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Die Herstellung von Produkten höchster Qualität ist eine Verpflichtung, insbesondere in der Pharma- und Lebensmittelindustrie. Dies erfordert genaue, reproduzierbare und nach Möglichkeit auch einfache Analysemethoden, die menschliche Fehler so weit wie möglich ausschließen. Die automatisierte Titration ist eine solche Lösung, die den Labors zusätzliche Zeit- und Kosteneinsparungen ermöglicht.
Wie können Sie nach der Automatisierung einer Titrationsmethode sicherstellen, dass diese auch ein zuverlässiges Ergebnis liefert? Und woher wissen Sie, dass es für die Analyse Ihrer Analyten geeignet ist? Dies erfordert die Methodenvalidierung einer Titration, die sowohl die Standardisierung des Titriermittels als auch die Bestimmung von Richtigkeit und Präzision, Linearität und Spezifität umfasst.
USP General Chapter <1225> Validation of Compendial Procedures und ICH Guidance Q2(R1) Validation of Analytical Procedures: Text and Methodology definieren die Validierungselemente - einige der wichtigsten werden im folgenden Artikel beschrieben.
Dazu gehören (klicken Sie, um direkt zu jedem Abschnitt zu gelangen):
Standardisierung (Titerbestimmung)
Verdünnungs- und Wägefehler sowie die ständige Alterung aller Titriermittel führen zu Konzentrationsänderungen des Titriermittels. Um möglichst zuverlässige Ergebnisse zu erhalten, ist eine möglichst genaue Titriermittelkonzentration Voraussetzung. Die Standardisierung des Titriermittels ist daher ein wesentlicher Bestandteil der Validierung einer Titrationsmethode. Die Standardisierungsverfahren für verschiedene Titriermittel sind im Abschnitt über volumetrische Lösungen in der USP - NF sowie im nachstehenden kostenlosen Application Bulletin AB-206 über die Titerbestimmung in der Potentiometrie beschrieben.
AB-206 – Titerbestimmung in der Potentiometrie
Das Titriermittel, das bei der Validierung verwendet werden soll, muss zunächst gegen einen Primärstandard oder ein vorstandardisiertes Titriermittel standardisiert werden. Es ist wichtig, dass der Standardisierungsschritt und die Probentitration bei der gleichen Temperatur durchgeführt werden.
Primärstandards zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:
- hohe Reinheit und Stabilität
- geringe Hygroskopie (zur Minimierung von Gewichtsveränderungen)
- hohes Molekulargewicht (zur Minimierung von Wägefehlern)
Durch die Verwendung einer Standardsubstanz (Primärstandard) kann die Genauigkeit beurteilt werden.
Weitere Informationen über die Standardisierung von Titriermitteln finden Sie in unseren anderen Blog-Beiträgen zu diesem Thema:
Was ist bei der Standardisierung des Titriermittels zu beachten?
Richtigkeit und Präzision
Die Richtigkeit ist definiert als die Nähe des Ergebnisses zum wahren Wert. Sie gibt daher Aufschluss über die Verzerrung einer zu validierenden Methode. Die Genauigkeit sollte über den gesamten Konzentrationsbereich bestimmt werden.
Die Präzision (Wiederholgenauigkeit) wird gewöhnlich als Standardabweichung (SD) oder relative Standardabweichung (RSD) angegeben. Sie drückt aus, wie gut die einzelnen Ergebnisse innerhalb einer Analyse einer homogenen Probe übereinstimmen. Dabei ist es wichtig, dass nicht nur die Analyse selbst, sondern auch alle Probenvorbereitungsschritte bei jeder Analyse unabhängig voneinander durchgeführt werden.
Die Präzision wird in drei Stufen bewertet:
- Wiederholbarkeit: die Präzision, die von einem einzigen Analytiker für dieselbe Probe innerhalb eines kurzen Zeitraums und mit derselben Ausrüstung für alle Bestimmungen erreicht wird.
- Zwischenpräzision: Analyse derselben Probe an verschiedenen Tagen, durch verschiedene Analytiker und mit verschiedenen Geräten, wenn möglich, im selben Labor.
- Reproduzierbarkeit: Präzision, die durch die Analyse der gleichen Probe in verschiedenen Laboratorien erzielt wird.
Die Bestimmung sowohl der Richtigkeit als auch der Präzision ist notwendig, da nur die Kombination beider Faktoren korrekte Ergebnisse gewährleistet (Abbildung 1).
Bei der Titration werden Richtigkeit und Wiederholbarkeit in der Regel gemeinsam bestimmt. Es werden mindestens zwei bis drei Bestimmungen bei drei verschiedenen Konzentrationen (insgesamt sechs bis neun Bestimmungen) empfohlen. Für Assays wird empfohlen, einen Konzentrationsbereich von 80 % bis 120 % der vorgesehenen Probeneinwaage zu verwenden.
Linearität
Die Linearität gibt an, ob eine bestimmte Methode über den interessierenden Konzentrationsbereich hinweg korrekte Ergebnisse liefert. Da es sich bei der Titration um eine absolute Methode handelt, kann die Linearität in der Regel direkt durch Variation des Probenumfangs und damit der Analytkonzentration bestimmt werden.
