Friday, 28 February 2014

Penentuan Method Detection Level (MDL) dan Level of Quantitation (LoQ)

Ditulis Oleh : cak war | Anwar Hadi


Method Detection Level adalah kadar analyte yang ditentukan sesuai tahapan metode pengujian secara menyeluruh sehingga menghasilkan signal dengan probabilitas 99% bahwa signal tersebut berbeda dengan blanko. Nilai MDL dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
                       
MDL = t(0.01; n-1)sd
Keterangan:
t(0.01; n-1)      = tabel t dengan tingkat kepercayaan 99% dan derajat kebebasan n-1
sd = standar deviasi

Minimum pengujian dalam penentuan MDL adalah 7 kali pengulangan dengan minimum 3 hari yang berbeda, karena itu MDL dapat dinyatakan dengan:

MDL = 3,143sd

Pengulangan pengujian dilakukan dalam rentang waktu minimal 3 hari bertujuan untuk melihat variabilitas hasil pengujian terhadap waktu serta kondisi akomodasi dan lingkungan yang berbeda. MDL dapat diterima bila data hasil pengulangan pengujian memenuhi batas keberterimaan sebagai berikut:


1) simpangan baku relatif yang dinyatakan dalam prosentase (relative standard deviation, %RSD) yang merupakan perbandingan antara simpangan baku dengan rerata hasil pengulangan pengujian harus memenuhi batasan keberterimaan yang disyaratkan oleh metode pengujian yang sedang diverifikasi. Bila metode pengujian tidak mensyaratkan batasan %RSD maka %RSD hasil pengulangan pengujian dari proses verifikasi metode tidak boleh melebihi %CVHorwits. Secara matematika dapat dirumuskan sebagai berikut.
Minimal satu blanko metode (method blank) harus dianalisis dalam penentuan MDL sebagai kontrol kontaminasi. Selain itu, blanko metode sangat penting sebagai pengendalian mutu untuk menentukan validitas hasil MDL. Idealnya, nilai kadar blanko mendekati nol atau sangat-sangat kecil dan nilai ini dapat digunakan sebagai pengurang hasil pengujian spike.  Bila nilai kadar blanko ditemukan cukup besar maka pengujian dalam penentuan MDL harus diulang.

2) uji perolehan kembali (recovey test, %R) yang merupakan perbandingan nilai terukur dengan nilai target yang diperoleh dari hasil pengujian harus memenuhi batasan keberterimaan yang disyaratkan oleh metode pengujian yang sedang diverifikasi. Bila metode pengujian tidak mensyaratkan batasan %R maka rerata %R hasil pengulangan pengujian dari proses verifikasi metode tidak boleh melebihi Tabel 1. Secara matematika %R dapat dirumuskan sebagai berikut.
 

      Tabel 1: Penentuan batasan awal %R
Kadar (unit)
Batasan maksimum %R
100%
98 – 101
10%
95 – 102
1%
92 – 105
0,1%
90 – 108
0,01% (100 ppm)
85 – 110
10 ppm
80 – 115
1 ppm
75 – 120
10 ppb
70 – 125
Sumber: AOAC Guidelines for Single Laboratory Validation of Chemical Methods for Dietary Supplements and Botanicals

3) The signal to noise ratio (S/N) yang dinyatakan dalam perbandingan antara rerata hasil pengulangan pengujian dengan simpangan baku harus berkisar antara 2,5 – 10. S/N merupakan evaluasi kesalahan acak (random error) yang terjadi pada pengujian tertentu dan perkiraan presisi yang diharapkan dari sejumlah pengulangan pengujian. Bila S/N kurang dari 2,5 maka hal ini menunjukan kesalahan acak yang terjadi dalam pengulangan pengujian terlalu tinggi dan menghasilkan MDL yang tinggi. Dalam hal ini, penambahan analit ke sampel (spike) harus pada kadar yang lebih tinggi agar dapat meningkatkan signal yang ada. Namun sebaliknya, jika S/N lebih besar dari 10 maka penambahan kadar analit ke sampel (spike) biasanya terlalu tinggi, karena itu kadar analit yang ditambahkan harus pada kadar yang lebih rendah. Secara matematika S/N dapat dirumuskan sebagai berikut:
 

4) Pemilihan kadar spike dalam penentuan MDL harus sedemikian rupa sehingga hasil yang diperoleh memenuhi batas keberterimaan sebagai berikut:

