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TOC Gesamtkohlenstoff in unsterilen Wasserproben bestimmen

| Redakteur: Doris Neukirchen

Kann der Prozess der Reinigungsvalidierung die Gesamtkohlenstoffbestimmung (TOC) nach der Probennahme beeinflussen? Ist mikrobiologisches Wachstum in Wasserproben kritisch? Ein Versuchsaufbau zur Integrität des TOC in unsterilen Wasserproben gibt Auskunft.

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Abb. 1: Mit dem TOC-V-Analysator wurden die Kohlenstoffbestimmungen durchgeführt. (Bild: Shimadzu)
Abb. 1: Mit dem TOC-V-Analysator wurden die Kohlenstoffbestimmungen durchgeführt. (Bild: Shimadzu)

Die Probenahme durch Spülen und Wischen mit Wasser bei der Reinigungsvalidierung mit dem Ziel der Gesamtkohlenstoffbestimmung (Total Organic Carbon, TOC) wird überwiegend unsteril vorgenommen. Sofern nicht spezielle Vorkehrungen getroffen werden, etwa die Probengefäße und Probenbestecke zu sterilisieren, sind die zu beprobenden Oberflächen mikrobiologisch potenziell kontaminiert, ebenso das Medium Wasser, Probengefäße und -bestecke, Umgebungsluft und das Personal. Die Proben können daher Mikroorganismen als „Startfracht“ enthalten – unbekannt nach Art und Anzahl. Falls dennoch eine orientierende Gesamtkeimzahlbestimmung durchzuführen ist, sollte sie mittels Membranfiltration, Ausspatelmethode oder Plattengussverfahren nach temperaturkontrolliertem Transport kurzfristig durchgeführt werden, um das Keimwachstum nach Probenahme zu minimieren.

Bei der Gesamtkohlenstoffbestimmung ist es häufig sinnvoll, Proben aus einer Kampagne zu sammeln, und erst dann dem Untersuchungslabor zu überstellen. Der Gesamtkohlenstoff einer Probe repräsentiert dabei eine für Mikroorganismen nutzbare Kohlenstoffquelle. Der Abbau organischer Verbindungen und Metabolisierung bedingt durch Keimbelastung und -wachstum sind daher nicht auszuschließen; die Transportkette ist diesbezüglich zu validieren.

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Bei Techpharm wurde gezeigt, dass ein Kohlenstoffgehalt wässriger Saccharoselösungen von 500 ppb über mehr als 14 Tage bei 25 °C unverändert bleibt. Dieser Beitrag zur Transportvalidierung ist jedoch nur indirekt, da der mikrobiologische Status dieser Proben nicht parallel untersucht wurde. Das skizzierte Versuchsdesign soll daher einen weiteren Beitrag zur Integrität des Gesamtkohlenstoffs (TOC) in unsterilen Wasserproben leisten:

  • Die theoretische Betrachtung des Kohlenstoffeintrags bzw. des Kohlenstoffbedarfs durch eine Keimfracht,
  • die experimentelle Überprüfung der Gesamtkeimzahl bzw. des Keimwachstums und des Kohlenstoffgehalts abhängig von der Zeit sowie
  • die Untersuchung der Gesamtkeimzahl und des Gesamtkohlenstoffs in einer vorgelegten Keimsuspension und nach zeitabhängigem Keimwachstum mit N = 7.

Die folgenden Untersuchungen erfolgten mit einem TOC-VCPH von Shimadzu. Der Analysator arbeitet nach dem Prinzip der katalytischen Verbrennung mit anschließender NDIR-Detektion. Der Einsatz eines hochsensitiven Katalysators erlaubt Injektionsvolumina bis 2 ml und ermöglicht somit Nachweisgrenzen um 15 ppb sowie Bestimmungsgrenzen um 50 ppb im robusten Routinebetrieb.

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