yy.vip易游-检出限与定量限

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　　测定检出限和定量限的所用的方法，就是把样品稀释成一系列浓度梯度，注入 HPLC 仪中， 测定信噪比，在色谱图上直接测定就可以了。

　　1. 关于检测限（limit of detection, LOD）的定义： 在样品中能检出的被测组分的最低浓度 （量）称为检测限，即产生信号（峰高）为基线噪音标准差 k 倍时的样品浓度，一般为信噪

　　HPLC 色谱图上的基线并不是一条直线，而是呈现锯齿状，这就是检测器的噪音信号。通过 测定噪音峰峰高与样品峰峰高的的比值，来确定在此系统条件下样品的检出限与定量限。

　　检出限 流动相中样品组分在检测器上产生两倍基线噪声信号时相当的浓度或质量流量定为 HPLC 法的检出限。也就是信噪比为 2：1 的时候的样品浓度。

　　线噪声信号时相当的浓度或质量流量，即 （2）式中 D 为最小检测限；N 为噪声；S 为灵敏度。此定义与文献[16，33~35]中“检测限”、 文献[29]中“检测器检测限”的定义几乎完全相同，可视作同一概念。而比较式（1）、式（2） 可知，式（1）中 k=2 时即得到式（2），可见，IUPAC 规定的“minimumdetectability”实 际上是“检出限”的另外一种提法。 三、 讨论 检出限一般有仪器检出限、分析方法检出限之分。仪器检出限是指分析仪器能检出与噪音相 区别的小信号的能力，而方法检出限不但与仪器噪音有关，而且还决定于方法全部流程的各 个环节，如取样，分离富集，测定条件优化等[39]，即分析者、环境、样品性质等对检出限 也均有影响[20]，实际工作中应说明获得检出限的具体条件。 检出限过去也称为检出极限，检测限，测定极限，波动浓度极限等，建议统一称检出限，以 其简短且较直观[21]。文献[9~13，36]中检测极限、文献[16，17，33~35，37，38]中检测限、 文献[29]中检测器检测限实际上都是检出限。为避免引起混淆或歧义，笔者建议，应遵照全 国自然科学名词审定委员会公布的《化学名词》的规定,逐步用检出限代替检测极限、检测限、 检测器检测限等称谓,作为过渡，确有必要使用检测极限等称谓时应列出其计算方法。 按 IUPAC1997 年通过的规定，“测定限”改称为“定量限”或“最小定量值”，笔者建议今 后应推广使用“定量限”一词，以便与国际结轨。 需要指出的是，目前很多国际组织(机构)，如国际临床化学联合会(international federation of clinicalchemistry，IFCC)；世界卫生组织（world health organization， WHO）；生物学标准化专家委员会（expert committee on biologicalstandardization）； 美国国家临床实验室标准委员会（national committee on clinical laboratory standards， NCCLS）等等,根据各自专业领域的实际情况，对检出限、测定限（定量限）、检测限的定义 与 IUPAC 的规定并不完全相同，阅读文献时应注意其区别。有兴趣的读者可参考文献 [4,40~42]。