MDL < kadar spike < 10MDL
     
Presisi yang dihasilkan dalam penentuan MDL sangat tergantung dengan kadar spike yang digunakan, karena itu MDL yang dihasilkan harus lebih besar dari 1/10 dari kadar spike. Bila kadar spike melebihi 10 kali MDL maka hal ini berarti bahwa kadar spike terlalu tinggi sehingga penentuan MDL harus diulang dengan menggunakan kadar spike yang lebih rendah. Namun sebaliknya, jika MDL yang dihasilkan lebih besar dari kadar spike yang digunakan maka hal ini berarti bahwa secara statistika sulit dibedakan antara kadar spike dengan blanko dan presisi yang dihasilkan sangat jelek. Karena itu, kadar spike yang terlalu rendah dalam penentuan MDL harus diulang dengan menggunakan kadar spike yang lebih tinggi.

Penentuan kadar spike dapat dilakukan dengan salah satu cara, antara lain, sebagai berikut:
a)  bila laboratorium melakukan verifikasi metode standar yang mencantumkan batas rendah kadar pengujian (Level of Quantitation, LoQ) maka informasi tersebut dapat digunakan untuk menentuan estimasi MDL yaitu:
 

dan kadar spike yang ditambahkan adalah:

     0,4 LoQ (1 – 5) = (0,4 – 2) LoQ

Sehubungan dengan MDL merupakan perkiraan batas terendah dari suatu kurva kalibrasi, maka faktor pengali 1 - 5 digunakan sebagai pertimbangan agar kadar analit yang ditambahkan (the spike level) mampu menghasilkan signal. Signal tersebut harus dapat dibedakan dengan background noise dari instrumen sehingga the signal to noise rasio (S/N) yang diperoleh dapat diterima secara statistika yaitu 2,5 - 10.
b)  estimasi MDL dapat ditentukan berdasarkan persyaratan pelanggan atau peraturan misalnya baku mutu lingkungan atau nilai ambang batas yang tercantum dalam peraturan perundang-undangan. Estimasi MDL harus dibawah nilai persyaratan tersebut dan untuk penentuan kadar spike maka nilai estimasi MDL yang diperoleh dikalikan dengan faktor 1 – 5.
c)  estimasi MDL dapat juga ditentukan dengan mempertimbangkan batas kemampuan instrumen yang digunakan. Berdasarkan informasi dari pabrik pembuat instrumen maka nilai estimasi MDL harus sama dengan batas terrendah kemampuan instrumen. Sedang kadar spike yang harus ditambahkan harus dibawah nilai kemampuan isntrumen dan dikalikan dengan faktor 1 – 5.

5)  Bila secara statistika MDL yang dihasilkan telah memenuhi batas keberterimaan maka MDL tersebut harus dibandingkan dengan nilai baku mutu lingkungan hidup. Jika MDL yang dihasilkan lebih kecil dari nilai baku mutu lingkungan hidup maka laboratorium dapat menggunakan metode tersebut untuk pengujian parameter kualitas lingkungan. Namun, bila MDL yang dihasilkan lebih besar dari nilai baku mutu lingkungan hidup maka laboratorium harus mencari metode pengujian lainnya hingga diperoleh nilai MDL dibawah nilai baku mutu lingkungan hidup.

Level of Quantification atau minimum quantitation level/MQL) merupakan kadar analit yang menghasilkan signal lebih besar dari blanko pada kondisi kegiatan rutin laboratorium. LoQ ditentukan sesuai persamaan:
                       
LoQ = 3,18 MDL = 3,18(3,143 sd) = 10sd

Bila MDL dan LoQ telah memenuhi batas keberterimaan secara statistika maka batasan ini dapat digunakan sebagai acuan laporan hasil pengujian sebagai berikut:
1) hasil pengujian contoh uji diatas nilai LoQ maka laporan harus mencantumkan nilai estimasi ketidakpastian sehingga laporan hasil pengujian lebih terkuantitatif (laporan = x ± u95%);
2)  bila hasil pengujian contoh uji berada diatas MDL namun dibawah LoQ (MDL<x<LoQ) maka hasil pengujian dilaporkan tanpa estimasi ketidakpastian (laporan = x);
3)  jika hasil contoh uji dibawah MDL maka laboratorium dapat melaporkan < MDL namun laboratorium harus tetap mencantumkan nilai MDL.
Secara teoritis, perkiraan perbandingan hubungan antara IDL : LoD : MDL : LoQ = 1 : 2 : 4 : 10 diilustrasikan sebagaimana dalam Gambar 1, dibawah ini:
         Gambar 1: Perbandingan batas deteksi dalam kurva kalibrasi

