Karl Fischer titrasyonu, bir numunedeki suyu seçici olarak ölçen kimyasal bir yöntemdir. Adını, yöntemi 1935'te tanımlayan Alman kimyager Karl Fischer'den alır. Liyofilize, yani dondurularak kurutulmuş ürünlerde geride kalan suyun, başka bir deyişle kalıntı nemin ölçülmesinde en yaygın kullanılan yöntemlerden biridir.
Liyofilize venom gibi kuru ürünlerde kalıntı nem, ürünün ne kadar kararlı kalacağını etkileyen bir kalite göstergesidir. Bu yazı yöntemin ilkesini, hacimsel ve kulometrik türlerini, nem çeken (higroskopik) tozlarda numunenin nasıl ele alındığını ve sonucun nasıl yorumlandığını anlatıyor.
Kalıntı nem neden önemlidir?
Dondurarak kurutmanın amacı suyu uzaklaştırarak molekülleri hareketsiz bir katı yapı içinde tutmaktır. Kurutmanın son aşamasından sonra da ürünün içinde bir miktar bağlı su kalır; hedef sıfır nem değil, ürüne uygun düşük bir düzeydir. Kalıntı nem yükseldikçe katı yapı yumuşar, kümelenme ve bozunma tepkimeleri hızlanabilir. Kurutma çevriminin aşamaları liyofilizasyon yazısında, nemin kararlılığa etkisi venom stabilitesi yazısında anlatılıyor.
Yöntemin ilkesi
Karl Fischer tepkimesinde iyot, alkol ve baz içeren bir ortamda kükürt dioksitle tepkimeye girerken su tüketir. Tepkime suyla belirli bir oranda ilerlediği için harcanan iyot miktarından numunedeki su miktarı hesaplanır. Titrasyonun sonu genellikle bir elektrotla, ortamda serbest iyot belirdiği anda algılanır. Günümüzde reaktifler çoğunlukla piridin içermeyen hazır karışımlar olarak kullanılır.
Yöntemin en önemli üstünlüğü seçiciliğidir: numuneyi ısıtıp tartmaya dayanan kurutma kaybı yöntemi suyla birlikte uçabilen başka maddeleri de ölçerken, Karl Fischer yalnızca suya yanıt verir.
Hacimsel ve kulometrik Karl Fischer
| Tür | İyot nasıl sağlanır? | Uygun olduğu durum |
|---|---|---|
| Hacimsel (volumetrik) | Derişimi bilinen iyotlu çözelti bir büretle eklenir | Su içeriği görece yüksek numuneler |
| Kulometrik | İyot hücre içinde elektrikle üretilir; harcanan elektrik yükünden su hesaplanır | Mikrogram düzeyinde su; az miktarda numune |
| Fırın yöntemi | Numune ısıtılır, açığa çıkan su kuru bir gazla titrasyon hücresine taşınır | Çözünmeyen ya da tepkimeyi bozan numuneler |
Liyofilize protein ve peptid ürünlerinde numune miktarı genellikle küçük ve su içeriği düşük olduğu için kulometrik yöntem sık tercih edilir. Yöntemler farmakopelerde de tanımlanmıştır; örneğin Avrupa Farmakopesi'nin 2.5.12 ve 2.5.32 bölümleri ile ABD Farmakopesi'nin 921 numaralı bölümü su tayinini düzenler.
Cihazın doğrulanması
Ölçümün güvenilirliği düzenli doğrulamaya bağlıdır. Hacimsel yöntemde titrantın su eşdeğeri, su içeriği bilinen bir standartla, örneğin sodyum tartarat dihidratla belirlenir. Kulometrik yöntemde ise bilinen miktarda su içeren sertifikalı standartlarla cihazın doğru ölçtüğü kontrol edilir. Her ölçüm dizisinde titrasyon hücresine ortamdan sızan nem, boş ölçümle belirlenip sonuçtan düşülür.
Higroskopik tozda numune alma
Liyofilize toz havadaki nemi hızla çeker. Numune birkaç dakika açık havada kalırsa ölçülen değer ürünün değil, laboratuvar havasının nemini yansıtır. Bu yüzden:
- Kap, açılmadan önce oda sıcaklığına gelinceye kadar bekletilir; soğuk kap açıldığında yüzeyinde nem yoğunlaşır.
- Tartım ve aktarım mümkünse kuru azotla doldurulmuş eldivenli bir kabinde ya da çok kısa sürede yapılır.
- Numune kapalı bir düzenekle doğrudan titrasyon hücresine aktarılır.
- Aynı partiden birden fazla kap ölçülerek kaplar arasındaki fark gözlenir.
Kabın açılıp kapanmasının tozun nem dengesine etkisi toz ve sıvı formun farkı yazısında da ele alınıyor.
Sonuç nasıl yorumlanır?
Kalıntı nem genellikle kütlece yüzde olarak verilir. Tek bir değer kendi başına «iyi» ya da «kötü» değildir; ürünün türüne, kullanım amacına ve aynı ürünün önceki partilerine göre değerlendirilir. Bir analiz raporunda nem değeriyle birlikte yöntemin (hacimsel ya da kulometrik), numune miktarının ve ölçüm tarihinin yazılması, sonucun karşılaştırılabilir olmasını sağlar. Numunenin ölçümden önceki saklama koşulu da sonucu etkiler: kabın ağzı iyi kapanmamışsa en doğru ölçüm bile ürünün üretildiği andaki nemini göstermez. Raporların genel olarak nasıl okunacağı analiz sertifikası yazısında anlatılıyor.
