二、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，在一定温度下符合下述方程（1－1式）：
[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyuanyaoxue/yiyuanyaoxue043.jpg[alt][/alt][/img]
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[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyuanyaoxue/yiyuanyaoxue044.jpg[alt][/alt][/img] 根据D的定义，则[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyuanyaoxue/yiyuanyaoxue045.jpg[alt][/alt][/img]
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，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[XB]2[/XB]－logD[XB]1[/XB]／T[XB]2[/XB]－T[XB]1[/XB]。
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[XB]1[/XB]／logD[XB]2[/XB]－logD[XB]1[/XB]，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
[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyuanyaoxue/yiyuanyaoxue046.jpg[alt]logNt与t的关系图[/alt][/img]
图46－1 logNt与t的关系图
[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyuanyaoxue/yiyuanyaoxue047.jpg[alt]logD与T关系图[/alt][/img]
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
| 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46－2 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：
[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyuanyaoxue/yiyuanyaoxue048.jpg[alt][/alt][/img]
△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），[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyuanyaoxue/yiyuanyaoxue049.jpg[alt][/alt][/img] 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[SB]－6[/SB]）
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
[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyuanyaoxue/yiyuanyaoxue050.jpg[alt][/alt][/img]
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℃30min不变，则
[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyuanyaoxue/yiyuanyaoxue051.jpg[alt][/alt][/img]
Fo还可以看作P（2）值与微生物的对数降低值的乘积。
Fo＝D[XB]121[/XB]×（logNo－logNt）
同样，Nt为灭菌后希望达到微生物残存数，一般取10[SB]-6[/SB]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。
