生命科学产业链系——质谱仪深度报告：政策支持自主可控，国产质谱崛起东风正劲

分析仪器领域的重中之重，生命科学产业链自主可控首要阵地 科研分析仪器是生命科学及医药医疗产业的重要基石，其中质谱仪是市场占比最大，均价最贵，技术壁垒最高的主要领域之一，2021年全球质谱市场约450亿元，预计2026年全球质谱仪市场规模可达700亿元。2021年国内质谱仪市场约150亿元，占全球市场30%，国产化率约10%。质谱仪具备高通量、高敏感性、高分辨率属性，奠定了在生命科学、医药医疗、半导体、环保、食品等多领域的检测应用领军地位，在自主可控方针下成为国产替代的首要阵地。 砥砺研发二十年，质谱国产力量崛起正当时 “十四五”、科技部、工信部相关政策均指出供应链设备需要稳定可控的重要方针，并明确仪器的硬性国产采购比例，加速开启国产质谱进口替代的进程。从2019年-2022年数据来看，政府招标采购项目中国产占比稳步提升，涵盖液相色谱串联三重四极杆质谱、气相色谱串联质谱等。质谱仪国产替代加速推进。 国内质谱领军企业整合政府和科研机构多方资源，深耕质谱仪研发二十年，积累专利技术和各学科人才，从核心零部件自主可控到高端质谱仪整机研发，逐步推进质谱仪国产替代，在ICP-MS、LC-MS/MS、GC-MS多领域推出自主产品，并向超高分辨率串联质谱等高端方向推进下一个研发周期。 质谱仪市场多元渗透，市场空间可观 美国科研端和生物医药医疗端质谱仪市场占比约70%，国内对标领域由于下游行业标准及市场空间存在客观差距，应用端渗透仍有较大空间，叠加半导体环保领域的存量市场，未来国产质谱的市场份额可期。随着制药行业、医疗检测诊断行业、科研院所的质谱应用多元化渗透，2026年对应质谱仪市场有望达到135亿元，叠加其它赛道国内质谱市场有望达到240亿元。质谱流式细胞仪等新兴领域有望带来质谱市场带来更大增量空间。 投资建议：国产加速替代，三重周期叠加开启国产质谱行业高景气周期政策导向下质谱仪国产替代加速，领军企业厚积薄发拓宽产品线，应用端多元化渗透打开长期市场空间，建议关注在质谱领域研发深度布局的国产领军企业聚光科技、禾信仪器、莱伯泰科、皖仪科技、天瑞仪器。 风险提示：质谱仪政策落实不及预期、质谱仪市场增长不及预期 重点公司盈利预测、估值与评级 1质谱仪是科研仪器的重中之重 1.1质谱技术：20世纪以来最重要的分析技术之一 质谱(MS)是一种用来鉴定样品中化学成分的分析技术，主要通过电离化合物生成带电分子或分子碎片,并测量其质荷比和丰度来完成鉴定。分析样品进入质谱仪后，在离子源的作用下被转换为气态的阳离子（带正电）或阴离子（带负电），随后气态离子在质量分析器里磁场与电场的共同作用下，会产生不同的运动轨迹打在检测器上，进而由检测器将其转换为不同的电信号，再由计算机将信号转换为质谱图，质谱图为离子信号与质荷比的函数曲线图。在质谱图中，分子离子和碎片的质量数可用于确定化合物的元素组成或同位素特征。元素可通过其质量数进行唯一鉴别。 图1：质谱仪电离化合物 图2：质谱图显示荷质比与信号强度 质谱仪分类标准繁多，质谱仪的分类标准包括应用角度、质量分析器类型、离子源类型等。应用角度可将质谱分为有机质谱、无机质谱、同位素质谱、气体分析质谱。按质量分析器可分为双聚焦质谱、四级杆质谱、飞行时间质谱、离子阱质谱、傅里叶变换质谱。按离子源可分为EI、FD、MALDI、ESI、AB等。按质谱串联情况也可以根据质量分析器串联情况详细划分。 图3：质谱有多种分类标准 不同品类的质谱在应用上有明确偏向1）电感耦合等离子质谱仪系统的考虑因素包括系统的数据处理能力、定制选项、灵敏度和动态范围，适用于微量金属分析，代表产品为赛默飞世尔的iCAP™TQ ICP-MS；2)基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱仪结合了MALDI电离源和TOF质量分析器。TOF质量分析仪测量离子的m/z比，MALDI电离源确保样品挥发和电离，多用于生命科学和临床检测。