康 婕
(陜西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院,陜西西安 710048)
檢測方法是一項檢測技術(shù)程序,是實驗室管理體系中技術(shù)要求的一個重要要素,是實驗室管理體系中過程要求的一項核心要素。實驗室可以選擇的檢測方法有標(biāo)準(zhǔn)方法和非標(biāo)方法。標(biāo)準(zhǔn)方法需要進(jìn)行驗證工作,而非標(biāo)方法則需要開展確認(rèn)工作。然而,許多實驗室的檢測人員不能完全理解方法確認(rèn)和方法驗證的概念,所以對方法驗證和方法確認(rèn)進(jìn)行系統(tǒng)性論述,旨在為檢測實驗室進(jìn)行驗證和確認(rèn)提供參考。
ISO/IEC 99—2007指南,2.44中規(guī)定“方法驗證是實驗室通過核查,提供客觀有效證據(jù)證明滿足檢測方法規(guī)定的要求”;ISO/IEC 99—2007指南,2.45中規(guī)定“實驗室通過試驗,提供客觀有效證據(jù)證明特定檢測方法滿足預(yù)期的用途”[1]。準(zhǔn)確地講,方法驗證著重于檢測方法會不會用,方法確認(rèn)則著重于該檢測方法能不能用。
由概念可以看出,方法驗證旨在實驗室是否有能力按標(biāo)準(zhǔn)方法開展實驗室活動(包括檢測、校準(zhǔn)和抽樣),主要著重于能否出具充分的客觀依據(jù)。方法確認(rèn)則主要看該非標(biāo)方法是否能合理、合法使用。
方法驗證是實驗室內(nèi)方法驗證。方法確認(rèn)包括實驗室內(nèi)方法確認(rèn)和實驗室間方法確認(rèn)。方法確認(rèn)的研究領(lǐng)域要比方法驗證廣得多。
方法驗證是在實驗室引入檢測與校準(zhǔn)之前證實運用標(biāo)準(zhǔn)方法的正確性,方法確認(rèn)應(yīng)在首次使用非標(biāo)方法(書、期刊、一起) 之前確認(rèn),方法實施(新的基質(zhì)、檢測儀器變化、樣品前處理變化等)或者工作環(huán)境發(fā)生了改變,或長期停用后的再確認(rèn),當(dāng)方法偏倚時也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行確認(rèn)。
方法驗證適用于標(biāo)準(zhǔn)方法,標(biāo)準(zhǔn)方法是由公認(rèn)機(jī)構(gòu)通過評價確認(rèn)之后向社會公開頒布的技術(shù)規(guī)范文件,包括:①國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)(國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn));②國際標(biāo)準(zhǔn)(如ISO,IEC,ITU等頒布的標(biāo)準(zhǔn));③區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)(如歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(CEN)等頒布的標(biāo)準(zhǔn));④國外標(biāo)準(zhǔn)(如ANSI,DIN,BSI等頒布的標(biāo)準(zhǔn))。
方法確認(rèn)適用于:①非標(biāo)方法;②實驗室設(shè)計(制定)的方法;③超出其預(yù)定范圍使用的標(biāo)準(zhǔn)方法(例如,當(dāng)檢測標(biāo)準(zhǔn)要求測定物含量需小于1%,而實際待測物為8%~12%,實驗室采用該標(biāo)準(zhǔn)對待測物進(jìn)行了檢測,這就是超出標(biāo)準(zhǔn)要求范圍進(jìn)行的檢測,所獲得的結(jié)果依然是準(zhǔn)確且有效的);④擴(kuò)充和修改過的標(biāo)準(zhǔn)方法[2](例如,一則標(biāo)準(zhǔn)是應(yīng)用于飲料中某項指標(biāo)的檢測,細(xì)微修改后用來當(dāng)作白酒中某項指標(biāo)的檢測,對檢測結(jié)果進(jìn)行有效性評估后發(fā)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效,則此修改過的標(biāo)準(zhǔn)方法可靠有效)。