影響微生物生長(zhǎng)速度的因素多種多樣。在不利條件下，細(xì)菌可能根本無(wú)法生長(zhǎng)。養(yǎng)分和水分是所有生命生長(zhǎng)所必需的。不同類型的微生物需要不同的養(yǎng)分才能存活，沒(méi)有水分，微生物要么死亡，要么進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。在理想條件下，微生物細(xì)胞可以以非常快速的速度生長(zhǎng)。細(xì)胞繁殖所需的時(shí)間，即其生成時(shí)間（G），因物種而異——從短至10分鐘到24小時(shí)甚至更久不等。例如，大腸桿菌/大腸埃希氏菌（理想條件下）在20分鐘左右繁殖一代，1個(gè)幸存細(xì)1小時(shí)后總數(shù)才增加到8個(gè)，3小時(shí)后則會(huì)增加到512個(gè)，而7小時(shí)后（過(guò)夜）增加到超過(guò)兩百萬(wàn)個(gè)。

在超市貨架上，消毒劑、洗手液和清潔噴霧的包裝上，總愛(ài)醒目地印著“消滅99.9%的細(xì)菌！”或“殺滅99.99%常見(jiàn)細(xì)菌”。 “近乎完美”的效果聽(tīng)起來(lái)像是一場(chǎng)壓倒性的勝利，讓消費(fèi)者覺(jué)得買(mǎi)回家就能高枕無(wú)憂。然而， 99.9%其實(shí)只是一個(gè)相對(duì)較低的滅菌水平，遠(yuǎn)非“終極武器”。

99% = 殺死99%，剩下1%；99.9% = 殺死99.9%，剩下0.1%（即每1000個(gè)細(xì)菌剩1個(gè)）；99.99% = 剩下0.01%（每1萬(wàn)個(gè)剩1個(gè)）。當(dāng)數(shù)字達(dá)到99.9%以上時(shí)，看起來(lái)都差不多，多個(gè)9堆積在一起，人們很難分辨差異，看起來(lái)接近100%。99.9%和 99.99%的殺菌效果聽(tīng)起來(lái)都非常有效，但實(shí)際上留下的細(xì)菌數(shù)量卻差了10倍！對(duì)于過(guò)夜生長(zhǎng)數(shù)量達(dá)到200萬(wàn)的細(xì)菌來(lái)說(shuō)，即使使用99.99%殺菌效率的消毒劑，概率上依舊有200個(gè)細(xì)菌存活。而99.9%殺菌效率的消毒劑，則有2000個(gè)細(xì)菌存活。引起細(xì)菌性痢疾的志賀氏菌只需10-100個(gè)細(xì)菌即可導(dǎo)致嚴(yán)重腹瀉；O157:H7大腸桿菌只需10-100個(gè)即可引起出血性腸炎。

在微生物學(xué)中將某一特定條件將一個(gè)微生物群體減少90%（一個(gè)對(duì)數(shù)）所需的時(shí)間稱D值。通常，在標(biāo)注特定微生物的D值時(shí)，會(huì)將所測(cè)量的滅菌條件作為下標(biāo)，例如 D132℃（270℉） = 20 秒。通常，每批生物指示劑都有一個(gè)獨(dú)特的D值。嗜熱脂肪芽孢桿菌的D值在121℃（250℉）下約為兩分鐘，在132℃下約為20秒。在132℃的濕熱條件下暴露兩分鐘后，一百萬(wàn)個(gè)嗜熱脂肪芽孢桿菌中可能仍有一個(gè)存活。

滅菌不是確定性地殺死固定數(shù)量的微生物，而是基于概率的隨機(jī)過(guò)程。在滅菌條件下（如高溫蒸汽、輻射或化學(xué)劑），每個(gè)微生物獨(dú)立面對(duì)相同的死亡概率。這種概率性導(dǎo)致死亡率與當(dāng)前存活數(shù)量成正比。隨著時(shí)間延長(zhǎng)，存活微生物數(shù)量快速減少，但理論上永遠(yuǎn)不會(huì)精確為零，總有極小概率的個(gè)體“幸存”。

對(duì)數(shù)殺菌效果使用數(shù)字和“Log n”表示，衡量消毒過(guò)程或產(chǎn)品減少表面微生物數(shù)量（如細(xì)菌、病毒和真菌）的程度。本質(zhì)上，這是一種通過(guò)了解處理后剩余微生物數(shù)量減少多少倍來(lái)評(píng)估該過(guò)程效果的方法。舉例來(lái)說(shuō)，Log 1意味著90%的殺菌效果，Log 2等于99%的殺菌效果，Log 3等于99.9%的殺菌效果，數(shù)字越高意味著殺菌效果越強(qiáng)。

那么，要把這最后一個(gè)微生物殺死，需要多長(zhǎng)時(shí)間？根據(jù)模型，殺死最后這個(gè)微生物同樣需要1個(gè)D值（因?yàn)樗劳龅母怕逝c群體數(shù)量無(wú)關(guān)）。但1分鐘后，從概率上講，它死亡的幾率是90%，還是具有10%的存活概率。要確保最后一個(gè)微生物確定無(wú)疑地死亡，從理論上說(shuō)，需要無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間。

現(xiàn)實(shí)層面：不確定性與異質(zhì)性

微生物群體的非均一性：即使在同一菌種中，也存在天然耐受性更強(qiáng)的個(gè)體（如細(xì)菌孢子）。它們擁有更強(qiáng)的保護(hù)結(jié)構(gòu)，D值遠(yuǎn)大于普通營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。殺死最后這些“硬骨頭”需要更極端的條件或更長(zhǎng)的時(shí)間。

現(xiàn)代滅菌科學(xué)的核心智慧就在于：承認(rèn)并量化這種不確定性，然后通過(guò)過(guò)度殺滅的設(shè)計(jì)，將存活概率降低到對(duì)人類健康和生產(chǎn)活動(dòng)而言“事實(shí)上等同于零”的水平（如百萬(wàn)分之一）。 這種基于概率和風(fēng)險(xiǎn)管理的思維方式，比追求一個(gè)虛幻的“絕對(duì)”，要科學(xué)和可靠得多。