分析方法的质量评价

第三节　分析方法的质量评价

随着科学技术的不断发展，检测方法不断更新，评价检验方法的标准也逐步建立和完善起来。这些评价标准主要是检测限、精密度、准确度等，可以用数值来描述，称为分析方法质量评价参数。

一、灵敏度

一个方法的灵敏度（sensitivity）是指该方法对单位浓度或单位量的待测物质的变化所引起的响应值变化的程度。因此，它可以用仪器的响应值或其他指示量与对应的待测物质的浓度或量之比来描述。一个方法的灵敏度可因实验条件的变化而改变，在一定的实验条件下，灵敏度具有相对的稳定性。

在实际工作中，灵敏度通常以标准曲线斜率表示，即：

通过标准曲线可以把仪器响应量与待测物质的浓度或量定量地联系起来。可用下式表示标准曲线的直线部分。

A＝kc＋a

式中，A—仪器的响应量；

c—待测物质的浓度；

a—标准曲线的截距；

k—方法的灵敏度，即标准曲线斜率；k越大，方法灵敏度越高。

在原子吸收分光光度法中，国际理论与应用化学联合会（IUPAC）建议将所谓的“1%吸收灵敏度”叫做特征浓度，而将以绝对量表示的“1%吸收灵敏度”称为特征量。特征浓度（或特征量）越小，则方法灵敏度越高。

二、检出限

检出限（limit of detection或minimum detectability）是指分析方法在适当的置信水平内，能从样品中检测被测组分的最小量或最小浓度，即断定样品中被测组分的量或浓度确实高于空白中被测组分的最低量。

对于各种光学分析方法，可测量的最小分析响应值以下式表示：

XL＝Xb－Ks_b式中，XL—最小响应值；Xb—多次测量空白值的平均值；s_b—多次测量空白值的标准差；

K—根据一定置信水平确定的系数（一般当置信水平为90%，空白测量次数n＜20时，K＝3；置信水平为95%，n＞20时，K＝4．65）；

检出限＝Ks_b／m。式中，m为方法灵敏度，即单位浓度或单位量被测物质所产生响应值的变化程度，在实际工作中，以标准曲线斜率度量灵敏度；

三、精密度

精密度（precision）是指在一定条件下对同一被测物多次测定的结果与平均值偏离的程度。精密度是反映随机误差大小的一个量，测定值愈集中，测定精密度愈高；反之，测定值愈分散，测定精密度愈低。

精密度常用标准差（S）表示，可利用贝塞尔公式进行计算，即：标准差对平均值的百分数RSD表示，即：

上述两式中：

S—标准差；

x_i—各单次测定值；

x—多次测定值的平均值；

n—测定次数。

为了满足某些特殊需要，引进下述三个精密度的专用术语。

（1）平行性（replicability），系指在同一实验室中，当分析人员、分析设备和分析时间都相同时，用同一分析方法对同一样品进行的双份或多份平行样测定结果之间的符合程度。

（2）重复性（repeatability），系指在同一实验室内，当分析人员、分析设备和分析时间中至少有一项不相同时，用同一分析方法对同一样品进行的两次或两次以上独立测定结果之间的符合程度。

（3）再现性（reproducibility），系指在不同实验室（分析人员、分析设备、甚至分析时间都不相同），用同一分析方法对同一样品进行的多次测定结果之间的符合程度。

室内精密度即平行性和重复性的总和；室间精密度即再现性。

在精密度测定时应注意以下问题：

（1）分析结果的精密度与样品中待测物质的浓度水平有关。因此，必要时应取两个或两个以上的不同浓度水平的样品进行分析方法精密度的检查。

（2）精密度可因与测定有关的实验条件的改变而有所变动。通常由一整批分析结果中得到的精密度往往高于分散在一段较长时间里的结果的精密度。因此，如有可能，最好将组成固定的样品分成若干批，然后分散在一段适当长的时间里进行分析。

