隨著科學(xué)研究的發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，水分的定量分析已被列為藥品檢驗的基本項目之一，作為藥品一項重要的質(zhì)量指標(biāo)。一般情況下，藥品中水分的含量異常會嚴(yán)重地影響藥品的質(zhì)量和療效。特別是抗生素類藥品中所含水分過高會嚴(yán)重影響其穩(wěn)定性、理化性狀、及有效期和使用效果, 甚至于服用這些藥品會嚴(yán)重危害廣大人民群眾的身體健康和生命安全。因此，對藥品的水分進(jìn)行檢查并嚴(yán)格控制其限度非常重要。

以前，人們普遍采用加熱干燥法（即干燥失重法）檢查藥品中的水分，此種方法不但繁瑣、費時、系統(tǒng)誤差大，而且遇熱不穩(wěn)定的藥品不能適用于此方法，故不能滿足現(xiàn)代藥品檢驗的需要。1935年，Karl Fischer發(fā)現(xiàn)了一種用滴定法測定含水量從1ppm到100%的樣品的方法（卡爾·費休氏水分測定法）。該法以甲醇為介質(zhì)，以卡爾費休液為滴定液進(jìn)行樣品水分測定的一種方法。此方法測定水分含量的用途廣泛、操作簡單、準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好，能夠最大限度的保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。而且該方法滴定時間短，一般情況下測定一個樣品僅需2到6分鐘，尤其適用于遇熱易被破壞的藥品。中國、英國、美國、日本四國藥典均收載了卡爾·費休氏水分測定法（容量滴定法和庫侖滴定法），現(xiàn)在已成為國際上通用的經(jīng)典水分測定法。

一 基本原理

卡爾·費休氏水分測定法是根據(jù)碘和二氧化硫在吡啶和甲醇溶液中能與水起定量反應(yīng)的一種非水溶液中氧化還原滴定法，其滴定的基本原理是儀器的電解池中的卡爾費休試劑達(dá)到平衡時注入含水的樣品，水參與碘、二氧化硫的氧化還原反應(yīng)，在吡啶和甲醇存在的情況下，生成（清點酸）吡啶和甲基硫酸吡啶，消耗了的碘在陽極電解產(chǎn)生，從而使氧化還原反應(yīng)不斷進(jìn)行，直至水分全部耗盡為止，依據(jù)法拉第電解定律，電解產(chǎn)生碘是同電解時耗用的電量成正比例關(guān)系的，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

①H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3（不穩(wěn)定）

②C5H5N·SO3+CH3OH→C5H5N·HSO4CH3（穩(wěn)定）

卡爾費休試劑中含有分子碘而呈深褐色,當(dāng)含有水的試劑或樣品加入后,由于化學(xué)反應(yīng),生成甲基硫酸吡啶(C5H5N·HSO4CH3)而使溶液變成黃色,可用目測法判斷終點（即由淺黃色變成橙色）。或用“永停滴定法”來指示卡氏反應(yīng)的終點，其原理為：在反應(yīng)溶液中插入雙鉑電極，在兩電極之間加上一固定的電壓，若溶劑中有水存在時，則溶液中不會有電對存在，溶液不導(dǎo)電；當(dāng)反應(yīng)到達(dá)終點時，溶液中存在I2和I-電對，在電解過程中,電極反應(yīng)如下:

陽極:

2I--2e→I2

陰極:

① I2+2e→2I-

② 2H++2e→H2

因此，溶液的導(dǎo)電性會突然增大，在設(shè)有外加電壓的雙鉑電極之間的電流值突然增大，并且穩(wěn)定在我們事先設(shè)定一個閾值上面，即可判斷到了滴定終點，儀器便會自動停止滴定，從而通過消耗卡爾費休試劑的體積計算出樣品的含水量。按照上述原理科研人員研制了卡爾·費休氏水分測定儀，近年來在國內(nèi)市場中較活躍的進(jìn)口卡爾·費休氏水分測定儀有法國雷氏、瑞士萬通、德國梅特勒-托利多、德國SCHOTT、；國產(chǎn)卡爾·費休氏水分測定儀主要有上海本昂等。目測法和永停滴定法兩種方法均被《中國藥典》（2005年版）收載。但是目測法誤差較大而且在測定有顏色的物質(zhì)時會遇到麻煩，故該法不宜使用。卡爾·費休氏水分測定儀操作簡便、靈敏度高、再現(xiàn)性好,并能連續(xù)測定，自動顯示數(shù)據(jù)，筆者建議有條件的藥品檢驗部門優(yōu)先使用卡爾·費休氏水分測定儀測定樣品中的水分含量。