以Bruker Daltonics的rapifleX MALDI-TOF/TOF系统为代表。3）LC/MS依靠液相分离系统和质谱仪来耦合样品分离和分析。典型的LC系统包括HPLC、UPLC和nano-LC。在LC/MS中，柱流是连续的，因此必须配备能够跟上的快速质量分析器。适合蛋白质组学和生命科学的液体样品分析。LC/MS系统的代表是Bruker Daltonics的timsTOF Pro质谱仪；4）GC/MS将气相色谱与质谱仪相结合，以分离和分析气相分子。适用于非极性化合物，如食品、环境、石化、法医学等。GC/MS系统非常适合分析小型、相对非极性的化合物，代表是LECO的Pegasus BT 4D GCxGC飞行时间质谱仪。 表1：各类质谱仪定位差异化明显 各类质谱中，串联质谱是重中之重，对应高端质谱需求，壁垒高，单价贵，是未来市场的主要方向。串联质谱是指用质谱作质量分离的质谱方法，分辨率更高，对分析物结构信息的检测能力更强，并能够测定混合物中的痕量物质。主要产品包括三重四极杆和Q-TOF质谱，在电感耦合等离子质谱和液相色谱联用质谱中串联质谱占90%以上，在气相色谱联用质谱中应用较少。 图4：三重四极杆质量分析器结构示意图 图5：Q-TOF质量分析器结构示意图 赛默飞世尔、沃特世、安捷伦等公司在主流产品如三重四极杆，Q-TOF领域竞争最激烈，产品性能相近，在高端串联质谱上差异化布局。 表2：三重四极杆和飞行时间质谱是最主要的质谱品类 1.2产业链技术壁垒高，国产化程度低 不同种类质谱仪的基本结构相同，主要分成五个部分：样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器及数据分析系统。与样品离子化相关的零部件为核心零部件，包括离子源和质量分析器。离子源可产生分析物离子，质量分析器可根据离子的质荷比(m/z)对其进行处理，检测器系统可检测离子并记录离子形态的相对丰度。 图6：离子源和质量分析器是质谱仪核心零件 1.2.1离子源-样品进行质谱分析的前提 在质谱分析中，离子源的主要功能是为样品离子化提供能量，将样品分子或者中性原子进行电离，形成具有不同质荷比的离子束，分析物的极性决定了离子源的选择。目前没有单一种类的离子化方法可以适用于所有的分析需求，需要根据样品的理化特性选择适当离子源。目前最常见的离子化方法包括电子电离、化学电离、电喷雾电离、大气压化学电离及大气压光致电离，以及激光解吸电离与基质辅助激光解吸电离等。 表3：离子源有多种类型适用于不同样品 1.2.2质量分析器-质谱分析核心零件 质量分析器种类较多，在性能与功能及应用上有明显差异，质谱仪常以质量分析器种类命名。质量分析器主要包括飞行时间质量分析器、四极杆、离子阱、离子回旋共振质量分析器及串联组合等类型。 图7：质量分析器发展史超过70年 各类质量分析器的性能差别具体体现在分辨率、质量精度、质量检测上限，相应价格也有明显差别。傅里叶变换离子回旋共振分析器（）和离子阱（）分析器分辨率和质量检测上限较高，价格也相对较高。 FI-ICR Orbitrap 表4：各类型质量分析器属性差异化定位明显 1.2.3质谱产业链国产化率低，质谱仪国产替代加速产业链发展 质谱上游产业链本土化的决定性因素是国产质谱份额的提升。国内质谱行业从2002年开始由科研院所牵头在研发上加大投入，零基础下坚持自主研发，培植国产核心零部件。科技部资助下每类质谱产品成功研发即代表国内相应生产链条打通，实现核心零部件自主可控生产，例如2011年带头攻关三重四极杆项目的聚光科技成为质谱仪自主生产的代表。但是，上游产业链的全面、大规模本土化仍面临挑战。质谱国产化率低，导致本土产业链的发展缺少土壤，国产质谱市场打开才能支撑上游定制化零部件研发生产投入。所以仪器国产替代是推动本土产业链的重要前提。进口质谱仪零部件通常出现捆绑销售，整体采购成本可达到国产零部件的十倍。目前经历了技术积累、产品研发、商业化进程，国产企业在加速蚕食国产质谱市场。