 

20 komentar:

  1. The detection limit (DL) may be expressed as:
    DL = 3.3 σ/S
    where σ = the standard deviation of the response
    S = the slope of the calibration curve
    The slope S may be estimated from the calibration curve of the analyte. The estimate of σ may be carried out in a variety of ways.

    kalau menggunakan ini bisa pa untuk LOD? apakah ini hanya untuk pengujian yg menggunakan instrumen?
    ini saya ambil dari ICH HARMONISED TRIPARTITE GUIDELINE. tolong penjelasannya. terima kasih

    ReplyDelete
  2. Penentuan LoD dengan menggunakan rumus tersebut, hanya dapat diterapkan pada pengujian menggunakan kurva kalibrasi dari instrumen tertentu, misal spektrofotometer, AAS, GC dan lain-lain. Standar deviasi residual diperoleh dari hubungan antara respon instrumen (absorbansi, intensitas, luas area) dengan kadar larutan kerja yang digunakan. Perlu dipertimbangkan bahwa kurva kalibrasi yang digunakan untuk menghitung LoD tersebut harus memenuhi persyaratan, sbb:
    1. koefisien regresi (r) > 0.995
    2. Pvalue < 0.05 pada tingkat kepercayaan 95%
    3. intersep (a) < MDL, dan
    4. %R(LCS) : 95% - 105%

    Semoga bermanfaat

    ReplyDelete
  3. Dimanakah saya bisa memperoleh buku yg dsusun oleh pak Anwar Hadi yg berjudul "ketidakpastian pengujian dan verifikasi metode standar"

    ReplyDelete
  4. Dimanakah saya bisa memperoleh buku yg dsusun oleh pak Anwar Hadi yg berjudul "ketidakpastian pengujian dan verifikasi metode standar"

    ReplyDelete
    Replies
    1. mba Mila, buku "Ketidakpastian pengujian parameter kualitas lingkungan" dan buku "Verifikasi metode pengujan parameter kualitas lingkungan" tidak dijual secara komersial namun dibagikan secara gratis kepada yang membutuhkan karena kedua buku tersebut diterbitkan oleh Kementerian Lingkungan Hidup saat itu. Saat ini Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan belum mencetak ulang, karena itu saya upload bagian-perbagian buku tersebut dalam blog ini agar siapapun dapat mempelajarinya. Di beberapa kesempatan saya diundang oleh laboratorium untuk membahasnya melalui in-house training. Makasih

      Delete
  5. assalamualaikum wr.wb
    mau nanya pak, bagaimana contoh menentukan MDLest menggunakan baku mutu apakah kita bebas menentukan MDLest asalkan dibawah baku mutu atau ada persyaratan tertentu, terima kasih

    ReplyDelete
    Replies
    1. Wass.wr.wb.,

      Sepengetahuan saya, belum ada persyaratan yang baku saat kita menetuan MDL estimasi menggunakan baku mutu lingkungan. Namun,berdasarkan pengalaman sebaiknya kisaran kadar target adalah (1/2 - 1/5) kali baku mutu. Makasih

      Delete
  6. Sore pak..boleh nanya : spike level di page 14 0.04..cara hitungnya dari mana ya ?..maaf baru belajar dari awal.

    ReplyDelete
    Replies
    1. Mohon maaf mas wahyudi, saya tidak mengerti yang dimaksud page 14 0.04. Namun demikian, spike level dapat ditentukan dengan berbagai pertimbangan diantaranya melalui:
      1) (0,4 - 2)x Limit of Quantitation
      2) (2 - 5)x Instrumental Detection Limit
      3) (2 - 5)x Baku mutu lingkungan atau nilai ambang batas
      4) (2 - 5) x persyaratan pelanggan

      Semoga jawaban ini dapat memuaskan

      Delete
    2. sore pak..tanya lagi..
      kita di lab menggunakan spektrofotometer untuk pengujian NH3 as N..dengan menganalisa aquades sebanyak 8 kali, didapatkan IDL : 0.002 mg/L. Langkah selanjutnya utk MDL, perhitungan buat spike levelnya di tambahkan berapa mg/L?..faktor (2-5)x IDL didapat dari mana ya pak ?..Terima kasih