　　检出限（detection limit，limit of detection）、测定限（determinationlimit，limit of determination）与检测限（detectability）是分析化学中常见的名词术语，近年来，国内 外一些文献多有论述[1~6]。但目前国内出版物中对三者的定义、使用仍存在一些混乱现象， 有时甚至将三者混为一谈，使深入讨论或比较数据产生困难。 一、 检出限与测定限 查“detection limit”或“limit ofdetection”对应的中文，有“检测极限[7~13]”，“测 定范围[14]”，“检测限[15~17]”，“检出（下）限[15]”，“检测下限[15]”，“检出极 限[18]”等多种译法；查“determinationlimit”或“limit ofdetermination”对应的中 文，有“定量下限[10]”，“定量界限[10]”，“定量测定下限[19]”，“测定下限[20]” 等译法。实际上，文献[20~25]曾对检出限与测定限的名称、定义展开过讨论。1991 年 8 月， 全国自然科学名词审定委员会公布的《化学名词》[26]规定了检出限（detectionlimit，编 号 03.0090）与测定限（determinationlimit，编号 03.0091），并得到认可[12，13，27~29]。 国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）1997 年通过，1998 年发表的《分析术语纲要》（IUPAC Compendium ofAnalyticalNomenclature）[30]中规定：“检出限以浓度（或质量）表示，是 指由特定的分析步骤能够合理地检测出的最小分析信号 xL 求得的最低浓度 cL（或质量 qL）”。 表达式为： （1）式中 为空白平均值，空白指与待测样品组成完全一致但不含待测组分的样品； 为空白 标准偏差。IUPAC 规定 与应通过实验以足够多的测定次数求出，譬如说 20 次。S（灵敏度 sensitivity）为分析校准曲线在低浓度范围内的斜率。k 为根据所需的置信度选定的常数， IUPAC 建议取 k=3 作为检出限计算标准，对于严格的单侧高斯分布 k=3 对应的置信度为 99.6%。 由于与 均基于有限次的测定，因此实际上 3sb 通常对应的置信度约为 90%。 IUPAC 规定[30]离子选择电极的检出限（8.3.2.1）可从校正曲线上求得，即曲线两段直线部 分切线的交点所对应的被测离子的活度（或浓度）；IUPAC 建议[30]以信噪比 2：1 来确定质 谱仪器的检出限（12.4.1）；IUPAC 规定[30]检出限还可称之为最小可测浓度或量（minimum detectable concentration or amount，2.4），最小可测值（minimum detectable value， 18.4.3.7）等。 测定限[23，28，29，31，32]是定量分析方法实际可能测定的某组分的下限。与检出限不同， 测定限不仅受到测定噪声限制，而且还受到空白背景绝对水平的限制，只有当分析信号比噪 声和空白背景大到一定程度时才能可靠地分辨与检测出来。噪声和空白背景越高，实际能测 定的浓度就越高，说明高的噪声和空白背景值会使测定限变坏。 检出限是指产生一个能可靠地被检出的分析信号所需要的某元素的最小浓度或含量，而测定 限则是指定量分析实际可以达到的极限。因为当元素在试样中的含量相当于方法的检出限时， 虽然能可靠地检测其分析信号，证明该元素在试样中确实存在，但定量测定的误差可能非常 大，测量的结果仅具有定性分析的价值。测定限在数值上总应高于检出限。 但在 IUPAC1997 年通过的《分析术语纲要》 [30]中，测定限（determination limit，limit ofdetermination）改称为定量限（quantification limit, 18.4.3.7）或最小定量值 （minimumquantifiable value，18.4.3.7）。 二、 检测限 虽然全国自然科学名词审定委员会公布的《化学名词》[26]中并未规定“检测限 （detectability）”一词，但实际上该词也在广泛的应用[11~13，15，16，29，33~35]。1997 年通过的《分析术语纲要》[30]没有单独定义“detectability”，但有 “minimumdetectability”（9.2.4.4），其定义为流动相中样品组分在检测器上产生两倍基

