Teknik Validasi Metode Kadar Air untuk Mutu Produk Farmasi

Dalam industri farmasi, kelembapan berlebih bukan sekadar masalah kecil—ia adalah pemicu utama degradasi produk, kegagalan batch, dan bahkan penarikan produk dari pasar. Kestabilan, efikasi, dan keamanan sebuah obat sangat bergantung pada kontrol ketat terhadap kandungan air. Namun, mengukur kadar air saja tidak cukup. Pertanyaan kritis bagi setiap profesional Quality Control (QC) dan Quality Assurance (QA) adalah: “Apakah hasil pengukuran kadar air yang kita peroleh benar-benar akurat, andal, dan dapat dipertanggungjawabkan secara regulatori?”

Di sinilah validasi metode analisis menjadi pilar penjaminan mutu. Tanpa bukti tervalidasi, setiap angka yang dihasilkan oleh instrumen hanyalah asumsi. Artikel ini adalah panduan definitif dan praktis yang dirancang untuk para profesional QC/QA. Kami akan mengupas tuntas siklus hidup kontrol kadar air—mulai dari memahami mengapa air menjadi atribut mutu kritis, memilih metode pengukuran yang tepat, melakukan validasi langkah demi langkah sesuai standar regulatori, hingga mengatasi masalah hasil yang tidak valid. Mari kita selami bagaimana penguasaan teknik ini menjadi kunci untuk memastikan mutu produk farmasi dan kepatuhan terhadap regulasi.

1. Mengapa Kadar Air Adalah Atribut Mutu Kritis (CQA) Produk Farmasi?
   1. Dampak pada Stabilitas Kimia: Memicu Hidrolisis dan Oksidasi
   2. Pengaruh pada Stabilitas Fisik dan Disolusi Produk
   3. Risiko Kontaminasi Mikroba
2. Metode Pengukuran Kadar Air: Memilih Teknik yang Tepat
   1. Metode Titrasi Karl Fischer: Standar Emas Penentuan Air
   2. Metode Gravimetri (Loss on Drying / Susut Pengeringan)
3. Panduan Validasi Metode Analisis Kadar Air (Sesuai ICH Q2(R1))
   1. Akurasi (Accuracy / Kecermatan)
   2. Presisi (Precision / Keseksamaan)
   3. Spesifisitas (Specificity / Selektivitas)
   4. Linearitas dan Rentang (Linearity & Range)
   5. Batas Deteksi (LOD) dan Batas Kuantitasi (LOQ)
4. Mengatasi Masalah: Troubleshooting Hasil Uji Kadar Air Tidak Valid
   1. Penyebab Umum Hasil Tidak Konsisten
   2. Masalah Spesifik pada Titrator Karl Fischer (Drift Tinggi, Endpoint Tidak Stabil)
   3. Langkah Investigasi Hasil di Luar Spesifikasi (OOS)
5. Integrasi Kontrol Kadar Air dalam Sistem Mutu Farmasi (PQS)
   1. Peran dalam Cara Pembuatan Obat yang Baik (CPOB/GMP)
   2. Kaitan dengan Program Uji Stabilitas
6. Kesimpulan: Dari Pengukuran ke Penjaminan Mutu
7. References

Mengapa Kadar Air Adalah Atribut Mutu Kritis (CQA) Produk Farmasi?

Kadar air dalam produk farmasi bukan sekadar parameter biasa; ia adalah Atribut Mutu Kritis (Critical Quality Attribute/CQA) yang secara langsung memengaruhi identitas, kekuatan, kualitas, dan kemurnian produk. Kehadiran air, bahkan dalam jumlah renik, dapat memicu serangkaian reaksi yang merusak produk. Badan regulatori seperti U.S. Food and Drug Administration (FDA) secara eksplisit menyoroti pentingnya memahami dampak kelembapan. Dalam pedoman stabilitasnya, FDA menekankan bahwa pengujian harus mengevaluasi kerentanan zat obat terhadap hidrolisis, sebuah jalur degradasi yang digerakkan oleh air ^[1].

