استانداردهای مرجع و اهمیت آن‌ها در آنالیزهای شیمیایی

در آزمایشگاه‌های شیمیایی، دارویی، محیط‌زیستی و غذایی، صحت و دقت نتایج آنالیز از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از ابزارهای کلیدی که به دستیابی به این دقت کمک می‌کند، استانداردهای مرجع (Reference Standards) هستند. این مواد شیمیایی خالص و کاملاً مشخص، به عنوان معیاری برای تعیین مقدار، مقایسه نتایج و کالیبراسیون دستگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، در آزمایشگاه‌های دارویی، استانداردهای مرجع برای تعیین مقدار دقیق ترکیبات فعال در یک دارو استفاده می‌شوند. در صنایع غذایی، این استانداردها برای اطمینان از عدم وجود آلاینده‌ها و ترکیبات مضر در محصولات غذایی به کار می‌روند. در آزمایش‌های محیط‌زیستی نیز، استانداردهای مرجع برای ارزیابی میزان آلودگی آب، خاک و هوا مورد استفاده قرار می‌گیرند. استفاده از استانداردهای نادرست یا غیرقابل‌اعتماد می‌تواند نتایج آزمایشگاهی را تحریف کند و منجر به خطاهای جدی در تولید، کنترل کیفیت و تصمیم‌گیری‌های علمی شود. بنابراین، انتخاب یک استاندارد مرجع مناسب، یک مرحله حیاتی در هر فرآیند آزمایشگاهی محسوب می‌شود. با خواندن این مقاله، شما با استانداردهای مرجع، انواع آن‌ها، نحوه انتخاب، شرایط نگهداری و استفاده صحیح از آن‌ها آشنا خواهید شد و خواهید آموخت که چگونه این مواد بر دقت و صحت نتایج آزمایشگاهی تأثیر می‌گذارند.

استاندارد مرجع چیست و چه کاربردی دارد؟

استانداردهای مرجع ترکیباتی با خلوص بسیار بالا و ترکیب شیمیایی مشخص هستند که برای مقاصد مختلفی در آزمایشگاه‌ها به کار می‌روند. این استانداردها معمولاً همراه با گواهینامه‌های تحلیلی (Certificate of Analysis - CoA) ارائه می‌شوند که اطلاعات دقیق مربوط به خلوص، روش‌های تعیین مقدار و شرایط ذخیره‌سازی را مشخص می‌کند.

انواع استانداردهای مرجع و تفاوت‌های آن‌ها

استانداردهای مرجع را می‌توان بر اساس درجه خلوص، کاربرد و نحوه تأیید به چند دسته اصلی تقسیم کرد. شناخت این دسته‌بندی‌ها کمک می‌کند تا برای هر نوع آزمایش، استاندارد مناسبی انتخاب شود.

استانداردهای اولیه (Primary Standards)

این استانداردها بالاترین سطح خلوص (معمولاً ۹۹.۹۹٪ یا بالاتر) را دارند و به طور مستقیم برای کالیبراسیون دقیق روش‌های تحلیلی استفاده می‌شوند. ویژگی‌های آن‌ها شامل:

الف) پایداری شیمیایی بالا (نباید به مرور زمان دچار تجزیه شود)
ب) قابلیت وزن‌کشی دقیق
ج) عدم جذب رطوبت یا واکنش‌پذیری کم با هوا
د) میزان دقیق ماده مؤثر بدون ناخالصی‌های جانبی

مثال: سدیم کلرید خشک‌شده در دمای بالا به عنوان یک استاندارد اولیه برای تعیین غلظت محلول‌های نرمالیتی استفاده می‌شود.

استانداردهای ثانویه (Secondary Standards)

این استانداردها از استانداردهای اولیه به دست می‌آیند و در آزمایشگاه‌ها به عنوان مواد مرجع برای کنترل کیفیت به کار می‌روند. ویژگی‌های آن‌ها شامل:
الف) دارای خلوص بالا (اما کمی کمتر از استانداردهای اولیه)
ب) در صورت مقایسه با استاندارد اولیه و تأیید، قابل استفاده برای آزمایش‌های معمولی هستند.

