对于大多数液体的灭菌，标准仪器是使用特定“液体循环”的高压灭菌器。此过程使用121°C（250°F）的高压饱和蒸汽进行灭菌。然而，对于热敏液体，则需要一种完全不同的方法，称为无菌过滤。
液体灭菌的核心挑战不仅仅是达到所需的温度，还在于管理冷却过程。快速的压力变化可能导致剧烈沸腾，即沸腾溢出，这会损害液体并造成重大的安全隐患。
高压灭菌器：液体灭菌的标准
高压灭菌器本质上是一个高度精密的压力锅。它是灭菌实验室培养基、水、生理盐水溶液和其他热稳定液体的黄金标准。
高压灭菌器的工作原理
高压灭菌器将高压蒸汽注入密封腔室，排出空气。这种蒸汽显著提高了内部的温度和压力，从而使蛋白质和其他必需的生物分子变性，杀死所有微生物，包括顽强的细菌孢子。
关键的“液体循环”
您不能使用与固体仪器相同的循环来灭菌液体。液体循环（也称为“慢排气”循环）至关重要。
灭菌时间完成后，此循环会非常缓慢地释放压力。这种缓慢的减压使过热液体在腔室恢复正常大气压之前冷却到其沸点以下，从而防止沸腾溢出。
成功的关键参数
液体高压灭菌的标准是在15 PSI下保持121°C的温度至少20分钟。然而，这个持续时间是针对液体本身达到温度，而不仅仅是腔室。更大体积的液体需要显著更长的循环时间，以确保液体的核心部分得到适当灭菌。
了解主要挑战：沸腾溢出
高压灭菌液体时最显著的风险是沸腾溢出。当高压灭菌器腔室中的压力释放过快时，就会发生这种现象。
沸腾溢出的物理原理
在高压灭菌器内部，液体在受到高压的情况下被加热到远高于其正常沸点100°C。如果压力突然释放，液体的沸点会立即下降，导致整个体积剧烈地闪蒸成蒸汽。这类似于摇晃一罐汽水然后突然打开它。
后果
沸腾溢出并非小事。它会导致：
- 体积损失：您精确测量的溶液现在不准确了。
- 浓度改变：水蒸气的损失改变了溶质的浓度。
- 污染风险：液体可能从容器中溢出并接触非无菌表面。
- 安全隐患：可能导致玻璃器皿破裂，并因烫伤的蒸汽和液体造成严重的烧伤风险。
何时不应使用高压灭菌器：热敏液体
许多生物溶液，如蛋白质溶液、含有补充剂的细胞培养基、维生素或某些抗生素，会被高温破坏。对于这些溶液，高压灭菌不是一个选择。
引入无菌过滤
热不稳定液体的解决方案是无菌过滤。这是一种物理去除方法，而不是杀灭方法。
液体通过孔径小到微生物无法通过的膜过滤器。灭菌的标准孔径是0.22微米（µm），这能有效去除所有细菌和真菌。
过滤过程
过滤通常在层流罩内进行，以保持无菌。液体通过真空泵、注射器或正压被强制通过过滤器，进入预先灭菌的收集容器。
了解权衡
在高压灭菌和过滤之间进行选择完全取决于液体的性质和您的目标。
高压灭菌与无菌过滤
高压灭菌器提供终末灭菌——它能杀死容器内几乎所有生命形式。然而，它只能用于在高温高压下稳定的液体。
无菌过滤去除细菌，但不会灭活病毒或内毒素（从死细菌中释放的有毒物质）。该过程保留了热敏组分的完整性，但需要严格的无菌操作技术以防止再污染。
液体高压灭菌的常见错误
- 使用错误的循环：使用快速排气的“重力”或“包裹物品”循环是导致沸腾溢出的最常见原因。
- 密封容器：瓶盖必须松开或排气。完全密封的容器会在压力下爆炸。
- 过度填充瓶子：切勿将容器填充超过75%，以留出足够的顶部空间供液体膨胀。
- 忘记二级容器：始终将液体容器放置在浅的、可高压灭菌的塑料或不锈钢托盘中，以容纳任何潜在的溢出或沸腾溢出。
为您的液体做出正确选择
要选择正确的方法，您必须首先定义溶液的特性。
- 如果您的主要目标是终末灭菌热稳定的培养基、缓冲液或水：使用带有专用慢排气液体循环的高压灭菌器。
- 如果您的主要目标是灭菌含有蛋白质或维生素等热敏成分的溶液：在无菌条件下使用0.22微米膜过滤进行无菌过滤。
- 如果您的主要目标是安全性和可重复性：始终使用二级容器托盘，切勿过度填充瓶子，并确保在每次高压灭菌循环前松开瓶盖。
掌握液体灭菌的关键在于理解您管理的是温度和压力，而不仅仅是热量。
总结表：
| 方法 | 最适合 | 关键考虑事项 |
|---|---|---|
| 高压灭菌器（液体循环） | 热稳定液体（培养基、缓冲液、水） | 需要缓慢减压以防止沸腾溢出 |
| 无菌过滤（0.22 µm） | 热敏液体（蛋白质、抗生素） | 去除细菌但不灭活病毒；需要无菌操作技术 |
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