二卡爾費休試劑

卡爾費休試劑主要按組元分為單組元，雙組元和混合型、對瓶卡爾費休試劑。《中國藥典》（2005年版）收載了單組元卡爾費休試劑的制備與標(biāo)定方法，這也是經(jīng)典的容量法卡爾費休試劑制備方法。（1）配制 稱取碘(置硫酸干燥器內(nèi)48小時以上)110g，置干燥的具塞錐形瓶中，加無水吡啶160ml,注意冷卻，振搖至碘全部溶解后，加無水甲醇300ml，稱定重量，將錐形瓶置冰浴中冷卻，在避免空氣中水分侵入的條件下，通入干燥的二氧化硫至重量增加72g，再加無水甲醇使成1000ml，密塞，搖勻，在暗處放置24小時。本液應(yīng)遮光，密封，置陰涼干燥處保存。臨用前應(yīng)標(biāo)定濃度。(2) 標(biāo)定 用卡爾·費休氏水分測定儀直接標(biāo)定；或取干燥的具塞玻瓶，精密稱入重蒸餾水約30mg，加無水甲醇2～5ml，用本液滴定至溶液由淺黃色變?yōu)榧t棕色，或用永停滴定法（附錄Ⅶ A）指示終點；另作空白試驗，按下式計算：

　　　　WF＝A－B式中F為每1ml費休氏試液相當(dāng)于水的重量（mg）；W為稱取重蒸餾水的重量（mg）；A為滴定所消耗費休氏試液的體積（ml）；B為空白所消耗費休氏試液的體積（ml）。由于該方法制備試劑使用的有機堿是有惡臭氣味和毒性較大的吡啶，它會對試驗者的身體健康造成危害并且嚴(yán)重污染實驗室的環(huán)境。1984年E.Scholz發(fā)現(xiàn)了一種用咪唑取代吡啶的新的卡爾費休試劑。這種試劑不僅代替了有毒、有刺激性氣味的吡啶,并且它使反應(yīng)速度更快,滴定結(jié)果更準(zhǔn)確。多數(shù)廠家現(xiàn)在生產(chǎn)的卡爾·費休氏試劑有兩種：安全型無吡啶型和含吡啶型的試劑，其滴定度多為3~5。

三 卡爾·費休氏水分測定法的分類及應(yīng)用范圍

卡爾·費休氏水分測定法可適用多種有機物和無機物中的水分測定，由于各種化合物性質(zhì)的差異, 可分為直接容量滴定法和間接容量滴定法（回滴定法）兩類。但在藥品檢驗中經(jīng)常使用直接容量滴定法對水分含量進(jìn)行測定，比較典型的藥品有以下幾類：

1 膠囊制劑

阿奇霉素膠囊、頭孢拉丁膠囊、頭孢氨芐膠囊、頭孢羥氨芐膠囊、阿莫西林膠囊等；

2 注射用粉針劑

注射用頭孢噻肟鈉、注射用頭孢唑林鈉、注射用頭孢哌酮鈉舒巴坦鈉、注射用頭孢拉丁等；

3 片劑阿莫西林分散片等；

4 原料藥。

四 測定法

卡爾·費休氏水分測定儀已經(jīng)是藥品檢驗單位用于水分含量測量的一種主要儀器，現(xiàn)在就以ZDJ-400SY型全功能滴定儀為例進(jìn)行水分含量的測定。

1 選擇溶劑

由于此法是測量樣品中水分含量，因此需要使用一種非水物質(zhì)作為溶劑，使樣品溶解。通常情況下，無水甲醇是比較理想的溶劑。此反應(yīng)是可逆反應(yīng)，為了使反應(yīng)向右進(jìn)行，反應(yīng)系統(tǒng)中加入了過量的SO2，無水甲醇可以溶解大量SO2，另外無水甲醇作溶劑還有防止副反應(yīng)發(fā)生的作用，因此無水甲醇便成了的溶劑。

