液相色谱

　　检出限(detection limit，limit of detection)、测定限(determination limit，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。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

　　翻译

　　查“detection limit”或“limit of detection”对应的中文，有“检测极限”，“测定范围”，“检测限”，“检出(下)限”，“检测下限”，“检出极限”等多种译法;查 “determination limit”或“limit of determination”对应的中文，有“定量下限”，“定量界限”，“定量测定下限”，“测定下限”等译法。

　　标准

　　实际上，文献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》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。

　　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)”。

　　表达式

　　(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建议以信噪比2：1来确定质谱仪器的检出限(12.4.1);IUPAC规定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》中，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)。

　　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》中并未规定“检测限(detectability)”一词，但实际上该词也在广泛的应用。1997年通过的《分析术语纲要》没有单独定义“detectability”，但有“minimum detectability”(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 “minimum detectability”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，即分析者、环境、样品性质等对检出限也均有影响，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。文献中检测极限、文献中检测限、文献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 clinical chemistry，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 biological standardization);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。

在农药残留分析中，方法的灵敏度常用检测限（LOD, limit of detection）或定量限（LOQ, limit of quantification）表示。按教科书上说，检测限（LOD）指由基质空白所产生的仪器背景信号的3倍值的相应量，或者以基质空白产生的背景信号平均值加上3倍的均数标准差。而定量限（LOQ）指由基质空白所产生的仪器背景信号的10倍值的相应量，或者以基质空白产生背景信号平均值加上10倍的均数标准差。检测限与定量限均以分析物质的浓度表示，单位μg/kg或mg/kg。

但是，实际工作中大家是如何算出来的，不同单位不同分析者确实存在不少差异，而这个差异是很要命的，因为直接关系到你分析结果中“ND”的概念。一般分析报告中大家常用“ND”或“< LOD”表示，而你LOD或LOQ的值无疑十分重要。

我想我们应该首先明确这么几个概念，特别在外文文献中常见到：

LOD：检测限、检出限 　3倍S/N计算而得

LOQ：定量限、测定限 　S/N >10 　CV<20%（FDA）

IDL：仪器的LOD

IQL：仪器的LOQ

MDL：方法的LOD

MQL：方法的LOQ

应该按最低能做的浓度添加到样品中以测定方法检出限浓度的回收率及精密度，满足要求才可以做方法检出限。其实在很多期刊杂志上要求的文章都是以最低添加浓度来作为方法检出限。

FDA严格规定LLOQ(Lower Limit of Quantification (LLOQ)):

1、LLOQ点的S/N >10

2、LLOQ点的CV<20%

两点必须同时满足

检出限的定义国际纯粹应用化学联合会推荐为：以一定的置信水平能够检测到的最小分析信号所对应的分析物浓度。

　　当分析信号与分析物浓度间的关系是线性正比关系时，检出限的计算公式为：

　　　　CL=3Sb/Sx



　　式中３是置信因子，Sb是背景噪音的标准偏差，Sx是分析校正曲线的斜率。

我们是这样做的，首先做一个标准校正曲线，把这个曲线最小点浓度稀释到最好是能检测到的最小分析信号所对应的标准物浓度，连续进样七次或更多，算出标准偏差作为Sb代入上面的公式，算出的是仪器的检出限。

方法检测限是拿仪器检测限/所用方法的浓缩比。

方法的浓缩比是该前处理方法相对应于最终定容溶液的样品的量与定容体积的比值。比如在前处理过程中会存在分液的情况，这样相对应于最终定容溶液的样品的量就不是初始的称样量，而称样量的几分之一。

文献《蔬菜中有机磷农药多残留分析:方法检出限的对比研究》中阐述三种方法检出限(MDL)的计算方法，主要内容摘录如下：

2.1.1 二倍信噪比的方法[9]

按文献[9]中关于气相色谱法估算检测限的规定，最小检出量是指检测器恰能产生与噪音信号相区别的响应信号时所需注入色谱柱的物质的最小量。通常认为恰能辨别响应信号最小应为噪声信号的两倍(对GC 方法而言) 。

