蛋白质样品清洁验证中TOC分析仪的比较

所有TOC分析仪都具备两种功能：将水中有机碳氧化成二氧化碳CO₂，并测量所产生的CO₂。TOC可用于对未正确清洁的设备中的杂质和残留物进行定量，以及检测所有含碳化合物：药物活性成分 （Active Pharmaceutical Ingredients， API）、清洁剂、蛋白质和中间产物。用来测量TOC的分析技术有着相同的目标：把有机分子完全氧化成CO₂，检测所生成的CO₂，并以碳浓度表示。所有方法都必须区分无机碳和有机碳，无机碳可能来自水中溶解的CO₂和重碳酸盐，而有机碳则是由样品中有机分子氧化而成的。总碳（TC）是有机碳与无机碳之和，因此测得的总碳（TC）减去测得的无机碳（IC）的值就是TOC：TOC=TC–IC。

各种TOC测定仪的不同之处在于氧化样品水中有机物的方法，以及检测样品中所生成CO₂浓度的方法。不同的检测方法对样品分析的准确度有很大影响，进而影响清洁验证检测程序。

市面上所有TOC测定仪都使用以下两种方法之一来氧化有机化合物并将之转换为CO₂气体：燃烧法，或紫外（UV）+过硫酸盐法。

燃烧技术使用氮气、氧气或空气流，温度在600°C以上。燃烧方法在氧化步骤中也使用催化剂。该类方法中常用的催化剂有氧化铜、氧化钻或铂。

UV过硫酸盐氧化方法利用UV光使有机物完全氧化为CO₂。将样品暴露在设备内汞蒸汽灯的UV光之下，将样品内的有机物转化为CO₂气体。对于浓度大于1 ppm的样品或化合物 ，则在样品流中加入过硫酸盐并混合均匀，从而利用接受照射的样品生成的负价氢氧（HO-）基来确保氧化过程顺利进行。过硫酸盐是一种强氧化剂，在UV辐射下生成硫酸盐和氢氧基，可将有机化合物完全氧化为CO₂。

为检测CO₂浓度，分析仪器需要使用检测方法以区分样品中的CO₂和其他分子。现有两种检测方法：非色散红外（Non-Dispersive Infrared， NDIR）或电导检测。

用于气体测量的NDIR技术依靠各种气体在红外光谱范围内的能量吸收特征来判别分子类型。运用NDIR技术的TOC测定仪使红外线穿过两根完全相同的导管射入检测器。第一个导管作为参比池，充满无红外吸收的气体，如氮气。第二个导管（池）用于气体样品的测量。

电导检测方法使用电导传感器，通过计算电导率确定CO₂的浓度。为计算TOC，水溶液通过两个电导传感器，其中一个检测总碳（TC）浓度而另一个检测无机碳（IC）浓度。根据检测结果，计算出样品的TOC浓度。

NDIR方法可对含碳范围在0.004–50,000 ppm的样品进行定量，而电导率法可以进行十亿分之一（part per billion, ppb）级的定量。总体而言，NDIR和电导率检测器对于低浓度的TOC有足够的灵敏度，但会受到离子干扰。使用只允许CO₂选择性透过的半透膜可减轻此因素的影响。