مثال: در صنعت داروسازی، یک شرکت ممکن است از یک استاندارد ثانویه که از استاندارد اولیه کالیبره شده است، برای اندازه‌گیری ترکیب فعال دارو استفاده کند.

 مواد مرجع تأییدشده (Certified Reference Materials - CRM)

این مواد، علاوه بر داشتن ترکیب شیمیایی مشخص، دارای گواهی بین‌المللی معتبر هستند و مقدار ترکیبات آن‌ها توسط روش‌های استاندارد تأیید شده است.  ویژگی‌های آن‌ها شامل:

الف)برای اعتبارسنجی روش‌های آزمایشگاهی و اطمینان از دقت اندازه‌گیری‌ها به کار می‌روند.

ب) معمولاً توسط سازمان‌هایی مانند NIST، USP، EP، BP و ISO تهیه می‌شوند.
ج) دارای برگه مشخصات تحلیلی و تأییدیه از سازمان‌های استاندارد هستند.

مثال: استاندارد مرجع کافئین USP برای بررسی مقدار کافئین در محصولات غذایی و دارویی استفاده می‌شود.

استانداردهای کاری (Working Standards)

 این استانداردها معمولاً برای استفاده روزمره در آزمایشگاه‌ها به کار می‌روند. از استانداردهای ثانویه تهیه شده و باید به طور دوره‌ای با استاندارد اولیه یا CRM مقایسه شوند. در کنترل کیفیت مواد خام و محصولات نهایی استفاده می‌شوند.

مثال: یک شرکت دارویی ممکن است از یک استاندارد کاری برای بررسی کیفیت مواد اولیه‌ای که دریافت می‌کند، استفاده کند

کاربردهای استانداردهای مرجع

 ۱. کالیبراسیون دستگاه‌های آنالیزی

HPLC و GC: استانداردهای مرجع در کروماتوگرافی مایع و گازی برای تعیین مقدار دقیق ترکیبات شیمیایی استفاده می‌شوند.

FTIR و UV-VIS: برای تعیین مشخصات طیف‌سنجی مواد شیمیایی و دارویی
MS (طیف‌سنجی جرمی): برای کالیبراسیون دستگاه‌های آنالیز مولکولی

۲. ارزیابی دقت روش‌های آنالیزی

آزمایشگاه‌ها برای تأیید روش‌های تحلیلی جدید باید از رفرنس استانداردهای معتبر استفاده کنند تا قابلیت تکرارپذیری (Repeatability) و صحت اندازه‌گیری را تأیید کنند.

مثال: در صنعت داروسازی، آزمایشگاه‌ها باید روش‌های کروماتوگرافی را با استفاده از استانداردهای مرجع ولیدیت (Validation) کنند تا از تطابق با الزامات FDA و USP اطمینان حاصل کنند.

۳. کنترل کیفیت محصولات

صنایع دارویی: استفاده از استانداردهای مرجع برای تأیید مقدار مواد فعال دارویی (API) در داروهای تولیدی
صنایع غذایی: استفاده از CRM‌ها برای بررسی سموم، افزودنی‌ها و مواد مغذی در محصولات غذایی
آزمایش‌های محیط‌زیستی: بررسی میزان آلاینده‌ها مانند فلزات سنگین، هیدروکربن‌های آروماتیک و مواد سمی در آب و خاک

۴. تحقیقات علمی و توسعه روش‌های جدید

 در تحقیقات علمی، استانداردهای مرجع به محققان اجازه می‌دهند که داده‌های قابل اطمینان و قابل‌مقایسه تولید کنند.
 برای توسعه روش‌های جدید اندازه‌گیری، استفاده از استانداردهای معتبر ضروری است.

