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微量检测新视角:LOD、LOB与LOQ的科学区分与应用

2026-1-31 12:30| 编辑: 沙糖桔| 查看: 237| 评论: 0|来源: 小桔灯网|作者:贠楚

摘要: LOB着眼于系统本底,是噪声的标尺;LOD界定定性检出的边界,是灵敏度的体现;LOQ则划定可靠定量的起点,是实用性的保证。


在分析化学、环境监测、食品药品检验及临床诊断等领域,对微量或痕量化合物的检测能力是衡量方法有效性与可靠性的核心。为科学、客观地评价与表述这种能力,一系列专门的性能指标被建立并使用。其中,LOD(检出限)、LOB(空白限)和LOQ(定量限) 是最为关键和基础的三项指标。它们共同构成了方法灵敏度与可靠性的量化阶梯,但其内涵、应用场景与彼此关系常被混淆或误解。本文旨在系统阐述这三个概念的定义与来源、在检测中的意义与区别,以及各自的应用场景,以期为相关领域的实践提供清晰的理论依据。


01

概念界定与文件来源

这三个术语均源自分析化学的方法验证与确认体系,其定义已由多个国际或国家权威标准化组织予以规范化,确保全球范围内理解和使用的一致性。

1.

LOD

Limit of Detection,检出限

定义:LOD是指在给定的分析方法与置信水平下,能够被可靠地“检出”或“发现”的待测物质的最低浓度或量。其核心在于“检出”,即判断样品中“有”还是“无”目标物,是一个定性判断的阈值。高于LOD的信号,可以以较高的置信度(通常≥99%)认为其来源于目标分析物,而非背景噪声或空白波动。

文件来源:国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)在其指南中推荐使用此术语,并将其定义为“给定分析程序具有合理确定性地检测出分析物的最小浓度或量”。美国食品药品监督管理局(FDA)、美国环境保护署(EPA)、国际标准化组织(ISO)以及中国国家标准化管理委员会(如GB/T 27417-2017《合格评定 化学分析方法确认和验证指南》)等机构的指导文件中,均明确定义并规范了LOD的确定方法。

2.

LOB

Limit of Blank,空白限

定义:LOB是指在实际测量条件下,由空白样品(不含待测分析物)产生的测量信号(响应值)的统计上限。它表征的是测量系统本身的“背景噪音”水平。理论上,一个浓度为零的样品,其测量值有95%的概率会落在LOB以下。LOB是计算LOD的基础。

文件来源:LOB的概念在临床检验领域应用尤为广泛和严格,其权威定义主要来自美国临床和实验室标准协会(CLSI)发布的EP17-A2文件《检出能力和定量能力的评价方案》。该文件将LOB明确定义为“声称在空白样本中存在分析物时的最低测量结果”,强调了其作为判断“假阳性”风险的统计界限作用。

3.

LOQ

Limit of Quantification,定量限

定义:LOQ是指在给定的分析方法和可接受的精密度与准确度水平下,能够被可靠地定量测定的待测物质的最低浓度或量。其核心在于“定量”,即不仅要“检出”,还要能以规定的不确定度进行准确定量分析。通常要求在该浓度水平下,方法的重复性(精密度,以相对标准偏差RSD表示)和准确度(如回收率)达到预设的可接受标准(例如,RSD ≤ 10%或20%,回收率在80%-120%之间)。

文件来源:与LOD类似,IUPAC、FDA、EPA、ISO及各国的相关标准(如中国药典通则9101“分析方法验证指导原则”)均明确包含LOQ的定义与建立要求。它是方法验证中评价灵敏度与实用性的核心指标之一。


02

在检测中的意义与相互区别

这三项指标共同描绘了分析方法从“无法感知”到“定性发现”再到“精确定量”的动态能力范围,它们之间既有清晰的递进关系,又有本质的功能区别。


1

在检测中的核心意义



LOD的意义:

  LOD是方法定性能力的终极边界


它回答了“方法有多灵敏才能发现目标物?”的问题。在痕量分析、污染物筛查、违禁药物初筛等场景中,LOD至关重要。一个低于LOD的结果,只能报告为“未检出”或“低于检出限”,而不能断言目标物完全不存在。






LOB的意义:

  LOB是评估方法本底噪声和假阳性风险的标尺


它建立了空白样本响应值的合理波动范围。任何低于LOB的样品信号,在统计上都可以被认为是背景噪声,而非真正的分析物信号。LOB帮助实验人员理解在没有分析物时,仪器和方法的“正常表现”是什么,是判断检测结果可靠性的第一道防线。






LOQ的意义:

  LOQ是方法定量分析可行性的起点


它回答了“方法在多大浓度以上才能给出有意义的定量数据?”的问题。在实际样品分析中,特别是需要报告具体浓度值用于风险评估、含量测定、质量控制或法规符合性判断时,样品浓度必须达到或高于LOQ。低于LOQ但高于LOD的结果,虽可定性为“检出”,但不宜用于定量计算,因其不确定度过大。




2

相互之间的关键区别

特征维度

LOB

 (空白限)

LOD 

(检出限)

LOQ

 (定量限)

核心性质

背景噪声的统计上限

定性检出的统计下限

可靠定量的实践下限

主要功能

界定假阳性风险,区分噪声与潜在信号

判断分析物“有”或“无”

提供满足精密度与准确度要求的定量结果

数值关系

三者中最小,是计算的起点

通常 > LOB (经典公式:LOD = LOB + 1.645*SD低浓度样品)

通常 > LOD,常见关系是LOQ = 3~10倍 LOD


关系模型:可以将其想象成一个阶梯:

背景噪声区 (< LOB) 

 灰色定性区 (LOB ~ LOD) 

半定量/检出区 (LOD ~ LOQ) 

 可靠定量区 (≥ LOQ)


在LOB以下,信号极可能来自噪声;在LOB至LOD之间,存在一定的检出可能性,但假阳性风险较高;达到LOD,可定性检出;达到LOQ,方可进行令人信服的定量。


03

各自的应用场景

基于不同的意义和阈值,三者在实际工作中各司其职。

01

LOB的应用场景

方法开发与优化阶段:用于识别和降低背景干扰来源。例如,通过评估LOB,可以选择更纯净的试剂、更惰性的容器材料或优化样品前处理步骤以降低空白值。

质量控制与系统适用性评价:定期测定空白样本的响应,监控LOB是否稳定。LOB的显著升高可能提示试剂污染、仪器性能下降或实验室环境问题。

临界结果的风险评估:当样品测量信号略高于LOB但远低于LOD时,提醒分析人员该结果高度不确定,需谨慎解读或重新测试。


02

LOD的应用场景

痕量物质筛查与监测:在环境监测(如地下水污染物筛查)、食品安全(农药残留、真菌毒素筛查)、法医毒物分析中,首要任务是判断目标物是否存在。LOD是制定监测方案和判定“未检出”的依据。

方法灵敏度比较:在期刊论文或方法学研究中,LOD是评价和比较不同分析方法灵敏度高低的核心参数。

法规符合性初步判断:某些法规标准仅设定“不得检出”的要求,此时LOD就是执行该标准的直接技术依据。样品浓度低于方法LOD,即视为符合“未检出”要求。


03

LOQ的应用场景

定量分析与含量测定:所有需要报告具体数值的定量分析,如药品有效成分含量测定、食品营养素标注、环境污染物排放浓度计算、生物标志物浓度监测等,都必须确保目标物浓度在方法的LOQ以上。

法规符合性精确判定:当法规标准设定了明确的限量值(如食品中重金属最大残留限量MRL)时,实验室方法的LOQ必须低于或等于该限量值,才能保证在限量值附近能做出可靠的符合性判断。LOQ高于法规限量的方法是无效的。

制定方法的标准曲线范围:在利用校准曲线进行定量时,标准曲线的最低浓度点应尽可能接近LOQ,以确保定量范围覆盖实际需要。

数据报告与决策支持:对于浓度介于LOD和LOQ之间的样品,虽然可以报告“检出”,但应明确注明其定量不确定性,避免该数据被误用于需要精确数值的模型计算或关键决策中。

LOD、LOB和LOQ构成了分析化学中评价方法检测能力的三个基石性概念。LOB着眼于系统本底,是噪声的标尺;LOD界定定性检出的边界,是灵敏度的体现;LOQ则划定可靠定量的起点,是实用性的保证。 它们依次递进,数值上通常呈现LOB < LOD < LOQ的关系。

理解并正确应用这三个指标,对于科学设计分析方法、客观解读检测数据、准确评估合规风险以及有效进行实验室间比对都至关重要。在实践中,必须依据国际或国家公认的标准指南来确定这些参数,并在报告结果时清晰、规范地使用它们,以确保分析数据的科学性、可比性与公信力。将三者混淆使用,例如用LOD代替LOQ进行定量,或用LOQ作为“未检出”的判断标准,都会导至严重的误判,从而可能在科学研究、公共健康或商业决策中引发不可预见的后果。因此,严谨地区分和应用LOD、LOB与LOQ,是每一位分析工作者必须具备的基本素养。



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