Dampak pada Stabilitas Kimia: Memicu Hidrolisis dan Oksidasi

Secara kimiawi, air adalah reaktan yang sangat efektif. Dampak paling umum dan merusak adalah hidrolisis, yaitu pemecahan ikatan kimia oleh molekul air. Banyak bahan aktif farmasi (API), terutama yang memiliki gugus fungsi seperti ester atau amida (contohnya aspirin), sangat rentan terhadap hidrolisis. Reaksi ini secara langsung mengurangi potensi obat dan dapat menghasilkan produk degradasi yang tidak efektif atau bahkan toksik.

Selain sebagai reaktan, air juga dapat bertindak sebagai medium yang mempercepat reaksi degradasi lain, seperti oksidasi. Kehadiran kelembapan dapat melarutkan katalis logam renik atau mengubah pH lokal pada permukaan partikel, menciptakan lingkungan yang ideal untuk kerusakan oksidatif. Pedoman stabilitas ICH Q1A(R2) mewajibkan dilakukannya stress testing untuk hidrolisis, yang menggarisbawahi betapa fundamentalnya risiko ini dalam pengembangan obat ^[1].

Pengaruh pada Stabilitas Fisik dan Disolusi Produk

Dampak air tidak terbatas pada kimia. Secara fisik, kelembapan dapat mengubah sifat sediaan padat secara drastis. Serbuk higroskopis dapat menyerap air dari udara, menyebabkan penggumpalan, aliran yang buruk, dan variasi bobot tablet selama proses produksi. Pada produk jadi, kelembapan berlebih dapat:

• Mengurangi Kekerasan Tablet: Menyebabkan tablet menjadi lunak, rapuh, dan mudah hancur saat pengemasan atau transportasi.
• Mengubah Laju Disolusi: Memengaruhi seberapa cepat obat larut dalam tubuh, yang pada akhirnya berdampak pada bioavailabilitas dan efikasi terapeutiknya.
• Menyebabkan Perubahan Penampilan: Seperti perubahan warna, pembengkakan, atau retaknya lapisan salut pada tablet.

Setiap perubahan fisik ini merupakan penyimpangan dari spesifikasi mutu dan dapat menyebabkan kegagalan produk.

Risiko Kontaminasi Mikroba

Salah satu risiko paling serius dari kadar air yang tidak terkontrol adalah pertumbuhan mikroba. Meskipun kandungan air total penting, konsep yang lebih relevan untuk risiko mikroba adalah aktivitas air (water activity/aw). Aktivitas air mengukur jumlah air “bebas” yang tersedia bagi mikroorganisme untuk tumbuh. Bakteri, ragi, dan jamur memerlukan tingkat aw minimum untuk berkembang biak. Oleh karena itu, mengontrol kadar air hingga di bawah ambang batas kritis adalah strategi fundamental untuk memastikan keamanan mikrobiologis produk selama masa edarnya. Farmakope seperti United States Pharmacopeia (USP) memiliki bab khusus yang membahas batas mikroba dan pentingnya kontrol aktivitas air. Untuk konteks lebih lanjut mengenai kualitas air dalam proses farmasi, panduan seperti WHO Good Practices for Water for Pharmaceutical Use memberikan wawasan yang berharga.

Metode Pengukuran Kadar Air: Memilih Teknik yang Tepat

Setelah memahami mengapa kadar air harus dikontrol, langkah selanjutnya adalah memilih bagaimana cara mengukurnya secara akurat. Dua metode yang paling umum digunakan dalam industri farmasi adalah titrasi Karl Fischer dan metode gravimetri (Loss on Drying). Keduanya merupakan metode kompendial yang diakui oleh farmakope, namun memiliki perbedaan fundamental dalam prinsip dan aplikasinya, sebagaimana diuraikan dalam USP Bab <921> ^[2]. Memilih metode yang tepat sangat penting untuk mendapatkan hasil yang valid dan relevan.

Fitur	Metode Titrasi Karl Fischer	Metode Gravimetri (Loss on Drying)
Prinsip	Reaksi kimia spesifik dengan air	Pengukuran kehilangan massa akibat pemanasan
Spesifisitas	Sangat Tinggi (hanya bereaksi dengan air)	Rendah (mengukur semua zat volatil, termasuk pelarut)
Kecepatan	Cepat (beberapa menit per sampel)	Lambat (bisa berjam-jam)
Sensitivitas	Sangat Tinggi (dapat mengukur hingga level ppm)	Rendah (kurang cocok untuk kadar air sangat rendah)
Kelebihan	Akurat, spesifik, cepat, standar emas untuk air	Sederhana, peralatan relatif murah
Kekurangan	Peralatan lebih kompleks, reagen kimia diperlukan	Tidak spesifik, dapat merusak sampel yang sensitif panas
Aplikasi Terbaik	Bahan baku, API, produk jadi, liofilisat	Eksipien yang stabil panas, bahan dengan kadar air tinggi

Untuk informasi tambahan dari sumber resmi, USP Guidance on Water Testing menyediakan konteks lebih lanjut tentang pengujian air untuk keperluan farmasi.