方法確認(rèn)應(yīng)盡可能全面,以滿足預(yù)定用途或應(yīng)用領(lǐng)域的需要。但是以下幾種情況不需要再進(jìn)行確認(rèn):①知名技術(shù)組織公布的、國際上普遍采用、行業(yè)廣泛認(rèn)可的某些公司或者行業(yè)協(xié)會的標(biāo)準(zhǔn),通??梢圆贿M(jìn)行確認(rèn)而直接使用;②對于獲得政府、行業(yè)組織承認(rèn)的非標(biāo)準(zhǔn)方法可直接證實使用,不需進(jìn)行確認(rèn);③對科學(xué)書籍和期刊公布的方法,若是國際普遍采用或行業(yè)廣泛認(rèn)可的,可以直接證實使用;④對于儀器供應(yīng)商提供的方法,若檢測與校準(zhǔn)對象跟其描述的類型、范圍相同,且該方法為行業(yè)內(nèi)公認(rèn),則可直接證實使用。
通常而言,實驗室在新檢測標(biāo)準(zhǔn)投入使用前或者已經(jīng)確認(rèn)過的方法出現(xiàn)微小改動時(如改變稀釋了濃度指標(biāo),選用不同廠家的柱子等) 需要進(jìn)行方法驗證,進(jìn)行驗證時需要從人力資源、設(shè)備、環(huán)境條件、試劑等幾個方面去驗證是否有能力開展實驗室活動(包括檢測、校準(zhǔn)和抽樣),當(dāng)綜合考量上述條件均滿足檢測的要求后,還需進(jìn)一步驗證實驗室是否有能力滿足標(biāo)準(zhǔn)方法的要求。如何進(jìn)行實驗室驗證依賴于檢測目標(biāo)物的種類和實驗室手段的性質(zhì)。關(guān)注基礎(chǔ)參數(shù)(如回收率、線性、精密度、不確定度等)是否能達(dá)到實驗室標(biāo)準(zhǔn)要求。
方法確認(rèn)工作不是一項偶然行動,是經(jīng)過計劃和準(zhǔn)備的。方法確認(rèn)的內(nèi)容應(yīng)該廣泛且全面,以滿足預(yù)定用途或應(yīng)用領(lǐng)域的需要。標(biāo)準(zhǔn)方法的確認(rèn)準(zhǔn)則是:所用的人員、設(shè)備、試劑、環(huán)境等以證明實驗室能夠正確使用該新標(biāo)準(zhǔn)實施檢測過程,確定技術(shù)路線和相關(guān)參數(shù)。非標(biāo)方法的確認(rèn)通常從以下5個方面確認(rèn)。
(1)使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行比較或者評定偏差和精度。應(yīng)選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)該滿足其準(zhǔn)確度,應(yīng)該優(yōu)于擬確認(rèn)方法的準(zhǔn)確度;標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的種類、濃度范圍應(yīng)該與擬確認(rèn)方法相符合),采用不確定度檢驗法和t檢驗法和回收率檢驗法進(jìn)行方法確認(rèn)。在用回收率試驗進(jìn)行評價時應(yīng)該注意:加標(biāo)量應(yīng)該小于待測物含量的3倍;測定含量在mg/kg級時,回收率含量應(yīng)該在90%以上,測定含量在μg/kg級時,回收率含量應(yīng)該在80%以上,如果檢測方法復(fù)雜可以低至70%。
(2)與其他方法所得的結(jié)果進(jìn)行比較??梢圆捎胻檢驗(應(yīng)用t檢驗時,要求被檢驗的2組數(shù)據(jù)具有相同或者相近的方差)或F檢驗法進(jìn)行檢驗和判斷方法的顯著性問題。但是應(yīng)該注意進(jìn)行t檢驗之前必須先進(jìn)行F檢驗。
(3)實驗室間比對。利用實驗室間比對進(jìn)行方法確認(rèn),即在同樣條件下利用相同方法進(jìn)行重復(fù)性檢測和改變測試條件時利用不同方法進(jìn)行復(fù)現(xiàn)性檢測,得出重復(fù)性限r(nóng)和復(fù)現(xiàn)性限R。
(4)對影響結(jié)果的因素作系統(tǒng)性評審。利用對結(jié)果的因素做系統(tǒng)性評價——加強(qiáng)性檢驗,對抵御外來影響的穩(wěn)健度或抵御來自樣品(或檢測物)集體干擾的交互靈敏度進(jìn)行方法確認(rèn)。在作系統(tǒng)性評審進(jìn)行方法確認(rèn)時可進(jìn)行配對比較,即固定一因素從而消除其他因素的影響,兩側(cè)測量結(jié)果用配對數(shù)據(jù)差值D來進(jìn)行顯著性檢驗分析。
