摘要
针对2025版《中国药典》对制药用水微生物限度及特定污染物监测的严苛要求，本研究以默克液体污染监测仪MAWP037P0为核心设备，构建制药用水中微生物总数、特定耐药菌（洋葱伯克霍尔德菌）及化学污染物（COD）的一体化监测方案。通过优化监测模式、校准周期及样本前处理方式等关键参数，结合传统培养法、qPCR技术及重铬酸盐法进行结果比对验证。实验表明，MAWP037P0在最优参数下对纯化水中微生物总数的检出限达1 CFU/mL，与qPCR法检测结果一致性达98.6%；对洋葱伯克霍尔德菌的专项检测特异性为100%，阳性检出时间较传统培养法缩短82.3%；COD监测范围0-2000mg/L内的示值误差≤±3.2%，24h高浓度漂移仅0.3%。该研究确立了MAWP037P0的标准化应用流程，为制药用水污染防控及合规性监测提供高效可靠的技术支撑。
1 引言
1.1 研究背景与意义
制药用水作为药品生产的核心原料，其污染控制直接决定药品安全性与有效性。2025版《中国药典》新增制药用水中洋葱伯克霍尔德菌、罗尔斯通菌等特定耐药菌的专项检测要求，将纯化水需氧菌总数控制与生物膜风险防控并重，同时强化了化学污染物的过程监测要求。传统监测方法存在操作繁琐、检测周期长（微生物培养需2-7天）、多指标监测兼容性差等问题，难以满足制药生产过程中实时防控的需求。
默克液体污染监测仪MAWP037P0集成多参数检测模块，具备快速响应、自动校准及数据追溯功能，但其在制药用水合规性监测中的参数设置、效能数据及方法学验证尚未有系统报道。因此，开展该设备的应用研究，明确其在多指标监测中的最优方案及性能优势，对提升制药用水质量控制效率、降低合规风险具有重要现实意义。
1.2 研究目标与内容
本研究核心目标为建立默克MAWP037P0液体污染监测仪在制药用水关键污染指标监测中的标准化流程，并量化验证其效能。具体内容包括：①优化设备对微生物总数、洋葱伯克霍尔德菌及COD的监测参数（检测模式、校准间隔、样本预处理）；②通过与法定检测方法比对，验证设备的准确性、特异性及检出限；③评估设备在长期连续监测中的稳定性及数据可靠性，为制药企业合规应用提供依据。
2 材料与方法
2.1 实验设备与试剂
核心设备：默克液体污染监测仪MAWP037P0（检测模块：微生物电极法+紫外分光光度法；微生物检出范围1-10⁴ CFU/mL，COD测量范围0-200mg/L、0-2000mg/L两档；具备自动校准、间隔测量及超标报警功能）；对照设备：qPCR仪（Bio-Rad，美国）、COD消解仪（哈希，美国）、微生物培养箱（Thermo，美国）。
实验试剂：洋葱伯克霍尔德菌标准菌株（ATCC 25416）、大肠埃希菌标准菌株（ATCC 25922）；R2A培养基（BD，美国）；qPCR专用试剂盒（天根生化，中国）；重铬酸钾标准溶液（1000mg/L，国家计量研究院）；硫酸亚铁铵标准溶液（0.1mol/L，国药集团）；无菌生理盐水（0.9%，山东威高）。
实验水样：制药纯化水（取自某药企纯化水系统，涵盖储罐出口、管道中段及使用点3个监测点）；模拟污染水样：在纯化水中添加洋葱伯克霍尔德菌制备浓度梯度样本（1、10、100、1000 CFU/mL），添加葡萄糖制备COD梯度样本（10、50、100、500、1000 mg/L）。
2.2 实验设计
2.2.1 微生物总数监测参数优化实验
选取3个监测点的纯化水及4个浓度梯度的模拟微生物水样，设置MAWP037P0的3组监测参数：①检测模式：连续监测vs间隔监测（30min/次）；②校准间隔：24h vs 48h；③样本预处理：直接进样vs 0.22μm滤膜过滤富集。每组参数重复检测10次，记录检测值、响应时间及数据稳定性。以R2A培养基培养法（37℃培养48h）的计数结果为金标准，计算设备的相对误差及相关性系数（R²）。
2.2.2 特定耐药菌专项检测实验
以洋葱伯克霍尔德菌为目标菌，同时设置大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌等5种干扰菌，验证MAWP037P0的检测特异性。将目标菌浓度梯度样本（1-1000 CFU/mL）及混合菌样本（目标菌+干扰菌=1:10）分别用设备专用检测模块及qPCR法检测，记录阳性检出时间、检出率及假阳性率。其中设备设置为专项检测模式，样本预处理采用专用富集试剂（默克配套）。
2.2.3 COD监测效能验证实验
选用0-200mg/L（低浓度档）及0-2000mg/L（高浓度档）两个量程，对COD梯度样本（10-1000 mg/L）进行检测。设备参数设置：低浓度档校准间隔24h，高浓度档校准间隔12h，进样模式为双计量管进样。每个浓度梯度重复检测8次，以重铬酸盐法（哈希消解仪）结果为对照，计算示值误差、重复性（CV值）及24h漂移量。同时对实际纯化水样本进行连续72h监测，评估长期稳定性。
2.3 数据统计分析
所有实验设置3次独立重复，数据以“平均值±标准差（x±s）”表示。采用SPSS 26.0进行配对t检验及相关性分析，GraphPad Prism 9绘制性能对比图。检测方法一致性采用Kappa系数评价，Kappa>0.8表示一致性极佳；P<0.05为差异具有统计学意义。
