水分活度替代卡爾費休法進行藥品水分分析

  AquaLab是美國專業的水分活度解決方案，采用可溯源的鏡面冷凝露點方法，是美國FDA、USP、AOAC和ISO等標準推薦使用的方法，能夠在5分鐘內快速測量樣品的水分活度，是世界上*無需進行維護和校準的水分活度儀，并且讀數能夠長期保持穩定。目前大部分企業都在使用Aqualab水分活度儀。

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  水分被認為是決定產品安全和穩定性的重要指標。卡爾費休滴定法在藥物水分分析中是一種非常廣泛使用的分析方法。可以非常容易的理解，利用卡爾費休法測量的水分總量并不是評價水分對藥物安全和穩定的有效的方法。水分活度是一個替代的水分測量指標，可以提供藥物中能量或可利用程度的基本信息。很多科學研究發現水分活度是比水分含量更好的一個用于藥物安全和穩定性評價的指標。水分活度已經在食品工業中廣泛使用很長時間，在USP<1112>方法也認為水分活度在藥品工業中是一個切實可行的選項。

不是所有的水都是一樣的

  系統中的水被認為有三種形態：自由的、吸附的以及結合的。自由的水具有相同的能量和性質，被認為是純水。吸附水有輕微的束縛，但是仍然有能量減少，并且具有和純水不一樣的性質。結合水的能量更低，這是由于水和基質之間氫鍵的直接物理結合或者離子鍵合的緣故。實際情況是，水分子會在不同的形態之間進行移動，所以不可能對任何一種形態的水進行定量，也就是說，不同形態之間的水分是會進行轉換的。相反，水的整體能量狀態被這些每種水的形態的相對貢獻決定。水的能量的降低，比如水分活度降低，結果是可利用的水減少影響生物和化學反應。水分含量的分析是提供了水的總量信息，但是不能區分水的類型。

  卡爾費休滴定對即使是結合水的定量也是非常有效的，被認為比烘干失重法更好。實際上，卡爾費休法對這些多余的水分的測量通常被認為是結合水。盡管卡爾費休法能夠提供一個更全面的總水分含量的測量，但是它仍然只能提供水的總量，而不是水的能量狀態。水分活度是水的能量或者可利用程度，和水的總量沒有關系，但是和每種類型的水的相對貢獻有關系。結果是，水分活度比卡爾費休法水分提供了一個更好的與生物和化學反應的相關性。

  水分活度描述了系統中水的熱力學能量狀態。雖然不一定是正確的科學性，但可能有助于描繪水分活度作為系統中可利用水的程度。這不是由產品中多少水來決定的，而是比較產品中多少水是和純水類似的。水分活度的數值是從0到1的范圍。隨著水分活度的降低，產品中水的能量下降，對于微生物生長、化學反應或者水分遷移來說，減少了作為可利用的溶劑。例如，一種產品中的水分活度為0.80 aw，這個水分活度具有足夠的能量來支持霉菌的生長，但是水分活度小于0.60 aw就不能支持任何微生物的增長。隨著水分活度升高，水分子的流動性也更好，這影響了分子的流動性以及化學和酶反應速率。

  更加科學地是，水分活度被定義為在給定的溫度下，樣品上方水蒸氣的壓力（p）除以純水的蒸汽壓（p₀）。在相同溫度下，通過測量樣品樣品水分相對于純水的蒸汽壓，這有可能來確定樣品中水的能量。因為樣品中與化學和物理相關的水能量較低，不會容易的進入到氣相中，因此，降低了樣品上方的蒸汽壓。

為什么測量水分活度？

  水分活度是微生物生長的*指標。一個產品可能含有相對高的水分含量，但是如果水是化學結合到干燥劑或溶質，比如鹽、糖或者多元醇，水在生物學上對微生物生長是沒有任何作用的。水分活度的概念已經被微生物學家和食品技術人員廣泛使用幾十年，并且是作為食品安全和品質的zui常用的標準。每種微生物都有一個水分活度限值，在這個限值以下，微生物無法生長。沒有證據表明水分含量和微生物生長有直接的關系。

  水分活度和產品的物理穩定性也有很好的相關性。不同成分之間或者環境濕度和成分之間的水分活度的差異是水分遷移的驅動力。對于特定成分，水分是吸水還是失水的了解是防止產品敗壞的基礎，特別是如果有任何一種物質是水分敏感的。例如，如果兩種成分的質量相同，而成分1的水分含量為2%，成分2的水分含量為10%，如果這兩種成分混合在一起，是否會在這兩種成分間進行水分交換呢？混合后zui終的水分含量為6%，在成分1和成分2中是否有水分交換呢？答案是取決于這兩種成分的水分活度。如果這兩個成分的水分活度是一樣的，那么水分就不會有交換發生。

  同樣，如果兩個成分具有相同的水分含量也可能會在混合的時候不兼容。如果兩個材料具有相同的水分含量，但是不同的水分活度，混合后水分就會在這兩個材料之間進行調整，直到水分活度達到平衡。因此，對于多組分的產品來說，為了防止水分的遷移，組分之間的水分活度需要匹配。水分會從高水分活度的組分遷移到低水分活度組分。這種水分的遷移現象有可能導致不可想象的品質變化。因此，水分活度在產品配方設計、生產條件以及包裝需求等方面提供了有用的信息。

水分活度替代卡爾費休

  在控制的條件下，卡爾費休能夠得到可靠的結果，但是也有許多偏差的來源。同時也可能使用不合適的化學試劑以及需要進行培訓等。結果是，有理由找一個可靠的替代方法。水分活度可以替代卡爾費休，不是因為它可以提供同樣的信息，而是應為它可以提供更多有用的信息。水分活度的測量并不和卡爾費休水分含量一樣，但是它和微生物安全、化學穩定和物理性質更加相關。這個在產品水分變化很小，很難測量的情況下對穩定性變化具有非常重要的意義。

卡爾費休水分和水分活度相關性

  卡爾費休水分含量和水分活度具有相關性，但是對于每個產品來說是非常復雜并且是*的。水分活度的升高伴隨著水分含量的增加，但是這并不是線性的。在特定溫度下，水分含量和水分活度的相關曲線為水分吸附等溫線。對于大多數產品來說，等溫線是具有S形，具有大量晶體分子的材料的水分吸附等溫線是J形。可以用許多不同的模型來描述產品的水分吸附等溫線。在一個小的水分活度范圍，線性回歸能夠描述等溫線，但是很少有做全范圍的吸附等溫線。更加復雜的模型用于模擬全水分活度范圍的吸附等溫線。zui常見的模型為GAB、BET模型。和線性回歸一樣，這些模型也是進行擬合找到合適的系數來解釋等溫線的關系。數據處理軟件用來擬合曲線，這樣可以等溫線來預測任意的水分含量。

一臺儀器全水分分析

  水分活度是一個可靠的替代卡爾費休水分含量的方法，可以用于確定和評價產品的安全性和品質，當然在純度分析的時候還需要用到水分含量。水分活度仍然能用來替代卡爾費休水分，因為它可以通過水分吸附等溫線得到水分含量。這個可以允許一臺水分活度儀通過提供水分含量和水分活度測量來代替卡爾費休水分。如果需要了解更多有關此方面的信息，可以。

      Aqualab水分活度儀被證明在藥品水分活度測量中是非常有效的儀器，是美國FDA和USP等方法推薦技術，其采用的鏡面冷凝露點法具有測量速度快（小于5分鐘），并且準確性高的儀器。目前市面上超過80%的用戶都選用Aqualab水分活度儀。