臭氧灭菌属于生物化学氧化反应，臭氧氧化分解了细菌内部氧化葡萄糖所必须的酶；也可直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞壁和核糖核酸，分解DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的物质代谢生长和繁殖过程遭到破坏；还可以渗透胞膜组织，侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透性畸变，导致细胞的溶解死亡，并且将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、支原体及热原（细菌病毒代谢产物、内毒素）等溶解变性灭亡。纵观无菌技术对微生物作用的原理可分为抑菌、杀菌和溶菌三种，应用臭氧作灭菌剂是属于溶菌。

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