大腸杆菌在不同溫度下的殘留曲線（引自俞俊棠等，1997年）即使對於同一微生物，也受微生物生理狀態、生長條件及滅菌方法等多種因素的影響，其營養細胞和芽孢的比死亡速率也有極大的差別。就微生物的熱阻來說，細胞芽孢是比較耐熱的，孢子的熱阻要比生長期細胞大得多。
由式（7-3）可見，滅菌時間取決於汙染程度（N0）、滅菌程度（殘留菌數Nt）和k值。在培養基中有各種各樣的微生物，不可能逐一加以考慮。如果將全部微生物作為耐熱細菌芽孢來計算滅菌的時間和溫度，就得延長加熱時間和提高溫度。因此，一般隻考慮將細菌的芽孢數之和作為計算依據。另一個問題就是滅菌程度，即殘留菌數，如果要求完全徹底滅菌，即Nt＝0，則t＝∞，事實上這是不可能的。工業上一般N＝0.001，即1000次滅菌中有一次失敗。
2.培養基滅菌溫度的選擇
在培養基滅菌過程中，除微生物被殺死外，還伴隨著培養基成分因受熱而部分被破壞——在高壓加熱的情況下氨基酸和維生素極易遭到破壞。例如，121℃僅20min，就有59%的賴氨酸和精氨酸及其他堿性氨基酸被破壞，也有相當數量蛋氨酸和色氨酸被破壞。因此，在工業生產中必須選擇既能達到滅菌目的，又能使培養基成分破壞減至最少的條件。
微生物的熱致死動力學接近一級反應動力學，它的比熱死滅速率常數k與滅菌溫度T的關係可用阿累尼烏斯方程表征：
k=Aexp(-ΔERT)（7-4）
式中A——頻率常數，s-1；也稱阿累尼烏斯常數，視不同菌株而異
ΔE——活化能，J/mol；視不同菌株而異
R——通用氣體常數，8.314J/（mol·K）
T——絕對溫度，K
大部分培養基的破壞也可認為是一級分解反應，其反應動力學方程為：
dCdt=-k′C（7-5）
式中C——對熱不穩定物質的濃度，mol/L
k′——分解速率常數，s-1；隨反應物質種類和溫度而不同
t——分解反應時間，s
在一級分解反應中，其他條件不變，則培養基成分分解速率和溫度的關係可用阿累尼烏斯方程表征：
k′=A′exp(-ΔE′RT)（7-6）
式中A′——分解反應的頻率常數,s-1
ΔE′——分解反應所需的活化能,J/mol
R——通用氣體常數，8.314J/（mol·K）
T——熱力學溫度，K
當培養基受熱溫度從T1上升至T2時，微生物的比死亡速率常數k和培養基成分分解破壞的速率常數k′的變化情況為：
①對微生物的死亡情況而言：
k1=Aexp-ΔERT1（7-7）
k2=Aexp-ΔERT2（7-8）
將上述兩式相除並取對數後可得：
lnk2k1=ΔER1T2-1T1（7-9）
②培養基成分的破壞，同樣也可得到類似的關係：
lnk′2k′1=ΔE′R1T2-1T1（7-10）
將式（7-9）和式（7-10）相除，可得到：
lnk2k1lnk′2k′1=ΔEΔE′（7-11）
由於滅菌時殺死微生物的活化能ΔE大於培養基成分破壞的活化能ΔE′，因此，隨著溫度的上升，微生物比死亡速率常數增加倍數要大於培養基成分破壞分解速率常數的增加倍數。也就是說，當滅菌溫度升高時，微生物死亡速率大於培養基成分破壞的速率。根據這一理論，培養基滅菌一般選擇高溫快速滅菌法，換言之，為達到相同的滅菌效果，提高滅菌溫度可以明顯縮短滅菌時間，並可減少培養基因受熱時間長而遭到破壞的程度。