水分活度——药品质量控制的重要参数

产品中的水分一般分为有3种存在形式：游离水、吸附水和键合水，而其中只有游离水会参与影响产品物理化学性质的反应，能够供给微生物生长的水分。水分活度就是用来描述产品中能够发生这些水合作用的游离水的量。

水分活度（aw）的定义是：在相同温度下，产品的蒸汽压与纯水的蒸汽压的比值。其数值范围从干燥的0到纯水的1.0，水分活度越小，产品中可以发生化学反应、供给微生物生长的水分就越少。

所以，水分活度测试广泛应用于药品的微生物控制、药品稳定性研究、药品生产过程中水分迁移和吸收的监控等药品质量控制领域。

1. 美国药典<1112>章节

此章节描述了水分活度测试的方法，并指出水分活度测试可用在非无菌制剂中的微生物控制，对于低水分活度的非无菌制剂，可以通过有效的评估来减少微生物限度测试的次数。

2. 欧洲药典第2.9.39节

此章节中详细描述了水分活度测试的方法，指出水分活度是控制药品质量的重要参数。

3. 国际人用药品标准协调组织（ICH）指导原则Q6A

此指导原则中指出低水分活度的非无菌原料药和辅料及非无菌制剂可减少微生物限度测试的次数。

4. 食品安全国家标准：食品水分活度的测定（GB5009.238-2016）

此国家标准中规定了食品中水分活度的测定方法，包含康卫氏皿扩散法和水分活度仪扩散法。

对水分活度的理解和认识有助于推动《中华人民共和国药典》2020年版相关内容的增订与推广。

1. 微生物控制

水分活度是影响微生物生长的关键因素，高水分活度的产品会有更高的微生物繁殖风险，而低水分活度则可以防止微生物繁殖。根据产品的水分活度，使用科学合理的风险评估，针对不同微生物风险的产品制定个性化微生物控制方案，例如需要更加全面的微生物限度检查或可以减少微生物限度检查测试的次数，从而实现产品微生物控制的精细化管理，减少不必要的检测成本。

下面的表格是美国药典<1112>章节中列举的代表性微生物生长所需的水分活度，当水分活度小于0.6时，包含耐受高渗的酵母菌和耐旱真菌在内的微生物都不会繁殖。

代表性微生物生长所需的水分活度

2. 稳定性研究和有效期制定

药品的水分活度会影响产品中容易发生化学水解的活性成分的降解程度，以及药品易受微生物污染的程度。这对药品的稳定性研究和有效期制定十分重要。

ICH指导原则 Q1A(R2) 关于药品稳定性试验的指导，要求药品必须有在不同湿度条件下的执行贮存试验。在稳定性试验中，湿度能够影响产品的水分活度，而水分活度将极大地影响产品的稳定性，所以水分活度是稳定性试验的一个重要测试项目。

3. 药品生产过程中的水分迁移和吸收的监控

水迁移和吸收的情况在药品生产过程中普遍存在，且可能会造成多种不良影响，例如：软胶囊壳的水活度降低会造成软胶囊壳的干燥和脆裂，水活度升高又会造成软胶囊壳变软；如果药品发生水分吸收，并迁移至内容物，可能会造成水溶性较差活性成分的析出，或者造成容易发生化学水解的活性成分的降解。

所以，在药品生产过程中使用水分活度测试，对产品水分迁移和吸收进行监控是十分重要的。

1. 康卫氏皿扩散法

此方法是在密封、恒温的康卫氏皿中，测试样品中的自由水与水分活度较高和较低的标准饱和溶液相互扩散，达到平衡后，根据试样质量的变化量，求得样品的水分活度。此方法耗时长，过程复杂，已经逐渐被各种仪器方法所取代。

2. 电子湿度计法

此方法是在密闭、恒温的水分活度仪测量舱体内，让试样中的水分在顶部空间达到平衡后，测量舱体内的传感器或数字探头测量出其相对湿度，从而得到样品的水分活度。

此方法平衡时间较长，测试精度比较低。根据国家标准的规定，此方法的测量范围仅包括0.60 ~ 0.90，适用范围有限。

3. 露点/冷面镜法

此方法是美国药典、欧洲药典、日本药局方、美国分析化学家协会、国际标准化组织（ISO）等推荐的测定水分活度的标准方法。其原理是将抛光冷冻镜面作为凝结表面，达到湿度平衡的气流直接流向镜面，并在镜面凝结。凝结起始的温度即为露点温度，并由此得到平衡相对湿度。

此方法平衡时间较短，测试精度高，测量范围广，法规符合性强。以美国80%以上百强企业选择的Aqualab水分活度仪为例，其每个样品测试时间小于5分钟；准确性±0.003aw；测量范围0.030 ~ 1.000；温度可控，在任何条件下均可以测量；能够符合美国21 CFR Part 11 对数据完整性的要求。

美国AQUALAB水分活度计