Metode Titrasi Karl Fischer: Standar Emas Penentuan Air

Titrasi Karl Fischer (KF) diakui secara luas sebagai metode “standar emas” untuk penentuan kadar air karena spesifisitasnya yang tak tertandingi. Metode ini didasarkan pada reaksi kimia kuantitatif antara air dengan larutan anhidrat yang mengandung sulfur dioksida dan iodin ^[2].

Prinsip dasarnya melibatkan reaksi Bunsen:
2H₂O + SO₂ + I₂ → H₂SO₄ + 2HI

Dalam reagen Karl Fischer, sebuah basa (seperti imidazole) digunakan untuk menetralkan asam yang terbentuk dan mendorong reaksi ke arah kanan. Titik akhir titrasi tercapai ketika semua air dalam sampel telah bereaksi dan terdeteksi kelebihan iodin.

KF Volumetrik vs. Koulometrik: Kapan Menggunakannya?

Metode Karl Fischer terbagi menjadi dua teknik utama, yang dipilih berdasarkan konsentrasi air yang diharapkan dalam sampel:

• KF Volumetrik: Dalam metode ini, reagen Karl Fischer yang mengandung iodin ditambahkan secara bertahap (dititrasi) ke sampel yang dilarutkan dalam pelarut. Volume titran yang dibutuhkan untuk mencapai titik akhir berbanding lurus dengan jumlah air. Metode ini ideal untuk sampel dengan kadar air yang relatif tinggi, umumnya dalam rentang 0.01% hingga 100%.
• KF Koulometrik: Metode ini sangat sensitif dan digunakan untuk mengukur kadar air dalam jumlah renik (trace amounts). Di sini, iodin tidak ditambahkan dari buret, melainkan dihasilkan secara elektrokimia (koulometri) di dalam sel titrasi. Jumlah arus listrik yang dibutuhkan untuk menghasilkan iodin yang cukup untuk bereaksi dengan semua air diukur. Teknik ini sangat akurat untuk kadar air di level parts-per-million (ppm).

Metode Gravimetri (Loss on Drying / Susut Pengeringan)

Metode Loss on Drying (LOD), atau susut pengeringan, adalah teknik yang lebih sederhana. Sampel ditimbang, dipanaskan dalam oven pada suhu tertentu (misalnya, 100-105°C) selama periode waktu yang ditentukan, kemudian didinginkan dan ditimbang kembali. Kehilangan massa diasumsikan sebagai kadar air.

Namun, kelemahan utamanya adalah kurangnya spesifisitas. Metode ini mengukur hilangnya semua zat yang mudah menguap pada suhu pengujian, termasuk sisa pelarut organik, alkohol, atau komponen lain yang dapat terdegradasi. Oleh karena itu, penting untuk memahami bahwa hasil dari metode ini secara teknis adalah “Susut Pengeringan,” bukan “Kadar Air,” kecuali telah dibuktikan bahwa air adalah satu-satunya komponen volatil yang hilang.

Baca juga: Panduan Lengkap Pengukuran Kadar Air Farmasi: Metode & Validasi

Panduan Validasi Metode Analisis Kadar Air (Sesuai ICH Q2(R1))

Memiliki metode yang canggih tidak ada artinya jika hasilnya tidak dapat dipercaya. Validasi metode analisis adalah proses terdokumentasi yang membuktikan bahwa suatu prosedur analisis cocok untuk tujuan yang dimaksudkan. International Council for Harmonisation (ICH) dalam pedoman Q2(R1) menyediakan kerangka kerja yang diakui secara global untuk validasi ^[3]. Proses ini memastikan bahwa metode yang Anda gunakan secara konsisten menghasilkan data yang akurat dan presisi.

