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干货丨检验方法的验证、确认步骤及详细计算方法
时间:2020-05-18 18:43:54来源:中国农产品质量安全网作者:佚名

  对于检测实验室的工作人员来说

  检验方法的验证和步骤的确认

  是必须了解的知识

  今天,对检验方法的验证和确认步骤

  及详细计算方法

  进行了整理

  供各位同仁学习参考

  一、检验方法验证的基本内容

  检验方法验证的基本内容包括方案的起草及审批;检测仪器、人员与物料(标准物质、试剂等)确认;适用性验证(包括准确度试验、精密度测定、线性范围试验、特异性试验等);结果评价及批准等四个方面。

  二、检验方法验证的基本步骤

  首先是制定验证方案,然后对大型精密仪器进行确认,最关键的一步是检验方法的适用性试验,最后是检验方法评价及批准。

  1、验证方案的制定

  检验方法的验证方案通常由质量验证小组提出。根据产品的工艺条件、原辅料化学结构、中间体、分解产物查阅有关资料,提出规格标准,确定检查项目,规定杂质限度,即为质量标准草案。

  根据质量标准草案确定检查和试验范围,对检验方法拟定具体操作步骤,最后经有关人员审批方可实施。

  2、大型精密仪器的确认

  分析测试中所用的检测仪器一般可分为三类:

  A、普通仪器:崩解仪,折光仪、分析天平、酸度计、溶点测定仪、电导仪等:

  B、较精密仪器:旋光仪、永停滴定仪、费休氏水分测定仪、 自动滴定仪、药物溶出度仪、可见分光光度计、电泳仪等;

  C、大型精密仪器:紫外分光光度计、红外分光光度计、气相色谱仪、高效液相色谱仪、薄层扫描仪等。

  为了保证分析测试数据准确可靠,每台检测仪器在投入正式使用之前都应进行确认。

  检测仪器的确认是检验方法验证的基础,应在其它验证试验开始之前首先完成。

  检测仪器确认工作内容应根据仪器类型。技术性能而定,通常包括:安装确认、校正、适用性预试验和再确认。

  3、校正

  校正是仪器确认及检验方法验证中的一个重要环节,应当在验证试验以前进行校正。紫外分光光度计校正包括波长校正、吸收度测试、准确度测试、杂散光检查。

  气相色谱仪与高效液相色谱仪均要求做系统适用性试验。在规定的色谱条件下测定色谱柱的最小理论塔板数。分离度和拖尾因子,并规定变异系数应不大于2%。

  对于化学检验中使用的计量仪器包括容量瓶、移液管、滴定管、分析天平亦均应校正。

  4、适用性预试验

  仪器的安装确认完成以后,在其功能试验符合要求的情况下,应用标准品或对照品对其进行适用性检查,以确认仪器是否符合使用要求。

  例如对熔点测定仪的适用性预试验是采用已知溶点的甲硝唑做试验,测试结果与已知熔点比较。

  紫外分光光度计可用已知含量的某标准品试验,测得结果与已知数值对比,确定仪器是否符合使用要求。

  在完成上述各项试验工作的同时,应做好相应的文件记录等资料归档工作,每一台仪器均应有一套完整的档案资料。

  5、再确认

  为了确保仪器处于良好的使用状态,对于一台新购买的仪器在确认工作结束以后,应根据仪器的类别。确认的经验制定再确认的计划。

  再确认的时间间隔和内容要根据仪器类别和使用情况决定,一般是3个月、6个月或1年。

  仪器再确认的内容通常包括线路连接、附件备品消耗检查、清洁工作、功能试验、工作日记等,其中重点安装确认中的功能试验。

  三、检验方法的适用性验证

  检验方法的验证可分为三种情况处理:

  1、无需验证的方法。如药典(包括USP、EP、CP、JP等各国药典)的方法,一般只做系统适用性试验,以确认系统是否符合要求(主要指仪器稳定性及柱的分离度是否达标)。

  2、对比法。已在参比实验室验证过的分析方法,可用对比试验的方法来确认方法的可靠性,即将本实验室与参比实验室用同一方法对同批样品所测数据进行比较(如至少取五个批号,每批重复测定五次),判断方法在本实验室的可行性。

  如有差异需查明原因或设计方案,对方法进行再验证。

  3、需进行系统验证的方法。包括检测限或者定量限、准确度、精密度、标准曲线线性范围、特异性、稳健性等方面的验证。

  四、检验方法的评价及批准

  安装确认及适用性试验结束后,应将试验数据资料进行汇总分析。对检验方法作出正确的评价,验证报告的说明及结论部分应简明扼要。

  试验中的主要偏差应有适当解释。然后,报主管领导审批。检验方法验证的最终产物是一个经过验证的方法—根据验证的结果制订的由有关领导批准的检验方法。

  五、如何详细计算检出限?

