及其他因素影响而使。升温度各异，而Fo将随着产品温度(T)变化而呈指数的变化。故温度即使很小的差别(如 0.1-1)，将对Fo值产生显著的影响。同时要求测定灭菌物品内的实际温度，故用Fo来监测难灭菌效果肯有重要的意义。由于Fo是将不同灭菌温度折算到相当于121?湿热灭菌时的效力，故Fo值可作为灭菌过程的比较参数。 为了使Fo测定准确，先应选择灵敏度高，重现性好，精密度为0.1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，经灭菌器通向柜外的湿度记录仪，有些灭菌记录仪(digistrip recolder)附有Fo计算器，在灭菌过程中和灭菌后，自动显示Fo值。来源: 另外，还应考虑一些其他因素对Fo值的影响，有人对溶液粘度，容器充填量及容器在灭菌器内的数量与排布进行了研究。结果发现对Fo均有影响，而以后者影响最大。故要注意灭菌器内各层、四角、中间位置热分布是否均匀，并进行实际测定，作出合理排布，以便测得Fo值更可靠。 为了确保灭菌效果，还应注意两个问题，根据Fo,D121×(logNo,logNt)，若N越大，即被灭菌物中微生物越多，则灭菌时间越长，故生产过程中应尽量减少微生物的污染，应采取各种措施使每个容器的含菌数控制在10以下(即(log10?1)。其次计算Fo时，应适当考虑增加安全因素，一般增加5,，如规定Fo为8分，则实际操作应控制Fo为12分为好。