（3）因为标准偏差的可靠程度受测量次数的影响，因此在对标准偏差作较好估计时（如确定某种方法的精密度），需要足够多的测量次数（一般5～10次）。

（4）在质量保证和质量控制中，经常用分析标准溶液的办法来了解分析方法的精密度，这与分析实际样品的精密度可能存在一定的差异。

四、准确度

准确度（accuracy）是指在一定条件下，多次测定的平均值与真值相符合的程度。准确度是反映系统误差大小的一个量，误差愈大，说明测定愈不准确，即准确度低；反之，误差愈小，测定愈准确，即准确度高。准确度可以以绝对误差（一般情况称为误差）和相对误差表示。

绝对误差＝测定值－真值

相对误差＝（绝对误差÷真值）×100%

误差值有时是正值，有时是负值。真值虽然是客观存在的，但又是我们不能直接测定出来的。通常取一个试样进行若干次测定所得的数据总是参差不齐的，怎样从这些数据中选择最佳的数值呢？通常有两个数值可供选择，即平均值或中位值。

平均值是指将测定值的总和除以测定总次数所得的商。设X1，X2，X3，…，XN代表各次的测定值，N代表测定次数，以X代表平均值，则

中位值是指将一系列测定数据按大小顺序排列时的中间值。若测定次数为偶次数，则中位值为正中两个值的平均值。中位值的最大优点是求法简便而又直观。中位数与两端的数据分布无关，只有在测定数据是正常地在两端均匀地分布的情况下，它才能代表这个系列测定的最佳值。

在理想的情况下，如果数据在两端均匀地分布，那么平均值与中位值是相符合的。但在一般情况下，特别是测定次数较少时，平均值与中位值总是不完全符合的。

通常，某一个测定项目，交给有经验的分析人员用不同的公认标准方法进行多次测定，把这些数据用统计方法处理，所得的平均值或中位值就更可靠，或者说这个平均值或中位值接近真值。

在食品分析中，一般用标准品配制实际值作为真值；或通过使用不同分析方法对同一均匀试样进行多次测定，求得总体平均值来代表真值。

假如有一已知含糖量为24．36%的奶粉，进行数次测定所得平均值为24．31%，计算这个测定平均值的绝对误差和相对误差。

题解：

绝对误差＝测定值－真值＝24．31%－24．36%＝－0．05%

相对误差＝（绝对误差÷真值）×100%＝（－0．05÷24．36）×100%＝－0．21%

在实际工作中，一般在试样中添加已知标准物质量作为真值，并以回收率表示准确度，这是目前实验室中常用而又方便的确定准确度的方法。

回收率按下式计算：

式中，P（%）—加入标准物质的回收率；

X1—加标样品测定值；

X0—试样本底测定值；

m—加入标准物质的质量。

公式中的本底值X0，其测定精密度所显示误差反映随机误差；加入标准物质的质量m，其测定误差反映了系统误差。所以，回收率是两种误差综合指标，能决定方法的可靠性。

用回收率评价准确度时须注意：

（1）样品中待测物质的浓度和加入标准物质的浓度对回收率的影响。通常标准物质的加入量以与待测物质浓度水平相等或接近为宜。若待测物质浓度较高，则加标后的总浓度不宜超过方法线性范围上限的90%；若其浓度小于检测限，可按测定下限量加标。在其他任何情况下，加标量不得大于样品中待测物含量的3倍。

（2）加入的标准物质与样品中待测物质的形态未必一致；即使形态一致，其与样品中其他组分间的关系也未必相同。因而用回收率评价准确度并非全部可靠。选用与待测样品同品种的标准参考物是质控分析首选的。

（3）样品中某些干扰物质对待测物质产生的正干扰或负干扰，有时不能为回收率试验所发现。

（4）对回收率的要求数值是个比较复杂的问题，依分析测定方法难易和不同类型的分析方法而变化。一般mg／kg级应在90%以上；μg／kg级，如荧光法测定苯并（α）芘在80%；比较繁杂的方法70%即可，但最低不能小于70%。