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嘉峪檢測網 2022-03-17 02:55
水分是重要的質量指標之一，水分含量過高過低都影響著藥品食品的品質與質量，無論在質量與經濟效益上都起到至關重要的的作用。同樣，水分含量高低對微生物的生長及生化反應有著密切的聯系，所以水分測定結果至關重要。產品含量結果計算需要水分數據支持，樣品水分需要給產品保存運輸提供數據支持，一個準確合格的水分值，離不開分析研究人員的基本功檢測能力和檢測儀器設備支持以及對檢測儀器的熟練使用。
中國藥典四部收載的水分測定方法有5種，分別為：卡爾費休法、烘干法、減壓干 燥法、甲苯法、氣相色譜法；中國藥典一部（中藥）水分測定方法主要是烘干法（約占99.2%）、甲苯法（約占0.8%）；藥典二部（化學藥）水分測定方法基本都是卡爾費休法。從檢測成本與耗時經濟性考慮，其中卡爾費休法是5種方法中經濟和效率性價最高；同樣在有明確的檢測分析條件與參數，而卡爾費休法（容量法、庫倫法）需要研究的項目都較后4種方法要多。
本篇文章主要講解卡爾費休法，主要涉及原理概述、方法開發與研究、檢測流程優化研究與操作規程、故障與問題分析解決。
一、先把原理搞懂！
1、卡爾·費休水分測定法是以甲醇為介質，以卡氏液為滴定液進行樣品水分測量的一種方法。此方法操作簡單、準確度高，廣泛應用于醫藥、石油、化工、農藥、染料、糧食等領域。尤其適用于遇熱易被破壞的樣品，不僅測出自由水,也可測出結合水。終點判定方法有目測法和電位法兩種。
卡爾費休試劑是一種測定某些物質中微量水份用的試劑，其主要成分有：I2 ，SO2 ，C5H5N，CH3OH。卡爾費休法是非水滴定法，所有容器都需干燥；假如卡爾費休試劑在配制和保存過程中若入水，試劑就會失效（超過6g/L含水量）。
2、水分滴定原理：卡爾費休法屬碘量法，其基本原理是利用碘氧化二氧化硫時，需要一定量的水參加反應：I2 +SO2 +2H2O→2HI+H2SO4。卡爾費休試劑因含有I2 而顯棕色，當I2， SO2 ，H2O反應后，I2 棕色褪去。此法以棕色出現為滴定終點。
上述反應是可逆的。當硫酸濃度達到0.05%以上時，即能發生逆反應。如果我們要想實際讓方程按照一個正方向進行，需要往反應體系中加入適當的堿性物質以中和反應過程中生成的酸（氫碘酸、硫酸）。在反應體系中加入吡啶，這樣就可使反應正方向（向右）進行。大量實驗證明，吡啶是最適宜的試劑，同時吡啶還具有可與碘和二氧化硫結合以降低二者蒸氣壓的作用。
3C5H5N+H2O+I2+SO2→2HI·吡啶+硫酸酐·吡啶 生成硫酸酐吡啶不穩定，能與水發生反應，消耗一部分水而干擾測定，為了體系穩定正常向正方向反應，體系中可加入無水甲醇，反應如：硫酸酐·吡啶+CH3OH（無水）→甲基硫酸·吡啶
3、解決辦法：加入甲醇可避免副反應發生，因此，試劑必須加進甲醇或另一種含活潑OH基的溶劑，使硫酸酐吡啶轉變成穩定的甲基硫酸氫吡啶。
總反應式：I2+SO2+H2O+3吡啶+CH3OH→2氫碘酸吡啶+甲基硫酸吡啶
二、方法開發研究
卡爾費休方法開發主要內容：信息收集、容量與庫倫比較、開發主內容。
（1）API水分檢測方法：費休氏-容量滴定法、費休氏-庫倫滴定法
（2）中藥材水分檢測方法：烘干法、甲苯法
（3）制劑水分檢測方法
1、信息收集
（1）樣品儲存方式和樣品分類；
（2）首先要確定待測物質的溶解性、理化性質、化學結構、穩定性；
①溶解性：這里的溶解性首先要考慮“脂溶性”，因為費休氏-容量滴定法、費休氏-庫倫滴定法、氣相色譜法3種方法都要樣品溶解處理；
②理化性質：樣品是否具有“引濕性或吸濕性” ，樣品熔點信息，pH 值等；
③化學結構：具體指水分子在樣品中存在形式，如：游離水、結晶水；另外還要確 認樣品化學結構是否含有其他特殊“醛/酮”結構。
④穩定性具體指熱穩定性，是否受熱分解。
（3）其次還需要確定樣品中是否含有揮發性成分（主要是中藥材）。
（4）確認樣品實際含水量，確認樣品的經濟價值，主要用來方法開發作依據。
（5）方法開發原則：樣品易灰化的采用卡爾費休法、穩定的采用干燥法。
2、KF容量法與KF庫倫法溶劑組成對比（方法關鍵）
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序號 |
溶劑名稱 |
特點 |
說明 |
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1 |
單組分（容量滴定法）
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1）組成：碘、二氧化硫、吡啶（咪唑）、 無水甲醇，滴定劑。 2）關鍵點：價格低，處理簡便，滴定度不 穩定，滴定速度較慢；可加入助溶劑。 |
大部分（不含醛酮）； 含吡啶與不含吡啶組成常量水分 |
