TOC-Bestimmung

TOC steht für Total Organic Carbon (dt. gesamter organischer Kohlenstoff) und ist ein Summenparameter in der
Wasseranalytik. Er liefert somit Informationen über die Verunreinigung des gereinigten Wassers oder Reinstwassers durch kohlenstoffhaltige, organische Verbindungen.

Der TOC-Wert gibt die Summe des gesamten Kohlenstoffs mit einer sehr geringen Detektionslimit („LOD“: limit of detection) in der Probe wieder. Die bei der BioChem angewandte Untersuchungsmethode basiert auf der katalytischen Verbrennung (combustion) der Probe. Dabei wird ein Aliquot der Probe in einem Ofen mit bis zu 950 °C unter Verwendung eines Katalysators verbrannt. Der in der Probe enthaltene Kohlenstoff oxidiert zu Kohlenstoffdioxid (CO2) und wird dann mittels eines Infrarot-Detektors (NDIR-Detektor) analysiert und ausgewertet.

In der Wasseranalytik ist der TOC-Wert von Reinstwasser ein wichtiger Summenparameter, um die Prozess- und Produktsicherheit in der Pharma- und Wirkstoffindustrie zu gewährleisten. Zudem können durch die regelmäßige Überwachung des Wassers mittels TOC-Messung Probleme und Störungen frühzeitig und schnell erkannt werden. Dies führt zu geringeren Ausfallzeiten von Produktionsanlagen.

TOC ist in der Pharma-Industrie und im Umweltbereich eine etablierte und monographierte Analysenmethode (Ph. Eur. 2.2.44 / USP <643>), um schnell und unkompliziert die Reinheit des Wassers zu prüfen. Die TOC-Bestimmung kann auch für die Reinigungsvalidierung verwendet werden, um hierbei auf Rückstände von Wirkstoffen, Lösungs- und Reinigungsmittel zu prüfen.

Bestimmung des Stickstoffgehalts

Zur Bestimmung des Stickstoffgehalts beinhaltet das Portfolio von BioChem zwei Analyseverfahren: die TNb-Analyse und die Kjeldahlsche Stickstoffbestimmung.

Beim TNb-Wert (Total bound Nitrogen, dt. gesamter gebundener Stickstoff) handelt es sich ebenfalls um einen Summenparameter. Er umfasst Nitrat, Nitrit, Ammonium und organische stickstoffhaltige Verbindungen, wie z.B. Aminosäuren. Die Analysemethode bei BioChem basiert auf einem Verbrennungsprozess und Detektion mittels Chemielumineszenz. Dabei wird das bei der Verbrennung entstehende Stickstoffmonooxid (NO) mit Ozon zu Stickstoffdioxid (NO2) in einem angeregten Zustand überführt. Bei der Rückkehr zum Grundzustand werden Lichtquanten erzeugt, welche detektiert werden. Die erzeugte Strahlungsintensität ist proportional zur erzeugten NO-Konzentration der Verbrennung, welche wiederum mit dem Stickstoffgehalt der Probelösung korreliert.

Die TNb-Analyse kommt vor allem bei der Bestimmung von Verunreinigungen in diversen Wasserproben (z. B. Eutrophierung von Gewässern) zum Einsatz. Jedoch gewinnt diese Methode in der Pharma-Industrie seit einigen Jahren gerade im Bereich der Biologika bei Reinigungsvalidierung an Bedeutung. Im Vergleich zur Einzelbestimmung der Stickstoffverbindungen ist die TNb-Analyse schneller und weniger aufwändig. Gerade in Kombination mit der TOC-Analytik kann bei Rinse-Proben schnell und zuverlässig eine Aussage etwaige Rückstände nach einer Reinigung getroffen werden. Insbesondere, da die eingesetzten Reinigungsmittel bei Biologika meist nicht stickstoffhaltig sind und sich so von Produktrückständen unterscheiden lassen.

Alternativ zur TNb-Analyse wird die Kjeldahlsche Stickstoffbestimmung in der pharmazeutischen und chemischen Industrie, sowie der Lebensmittel- und Umweltanalytik, insbesondere bei inhomogenen oder festen Proben eingesetzt. Das Kjeldahl-Verfahren ist eine klassische, monographierte Analysenmethode (Ph. Eur. 2.5.9 / USP <461>). Bei diesem Verfahren wird eine Probeneinwaage mit Schwefelsäure unter Verwendung eines Katalysators aufgeschlossen. Dadurch werden die enthaltenen Stickstoffverbindungen zu Ammoniumsulfat umgesetzt. Die Menge an erzeugtem Ammoniumsulfat wird schließlich in weiteren Prozessschritten in Ammoniak umgesetzt und dieses mittels Titration quantitativ bestimmt.

Reinigungsvalidierung

In den vergangenen Jahren hat die Bedeutung des Reinigungsverfahrens auf die Produkt- und Prozesssicherheit deutlich zugenommen. Die Reinigung wird nicht mehr nur als notwendiges Übel, sondern als wichtiger Prozessschritt verstanden, welcher ebenfalls optimiert und validiert werden muss. Der Erfolg einer Reinigung lässt sich nur durch eine geeignete Probenahme und Analysemethode beurteilen. Bei der Probenahme wird dabei hauptsächlich zwischen zwei Arten unterschieden. Es gibt die Probenahme mittels Swab-Test und den Rinse. Beim Swab-Verfahren werden kritische Stellen der produktberührenden Oberfläche einer Anlage mit Swab-Stäbchen durch Wischen beprobt (direkte Probenahme). Das Rinse-Verfahren ist hingegen eine indirekte Methode, bei der die Prozessanlage gespült und eine Spülprobe abgefüllt wird. Die Art der Probennahme hat direkten Einfluss auf die Analytik und sollte mittels Wiederfindungsstudien validiert werden. Ebenso ist die Schulung des Personals und die standardisierte Durchführung von großer Bedeutung. Die Swab- oder Rinse-Proben können mittels TOC-/TNb-Analyse auf Summenparameter untersucht werden. Es sind auch spezifische Analysenmethoden mittels LC oder GC zur Bestimmung einzelner Bestandteile möglich. In projektspezifischen Fällen kann auch eine Korrelation des TOC-Gehalts mit Wirkstoffrückständen zielführend sein.

Was bietet Ihnen die BioChem Labor für biologische und chemische Analytik GmbH?

Die BioChem bietet ihren Kunden eine routinierte und schnelle Wasseranalytik (TOC) von WFI und Reinstwasser an. Auf Wunsch können ebenfalls Untersuchungen zum TNb-Wert (total bound nitrogen: gesamter gebundener Stickstoff) durchgeführt werden. Alternativ bietet BioChem bei Rohstoffen oder Arzneimittelproben die Stickstoffbestimmung nach Kjeldahl an.

Zudem stehen die Experten der BioChem mit ihrem analytischen Know-how zur Reinigungsvalidierung zur Verfügung und können mittels GC und LC zusätzlich Lösungsmittel oder Restwirkstoffe identifizieren und quantifizieren.

Übrigens: BioChem führt auch mikrobiologische Prüfungen inkl. Sterilität und Prüfung auf Bakterien-Endotoxine an Wasser durch. Dadurch können wir Sie vollumfänglich bei der Qualifizierung von Wasseranlagen unterstützen.

Bitte sprechen Sie uns bei Interesse an, gerne stehen Ihnen die Experten unserer Analytik für weitere Informationen zur Verfügung.