(5)根據(jù)對方法的理論原理和實踐經(jīng)驗的科學(xué)理解,對所得結(jié)果不確定度進(jìn)行的評定。
對于化學(xué)實驗室而言,方法驗證的技術(shù)參數(shù)有檢出限、回收率、方法標(biāo)準(zhǔn)曲線和精密度試驗。方法確認(rèn)的技術(shù)參數(shù)除了有檢出限、回收率、方法標(biāo)準(zhǔn)曲線和精密度試驗外,還需要進(jìn)行方法特異性(區(qū)分同分異構(gòu)體)、抗干擾性、耐用性和測量不確定度評估[3]。實驗室可在綜合考慮成本、風(fēng)險技術(shù)可行性基礎(chǔ)上,并根據(jù)預(yù)期的用途進(jìn)行方法確認(rèn),實驗室進(jìn)行方法確認(rèn)的內(nèi)容應(yīng)盡可能全面且完整,包括但不限于以下方法特性,方法選擇性、方法適用性、回收率、測量范圍或線性范圍、檢出限或定量限,正確度、穩(wěn)健度、靈敏度、精密度(重復(fù)性或復(fù)現(xiàn)性)、測量不確定度等。
當(dāng)被檢組分的濃度不是很高,且特性不是很明顯時,基于結(jié)果具有最大不確定度的期望時,通過方法檢測所能達(dá)到的最低含量叫做檢出限(LOD)。檢出限(LOD)包括方法檢出限(MDL) 和儀器檢出限(IDL),這2個概念不能相互混淆,信噪比可用來考查儀器性能但不適用于評估方法檢出限。方法檢出限是某特定分析方法在給定的置信度內(nèi)(如95%,99%或99.7%)能檢出待測樣組分的最低含量(最小濃度或者最小量)。這里說的檢出是指定性檢出,即判定樣品中存有濃度高于空白的待測物質(zhì),檢出限是一種定性判斷依據(jù)。
(1)基于空白標(biāo)準(zhǔn)偏差評估法。當(dāng)空白樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差不等于0時,獨立測試樣品空白,測定不少于10次,計算檢測結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差(S),空白+3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差(3S) 即為方法檢出限(MDL)。當(dāng)空白樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差等于0時,在空白樣品中添加最低可接受的濃度(添加量不少于10次),檢測待測物的濃度,計算標(biāo)準(zhǔn)偏差(S),3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差(3S)即為方法檢出限(MDL)。
(2)校準(zhǔn)公式適用范圍評估法。利用校準(zhǔn)方程的參數(shù)來確定檢出限,如果空白平均值+3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差(3S),校準(zhǔn)方程的截距a為儀器對于空白的響應(yīng),儀器響應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差是校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)誤差(Sy/x),利用校準(zhǔn)方程:yLOD=a+3Sy/x=a+bxLOD,則xLOD=3Sy/x/b(校準(zhǔn)曲線的斜率)得到檢出限。
(3) 確定檢出限的方法。在某些分光光度法中,以口出空白后與0.01吸光度對應(yīng)的濃度可為檢出限,氣相色譜分析的最小檢測量是指檢測器剛能產(chǎn)生與噪音相區(qū)別的響應(yīng)信號時進(jìn)入色譜柱的物質(zhì)的最小量,通常認(rèn)為剛能辨別的響應(yīng)信號是噪音的2倍,最小檢測濃度為最小檢測量與進(jìn)樣量體積的比。
