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十进制减少时间(D值)

1920
Thermal sterilization setup with microbial cultures and temperature monitoring in applied microbiology.

(图片仅供参考)

The D-value is the time required at a specific temperature to kill 90% (or one log reduction) of a target microorganism population. It is a critical parameter in thermal sterilization, quantifying a microbe’s resistance to heat. For example, if a population of [latex]10^6[/latex] spores has a D-value of 2 minutes, it takes 2 minutes to reduce it to [latex]10^5[/latex].

D值,或称十进制还原时间,是热处理科学的基石,它能精确衡量生物体的耐热性。D值是特定微生物在特定条件(温度、pH值、水分活度等)下的特异性指标。该值来源于…… 微生物 存活曲线是指在恒温条件下,存活微生物数量的对数与暴露时间的函数关系图。对于一级反应,该曲线呈直线,D 值是斜率的负倒数。从数学角度来说,D 值表示微生物数量减少 90% 所需的时间。例如,肉毒梭菌芽孢在 121°C 下的 D 值为 1.5 分钟([latex]D_{121}[/latex]),这意味着在该温度下每暴露 1.5 分钟,这些芽孢的数量就会减少十倍。为了达到 12 对数减少(低酸罐头食品的标准,被称为“12D 概念”),所需的处理时间为 12 × D,即 12 × 1.5 = 18 分钟。这确保了极高的概率不会残留任何活的肉毒梭菌孢子。D 值对于设计灭菌工艺至关重要,该工艺既要足够有效以确保安全,又不能过于严苛而降低产品质量,无论是食品、药品还是其他产品。 医疗器械不同的微生物具有截然不同的 D 值;营养型细菌的抵抗力通常比细菌内生孢子低得多(D 值较低)。

量化热阻的概念源于20世纪初的开创性工作,尤其是在罐头食品行业。像W.D. Bigelow和C. Olin Ball这样的科学家致力于突破食品保藏中简单的试错法。他们开展了系统性的研究,以确定杀死腐败微生物和致病微生物(尤其是肉毒梭菌)所需的温度和时间组合。这项研究促成了“热致死时间”(TDT)曲线的建立,以及D值和相关Z值(描述D值的温度依赖性)的正式确定。这种定量方法将食品加工从一门艺术转变为一门科学,实现了罐头食品的安全大规模生产,并为多个行业的现代灭菌验证奠定了基础。它提供了一种描述微生物抗性和工艺杀灭能力的通用语言。

UNESCO Nomenclature: 2401
– Microbiology

类型

Quantitative Metric

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 描述反应速率与温度关系的阿伦尼乌斯方程
  • 一级反应动力学
  • bigelow 和 esty 对细菌热死亡的研究

应用程序

  • 设计和验证食品工业中的巴氏杀菌和灭菌循环
  • 计算医疗器械的灭菌时间
  • 环境微生物学研究
  • 医药制造 过程控制

专利:

NA

潜在创新理念

  • 一个集中的、开放的数据库,包含各种环境条件下各种微生物的 d 值
  • 基于 Crispr 的筛选方法,可快速识别细菌中高耐热性(高 d 值)基因
  • 便携式设备,可现场计算本地微生物样本的 d 值,用于定制灭菌循环设计
  • ai-powered software that predicts d-values based on a microorganism’s genomic sequence
  • 食品包装材料中嵌入了传感器,可根据累积的致死率改变颜色,表明基于 d 值的流程足够
  • 等离子或高压处理等新型灭菌技术的 d 值建模
  • 供学生使用 d 值和 z 值参数设计和测试虚拟灭菌循环的教育模拟软件
  • 使用 d 值数据优化噬菌体疗法,选择具有更高热稳定性的噬菌体
  • development of synthetic, non-biological indicator molecules with precisely tunable and predictable d-values for 过程验证
  • 将 d 值计算集成到智能家电中,以精确地对食品进行巴氏杀菌或灭菌
Related to: d-value, decimal reduction time, thermal sterilization, microbiology, log reduction, heat resistance, food processing, clostridium botulinum, kinetics, validation.

历史背景

十进制减少时间(D值)

1834-01-01
1880
1902
1920
1928
1930
1940
1800-05-02
1880
1900
1910
1921
1930
1930
1940

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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