按文献[9]的规定为：S=2N

最小检出量=[注入标准物质的量×最小响应值(S=2N)]/标准物质的响应值

考虑到仪器和技术的进步以及与国际通行表达方法的接轨，本工作将文献[9]最低检出限的估算方法作了改写，具体算法如下：
设：SMDL=2N为检出限时对应进样的测试目标化合物的响应值(式中：N 为噪声) ，该SMDL对应的浓度即为最低检出限的浓度，如用于估算最低检出限的进样浓度(一般为校正曲线的最低校正点的浓度)为CSTD，而CSTD对应的响应值为SSTD，则有：
式中(SSTD/N)项即为信噪比，可由相关的化学工作站软件(如Agilent 6890N的ChemStation)算出，也可手工计算。计算信噪比时应先取足够的、有代表性的噪声范围和噪声水平。这样算出的检出限的单位就为浓度单位了(mg/kg或mg/L等)。

2.1.2 美国EPA方法[10]
a.定义：能够测量和以99% 置信度报告的某物质被检出的最低浓度。即此时报告的假阳性率≤ 1 % 。
b.基本假定
假定在加标的低浓度范围内(通常为1～5 倍预期的最低检出限)多次测定的标准偏差为常数，测定的数据呈正态分布。
这里需要注意的是：
(a)美国 EPA 规定的加标水平一般为预期最低检出限(MDL)的1～5倍。本工作采用5 倍的预期MDL(即0.1 mg/kg)的加标水平，做8 份平行样；
(b)假定在此低浓度水平下多次测量的结果呈正态分布；
(c)但实际上是有限次数的测定(n＜20)，其结果应呈扁平的钟形分布即t分布；
(d)假定在一定的低浓度水平范围内，其测量的标准偏差为常数；
(e)实际的低浓度加标测量可以认为是模拟了检出限时几乎为零的含量的测量结果分布情况。
EPA 方法的估算公式为：
MDL=SD × t(n-1),(1-α =0.99)式中：n为样品的平行测定次数；
SD为n次测定结果的标准偏差；
t为自由度为n-1，置信度为1-α=99% 时的t-分布(有限次数测量的统计分布，又称student distribution)的单边临界值(单边t值)，可查有关的单边t-分布表获得，当n=7，α =0.01，值为3.14；α为显著性水平。

2.1.3 校正曲线法[11～14]
EPA 法从理论上讲是存在缺陷的，即假定在不同浓度下加标测量的标准偏差为常数(尽管在实用上常常可能有这种情况存在) 理论上是不严密的，为了避免这一假定IUPAC 和欧盟推荐使用校正曲线法来估算检出限。因为接近0含量的目标分析物的响应很小，测量十分困难，IUPAC[11,12]认为可用校正曲线的截距来估算检测限或判断限(Decision Limit)，理由是：实际上在低浓度范围内残留物质有足够好的线性关系，而且截距＞0 ，对NPD检测器而言更是如此。该法的几个主要要点是：
a.用线性拟合得到校正曲线方程：
y=ax+b……………………………… (a)
注意这里的方程至少要有5 个点，每个点至少要作5次测量。根据多次测量结果可以算出，95%置信度的响应值：
yx=0.095=b+t0.05•Sb……....................................(b)
式中yx=0.095为95%置信度时的截距值，b为较正曲线方程中的截距，t0.05为t-分布在自由度(r)等于n-2时的单尾(one sided)t值(可查表获得，tn:5=2.353)，为校正曲线截距的标准偏差(即n次测量的截距的标准差)。
b. 据此算出新对应的目标分析物的最低检出限(以浓度单位表示)：
MDL=(yx=0.095-b)/a=t0.05Sb/a …………………………….(c)
式中a 为校正曲线的平均斜率，t0.05定义与(b)式同。
对禁用物质，根据欧盟规定[13]，其a值选用0.01，以保证假阳性的检出几率在1%以内。此时的方法检出限(此处为Decision Limit，CCα)采用自由度≈∞时的tn:∞的单尾值估算(此时的tn:∞=2.326)
CCα= 校正曲线截距相应的浓度+实验室内重现限标准差的2.33倍
此时的C C α用来判断该物质是否被检出(是否违规)。
对非禁用物质，如果其残留限已建立，根据欧盟规定[12]，其α值选用0.05。此时的CCα采用自由度≈∞时的tn:∞的单尾值估算(此时的tn:∞=1.645)
CCα= 最高残留容许限+实验室内重现限标准差的1.64倍
此时的CCα用来判断该物质是否超出了残留限(是否违规) 。本文讨论的是检出限的问题，故CCα用禁用物质的公式计算。
该方法的计算较为繁杂，但现在已有相应的估算软件可供使用，实验工作者只要弄清基本概念，按规定设计好实验，将得到的结果输入软件即可获得估算的MDL 值。该估算软件的名称是MDL Estimator，可免费从有关网站下载

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