定量限(LQD) 是指某特定分析方法在給定置信度和允許誤差范圍內(nèi)能夠從樣品中定量檢出待測組分的最低濃度或最低量。定量限(LQD) 也成定量檢測下限或者報告限,其結(jié)果能保證一定的正確度和精密度。但是當(dāng)待測物的最低濃度或者最低量在檢出限(LOD) 和定量限(LQD) 之間時,準(zhǔn)確度就沒有保障,此時檢測結(jié)果不一定準(zhǔn)確。美國國家標(biāo)準(zhǔn)局定義10倍空白標(biāo)準(zhǔn)偏差(即10σ空)。
痕量分析準(zhǔn)則見表1。
表1 痕量分析準(zhǔn)則
對于任何定量的方法,都需要確定被分析物濃度的適用范圍,因此實驗室應(yīng)該確定檢測方法校準(zhǔn)曲線的線性范圍。在線性范圍內(nèi)信號反應(yīng)與被分析物的濃度呈線性相關(guān),實驗室建立標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)覆蓋不同濃度(或數(shù)量級),6個及其以上(包括空白)校準(zhǔn)點,以操作反應(yīng)信號為y軸,以操作濃度為x軸,制作標(biāo)準(zhǔn)曲線,確定各種濃度的最大和最小的線性范圍。對于篩選方法,線性回歸方程的相關(guān)系數(shù)要不低于0.98;對于準(zhǔn)確定量的方法,線性回歸方程的相關(guān)系數(shù)要不低于0.99。相性范圍確定時應(yīng)該盡量滿足以下要求:①校準(zhǔn)用的校準(zhǔn)點應(yīng)該覆蓋目標(biāo)物濃度的50%~150%,如果需要做空白試驗,則應(yīng)該覆蓋目標(biāo)物濃度的50%~150%;②校準(zhǔn)用的校準(zhǔn)點應(yīng)盡可能均勻分布在目標(biāo)物濃度內(nèi),不同濃度應(yīng)該獨立配制,不能通過稀釋高濃度校準(zhǔn)點配制;③每個校準(zhǔn)點至少重復(fù)測定2次,建議3次或者更多次。
精密度是在規(guī)定條件下,獨立檢測結(jié)果間的一致程度。精密度說明檢測人員檢測結(jié)果的穩(wěn)定性。精密度的度量通常以不精密度表達(dá),量值用檢測結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差來表示,精密度越低,標(biāo)準(zhǔn)差越大。精密度與真值或者可接受的參考值無關(guān),僅取決于隨機(jī)誤差的分布。禁用物質(zhì)在進(jìn)行精密度試驗時,應(yīng)在LOD、2倍LOD和10倍LOD 3個水平進(jìn)行,對于已經(jīng)制定最高殘留量(MRL) 的,應(yīng)在LOD,MRL選擇合適的點三水平進(jìn)行,對于沒有制定最高殘留量(MRL) 的,應(yīng)在LOD、常見限量指標(biāo)選擇合適的點三水平進(jìn)行。每個點的重復(fù)測定次數(shù)不得小于6次。測試結(jié)果通過實驗室內(nèi)變異系數(shù)表達(dá),標(biāo)準(zhǔn)偏差(S) 可用Bessel公式計算得到(CV=標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值)。
重復(fù)性限(r) 是指重復(fù)性條件下由同一操作者測定2次,2次測試結(jié)果的絕對差值不超過此數(shù)的概率為95%,再現(xiàn)性限(R)是指在不同的實驗室,由不同的操作者使用不同的設(shè)備,按相同的測試方法,對統(tǒng)一被測對象獨立進(jìn)行測試,2次測試結(jié)果的絕對差值不超過此數(shù)的概率為95%。r和R均通過實驗室協(xié)作獲得,一般要求協(xié)作實驗室不少于8家。
為確保檢測數(shù)據(jù)結(jié)果準(zhǔn)確性、可靠性,方法確認(rèn)和驗證是一項不容忽視的工作,結(jié)合實驗室實際情況做好確認(rèn)和驗證工作,以得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果[4-5]。
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[5]許朝麗,石艷培.“食品分析”開放實驗室教學(xué)模式的探索與實踐 [J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2016(6):87-88.◇