Um die Linearität einer Titrationsmethode im interessierenden Bereich zu bestimmen, titrieren Sie mindestens fünf verschiedene Probengrößen und stellen eine lineare Regression des Probenvolumens gegen das verbrauchte Titrationsvolumen dar (Abbildung 2). Das Bestimmtheitsmaß (R2) wird zur Beurteilung der Linearität herangezogen. Es wird empfohlen, einen Konzentrationsbereich von 80 % bis 120 % des vorgesehenen Probengewichts zu verwenden.
Spezifität
Verunreinigungen, Hilfsstoffe oder Abbauprodukte sind nur einige der vielen Komponenten, die in einer Probe vorhanden sein können. Unter Spezifität versteht man die Fähigkeit, den Analyten ohne Beeinträchtigung durch diese anderen Bestandteile zu bewerten. Daher muss nachgewiesen werden, dass das Analyseverfahren nicht durch solche Verbindungen beeinträchtigt wird. Dies ist dann der Fall, wenn entweder der ermittelte Äquivalenzpunkt (EP) durch die zugesetzten Verunreinigungen oder Hilfsstoffe nicht verschoben wird, oder wenn im Falle einer Verschiebung ein zweiter EP, der diesen zugesetzten Bestandteilen entspricht, beobachtet werden kann, wenn ein potentiometrischer Sensor zur Anzeige verwendet wird.
Die Spezifität kann durch die Verwendung geeigneter Lösungsmittel (z. B. nichtwässrige Titration anstelle der wässrigen Titration bei der Säure-Base-Titration) oder die Titration bei einem geeigneten pH-Wert (z. B. komplexometrische Titration von Calcium bei pH 12, wobei Magnesium als Magnesiumhydroxid ausfällt) erreicht werden.
Wie kann dies in der Praxis umgesetzt werden? Die titrimetrische Bestimmung von Kaliumbicarbonat mit Salzsäure soll hier als Beispiel dienen.
Weitere Informationen finden Sie in unserem kostenlosen White Paper:
Empfehlungen zur Validierung von Titrationsmethoden
In diesem Fall wird Kaliumcarbonat als Verunreinigung mit pkb-Werten von 8,3 und 3,89 erwartet. Dadurch ist es möglich, die beiden Spezies während der Säure-Base-Titration zu trennen. Abbildung 3 zeigt den Vergleich einer Kurvenüberlagerung der Titrationskurven von Kaliumbicarbonat mit und ohne Zusatz von Kaliumcarbonat.
Die untere Titrationskurve entspricht der Lösung, die sowohl Kaliumbicarbonat als auch Kaliumcarbonat enthält. Hier finden sich zwei EP: Der erste EP kann dem zugesetzten Kaliumcarbonat zugeordnet werden, der zweite entspricht der Summe aus Kaliumbicarbonat und Kaliumcarbonat. Die Kurve im oberen Teil der Abbildung zeigt eindeutig nur einen EP für die Kaliumbicarbonatlösung ohne Verunreinigungen.
Weitere Informationen über die korrekte Erkennung von Endpunkten finden Sie in unserem früheren Blogbeitrag.
Fazit
Wenn Sie die obigen Empfehlungen befolgen, sind Sie bereit für die Validierung von Titrationsmethoden - und jetzt ist es an der Zeit, loszulegen!
Die Verwendung der potentiometrischen Autotitration anstelle der manuellen Titration erhöht die Genauigkeit und Zuverlässigkeit Ihrer Ergebnisse. Darüber hinaus wird durch den Einsatz eines Autotitrators sichergestellt, dass kritische gesetzliche Anforderungen, wie z. B. die Datenintegrität, erfüllt werden. Lesen Sie mehr in unserer kostenlosen Application Note.
Metrohm-Produkte geben Ihnen von Anfang an Sicherheit und Vertrauen in die Qualität der Daten, die Sie mit der geeigneten Qualität IQ/OQ produzieren.
Wenn Sie mehr über die Qualifizierung von Metrohm-Analysegeräten erfahren möchten, werfen Sie einen Blick auf unsere beiden Blogbeiträge zu diesem wichtigen Thema.
Einführung in die Qualifizierung analytischer Instrumente – Teil 1
Einführung in die Qualifizierung analytischer Instrumente – Teil 2
Für zusätzliche Sicherheit sorgt z. B. auch die Metrohm-Bürettenkalibrierung, die sicherstellt, dass die Richtigkeit und Präzision Ihres Dosiergerätes innerhalb der geforderten Toleranzen liegt. Eine nachvollziehbare Überwachung der Leistung und Funktion des Gerätes durch regelmässige Requalifizierungen und Tests ist damit selbstverständlich.
Ihr Wissen zum Download
Prospekte: Qualifizierung von Analysegeräten – Vertrauen in Qualität mit IQ/OQ
White Paper: Empfehlungen für die Validierung von Titrationsmethoden
