实验室必不可少的仪器！想想一下高压灭菌为什么是「121℃」？

  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度高压力的蒸汽环境，快速且有效地杀灭各类微生物，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。

  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

  在于利用高温度高压力的蒸汽环境，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，以此来提高蒸汽的温度，用来进行相对有效灭菌。

  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。

  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不高于饱和蒸汽的温度，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。

  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。

  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℉，可能他们都以为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。

  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。这一温度不仅仅可以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，来保证灭菌效果。

  如果温度过低121℃，可能没办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非常大的风险。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失破坏，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。

  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。有必要注意一下的是: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、温度和时间达到一定的要求时，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。

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