2 空白試驗

通常在反應(yīng)杯（50℃烘箱中干燥5小時）中加入20ml無水甲醇（含量：99.5%以上，分析純），恰好淹沒雙鉑電極，然后在滴定管中加入卡爾費休試劑（單組份安全型無吡啶型卡爾費休試劑），開啟電磁攪拌器（60轉(zhuǎn)／min），開始滴定甲醇中的含水量，慢慢滴定至儀器屏幕顯示打空白完成，不記錄卡爾費休液消耗的體積。

3 標(biāo)定

為了考察整個操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度，我們應(yīng)在樣品進(jìn)行檢測前對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定（包括儀器的標(biāo)定和卡爾費休試劑的標(biāo)定）。卡爾·費休氏水分測定儀通常用甲醇-水標(biāo)準(zhǔn)溶液、含水酒石酸鈉、蒸餾水、含飽和水甲苯等物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)對方法的可靠性進(jìn)行校驗。含水酒石酸鈉（C4H4NaO6·2H2O）是一種常用的含水標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),在正常條件下，該物質(zhì)含有15.66%的水，很穩(wěn)定而且不吸水也不失水。該物質(zhì)在105℃加熱失重為15.65±0.02%，長期暴露于濕度為20～70%的空氣中，增量為0.01～0.09%。筆者建議當(dāng)測定微量水（1%以下）時，用含水酒石酸鈉作為參照物進(jìn)行標(biāo)定；當(dāng)測定常量水（不少于1%）時，用蒸餾水（或去離子水）作為參照物進(jìn)行標(biāo)定。《中國藥典》（2005年版）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定標(biāo)定試驗要做三次，并且誤差范圍在±1％內(nèi)。

4 取樣、測定

精密稱取混和均勻的供試品適量(約消耗卡爾費休試劑1～5ml)，用卡爾·費休氏水分測定儀直接測定。具體操作如下：

①將樣品適量裝入稱量舟，放入電子天平中，按”tart”鍵歸零；

②將樣品倒入反應(yīng)容器中，注意不要將樣品撒到電極上或杯壁上；

③將稱量舟重新放到電子天平上，用減重法確定加入樣品的重量；

④將樣品重量數(shù)據(jù)（精確到0.0001g）輸入儀器中，等待反應(yīng)結(jié)束直到儀器屏幕顯示滴定結(jié)果；

⑤實驗結(jié)束后用無水甲醇把儀器管路沖洗干凈，因為卡爾費休試劑析出的晶體會造成管路堵塞現(xiàn)象。

五 注意事項

除了測定藥品的性質(zhì),測定的方法,標(biāo)定物質(zhì)的選用,取樣方法和進(jìn)樣量的大小影響測定精確度外,還必須注意以下三個問題,才能保證測定的精確度。

1 儀器的安裝及場所

①儀器不得安裝在有腐蝕性氣體的室內(nèi),因為腐蝕性氣體對儀器部分電路的腐蝕會嚴(yán)重縮短儀器壽命；

②不得安裝在電源不穩(wěn)定的地方,建議使用電子穩(wěn)壓器；

③避免陽光直接照射到儀器；

④儀器安裝場所的室溫最好控制在10～35℃范圍內(nèi)；相對濕度不得大于60％。

2雙鉑電極的保養(yǎng)

測量用雙鉑電極被污染時應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行清洗干凈，否則會使電極的靈敏度降低，影響測定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。常用的電極清洗方法有三種：①可用丙酮或無水乙醇進(jìn)行擦拭干凈；②將電極放入蒸餾水中進(jìn)行超聲清洗；③如果上述兩種方法還不能去除污垢，可將電極在鉻酸洗液中浸泡兩分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈。

3 儀器系統(tǒng)的密封及避光

進(jìn)行卡爾·費休氏滴定過程中,有時會出現(xiàn)錯終點（即提前到達(dá)終點）的現(xiàn)象,造成測定結(jié)果偏低。特別是在測定含水量在1％以下的藥品時影響更大,甚至無法進(jìn)行測定。這主要是空氣中的氧將滴定池中的碘離子氧化為碘, 從而減少了試劑的耗用量。同時陽光也會明顯地促進(jìn)氧與碘離子的氧化反應(yīng),故要采取避光措施。另外卡爾費休試劑很容易吸收水分,因此要求滴定劑發(fā)送系統(tǒng)的滴定管和滴定池 (測量池)等采取較好的密封系統(tǒng)。否則由于吸濕現(xiàn)象造成終點長時間的不穩(wěn)定和嚴(yán)重的誤差。