Sebuah proses validasi yang terstruktur biasanya diawali dengan penyusunan protokol validasi yang merinci semua parameter yang akan diuji, prosedur pengujian, dan kriteria keberterimaan. Untuk panduan lengkap dan resmi, Anda dapat merujuk langsung ke dokumen ICH Q2(R1) Validation of Analytical Procedures.

Berikut adalah parameter validasi kunci yang harus dievaluasi untuk metode penentuan kadar air.

Akurasi (Accuracy / Kecermatan)

Akurasi adalah ukuran kedekatan antara hasil uji yang diperoleh dengan nilai sebenarnya. Untuk kadar air, akurasi biasanya ditentukan melalui studi perolehan kembali (recovery study). Caranya adalah dengan menganalisis sampel plasebo (tidak mengandung API) yang telah ditambahkan sejumlah air murni dengan konsentrasi yang diketahui (proses spiking).

• Contoh Perhitungan: % Recovery = (Jumlah Air Terukur / Jumlah Air Ditambahkan) x 100%
• Kriteria Keberterimaan Umum: 98.0% – 102.0% recovery.

Presisi (Precision / Keseksamaan)

Presisi menunjukkan tingkat kesesuaian di antara serangkaian pengukuran dari sampel homogen yang sama. Presisi dievaluasi pada dua tingkat:

1. Repeatability (Keterulangan): Presisi dalam jangka waktu pendek dengan analis, peralatan, dan reagen yang sama. Biasanya diukur dengan melakukan 6 kali pengujian pada sampel yang sama.
2. Intermediate Precision (Presisi Antara): Mengukur variabilitas di dalam laboratorium, misalnya dengan analis yang berbeda, pada hari yang berbeda, atau dengan peralatan yang berbeda.

Presisi biasanya dinyatakan sebagai simpangan baku relatif atau Relative Standard Deviation (%RSD).

• Contoh Perhitungan: %RSD = (Standar Deviasi / Rata-rata Hasil) x 100%
• Kriteria Keberterimaan Umum: %RSD ≤ 2.0%.

Spesifisitas (Specificity / Selektivitas)

Spesifisitas adalah kemampuan metode untuk mengukur analit (dalam hal ini, air) secara akurat dengan adanya komponen lain yang mungkin ada dalam matriks sampel, seperti eksipien atau produk degradasi.

• Demonstrasi: Untuk Karl Fischer, spesifisitasnya sudah melekat karena reagennya hanya bereaksi dengan air. Ini adalah keunggulan utamanya dibandingkan LOD. Untuk membuktikannya, plasebo produk dianalisis dan hasilnya harus menunjukkan tidak ada atau kadar air yang sangat rendah, membuktikan tidak adanya interferensi dari matriks.

Linearitas dan Rentang (Linearity & Range)

Linearitas adalah kemampuan metode untuk menghasilkan hasil tes yang berbanding lurus dengan konsentrasi analit dalam rentang tertentu. Rentang adalah interval konsentrasi di mana metode terbukti akurat, presisi, dan linear.

• Demonstrasi: Serangkaian sampel dengan konsentrasi air yang berbeda (misalnya, 50% hingga 150% dari level target) disiapkan dan dianalisis. Hasilnya kemudian diplot dalam grafik, dan analisis regresi linear dilakukan.
• Kriteria Keberterimaan Umum: Koefisien korelasi (r²) > 0.99.

Batas Deteksi (LOD) dan Batas Kuantitasi (LOQ)

Parameter ini lebih relevan untuk analisis kadar air dalam jumlah renik.

• Batas Deteksi (LOD): Konsentrasi analit terendah yang dapat dideteksi oleh metode, tetapi belum tentu dapat diukur secara akurat.
• Batas Kuantitasi (LOQ): Konsentrasi analit terendah yang dapat diukur dengan tingkat akurasi dan presisi yang dapat diterima.

ICH Q2(R1) menjelaskan beberapa pendekatan untuk menentukan LOD dan LOQ, seperti berdasarkan rasio sinyal-terhadap-noise atau dari standar deviasi respons ^[3].