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2 |
雙組分（容量滴定法） |
1）組成：A液-二氧化硫、吡啶的無水甲醇 溶液，作為溶劑；B液-碘的無水甲醇溶液， 作為滴定劑。 2）關鍵點：價格高，使用前按1：1在滴定 杯中進行混合，滴定度穩定，滴定速度快。 |
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3 |
醛酮專用 |
1）組成：碘、二氧化硫、吡啶（咪唑）、 乙二醇甲醚，滴定劑。 2）關鍵點：只適合含醛酮結構樣品。 |
專用試劑 |
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4 |
陽極液 庫倫滴定法 |
1）組成：碘、二氧化硫、有機堿（吡啶）。 2）關鍵點：反應快；不需標定，水分準確。 |
微量水含量≤0.1%水 無水合物 |
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序號 |
反應成分 |
例子 |
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1 |
NaOH |
注射用艾司奧美拉唑鈉 |
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2 |
NaCO3 |
注射用琥珀氯霉素、注射用硫噴妥鈉 |
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序號 |
故障+問題 |
可能原因 |
概率 （%） |
解決辦法與措施 |
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1 |
漂移值太高（滴定前） |
系統氣密性不好，有水分或濕氣不斷進入 |
100% |
1.可更換泵入新鮮溶劑進 行預滴定，如果還是很高，100%判斷氣密性。 |
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進樣墊（老化或未擰緊） |
20% |
更換，或用封口膜進行加保層。 |
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O形圈（各接口處O形圈） |
20% |
更換 |
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分子塞 |
80% |
更換 200-300℃干燥24小時 每2個星期更換1次 |
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2 |
漂移值太高（滴定后） |
樣品沒有完全溶解 |
50% |
增加助溶劑 |
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系統密封 |
60% |
檢查密封/更換 |
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3 |
滴定無法結束 |
樣品影響（pH、反應生成水） |
5% |
加緩沖液（詳見方法開發） |
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指示電極污染 |
20% |
清洗（鉻酸或硝酸浸泡，水或乙醇浸泡清洗） |
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滴定杯密封性查 |
25% |
更換密封蓋 |
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4 |
滴定液管有氣泡 |
泵O形圈（密封O形圈磨損） |
100% |
1.泵新滴定液進行排 2、更換 |
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5 |
滴定管有氣泡 |
活塞、滴定密封圈（磨損） |
100% |
1.泵新滴定液進行排 2.更換 3.使用完進行無水甲醇替換保存（吡啶析晶） |
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6 |
結果不平行 |
稱量誤差 |
80% |
加大（低水分）稱樣量 |
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樣品混合不均勻 |
80% |
測量前粉碎混合 |
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樣品損失（灑、粘壁） |
85% |
流程細化（準、細） |
來源：實驗與分析
