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食品分析中的检出限和定量限

2020.2.29

在教科书和文献上常常用到检出限这个概念，但说法五花八门，如，最常见到有：检出限、检测限、最低检出限、最低检测浓度、定量限、定量下限、最低定量浓度、测定限、仪器检出限、方法检出限、样品检出限等，听起来云里雾里，容易被混淆，有必要进行一个梳理。这里最主要的是两个概念，目前已经基本达成共识：检出限(LOD)和定量限(LOQ)。

　　早在1991年8月，全国自然科学名词审定委员会公布的《化学名词》规定了检出限(detection limit，编号03.0090)与测定限(determination limit，编号03.0091)并得到认可，而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 of Analytical Nomenclature)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)”。对测定限(determination limit，limit of determination)改称为定量限(quantification limit, 18.4.3.7)或最小定量值(minimum quantifiable value，18.4.3.7)[2]，不同的组织和机构,如,世界卫生组织(world health organization，WHO)、国际临床化学联合会(international federation of clinical chemistry，IFCC);生物学标准化专家委员会(expert committee on biological standardization);美国国家临床实验室标准委员会(national committee on clinical laboratory standards，NCCLS)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。

　　近几年,实验室认可和资质认定等对实验室的规范化管理让质量控制进入了食品理化检验常规工作，检出限和定量限越来越得到重视和应用。其基本内涵是：

　　检出限(limit of detection，LOD):能以适当的置信度被检出的组分的最小量或最小浓度，检出限是我们判断被分析物是否存在的含量水平即有无的判断。

　　定量限( limit of quantification，LOQ):按规定准确度能对被分析物量化的含量水平，即定量的判断，包含客户可以接受的不确定度如20%。

　　检出限的测定

　　LOD=ks，LOQ=k’s通过空白或低浓度样品n次测量的标准偏差的倍数来表征检出限和定量限，从统计学的角度不同的k值来保证不同的置信度。这个取值及不同空白或低浓度样品的测定次数就是不同组织和机构的主要差别，但本质上来说是相通的，结果也是可比的，见表1。

　　表1：各组织用于检测限和定量限的测定次数和置信度汇总

组织	测定次数n	k	置信度	k’	不确定度
IUPAC(较通用)	5-20	3	95%	10	约20%
美国EPA	≥7	3.36	99%	7-30	10%
我国食品检测^[3]	≥20	3	95%
美国FDA	/	3	95%	10	/
分析仪器^[4]		2

　　不同方法的检出限和定量限的特点和应用经验

　　对原子吸收、原子吸收、等离子发射光谱等容易按照3.2的方法测定，也不会有太大的争议，对其他方法，则有必要进一点探讨。我们在IUPAC定义的基础上，参考各专业自身的特点，结合多年在分析测试中特别是在主题测试、食品安全检测、突发公共卫生事件检测中的经验，做如下探讨，如有不妥之处欢迎指正。

　　1.滴定法：滴定法是一个很常用的方法，如果用空白滴定标准偏差计算，很多时候算出来是零，对成熟的方法，空白滴定往往在半滴间就有明显的突跃，可判断终点的来临，我们一般采用半滴即0.025mL对应的含量为检出限和定量限。

　　2.比色法：比色法空白的变异系数也比较少，加之现代分光光度计的技术进步，大部分仪器采用光栅分光和低杂散光很低、线性可以到3-4A量级，传统教科书要求最佳吸光度在0.2-0.8A往往才能保证结果准确已不必要，我们采用1%吸收也就是0.005A做为检出限和定量限。

　　3.色谱法：色谱检测一些组分，如农残、兽残、二恶英、多环芳烃、性激素等，除了关注定量外，定性和确证往往更重要。而对很多样品，在低含量时干扰多，而仪器本身噪声很低，以平均信噪比s/N=3计算，得出的检出限和定量限非常低，常常不能准确反映客观情况。众所周知，色谱分析一般仅依据保留时间定性，或仅是选择性检测器(如ECD、FPD)或光谱区别(二极管阵列)，定性能力不强，加之基体干扰(不仅反应在噪声上)，为了避免假阳性的出现，我们认为在满足客户或卫生标准要求的基础上，选择一个远高于噪声的阈值来做为计算方法的检出限和定量限更为科学、准确，以3倍信噪比更多的是反映仪器能达到的极限情况。

　　4.应用于新方法的研究和方法确认：

　　在方法研究中，检出限是一个与灵敏度、准确度、线性、干扰等同样重要的指标，ISO/IEC 17025 在方法确认中要求确认的参数包括结果的不确定度、检出限、方法的选择性、线性、重复性限和/或复现性限、抵御外来影响的稳健度和/或抵御来自样品(或检测物)母体干扰的交互灵敏度等。在这些过程中，检出限都是一个不可或缺的重要指标，我们在建议新方法或方法确认中，应根据方法的特点和要求以及我们要达到的目的，制订合理的检出限测定方案，科学合理地反映新方法或实验室检测的能力。

　　5.应用于日常食品理化检验结果报告：

　　在卫生检验和主题测试中结果报告会遇到低含量或未检出的结果的报告问题，特别是对未检出的样品和低含量样品的判定，最好用报告限(report limit，limit of report，LOR)来表征。

　　报告限是一个约定值，是依据检出限和定量限以及客户或国家标准的要求，结合实验室的经验，考虑了实验室的风险而给出的一个相对固定的值。它与LOD和LOQ比较具有相对稳定的优点，而检出限和定量限则是可变的。

　　我们的经验是：

　　5.1对灵敏度高而客户要求低的方法，可以LOR可以比LOQ大较多，降低检验人员的风险

　　5.2对一般方法和一般需要，可以取LOQ变化的大值做为报告值。

　　5.3对要求高方法灵敏度达到极限的可以参考文献[5]，LOD加上样品在标准限值附近标准偏差的3倍不超过标准的限值，可按LOD报告，结果有一定的风险。

　　5.4对科研调查样，以LOD报告是合理的，LOD附近的值虽然有较大的不确定度，在大样本时有统计学意义。

　　5.5对大自然中可能存在的物质报告

　　参考文献：

　　[1]IUPAC.IUPAC Compendium of Analytical Nomenclature[S]，1998;

　　[2]冉敬，杜谷，杨乐山，熊及.关于检出限定义和分类的探讨[J].岩矿测试，2008，(02)：155;