Mengatasi Masalah: Troubleshooting Hasil Uji Kadar Air Tidak Valid

Bahkan dengan metode yang tervalidasi, hasil yang tidak konsisten atau di luar spesifikasi (OOS) dapat terjadi. Kunci untuk mengatasinya adalah pendekatan investigasi yang sistematis. Menggunakan alat bantu seperti ‘Daftar Periksa Pra-Pengujian’ dapat membantu memastikan semua kondisi optimal sebelum analisis dimulai, meminimalkan risiko kesalahan.

Penyebab Umum Hasil Tidak Konsisten

Hasil yang tidak valid sering kali berasal dari kesalahan operasional atau lingkungan, bukan dari sampel itu sendiri. Beberapa penyebab umum meliputi:

• Pengambilan Sampel yang Tidak Tepat: Sampel tidak representatif atau terpapar kelembapan lingkungan saat penanganan.
• Kondisi Lingkungan yang Tidak Stabil: Fluktuasi suhu, kelembapan tinggi, atau aliran udara (misalnya dari AC) di dekat instrumen dapat memengaruhi hasil.
• Kesalahan Operator: Kurangnya pelatihan, tidak mengikuti SOP dengan ketat, atau kesalahan dalam penimbangan sampel.
• Pengaturan Instrumen yang Salah: Menggunakan metode pengujian generik yang tidak dioptimalkan untuk sampel spesifik.
• Kalibrasi yang Tidak Memadai: Instrumen atau timbangan yang tidak dikalibrasi secara rutin.

Masalah Spesifik pada Titrator Karl Fischer (Drift Tinggi, Endpoint Tidak Stabil)

Metode Karl Fischer, meskipun akurat, sensitif terhadap kelembapan lingkungan. Masalah umum yang menunjukkan adanya kontaminasi air dari luar adalah:

• Drift Tinggi: Drift adalah laju di mana reagen KF bereaksi dengan kelembapan ambien yang masuk ke dalam sel titrasi. Drift yang tinggi dan tidak stabil menunjukkan adanya kebocoran. Solusinya adalah memeriksa semua segel, sambungan selang, dan mengganti desikan (molecular sieve) jika sudah jenuh.
• Endpoint Tidak Stabil atau Sulit Tercapai: Ini bisa disebabkan oleh reagen yang sudah tua atau terkontaminasi, elektroda yang kotor, atau reaksi samping antara sampel dengan reagen. Pembersihan elektroda dan penggunaan reagen yang baru sering kali dapat mengatasi masalah ini.

Langkah Investigasi Hasil di Luar Spesifikasi (OOS)

Ketika hasil OOS diperoleh, jangan langsung menyimpulkan bahwa produk gagal. Lakukan investigasi laboratorium yang terstruktur sesuai pedoman FDA.

1. Fase 1 (Investigasi Laboratorium): Periksa apakah ada kesalahan yang jelas. Tinjau data mentah, perhitungan, kepatuhan terhadap SOP, catatan kalibrasi instrumen, dan tanyakan kepada analis. Jika kesalahan teridentifikasi, batalkan hasil awal, dokumentasikan, dan lakukan pengujian ulang.
2. Fase 2 (Investigasi Skala Penuh): Jika tidak ada kesalahan laboratorium yang ditemukan, investigasi harus diperluas. Ini melibatkan pengujian ulang oleh analis lain, analisis sampel dari batch lain, dan yang terpenting, meninjau proses produksi untuk mengidentifikasi potensi akar masalah di manufaktur.

Integrasi Kontrol Kadar Air dalam Sistem Mutu Farmasi (PQS)

Kontrol kadar air bukanlah aktivitas yang terisolasi di laboratorium QC. Ia merupakan komponen integral dari Sistem Mutu Farmasi (Pharmaceutical Quality System/PQS) yang komprehensif, sebagaimana diuraikan dalam pedoman ICH Q10 ^[4]. PQS memastikan bahwa kualitas produk dikelola secara holistik sepanjang siklus hidupnya. Untuk pemahaman lebih dalam tentang kerangka kerja ini, pedoman ICH Q10 Pharmaceutical Quality System adalah sumber daya utama.

