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湿热灭菌是研究较深、使用广的灭菌方式。当温度超过细胞最佳生理活动的温度范围时，随着温度的升高，细胞代谢缓慢，细胞的生长及繁殖最终停止。每种细胞对温度的耐受性均有一上限，一旦温度超过它的上限，起生命作用的蛋白质、酶及核酸会被破坏，从而导致细胞发生不可逆的死亡。简言之，从机理上说，在湿热灭菌中，芽孢的死亡属蛋白质的变性，所需灭菌温度较低。与此不同的，干热灭菌从机理上说则属于氧化，因此，所需灭菌温度要比湿热灭菌高很多。
温度是热能的度量。热量是物体及其周围环境之间因温差而发生能量转移的结果。
对于适宜采用湿热灭菌方式的产品或物品而言，湿热灭菌不失为一种十分经济而又有效的方法。饱和蒸汽是湿热灭菌中最常见的方式。饱和蒸汽灭菌、过热水灭菌(喷淋、直接浸泡/过热水旋转灭菌等)，发生着多种形式的能量转移，包括传导、对流和辐射。在湿热灭菌中能量(热能)通过容器壁，传给被灭菌药液，或通过灭菌后介质(蒸汽或过热水)直接接触传给被灭菌品，这种形式属热传导。
饱和蒸汽灭菌中，能量的转移主要依靠蒸汽的相变。当水由液态变为汽态时，需要吸收大量的热能(汽化热：540卡/克)。在灭菌过程中，当蒸汽接触到温度较低的物体时，就会释放540卡/克的潜热，生成冷凝水，直到物体的温度与蒸汽温度相等。这个高效的热传递方式，是其他任何方法无法相比的。在预真空灭菌程序中，无论是高真空或脉动真空灭菌，虽然在灭菌的初期尽可能的排除了腔室及被灭菌物品(如过滤器、衣服、口罩、灌装机部件、软管等)的空气。但这并不意味着已排除了妨碍灭菌的全部障碍，冷凝水及时而通畅的排放和排除空气同样重要，冷凝水如不及时排放，将大大影响蒸汽灭菌的效果。
过热水灭菌过程中，能量的转移主要靠过热水的质量(mass)，携带热量的大量过热水与被灭菌产品直接接触，通过容器壁，将热能传递给容器中的内容物并杀灭其中的微生物。因此，为了使灭菌的获得良好的均匀性，喷淋循环是十分必要的。有数据表明，在过热水喷淋灭菌过程中，装载对灭菌程序的影响较小 ，如果不是旋转式灭菌器保持平衡的需要，则不需要采用替代品将灭菌器装满后按满载灭菌程序来处理。
要提高灭菌的效果，就必须特别关注灭菌设备的安装、灭菌程序设计，这也是湿热灭菌验证成功的必经之路。
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