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原创文章

生物指示剂的科学选用:湿热、干热与过氧化氢灭菌全解析

2026-08-31 宝录生物

在制药、医疗器械及食品工业中,灭菌是保障产品安全的核心环节。而生物指示剂作为验证灭菌效果的“金标准”,其正确选用直接关系到无菌保证水平(SAL)的可靠性。不同灭菌工艺的物理机制迥异,对生物指示剂的菌种、载体和抗力要求也截然不同。本文将结合2020年版《中国药典》及相关标准,系统阐述湿热、干热及过氧化氢三种主流灭菌方式下生物指示剂的选用原则。


湿热灭菌:嗜热脂肪地芽孢杆菌的“主场”

湿热灭菌因蒸汽穿透力强、灭活效率高而应用最广。嗜热脂肪地芽孢杆菌是该工艺最经典、最通用的生物指示剂。在121℃饱和蒸汽条件下,其D值(杀灭90%微生物所需时间)通常要求不低于1.5分钟,结合10^6 CFU/片的芽孢载量,理论上12分钟即可达到12-log的杀灭率,为无菌保证提供了充分的安全边际

但在实际选型时,需注意两点差异:

 1.针对热不稳定物品:若灭菌程序F0值小于12(如115℃×30min),传统嗜热脂肪地芽孢杆菌可能过于严苛。此时可选择生孢梭菌、枯草芽孢杆菌或凝结芽孢杆菌等耐受性更低的指示剂

 

图示 品牌 货号 使用场景 芽孢
Terragene BT24/6 液体负载115℃湿热BI Bacillus subtilis 35021

枯草5230

True Indicating SB5-06 非液体115E负载湿热BI Bacillus subtilis 35021

枯草5230

 

2.根据被灭菌物形态:液体(如培养基、注射剂)建议使用悬液式生物指示剂,以模拟液体内部的热穿透状态;固体表面或织物则适合片式或自含式生物指示剂

 

图示 品牌 货号 使用场景 芽孢
Terragene BT24/6 液体负载121℃湿热BI G.stearothermophilus 7953

嗜热脂肪地芽孢杆菌

Terragene SB5-06 非液体121℃负载湿热BI G.stearothermophilus 7953

嗜热脂肪地芽孢杆菌

 


干热灭菌:萎缩芽孢杆菌与去热原的更高挑战

干热灭菌依靠高温干热空气氧化微生物,温度范围通常在120℃~180℃。其常用生物指示剂为萎缩芽孢杆菌(ATCC 9372)。该菌种对干热环境的抗性远高于湿热,能有效验证干热灭菌器的性能

需特别强调的是,干热灭菌常用于去除热原(内毒素) 。由于去热原所需的温度(通常≥250℃)远高于杀灭芽孢的温度,若工艺以去热原为目的,则生物指示剂验证并非充分条件,必须同时通过内毒素挑战试验来验证

图示 品牌 货号 使用场景 芽孢
Terragene BT31 去热原所需的温度(通常≥250℃) B. atrophaeus 9372

萎缩芽孢杆菌

Terragene BT40/6 温度范围通常在120℃~180℃ B. atrophaeus 9372

萎缩芽孢杆菌

 


过氧化氢灭菌:嗜热脂肪地芽孢杆菌为主,载体选择是关键

汽化过氧化氢灭菌因低温、无残留的优势,在隔离器和洁净室中被广泛采用。其推荐生物指示剂与湿热灭菌相同——嗜热脂肪地芽孢杆菌(部分工艺也使用萎缩芽孢杆菌)

然而,VHP灭菌的选型存在三大特殊雷区

 1.无统一D值标准:与湿热灭菌不同,由于VHP系统存在“干”、“湿”、“微冷凝”等多种技术路线,气相和液相的杀菌效力差异巨大,现行药典和ISO标准并未给出VHP生物指示剂的推荐D值范围,用户需根据自家设备工艺的实际抗力进行匹配

 2.严格限制载体材质严禁使用纸、布等纤维或高吸附性材料作为载体,因为它们会吸收过氧化氢,干扰气体浓度并导致假阴性。必须选择玻璃、金属或塑料等不透气载体

 3.菌株适用性差异:即使同为嗜热脂肪地芽孢杆菌,专用于VHP的菌株(如ATCC 12980)与用于湿热灭菌的菌株(如ATCC 7953)在抗力上存在显著差异,不可混用

图示 品牌 货号 使用场景 芽孢
Great Divide Labs  JRS-024 汽化过氧化氢灭菌过程 G. stearothermophilus 12980

嗜热脂肪地芽孢杆菌

Terragene BT91 等离子体或汽化过氧化氢灭菌过程 G. stearothermophilus 12980

嗜热脂肪地芽孢杆菌

 


结语

生物指示剂的选用绝非“一刀切”。湿热灭菌首选嗜热脂肪地芽孢杆菌,视F0值调整菌株;干热灭菌主用萎缩芽孢杆菌,需配合内毒素检测;过氧化氢灭菌虽同用嗜热脂肪地芽孢杆菌,但必须关注工艺匹配性与载体材质。只有深刻理解不同灭菌方式的物理化学本质,结合药典要求与工艺参数,才能实现科学、有效的灭菌验证。