文章介绍了高压灭菌的原理，为什么选择121℃作为灭菌温度，以及高压蒸汽灭菌的具体操作注意事项。文章指出高压灭菌是利用高温高压的蒸汽环境快速有效地杀灭各类微生物，包括细菌、真菌、病毒及其芽孢等。选择121℃是因为这个温度能够彻底杀灭常见的微生物，同时确保对耐热芽孢等难杀微生物的灭活。实际操作中需要注意包裹的大小、蒸汽的透入、易燃易爆物品的禁忌等。
高压灭菌利用高温高压蒸汽环境快速杀灭微生物。选择121℃是因为该温度能够彻底杀灭常见微生物，同时保证对耐热芽孢等难杀微生物的灭活。实际上，这个温度是经过深入研究验证的。
包裹的大小和紧密度会影响灭菌效果，需保证蒸汽的透入。易燃易爆物品禁用高压蒸汽灭菌。锐性器械也不宜用此法灭菌。瓶装液体灭菌时需特别处理瓶口。每次灭菌前需检查安全阀性能，以确保安全使用。
灭菌时间从灭菌器内达到设定的灭菌温度时开始计算。灭菌后的物品应注明日期和保存时限，一般可保留1～2周。
来源 | NIRO（ID：NIRO-keyanmiao）编辑 | 澹泊研究僧
在生物学、医学及实验室研究领域，高压灭菌是一种至关重要的无菌处理手段。其核心在于利用高温高压的蒸汽环境，快速且有效地杀灭各类微生物，包括细菌、真菌、病毒及其芽孢等，以确保实验器材、培养基等物品的无菌状态。而在这一过程中，为何普遍选择121℃作为灭菌温度，而非其他数值，这背后有着科学的原理和深刻的考量。
高压蒸汽灭菌是利用高压和高热释放的湿热进行灭菌。原理是在密闭的容器中，水的沸点因为蒸汽压力增大而升高，以此提高蒸汽的温度，用来进行有效灭菌。
蒸汽与温度及灭菌时间的关系
由于微生物细胞蛋白质在湿热情况下更容易凝固，因此在相同的温度下，湿热的杀菌比干热杀菌效果好。同时湿热的穿透力强。
蛋白质在湿热下凝固情况
高压蒸汽灭菌器在使用时，一定将灭菌器中的冷空气排除干净，因为空气的膨胀压力大于水蒸气的膨胀压力，当水蒸气中含有空气时压力表上所示的压力不是水蒸气的实际压力，而是水蒸气压力和空气压力的和。因为在相同的压力下，含空气的蒸汽的温度低于饱和蒸汽的温度，所以当灭菌器加热达到需要的灭菌压力时，如果含有空气，灭菌器内达不到所需的灭菌温度，就达不到应有的灭菌效果。
高温高压灭菌最常用的条件为121℃，15~20min。那为什么是121℃而不是120℃吗?
实际上，高压灭菌器问世于1879年，当时并没有温度传感器，而是通过压力表来控制灭菌过程。灭菌的条件用的是压力单位，一般国内用1kg/cm2表示，相当于1个标准大气压=1bar=1kg/cm2=0.1MPa=14.5psi。
也就是说常用的高压灭菌条件指的是2个大气压(压力差1个大气压)下水的沸点值，这个值接近121℃但略低于121。
那为何最后偏偏选了121℃而不是120℃或者119.6℃呢？实际上美国并非使用摄氏度而是华氏温度，美国灭菌时使用的温度是250℉，可能他们认为250是个寓意非常好的整数。根据华氏度和摄氏度换算，250°F=121.1℃。是的，就是这么朴素的一个由来。
图片来源: 网络
121℃的选择是对微生物杀灭效果的深入研究和验证。
研究表明，大多数无芽孢细菌在100℃加热时会立即死亡，但有芽孢的微生物，如破伤风芽孢梭菌，需要更高的温度和更长的时间才能被杀死。在0.1MPa的压力即103.4kPa(1.05kg/cm2)蒸汽压下，锅内温度达121℃，维持15~30min能够破坏微生物的蛋白质、酶及核酸，导致细胞不可逆死亡，从而快速杀灭细菌及其耐热芽孢。这一温度不仅能够有效杀灭常见的微生物，还能确保对耐热芽孢等难杀微生物的彻底灭活，从而保证灭菌效果。
如果温度过低121℃，可能无法完全杀灭一些耐热性较强的微生物，尤其是芽孢。这就会给实验和医疗等领域带来很大的风险。比如在微生物实验室中，如果培养基没有被彻底灭菌，就可能会导致杂菌生长，影响实验结果；在医疗领域，如果手术器械没有完全灭菌，就可能会引起感染，危及患者的生命安全。虽然更高的温度可能会更快地杀灭微生物，但也会带来一些问题。一方面，过高的温度可能会对需要灭菌的物品造成损坏，比如一些塑料制品可能会变形甚至熔化；另一方面，提高温度需要更高的压力，这对灭菌设备的要求也会更高，增加了成本和安全风险。2002年，Kashefi和Lovley在Science上发文，他们从东太平洋海底黑烟囱中筛选到一株古菌，该菌能在85-121℃下生长，命名为菌株121。菌株在121℃下的代时为24小时，在130℃下灭菌2小时，然后转到103℃条件，菌株仍能继续生长。
图片来源: 百度百科
2008年，Takai等人在PNAS发文，他们开发了一种高静水压力培养技术，成功适用于深海养生物的培养。他们从深海热液中分离到菌株Methanopyrus kandleristrain116，菌株在40MPa静水压力时，能在90-122℃下生长，最适生长温度为105℃，122℃高压条件生长繁殖，刷新生物最高生长温度。
值得注意的是: 包裹不应过大、过紧，一般应小于30cm×30cm×50cm；高压锅内的包裹不要排得太密，以免妨碍蒸气透入，影响灭菌效果。同时，压力、温度和时间达到要求时，指示带上和化学指示剂即应出现已灭菌的色泽或状态。对易燃、易爆物品，如碘仿、苯类等，禁用高压蒸气灭菌。
此外，灭菌时间的计算是从灭菌器内达到设定的灭菌温度时开始的，直到灭菌过程完成。锐性器械，如刀、剪不宜用此法灭菌，以免变钝。瓶装液体灭菌时，要用玻璃纸和纱布包扎瓶口；如有橡皮塞时，应插入针头排气。注明灭菌日期和物品保存时限，一般可保留1～2周。不仅如此，还需应有专人负责，每次灭菌前，应检查安全阀的性能，以防压力过高发生爆炸，保证安全使用。
来源 | NIRO（ID：NIRO-keyanmiao）NIRO科研喵（NIRO Research Meow）是一个专注于生命科学领域的前沿知识与行业资讯分享的自媒体平台。NIRO科研喵平台仅用于生命科学领域的前沿知识、行业资讯及招聘信息分享，若涉及其他问题请联系NIRO沟通处理。NIRO科研喵致力于为科研工作者提供全方位的支持和帮助，助力您的学习和科研！
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