　　比（S/N）2:1 或 3:1 时的浓度，对其测定的准确度和精密度没有确定的要求。目前，一般 将检测限定义为信噪比（S/N）3:1 时的浓度。 2. 计算公式为： D=3N/S （1） 式中：N—— 噪音; S——检测器灵敏度；D——检测限 而灵敏度的计算公式为：S=I/Q（2）式中：S—— 灵敏度；I——信号响应值；Q——进样量 将式（1）和式（2）合并，得到下式： D=3N×Q/I (3) 式中：Q——进样量；N——噪音；I——信号响应值。I/N 即为该进样量下的信噪比（S/N）， 该信噪比可通过工作站对图谱进行自动分析获得，一般的色谱或质谱工作站都可进行信噪比 分析计算。这样检测限的计算方法就变得非常方便了。 3. 计算方法：实际计算时，检出限 有 2 种表示方法：一种是进样瓶中样品检测限，一种是针对原始样品的方法检出限。 1） 对第一种检测限，只要知道进样量和信噪比即可计算。如进样瓶中样品浓度为 1 mg/L,在此 浓度下的信噪比为 300(由工作站分析获得)，则其检测限为：D =（3×1 mg L-1）/300 = 0.01 mg/L。也可用绝对进样量表示，若进样体积为 10 ul，则其检测限为：D = 3×（1 mgL-1×10 ul）/300 = 0.1 ng。 2）对第二种表示方法，需同时考虑原始样品的取样量和提取样品的定 容体积。仍按前述样品计算，若取样量为 5 克，最后定容体积为 5 mL，则方法检测限为： D = 0.01 mgL-1×5 mL/5 g = 0.01 mg/kg。即当原始样品中待检物质的浓度为 0.01mg/kg 时， 若取样量为 5g,样品经前处理后定容体积为 5mL 时,进样瓶中样品的浓度可达 0.01mg/L（假 定回收率为 100%）,此时，在其它给定的分析条件下，能产生 3 倍噪声强度的信号。在实 际检测工作中，第二种表示方法更为常见。 4.注意事项 由式（3）可见，信噪比的大小直 接关系到检测限的大小。信噪比计算方法的不同，其比值大小有很大不同，这与计算信噪比 时基线噪声峰值的定义方式有关，一般有三种不同的定义： ①峰/峰（peak to peak）信噪 比，用某一段基线噪声的平均高度； ②峰/半峰（half peak to peak）信噪比, 用某一段基 线； ③均方根（RMS）信噪比，用某一段基线噪声的均方根值计算。 除 此之外，信噪比的计算结果还和所取噪声的位置有很大关系，取信号哪一侧基线的噪声，取 多长一段基线上的噪声，计算结果都很不完全相同，有时相差甚远。一般多取样品峰两侧的 噪声峰值计算。 检测限的概念 由于缺少明确的定义和术语上的混淆 由于缺少明确的定义 和术语上的混淆，检测限仍是一个有争议的问题。经常有将仪器检测限和方法检测限误用的 现象。尽管如此，能被大多数分析工作者接受的概念是：检测限是在一定的置信水平范围， 使犯第一类与第 二类误差 的可能性在 接受范围内 ，高于分析 过程产生 的噪声的最 小可检测 量。 随着分析方法的发展，近年来的分析工作实践已表明，在分析工作中，存在着几类检 测限，且每一种检测限均 有其本身的含义 。这几类检测限分 别是：仪器检出限( IDL)、最低 检测限(LLD)、方法检测限(MDL)、和定量检测限(LOQ)。 确定检测限时，仪器的噪声和空 白值是很重要的依据。在未分析样品时或者分析空白时，分析仪器通常会产生信号即噪声。 在实验室分析质量控制程序中要求经常分析空白值，因此某一项目的空白值的均值及其分布 即标准差是已知的，由于来自多次重复分析的结果、空白值已经相当精确，而且在正态曲线 上分布很窄。 仪器检测限的确定是产生高于平均噪声 3 个标准差的浓度值，或是产生的信 号为 5 倍信噪比时的标准溶液的浓度值。 最低检测限是在多次能产生足够大的信号值的试 验中有 99%的可能产生可检测信号的组分的量，由反复分析接近零浓度但不超 5 倍于仪器 检测限的标准溶液来确定。将测定的均值的标准差乘以 5%概率时，由正态概率表查得的因 子是 1。645，为使第一类和第二类判断要概率都在 5%，将 1。645 扩大一倍为 3。 290。 例如对某一低浓度的标准溶液进行 20 次测定，其标准差为 6ug/L，最低检测限为 6×3。 290=20 ug/L。 方法检测限与最低检测限不同，被分析的样品经历了整个分析方法的全过 程。由于经过如萃取、浓缩等步骤的影响，方法检测限将高于最低 检测限。方法检测限的确 定是在无显著偏性的情况下，使用校正过的仪器，由有经验的分析者进行全过程分析。例如， 可将某被测组分加入到有关的基体中，并使其浓度与预计方法检测限相接近。重复 7 次分 析，计算标准差(SD)，由单侧 t 分布表查出 99%置信水平，自由度 f:7-1=6 时的 t 值(t=3。