随着下游市场的国产率提升，上游供应链研发生产动力增强，从而降低国产质谱生产成本和研发及定制化设计能力，进一步催化国产质谱份额提升，形成正循环。 2质谱仪市场稳步增长，国际巨头垄断行业 2.1全球市场稳步增长，供需两端高度集中 海外巨头质谱研发经历4个阶段。质谱仪从1960s年代投入使用，由高校逐渐转向企业进行商业化推广。从起初单一的GC-MS产品向离子源、质量分析器、进样系统多元化发展，在仪器的速度，灵敏度，使用便捷性上逐渐改善。质谱巨头在质谱领域产品推进节奏趋同，以安捷伦为例，公司在1965年步入分析仪器领域后，1971年开始推出首款气相色谱5930A，并首先从分析系统和计算机系统上升级，提高可操作性。1980s、1990s开始在离子源和质量分析器上多元化布局，拓展系统分析能力，使质谱仪产品丰富度提高。2000年后，安捷伦在质谱领域进入高速发展的十年，持续推进质量分析器和离子源等核心部件的研发升级，实现串联质谱的突破，推出三重四级杆和Q-TOF质谱仪，提高质谱分析的分辨率、一致性、准确性。 图8：安捷伦质谱产品经历四个阶段逐渐商业化多元化 根据TransparencyMarketResearch数据，2018-2026年全球质谱仪市场的CAGR将达到7.70%，预计2026年全球质谱仪市场规模将达112亿美元。在下游应用领域需求的拉动下，全球质谱仪市场将保持稳健增长的态势。 图9：预计2026年全球质谱仪市场规模可达112亿美元（单位：亿美元） 根据SDI统计，目前全球质谱仪市场主要被国际行业巨头占据，全球质谱仪市场的主要参与者为沃特世、丹纳赫、布鲁克、安捷伦、赛默飞、生物梅里埃、岛津等公司，大约占据全球了90%的市场份额。从全球市场来看，目前质谱仪的销售主要集中于欧美地区，其中北美地区占据了全球质谱仪市场的主导地位，美国是全球最大的质谱仪销售市场，英国、法国、德国占据了欧洲地区质谱仪市场的主要份额。 图10：2020年全球质谱仪市场集中度较高 2.2国内市场国产替代空间大，多领域份额待提升 我国近十余年质谱市场呈现快速增长，当前市场约150亿元，在科研端、临床检测端渗透率显著提高，预计2026年有望超过200亿元，目前国产化率较低，约10%。2003年进口了300多台质谱类仪器，2005年进口了950台，2007年就达到了1700台，2009年和2010年我国质谱类仪器的进口数量分别达到了3600余台和4000余台。2021年，国内进口台数达到15000台规模，20年进口金额约105亿元，同比增长15%。据新思界产业研究中心统计，2021年液质联用仪国产化率不足5%。 图11：近5年国内质谱进口市场稳步增长 按质谱分类看，四极杆占比最高达到70%，其余主要为飞行时间质谱。应用端来看，制药和食品领域需求量较集中，约20%，政府市场对应政府检测需求，如疾控中心、海关检测等。医院占比约5%，与科研院所、政府机关同属政府招采途径。政府招采比例合计可达40%。 图12：质谱仪市场以四极杆质谱为主 图13：应用端目前较分散，政府招采渠道占比约40% 2.3下游应用多点开花，重点关注生物医药 生物医药及科研为主要应用方向。科研需求和生物医药是下游市场未来主要拓展方向，具体为科研院所、IVD、生物制药、临床检验。2018年美国质谱仪在生物医药及科研领域占比达70%，成为质谱仪市场的主要方向，生命科学及其下游产业快速发展为质谱仪提供了广阔的市场前景，其它应用方向还包含食品、环境、半导体等领域。 图14：2018年美国质谱仪在生物医药及科研领域占比达65% 由于质谱仪高灵敏度、高特异性、重现性好，高通量、高效率和低成本等优势，可应用于临床生化检验、临床免疫学检验、临床微生物检验以及临床分子生物诊断等多领域，在微生物鉴定、新生儿疾病筛查、维生素检测等方面发挥重要作用。 表5：临床检测各领域充分发挥质谱仪高通量高灵敏度特点 除了临床应用外，质谱仪凭借其高度专一性、选择性与灵敏度，搭配样品前处理技术和色谱分离