مثال: در مطالعه متابولیت‌های دارویی در بدن، استانداردهای مرجع برای بررسی فارماکوکینتیک (Pharmacokinetics) و فارماکودینامیک داروها به کار می‌روند

چرا استانداردهای مرجع مهم هستند؟

الف) تضمین دقت و صحت نتایج آزمایشگاهی

یکی از مهم‌ترین دلایل استفاده از استانداردهای مرجع، اطمینان از دقت و صحت نتایج آزمایشگاهی است. این استانداردها به عنوان نقطه مرجع ثابت و قابل‌اعتماد برای اندازه‌گیری‌ها استفاده می‌شوند و به آزمایشگران کمک می‌کنند تا از صحت مقادیر به‌دست‌آمده اطمینان حاصل کنند. استفاده از یک استاندارد مرجع معتبر می‌تواند از بروز خطاهای تحلیلی جلوگیری کرده و نتایج آزمایشگاهی را با دقت بالاتری ارائه دهد.

ب) کالیبراسیون تجهیزات آزمایشگاهی و افزایش قابلیت اعتماد اندازه‌گیری‌ها

دستگاه‌های آزمایشگاهی مانند HPLC، GC، UV-VIS، FTIR و MS برای ارائه نتایج دقیق نیاز به کالیبراسیون مداوم دارند. کالیبراسیون فرایندی است که در آن دستگاه با استفاده از استانداردهای مرجع تنظیم و بررسی می‌شود تا اطمینان حاصل شود که مقادیر اندازه‌گیری‌شده با مقادیر واقعی مطابقت دارند. بدون کالیبراسیون، تجهیزات ممکن است به مرور زمان از تنظیم خارج شده و داده‌های نادرستی تولید کنند که منجر به تشخیص اشتباه، تولید محصول نامناسب و عدم رعایت استانداردهای قانونی خواهد شد.

ج) اعتبارسنجی روش‌های آنالیزی و کنترل کیفیت محصولات

روش‌های آنالیزی در آزمایشگاه‌های شیمیایی، دارویی، غذایی و محیط‌زیستی نیاز به اعتبارسنجی دارند تا از قابلیت اطمینان آن‌ها اطمینان حاصل شود. اعتبارسنجی روش‌های آنالیزی شامل بررسی دقت، صحت، تکرارپذیری و درستی یک روش اندازه‌گیری است که تنها با استفاده از استانداردهای مرجع معتبر امکان‌پذیر می‌شود. علاوه بر این، در کنترل کیفیت محصولات، استانداردهای مرجع به عنوان معیار سنجش برای تعیین مقدار مواد مؤثره، آلاینده‌ها و ناخالصی‌ها به کار می‌روند. در صنعت داروسازی، برای اطمینان از دوز صحیح ترکیبات فعال دارویی (API) در محصولات، استفاده از استانداردهای مرجع ضروری است. همچنین در صنایع غذایی، این استانداردها برای بررسی ترکیبات افزودنی، آفت‌کش‌ها و آلاینده‌های مضر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ویژگی‌های کلیدی مواد مرجع

۱. همگنی (Homogeneity) مواد مرجع

همگنی به این معنی است که کلیه نمونه‌های تولیدشده در یک دسته کاری باید از نظر ترکیب شیمیایی و ویژگی‌های فیزیکی یکسان باشند. برای تضمین این ویژگی، آزمایش‌های آماری و شیمیایی دقیقی انجام می‌شود تا تمام نمونه‌ها دارای خواص یکنواخت باشند.

۲. پایداری (Stability) مواد مرجع

پایداری مواد مرجع به این معنی است که ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی آن‌ها در مدت‌زمان مشخصی بدون تغییر باقی بماند. پایداری استانداردهای مرجع به عوامل مختلفی مانند دما، نور، رطوبت و شرایط نگهداری بستگی دارد.

نکات مهم برای حفظ پایداری:

نگهداری در ظروف مقاوم در برابر اکسیژن و رطوبت

نگهداری در دمای توصیه‌شده (معمولاً ۲-۸ درجه سانتی‌گراد یا در فریزر)

محافظت در برابر نور (برای موادی که به نور حساس هستند، مانند ویتامین‌ها و آنتی‌اکسیدان‌ها)

۳. قابلیت ردیابی اندازه‌شناسی (Metrological Traceability)

ردیابی اندازه‌شناسی به این معنی است که مقدار اندازه‌گیری‌شده یک ماده مرجع باید به سیستم بین‌المللی اندازه‌گیری (SI Units) و استانداردهای جهانی متصل باشد.