      Delete
    3. Jika IDL telah diperoleh 0,002 mg/L maka kadar target untuk penentuan MDL = 0,002x(2-5) = 0,004 - 0,010 mg/L. Kadar target pada rentang tersebut diperlakukan sama dengan sampel sesuai tahapan metode. Faktor pengali 2-5 merupakan konstanta yang digunakan agar minimal 7 kali pengulangan pengujian dihasilkan signal to noise ratio (S/N) = 2.5 - 10. Jika S/N rasio kurang dari 2,5 maka hasil pengulangan pengujian lebih dipengaruhi noise instrumen. Sebaliknya jika S/N lebih besar dari 10, hal ini berarti bahwa hasil pengulangan pengujian lebih dipengaruhi signal yang merupakan daerah kerja. Semoga bermanfaat...

      Delete
  7. asssalamualaikum
    mau tanya pak, waktu saya melakukan percobaan penentuan LOD untuk kadar no2 di udara, saya pilih standar 0,8 ug untuk dijadikan sampel sebanyak 7 deret, ternyata menghasilkan sd yg kecil hanya 0,020 ug, waktu ditentukan LOD nya, lebih kecil dari acuannya yaitu SNI, gimana tuh pak...gimana cara bikin sampel yang mantap untuk penentuan LOD dan LOQ ini pak, terimakasih

    ReplyDelete
    Replies
    1. Wass.wr.wb.,
      Pennetuan LoD dan LoQ untuk udara ambien berbeda dengan penentuan MDL dan LoQ pengujian air. Penentuan LoD dan LoQ untuk NO2 diudara tidak melalui pengulangan pengujian pada kadar rendah, namun ditentukan berdasarkan kurva kalibrasi dengan menggunakan deret larutan kerja sesuai rentang kerja metode. Berdasarkan kurva kalibrasi tersebut, maka penentuan LoD dan LoQ berdasarkan rumus sebagai berikut:
      1) LoD = 3xSDresidual/slope (dalam satuan mikrogram)
      2) LoQ = 10xSDresidual/slope (dalam satuan mikrogram)
      Untuk mendapatkan satuan mikrogram/normal meter kubik (ug/Nm3), maka nilai LoD dan LoQ tersebut dibagi dengan data volume udara saat sampling. Semoga bermanfaat. Makasih

      Delete
    2. asslamualaikum pak
      bagaimana jika spike matriks yang digunakan dibawah mdl estimasi dan memenuhi semua batas keberterimaan. jika menggunkan mdl estimasi malah S/N >10..apakah saya tetap bisa menggunakan spike matriks yang dibawah MDL ESTIMASI.

      Delete
  8. ASSALAMU'ALAIKUM PAK
    mau tanya pak..apakah boleh menggunakan spike matriks dibawah hasil perhitungan MDL ESTIMASI. karena spike hasil perhitungan MDL ESTIMASI MENGHASILKAN S/N DIATAS 10. Misalnya MDL estimasi LOGAM AL= 2-10 PPM dicoba menghasilkan S/N 10,4 sedangkan dicoba spike dibawah 2 yaitu 1,4 memenuhi semua batas keberterimaan. terimakasih jawabannya.

    ReplyDelete
  9. assalamu'alaikum pak..
    bolehkah menggunakan SPIKE DIbawah MDL Estimasi. misal MDL ESTIMASI LOGAM AL DENGAN AAS= 2-10 PPM dicoba menghasilkan S/N DIATAS 10 YAITU 10,4 Kemudian saya coba dibawah 2 menghasilkan s/n 9 dan memenuhi semua batas keberterimaan. terimakasih jawabannya.

    ReplyDelete
    Replies
    1. Spike matrik pada penentuan MDL estimasi harus dalam keadaan kadar tinggi bahkan jika mungkin dalam keadaan padatan. Karena itu kita tidak boleh menambahkan spike matrik dibawah MDL.

      Delete
  10. assalamualikum pak anwar, untuk uji kinerja pH meter saya bisa lihat di file mana ya pak?
    terima kasih

    ReplyDelete
    Replies
    1. Wass.wr.wb., untuk uji kinerja pH, akurasi +/- 0,05 sedangkan presisi +/- 0.02

      Delete

 
Copyright © . infolabling Anwar Hadi - Posts · Comments
Theme Template by BTDesigner · Powered by Blogger