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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，在一定温度下符合下述方程（1－1式）：

{{图片|goz8yh02.jpg|}}

式中N。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娄99％所需时间，上式可写成{{图片|goz8yppf.jpg|}}根据D的定义，则{{图片|goz8yxy3.jpg|}}

因此，D也可定义为降低微生物一个位数（）或一个对数值（如log100降低到log10）所需的时间，如图46－1所示。D值因微生物的种类、环境、灭菌温度不同而各异（表46－1）。

（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＝logD<sub>2</sub>－logD<sub>1</sub>／T<sub>2</sub>－T<sub>1</sub>。

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－T<sub>1</sub>／logD<sub>2</sub>－logD<sub>1</sub>，故定义Z值为降低一个logD值需的温度数，如图46－2的单位为度，也可以认为Z值是降低微生物数90％所需要的温度数。表46－2是一些药物溶液的Z值

{{图片|goz8z6o2.jpg|}}

图46－1 logNt与t的关系图

{{图片|goz8ytry.jpg|}}

图46－2 logD与T关系图

表46－1 不同[[灭菌法]]不同微生物的D值

{| class="wikitable" width="506" align="center"
| width="20%" valign="top" |
灭菌方法
| width="26%" valign="top" |
微生物
| width="9%" valign="top" |
温度
| width="26%" valign="top" |
介质或样品
| width="18%" valign="top" |
D值（min）
|-
| width="20%" valign="top" |
[[蒸气灭菌]]
| width="26%" valign="top" |
嗜热脂肪芽孢[[杆菌]]
| width="9%" valign="top" |
105
| width="26%" valign="top" |
5％[[葡萄糖]]水溶液
| width="18%" valign="top" |
87.8
|-
| width="20%" valign="top" |
蒸气灭菌
| width="26%" valign="top" |
嗜热脂肪芽孢杆菌
| width="9%" valign="top" |
121
| width="26%" valign="top" |
5％葡萄糖水溶液
| width="18%" valign="top" |
2.4
|-
| width="20%" valign="top" |
蒸气灭菌
| width="26%" valign="top" |
嗜热脂肪芽孢杆菌
| width="9%" valign="top" |
121
| width="26%" valign="top" |
[[注射用水]]
| width="18%" valign="top" |
3.0
|-
| width="20%" valign="top" |
蒸气灭菌
| width="26%" valign="top" |
产[[芽胞]]梭状芽孢杆菌
| width="9%" valign="top" |
105
| width="26%" valign="top" |
5％葡萄糖水溶液
| width="18%" valign="top" |
1.3
|-
| width="20%" valign="top" |
干热灭菌
| width="26%" valign="top" |
[[枯草]]芽胞杆菌
| width="9%" valign="top" |
135
| width="26%" valign="top" |
纸
| width="18%" valign="top" |
16.6
|-
| width="20%" valign="top" |
[[红外线]]灭菌
| width="26%" valign="top" |
枯草芽胞杆菌
| width="9%" valign="top" |
160
| width="26%" valign="top" |
玻璃板
| width="18%" valign="top" |
18秒
|}

<div><center></center></div>

表46－2 不同溶液以嗜热脂肪芽孢村菌测定Z值

{| class="wikitable" width="373" align="center"
| width="54%" valign="top" |
溶液
| width="46%" valign="top" |
Z值℃
|-
| width="54%" valign="top" |
5％葡萄糖水溶液
| width="46%" valign="top" |
10．3
|-
| width="54%" valign="top" |
注射用水
| width="46%" valign="top" |
8．4
|-
| width="54%" valign="top" |
5％葡萄糖乳酸盐[[林格氏溶液]]
| width="46%" valign="top" |
11．3
|-
| width="54%" valign="top" |
PH7[[磷酸]][[缓冲液]]
| width="46%" valign="top" |
7．6
|}

<center><div><center></center></div></center>

（三）F值与Fo值

1．F值 F值的数学表达或可表示如下：

{{图片|goz8z1xx.jpg|}}

△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（reference temperature）。

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），{{图片|goz8zchq.jpg|}}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。

F＝DT×（log100－log10<sup>－6</sup>）

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

{{图片|goz8yca8.jpg|}}

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。

<div><center>

{| class="wikitable" width="590" align="center"
| width="13%" valign="top" |
时间(min)
| width="7%" valign="top" |
0
| width="10%" valign="top" |
0.5
| width="10%" valign="top" |
1.0
| width="10%" valign="top" |
1.5
| width="10%" valign="top" |
2.0
| width="10%" valign="top" |
2.5
| width="10%" valign="top" |
3.0
| width="10%" valign="top" |
3.5
| width="10%" valign="top" |
4.0
|-
| width="13%" valign="top" |
温度(℃)
| width="7%" valign="top" |
100
| width="10%" valign="top" |
102
| width="10%" valign="top" |
104
| width="10%" valign="top" |
106
| width="10%" valign="top" |
108
| width="10%" valign="top" |
110
| width="10%" valign="top" |
115
| width="10%" valign="top" |
114
| width="10%" valign="top" |
115
|}

</center></div>

并假设4.0min以后，维持115℃30 min不变，则

{{图片|goz8ykzr.jpg|}}

Fo还可以看作P（2）值与微生物的对数降低值的乘积。

Fo＝D<sub>121</sub>×（logNo－logNt）

同样，Nt为灭菌后希望达到微生物残存数，一般取10<sup>-6</sup>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％，如规定Fo为8分，则实际操作应控制Fo12分为好。
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