  在如何正确或准确地估算检出限的问题上,国际分析界一直存有争议。检出限的特殊意义在于可以对一个给定的分析方法在低浓度水平的检测能力进行准确地评估,而考察一个分析方法在低浓度范围的检测性能,可以基于不同的角度或不同的侧重点,如可以从最小信号值与仪器噪音之比来考察,从方法测定空白的平均波动性来统计估算,也可以根据分析方法校准曲线的偏差特性来定量估算等等。

  检出限是评价一个分析方法及测试仪器性能的重要指标,所谓“检出”是指定性检出,即判定样品中存在有浓度高于空白的待测物质。

  ACS(美国化学学会)对这一定义作了更简明的概括:检出限是一个分析方法能够可靠地检测出被分析物的最低浓度。

  1、检测限(limit of detection,LOD)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。

  A、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1mg/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=(3×1mgL-1)/300=0.01mg/L。也可用绝对进样量表示,若进样体积为10ul,则其检测限为:D=3×(1mgL-1×10ul)/300=0.1ng。

  B、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5mL,则方法检测限为:D=0.01mgL-1×5mL/5g=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:

  A、峰/峰(peak to peak)信噪比,用某一段基线噪声的平均高度;

  B、峰/半峰(half peak to peak)信噪比,用某一段基线噪声平均高度的1/2;

  C、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。

  5、检出限的确定

  A、《全球环境监测系统水监测操作指南》中规定:给定置信水平为95%时,样品测定值与零浓度样品的测定值有显著性差异即为检出限:

  L = 4.6Sb

  式中:L——方法的最低检出浓度。

  Sb ——测定次数为n次的空白平行测定(批内)标准差(重复测定20次以上)。

  B、国际理论和应用化学联合会(IUPAC)规定对各种光学分析方法,可用下式计算:

  L = KSb/S

  L——方法的最低检出浓度

  Sb——空白多次测量的标准偏差(吸光度);

  S ——方法的灵敏度(即校准曲线的斜率)

  为了评估 ,空白测定次数必须足够多,最好能测20次。国际理论和应用化学联合会极力提倡取k值为3,一般来说,取 相应的置信水平大约为90%。

  若 =0,并不意味着 ,或检出限无限小。这时需配制一个浓度略大于零浓度的试样系列(能产生一个可测信号值)代替全程序空白试验,求出其标准偏差,用来代替 。

  此外,有时为了工作方便和便于比较,也规定一个大家能接受的信号值作为检出限,如分光光度法中,规定吸光度为0.010所对应的浓度即为检出限L。

  C、 美国EPA SW—846规定方法中的检出限为:

  L=3.143Sb

  D、某些分光光度法是以吸光度(扣除空白)为0.010相对应的浓度值或绝对量为检出限,这是一种实验室间的协定方案。

  E、气相色谱法:检测器恰能产生与噪音相区别的响应信号时所需进入色谱的物质最小量为检出限,一般为噪音的二倍。

  F、离子选择电极法:当校准曲线的直线部分外延的延长线与通过空白电位且平行于浓度轴的直线相交时,其交点所对应的浓度值即为该离子色谱所对电极法的检出限。

  由测得的空白值计算出的L值不应大于分析方法规定的最低检出浓度值,如大于方法规定值时,必须寻找原因降低空白值,重新测定计算至合格。

  6、校正曲线绘制:

  A、按分析方法步骤,通过实测浓度和仪器信号值的直线关系,确定实验室条件下的测定上限。当测定上限低于方法的检测上限时,只能用实测的直线范围。

  B、绘制校正曲线的分析步骤应与样品分析相同,并且不少于5个浓度值。

  C、校正曲线绘制与每批测定样品同时进行,对某些分析方法的校正曲线的斜率稳定,批间误差较小,使用原制校正曲线时,应与样品同时测定2份中等浓度标样和2份空白的平行样。

  测得标准的浓度(减去空白)值与原校正曲线相对应的浓度值的相对偏差,分光光度应小于5%;原子吸收法应小于10%,否则重新制作校正曲线。

  六、小结

  最后还要特别强调,检测限(检出限)和定量限(测定下限)是两个不同的概念,它们是评价一个分析方法及测试仪器性能的重要指标,检测限(检出限)是一个定性概念,而定量限(测定下限)是一个定量概念,搞清楚两者概念和相互关系,可提高色谱分析中检测结果的准确性和可靠性,特别在痕量分析中,检测限(检出限)和定量限(测定下限)的确定对于分析方法的选择具有重要意义,同样的,对于实验室质量控制也具有很重要的意义。

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