Peran dalam Cara Pembuatan Obat yang Baik (CPOB/GMP)

Cara Pembuatan Obat yang Baik (CPOB) atau Good Manufacturing Practices (GMP) menuntut adanya kontrol laboratorium yang ketat. Pengujian kadar air yang tervalidasi adalah persyaratan CPOB pada beberapa tahap kritis:

• Pengujian Bahan Baku: Memastikan eksipien dan API yang masuk memenuhi spesifikasi kelembapan sebelum digunakan dalam produksi.
• In-Process Control (IPC): Memantau kadar air selama proses seperti granulasi atau pengeringan untuk memastikan proses berjalan sesuai target.
• Pengujian Produk Jadi: Sebagai bagian dari kriteria rilis batch, memastikan produk akhir memenuhi spesifikasi mutu sebelum didistribusikan.

Kaitan dengan Program Uji Stabilitas

Kontrol kadar air memiliki kaitan langsung dengan program uji stabilitas. Seperti yang dibahas di awal, air adalah pendorong utama degradasi ^[1]. Oleh karena itu, kadar air adalah salah satu parameter kunci yang dipantau secara berkala selama studi stabilitas jangka panjang dan dipercepat. Data ini digunakan untuk menetapkan masa edar (shelf life) produk dan kondisi penyimpanan yang direkomendasikan. Hasil uji kadar air yang andal dari metode yang tervalidasi adalah fondasi untuk data stabilitas yang kredibel dan dapat dipertahankan di hadapan regulator.

Kesimpulan: Dari Pengukuran ke Penjaminan Mutu

Menguasai analisis kadar air dalam industri farmasi jauh melampaui sekadar pengoperasian instrumen. Ini adalah siklus yang lengkap: dimulai dari pemahaman mendalam tentang mengapa air merupakan risiko stabilitas, dilanjutkan dengan pemilihan metode pengukuran yang tepat, dibuktikan keandalannya melalui proses validasi yang ketat sesuai standar global, diperkuat dengan kemampuan untuk mengatasi masalah dan investigasi, dan akhirnya diintegrasikan sepenuhnya ke dalam sistem mutu yang lebih besar.

Dengan menerapkan pendekatan holistik ini, para profesional QC/QA tidak hanya menghasilkan angka, tetapi juga memberikan jaminan. Jaminan bahwa setiap batch produk yang dirilis aman, efektif, dan memenuhi standar kualitas tertinggi. Panduan ini menyediakan kerangka kerja yang komprehensif untuk mencapai tujuan tersebut, mengubah tantangan kontrol kelembapan menjadi pilar keunggulan operasional dan kepatuhan regulatori.

Sebagai pemasok dan distributor alat ukur dan uji terkemuka, CV. Java Multi Mandiri memahami kebutuhan kritis industri farmasi dan sektor bisnis lainnya. Kami berspesialisasi dalam melayani klien perusahaan, menyediakan instrumen canggih seperti titrator Karl Fischer dan alat laboratorium lain yang menjadi tulang punggung sistem penjaminan mutu Anda. Kami bukan hanya penjual, tetapi mitra strategis yang membantu perusahaan Anda mengoptimalkan operasi dan memenuhi kebutuhan peralatan komersial. Untuk mendiskusikan kebutuhan perusahaan Anda dan menemukan solusi pengukuran yang tepat, silakan hubungi tim ahli kami untuk konsultasi solusi bisnis.

This article is for informational purposes only and should not be considered a substitute for official regulatory guidelines or professional consultation. Always refer to the latest official pharmacopoeia and regulatory documents for compliance.

Rekomendasi Titrator Karl Fischer

References

1. U.S. Food and Drug Administration. (2003). Guidance for Industry Q1A(R2) Stability Testing of New Drug Substances and Products. Retrieved from https://www.fda.gov/media/71707/download
2. United States Pharmacopeia. (N.D.). <921> WATER DETERMINATION. USP-NF. Retrieved from http://www.uspbpep.com/usp31/v31261/usp31nf26s1_c921.asp
3. International Council for Harmonisation of Technical Requirements for Pharmaceuticals for Human Use (ICH). (1996, revised 2005). VALIDATION OF ANALYTICAL PROCEDURES: TEXT AND METHODOLOGY Q2(R1). Retrieved from https://database.ich.org/sites/default/files/Q2%28R1%29%20Guideline.pdf
4. International Council for Harmonisation of Technical Requirements for Pharmaceuticals for Human Use (ICH). (2008). PHARMACEUTICAL QUALITY SYSTEM Q10. Retrieved from https://database.ich.org/sites/default/files/Q10%20Guideline.pdf