چگونه یک استاندارد مرجع مناسب انتخاب کنیم؟

برای انتخاب یک استاندارد مرجع مناسب، باید چندین فاکتور کلیدی را در نظر گرفت:

 بررسی روش آنالیز و نیاز آزمایشگاهی

انتخاب استاندارد مرجع باید بر اساس روش آنالیزی مورد استفاده و نیاز آزمایشگاهی انجام شود. در ابتدا باید مشخص شود که آیا به یک استاندارد اولیه (Primary Standard) برای کالیبراسیون دقیق تجهیزات نیاز است، یا یک استاندارد کاری (Working Standard) برای کنترل کیفیت روزمره کافی خواهد بود. همچنین، استاندارد انتخابی باید متناسب با تکنیک تحلیلی مورد استفاده باشد، مانند HPLC، GC، UV-VIS، FTIR یا سایر روش‌های آنالیزی، زیرا هر تکنیک به ویژگی‌های خاصی از استاندارد از جمله انحلال‌پذیری، خلوص و پایداری نیاز دارد. علاوه بر این، باید میزان حساسیت دستگاه و دقت مورد نیاز آزمایش بررسی شود تا استانداردی انتخاب شود که بتواند نتایج تکرارپذیر و قابل‌اعتماد ارائه دهد

مثال: برای آنالیز آفت‌کش‌ها در آب آشامیدنی، باید از یک استاندارد مرجع CRM با دقت بسیار بالا استفاده شود.

درجه خلوص و پایداری شیمیایی استاندارد

استانداردهای مرجع باید دارای خلوص بالا و حداقل ناخالصی‌های ناخواسته باشند، زیرا حتی مقادیر کم ناخالصی می‌تواند بر دقت نتایج آزمایشگاهی تأثیر منفی بگذارد و منجر به خطاهای تحلیلی و تفسیر نادرست داده‌ها شود. علاوه بر این، برخی ترکیبات به مرور زمان دچار تجزیه یا تغییر شیمیایی می‌شوند، به‌ویژه در شرایط نامناسب نگهداری. بنابراین، انتخاب استانداردهایی با پایداری بالا و مقاومت در برابر شرایط محیطی مانند دما، رطوبت و نور ضروری است.

مثال: استانداردهای محلول برای HPLC معمولاً باید در دمای خاص و در ظروف مقاوم در برابر نور نگهداری شوند.

تأمین استاندارد از منابع معتبر

استانداردهای مرجع باید از شرکت‌های معتبر جهانی مانند Sigma-Aldrich، USP، NIST، LGC، Merck و سایر تأمین‌کنندگان تأییدشده بین‌المللی تهیه شوند تا دقت و صحت نتایج آزمایشگاهی تضمین شود. این استانداردها باید همراه با گواهینامه آنالیز (CoA) باشند که اطلاعات دقیقی از خلوص، ترکیب شیمیایی، ناخالصی‌ها، روش‌های تأیید کیفیت و قابلیت ردیابی متولوژیکی ارائه دهد. 

شرایط نگهداری استانداردها

نگهداری صحیح استانداردهای مرجع، تأثیر مستقیمی بر پایداری و دقت نتایج آنالیزها دارد. برای حفظ کیفیت این مواد، باید دستورالعمل‌های خاصی رعایت شود:

دمای نگهداری مناسب بر اساس نوع استاندارد

شرایط نگهداری استانداردهای مرجع بسته به نوع و حساسیت شیمیایی آن‌ها متفاوت است. استانداردهای BP و EP باید در یخچال (2 تا 8 درجه سانتی گراد) نگهداری شوند، در حالی که استانداردهای USP باید مطابق دستورالعمل‌های اختصاصی هر ماده ذخیره شوند. برخی مواد که به اکسیداسیون و تجزیه در دمای محیط حساس هستند، باید در فریزر (10- تا 25- درجه سانتی گراد) نگهداری شوند. برای مواد حساس به تجزیه حرارتی، نگهداری در یخچال (2 تا 8 درجه سانتی گراد) توصیه می‌شود، در حالی که موادی که به یخ‌زدگی حساس‌اند باید در دمای خنک (هشت تا 15 درجه سانتی گراد) ذخیره شوند. استانداردهای پایدار را می‌توان در دمای اتاق (20 تا 25 درجه سانتی گراد) نگهداری کرد، اما برای مواد حساس به رطوبت و واکنش‌های هیدرولیز، رطوبت محیط نباید از ۴۰٪ تجاوز کند. در صورت عدم ذکر شرایط خاص، ماده باید در دمای اتاق، داخل دسیکاتور و در صورت لزوم دور از نور و در محیط کنترل‌شده نگهداری شود.

نکته مهم:
 در برخی ترکیبات، کاهش دما باعث افزایش پایداری می‌شود، اما در مورد مواد دارای آب درون‌مولکولی، نگهداری در دمای صفر درجه یا پایین‌تر می‌تواند باعث کاهش پایداری شود. در این موارد، دمای ۵ درجه سانتی‌گراد گزینه بهتری است، مشروط بر کنترل میزان رطوبت محیط.

آزمون پایداری استانداردهای مرجع

پایداری استانداردهای مرجع باید به‌طور منظم بررسی شود تا از عدم تغییر در خلوص و ترکیب شیمیایی آن‌ها اطمینان حاصل گردد. برای این منظور، هر ۶ ماه یک‌بار آزمایش‌های پایداری انجام می‌شود، اما در صورتی که استاندارد برای تعیین مقدار (Assay) مورد استفاده قرار گیرد، لازم است این آزمون‌ها در فواصل زمانی کوتاه‌تر انجام شوند. رطوبت و آلاینده‌های فرار باید از طریق تیتراتور کارل فیشر (Karl Fischer) یا کروماتوگرافی گازی (GC) اندازه‌گیری شوند. علاوه بر این، مقدار خلوص ماده باید با استفاده از آزمایش‌های Assay، بررسی ناخالصی‌ها (Related Substances) و تخریب شیمیایی (Degradation) مورد ارزیابی قرار گیرد تا از پایداری و قابلیت استفاده استاندارد در آزمایش‌ها اطمینان حاصل شود.

نکته: وجود مقادیر کم ناخالصی‌ها در تست‌های شناسایی مواد (Identification Tests) مشکلی ایجاد نمی‌کند، اما در تست‌های تعیین مقدار (Assay)، ناخالصی‌ها ممکن است بر نتایج تأثیر بگذارند.

نحوه استفاده صحیح از استانداردهای مرجع

برای حفظ کیفیت و دقت استانداردهای شیمیایی، رعایت دستورالعمل‌های استفاده ضروری است. قبل از مصرف، باید شرایط پایداری و میزان خلوص ماده بررسی شود تا از صحت و قابلیت اطمینان آن اطمینان حاصل گردد. هنگام استفاده، باید ظروف حاوی استاندارد در کوتاه‌ترین زمان ممکن مجدداً بسته شوند تا از جذب رطوبت و تجزیه شیمیایی ماده جلوگیری شود. برای برداشت استاندارد، استفاده از اسپاتول یا قاشق‌های مخصوص ضروری است و باید از قرار دادن مستقیم ابزار در داخل ظرف خودداری کرد تا خطر آلودگی متقاطع کاهش یابد. در نهایت، پس از استفاده، استاندارد باید فوراً به محل نگهداری مناسب بازگردانده شود تا پایداری آن حفظ گردد.

