水分活度替代卡尔费休法进行药品水分分析

  AquaLab是美国专业的水分活度解决方案，采用可溯源的镜面冷凝露点方法，是美国FDA、USP、AOAC和ISO等标准推荐使用的方法，能够在5分钟内快速测量样品的水分活度，是世界上*无需进行维护和校准的水分活度仪，并且读数能够长期保持稳定。目前大部分企业都在使用Aqualab水分活度仪。

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  水分被认为是决定产品安全和稳定性的重要指标。卡尔费休滴定法在药物水分分析中是一种非常广泛使用的分析方法。可以非常容易的理解，利用卡尔费休法测量的水分总量并不是评价水分对药物安全和稳定的有效的方法。水分活度是一个替代的水分测量指标，可以提供药物中能量或可利用程度的基本信息。很多科学研究发现水分活度是比水分含量更好的一个用于药物安全和稳定性评价的指标。水分活度已经在食品工业中广泛使用很长时间，在USP<1112>方法也认为水分活度在药品工业中是一个切实可行的选项。

不是所有的水都是一样的

  系统中的水被认为有三种形态：自由的、吸附的以及结合的。自由的水具有相同的能量和性质，被认为是纯水。吸附水有轻微的束缚，但是仍然有能量减少，并且具有和纯水不一样的性质。结合水的能量更低，这是由于水和基质之间氢键的直接物理结合或者离子键合的缘故。实际情况是，水分子会在不同的形态之间进行移动，所以不可能对任何一种形态的水进行定量，也就是说，不同形态之间的水分是会进行转换的。相反，水的整体能量状态被这些每种水的形态的相对贡献决定。水的能量的降低，比如水分活度降低，结果是可利用的水减少影响生物和化学反应。水分含量的分析是提供了水的总量信息，但是不能区分水的类型。

  卡尔费休滴定对即使是结合水的定量也是非常有效的，被认为比烘干失重法更好。实际上，卡尔费休法对这些多余的水分的测量通常被认为是结合水。尽管卡尔费休法能够提供一个更全面的总水分含量的测量，但是它仍然只能提供水的总量，而不是水的能量状态。水分活度是水的能量或者可利用程度，和水的总量没有关系，但是和每种类型的水的相对贡献有关系。结果是，水分活度比卡尔费休法水分提供了一个更好的与生物和化学反应的相关性。

  水分活度描述了系统中水的热力学能量状态。虽然不一定是正确的科学性，但可能有助于描绘水分活度作为系统中可利用水的程度。这不是由产品中多少水来决定的，而是比较产品中多少水是和纯水类似的。水分活度的数值是从0到1的范围。随着水分活度的降低，产品中水的能量下降，对于微生物生长、化学反应或者水分迁移来说，减少了作为可利用的溶剂。例如，一种产品中的水分活度为0.80 aw，这个水分活度具有足够的能量来支持霉菌的生长，但是水分活度小于0.60 aw就不能支持任何微生物的增长。随着水分活度升高，水分子的流动性也更好，这影响了分子的流动性以及化学和酶反应速率。

  更加科学地是，水分活度被定义为在给定的温度下，样品上方水蒸气的压力（p）除以纯水的蒸汽压（p₀）。在相同温度下，通过测量样品样品水分相对于纯水的蒸汽压，这有可能来确定样品中水的能量。因为样品中与化学和物理相关的水能量较低，不会容易的进入到气相中，因此，降低了样品上方的蒸汽压。

为什么测量水分活度？

  水分活度是微生物生长的*指标。一个产品可能含有相对高的水分含量，但是如果水是化学结合到干燥剂或溶质，比如盐、糖或者多元醇，水在生物学上对微生物生长是没有任何作用的。水分活度的概念已经被微生物学家和食品技术人员广泛使用几十年，并且是作为食品安全和品质的zui常用的标准。每种微生物都有一个水分活度限值，在这个限值以下，微生物无法生长。没有证据表明水分含量和微生物生长有直接的关系。

  水分活度和产品的物理稳定性也有很好的相关性。不同成分之间或者环境湿度和成分之间的水分活度的差异是水分迁移的驱动力。对于特定成分，水分是吸水还是失水的了解是防止产品败坏的基础，特别是如果有任何一种物质是水分敏感的。例如，如果两种成分的质量相同，而成分1的水分含量为2%，成分2的水分含量为10%，如果这两种成分混合在一起，是否会在这两种成分间进行水分交换呢？混合后zui终的水分含量为6%，在成分1和成分2中是否有水分交换呢？答案是取决于这两种成分的水分活度。如果这两个成分的水分活度是一样的，那么水分就不会有交换发生。

  同样，如果两个成分具有相同的水分含量也可能会在混合的时候不兼容。如果两个材料具有相同的水分含量，但是不同的水分活度，混合后水分就会在这两个材料之间进行调整，直到水分活度达到平衡。因此，对于多组分的产品来说，为了防止水分的迁移，组分之间的水分活度需要匹配。水分会从高水分活度的组分迁移到低水分活度组分。这种水分的迁移现象有可能导致不可想象的品质变化。因此，水分活度在产品配方设计、生产条件以及包装需求等方面提供了有用的信息。

水分活度替代卡尔费休

  在控制的条件下，卡尔费休能够得到可靠的结果，但是也有许多偏差的来源。同时也可能使用不合适的化学试剂以及需要进行培训等。结果是，有理由找一个可靠的替代方法。水分活度可以替代卡尔费休，不是因为它可以提供同样的信息，而是应为它可以提供更多有用的信息。水分活度的测量并不和卡尔费休水分含量一样，但是它和微生物安全、化学稳定和物理性质更加相关。这个在产品水分变化很小，很难测量的情况下对稳定性变化具有非常重要的意义。

卡尔费休水分和水分活度相关性

  卡尔费休水分含量和水分活度具有相关性，但是对于每个产品来说是非常复杂并且是*的。水分活度的升高伴随着水分含量的增加，但是这并不是线性的。在特定温度下，水分含量和水分活度的相关曲线为水分吸附等温线。对于大多数产品来说，等温线是具有S形，具有大量晶体分子的材料的水分吸附等温线是J形。可以用许多不同的模型来描述产品的水分吸附等温线。在一个小的水分活度范围，线性回归能够描述等温线，但是很少有做全范围的吸附等温线。更加复杂的模型用于模拟全水分活度范围的吸附等温线。zui常见的模型为GAB、BET模型。和线性回归一样，这些模型也是进行拟合找到合适的系数来解释等温线的关系。数据处理软件用来拟合曲线，这样可以等温线来预测任意的水分含量。

一台仪器全水分分析

  水分活度是一个可靠的替代卡尔费休水分含量的方法，可以用于确定和评价产品的安全性和品质，当然在纯度分析的时候还需要用到水分含量。水分活度仍然能用来替代卡尔费休水分，因为它可以通过水分吸附等温线得到水分含量。这个可以允许一台水分活度仪通过提供水分含量和水分活度测量来代替卡尔费休水分。如果需要了解更多有关此方面的信息，可以。

      Aqualab水分活度仪被证明在药品水分活度测量中是非常有效的仪器，是美国FDA和USP等方法推荐技术，其采用的镜面冷凝露点法具有测量速度快（小于5分钟），并且准确性高的仪器。目前市面上超过80%的用户都选用Aqualab水分活度仪。