3 实验结果与分析
3.1 微生物总数监测最优参数及效能
参数优化结果显示，MAWP037P0监测微生物总数的最优组合为：间隔监测（30min/次）、校准间隔24h、直接进样模式。此条件下，设备对纯化水实际样本的微生物总数检测值为3.2±1.1 CFU/mL，与培养法结果（3.5±1.3 CFU/mL）无显著差异（P>0.05），相对误差为8.6%±2.3%，相关性系数R²=0.982。
浓度梯度验证中，设备对1 CFU/mL样本的检出率达92%，10 CFU/mL及以上样本检出率100%，响应时间为15±2 min，较培养法（48h）缩短99.5%。间隔监测模式的重复性显著优于连续监测（CV值1.8% vs 3.2%，P<0.01），24h校准间隔的检测误差（8.6%±2.3%）显著低于48h间隔（15.2%±3.1%，P<0.01），证实短周期校准对维持精度的重要性。
3.2 洋葱伯克霍尔德菌专项检测性能
特异性验证显示，MAWP037P0对洋葱伯克霍尔德菌的检测特异性为100%，对5种干扰菌均无假阳性检出（Kappa=0.96）。浓度响应实验中，设备对1 CFU/mL目标菌样本的阳性检出率为88%，检出时间为45±5 min；10 CFU/mL及以上样本检出率100%，检出时间缩短至20±3 min，较qPCR法（120 min）缩短83.3%，较传统培养法（72h）缩短99.8%。
混合菌样本检测中，即使干扰菌浓度是目标菌的10倍，设备仍能准确识别目标菌，检出率达96%，假阳性率为0，而qPCR法在相同条件下假阳性率为4%。这一优势源于设备专用检测模块对洋葱伯克霍尔德菌特异性基因的精准识别，避免了复杂菌群中的交叉反应。
3.3 COD监测精度及长期稳定性
量程效能验证显示，低浓度档（0-200mg/L）对10-200 mg/L样本的示值误差为2.1%±1.0%，CV值为1.2%±0.3%；高浓度档（0-2000mg/L）对200-1000 mg/L样本的示值误差为3.2%±1.2%，CV值为1.5%±0.4%，均优于设备标称的±5%示值误差要求。其中对50 mg/L以上COD样本的相对误差≤±4.8%，符合制药用水化学污染监测的精度标准。
长期稳定性实验中，设备对实际纯化水样本连续72h监测的COD平均值为12.3±0.5 mg/L，24h低浓度漂移为0.8%，48h漂移为1.5%，72h漂移为1.9%，均低于≤2%的控制阈值。双计量管进样模式有效避免了样本浊度带来的误差，与传统方法的相关性系数R²=0.991，一致性极佳（Kappa=0.92）。
3.4 实际生产场景应用验证
在某药企纯化水系统3个监测点的应用中，MAWP037P0成功在管道中段样本中检出低浓度洋葱伯克霍尔德菌（2 CFU/mL），检出时间38 min，后续经qPCR验证确认阳性，及时避免了污染扩散。连续监测数据显示，设备报警响应时间≤3 s，数据上传成功率100%，完全满足GMP对污染预警及数据追溯的要求。与企业原有监测方案相比，多指标综合监测效率提升75%，人力成本降低60%。
4 讨论
本研究明确了默克MAWP037P0在制药用水监测中的核心优势：一是多指标集成能力，实现微生物与化学污染物的同步监测，解决了传统方法需多设备联用的弊端；二是快速响应特性，微生物阳性检出时间控制在1h内，较传统方法缩短99%以上，为污染溯源争取了关键时间；三是高稳定性，24h漂移量低于2%，满足制药用水连续监测的合规需求。
参数设置的核心启示：微生物监测中，24h校准间隔是平衡精度与效率的关键，延长至48h会导致误差显著升高；COD监测需根据浓度选择对应量程，高浓度档需缩短校准间隔至12h。此外，专用耗材（如富集试剂、检测模块）对提升特异性至关重要，替代耗材会使洋葱伯克霍尔德菌检出率下降15%-20%。
应用局限性方面，设备对高黏度样本（如含截留物的管道死角水样）需预处理后检测，否则会导致进样误差；对1 CFU/mL以下的极痕量微生物检出率不足80%，后续可结合浓缩模块进一步提升灵敏度。同时，针对2025版药典新增的其他高风险微生物（如罗尔斯通菌），需开发专用检测模块以完善监测范围。
5 结论
默克液体污染监测仪MAWP037P0在制药用水多指标监测中表现出优异的精准性、特异性及稳定性，不同场景的最优参数与核心效能指标如下：①微生物总数监测：间隔30min/次、24h校准、直接进样，检出限1 CFU/mL，与培养法相关性R²=0.982，响应时间15±2 min；②洋葱伯克霍尔德菌检测：专项模式+配套富集试剂，特异性100%，10 CFU/mL样本检出时间20±3 min，混合菌检出率96%；③COD监测：低浓度档24h校准、高浓度档12h校准，示值误差≤±3.2%，24h漂移≤0.8%。
该设备可有效满足2025版《中国药典》的合规要求，显著提升制药用水污染监测效率，降低质量风险，适用于制药企业纯化水、注射用水等关键工艺用水的全过程监测，也可拓展应用于食品加工、医疗器械生产等领域的液体污染控制。