اشتباهات رایج در استفاده از استانداردهای مرجع و راهکارهای اصلاحی

برخی از اشتباهات رایج در استفاده از استانداردهای مرجع عبارتند از:

عدم تأیید اعتبار استاندارد قبل از استفاده –> همیشه باید استاندارد را با یک ماده مرجع معتبر مقایسه کرد.
نگهداری نادرست –> قرار دادن استانداردها در شرایط نامناسب می‌تواند موجب کاهش خلوص و تغییر ساختار آن‌ها شود.
استفاده از مقادیر نادرست –> توزین یا رقیق‌سازی اشتباه می‌تواند دقت نتایج را کاهش دهد.
عدم استفاده از CoA –> همیشه باید مشخصات استاندارد را بررسی و مطابقت آن با نیاز آزمایشگاهی تأیید کرد.

جمع‌بندی

برای اطمینان از دقت و صحت نتایج آزمایشگاهی، انتخاب و استفاده صحیح از استانداردهای مرجع ضروری است. نوع ماده، روش آنالیز، الزامات نظارتی و میزان خلوص از مهم‌ترین عواملی هستند که باید هنگام انتخاب استاندارد در نظر گرفته شوند. علاوه بر این، استانداردها باید از تأمین‌کنندگان معتبر جهانی تهیه شده و همراه با گواهینامه تحلیلی (CoA) باشند تا از کیفیت و قابلیت اطمینان آن‌ها اطمینان حاصل شود. رعایت شرایط نگهداری و استفاده صحیح از استانداردها نیز برای حفظ پایداری و جلوگیری از تغییرات شیمیایی آن‌ها ضروری است. با رعایت این اصول، می‌توان خطاهای تحلیلی را به حداقل رساند و نتایج آزمایشگاهی دقیق و تکرارپذیر به دست آورد.

سوالات متداول 

استانداردهای مرجع (Reference Standards) چه کاربردی دارند؟

 استانداردهای مرجع برای کالیبراسیون تجهیزات آزمایشگاهی، اعتبارسنجی روش‌های تحلیلی و کنترل کیفیت محصولات در صنایع دارویی، شیمیایی، محیط‌زیستی و غذایی استفاده می‌شوند.

تفاوت بین مواد مرجع تأیید شده (CRM) و مواد مرجع (RM) چیست؟

CRM (Certified Reference Material) دارای گواهینامه رسمی از مراجع معتبر بوده و مشخصات آن با روش‌های اندازه‌گیری استاندارد تأیید شده است، در حالی که RM (Reference Material) فقط به عنوان یک ماده مرجع بدون گواهینامه رسمی استفاده می‌شود.

 چگونه می‌توان یک استاندارد مرجع مناسب را انتخاب کرد؟

هنگام انتخاب استاندارد مرجع باید روش آنالیز، حساسیت دستگاه، نوع ماده، الزامات نظارتی و میزان خلوص را بررسی کرده و از تأمین‌کنندگان معتبر خرید کرد.

 گواهی آنالیز (CoA) در استانداردهای مرجع چه اطلاعاتی را ارائه می‌دهد؟

CoA شامل اطلاعاتی درباره خلوص ماده، روش‌های اندازه‌گیری، مقدار ناخالصی‌ها، شرایط نگهداری و قابلیت ردیابی متولوژیکی است که صحت استاندارد را تأیید می‌کند.

هر چند وقت یک‌بار باید پایداری استانداردهای مرجع بررسی شود؟

 بررسی پایداری استانداردها باید حداقل هر ۶ ماه یک‌بار انجام شود و در صورتی که برای تعیین مقدار (Assay) استفاده می‌شوند، این آزمون‌ها باید در فواصل کوتاه‌تری انجام شوند.

چه اشتباهاتی ممکن است در استفاده از استانداردهای مرجع رخ دهد؟

نگهداری نامناسب، استفاده از مقادیر نادرست، عدم بررسی CoA، آلودگی متقاطع در حین برداشت و عدم تأیید مجدد استانداردها از جمله اشتباهات رایج هستند که می‌توانند دقت نتایج را کاهش دهند.

بهترین منابع برای خرید استانداردهای مرجع کدام هستند؟

 استانداردهای مرجع باید از تأمین‌کنندگان معتبر جهانی مانند NIST، USP، BP، EP، Sigma-Aldrich، Merck و LGC تهیه شوند تا از صحت و کیفیت آن‌ها اطمینان حاصل شود.