医药行业供应链系列专题（二）：东风已至国产科学仪器崛起正当时.pdf

- 1 - 敬请参阅最后一页特别声明 市场数据 (人民币） 市场优化平均市盈率 18.90 国金医药指数 6352 沪深 300 指数 4853 上证指数 3642 深证成指 14387 中小板综指 13847 相关报告 1. 细胞治疗风起云涌，关注相关供应链产 业机遇 -医药行业供应链系列 .， 2021.7.29 王班 分析师 SAC 执业编号： S1130520110002 (8621)60870953 wang_ban 医 药行业供应链系列专题（二） ： 东风已至， 国产 科学 仪器崛起正当时 投资 逻辑 科学仪器 是国民经济高质量发展和基础科学创新的基础 ， 在制药与 生物医 学 、食品安全、环境监测、半导体、石油化工等领域都扮演了非常重要的角 色。 美国商务部数据显示，仪器仪表工业总产值只占工业总产值的 4%，但对 国民经济的影响达到 66%。 根据 SDI 数据显示， 2015 年，全球分析仪器市场 规模已经达 513.67 亿美元 ，中国占比 10%，同期中国 GDP 全球占比 15.4%。 随着中国经济迈向更高质量发展，科学仪器需求还将稳步提升。 我国科学仪器长期依赖进口 。 2018 年，色谱 、 光谱 和质谱 的进口比例分别 高达 73%、 80%和 85%， 国内亟待优秀的科学 仪器企业崛起。 质谱仪具有高灵敏度、高分辨率等优势，是我国科学仪器的重点发展领域。 科学仪器主要包括色谱、光谱和质谱等 ， 2018 年在中国市场规模分别为 94 亿元、 56.38 亿元和 111.93 亿元 。 色谱和光谱分别擅长定量和定性分析 ；质 谱得益于可以直接测量物质分子量，在对灵敏度 、 精度有很高要求的定性、 定量分析上具有很大优势。中国质谱基础研究起步较晚，过去 主要 依赖进 口。随着近年来政策的持续支持，中国质谱领域在专利布局、产品创新和市 场应用方面从无到有，取得了不错的发展。 下游 多领域共同推动国内质谱发展 ： 过去， 中国质谱市场 已经取得了快速增 长， 规模从 2014 年的 47.18 亿元增加至 2018 年的 111.93 亿元， 4 年 CAGR 达 24.11%。 未来，随着需求、政策和国产供给的共同推动，国内多个领域的 质谱市场将持续放量。 1）环境监测：绿色发展 对污染 监测、溯源、治理、 管控 提出了更高要求，环境监测国控点 /断面数量持续增加 。 2）制药和生物 医学：是全球 最大的 质谱市场应用领域， 2015 年占比 41%。临床 医学 检 验： 质谱在灵敏度、特异性 &准确性、分析速度、多指标同时检测等方面体 现了非常强的优势。 而 与 美国 15%的 占比相比， 我国 目前 临床质谱检验占临 床检验的比重不足 1%。 随着国内 LDT 政策逐渐开放等因素推动，该领域需求 将逐渐打开。 制药 工业 ：中国和 全球生物制药景气度持续向上 ， 质谱在 药 物 发现、 药物 开发、 药代动力学研究和临床药物试验 、 药品 QA/QC 的全过 程发挥了 重要作用。 3）半导体领域 ： 国产半导体企业的崛起为国产质谱进 入该领域提供更多可能。 4）食品安全领域的质量安全要求越来越高。中国 特色的药品安全标准为有技术沉淀的 国产 企业服务未被满足的需求提供了施 展空间。 投资建议 行业 观点 ：总量方面，基于目前中国经济向更高质量转型、 市场应用逐渐打 开、 国家政策持续支持 ，科学仪器产业具有 良好 的发展前景。 我们看好国内 高端精密仪器有效需求总量的崛起；结构性方面， 政策支持和 仪器企业创新 加速， 看好 国产质谱 企业 在国产替代下的增长弹性。 推荐组合 ：建议关注国内仪器企业聚光科技、禾信仪器、莱伯泰科、天瑞仪 器等 ， 以及临床 IVD 领域提供质谱仪器、试剂、检验服务等一站式解决方案 的安图生物等。 风险提示 研发和产业化进度不及预期；市场竞争加剧风险；核心零部件进口风险； 下游应用 需求低于预期 风险 。 5930 6262 6593 6925 7256 7588 7919 20 09 23 20 12 23 21 03 23 21 06 23 21 09 23 国金行业 沪深 300 2021年 09月 23 日 医药健康研究中心 医药 行业研究 买入 （ 维持评级 ） ) 行业深度研究 证券研究报告 行业深度研究 - 2 - 敬请参阅最后一页特别声明 内容目录 科学仪器行业概览 .5 科学仪器是国民经济高质量发展和基础科学创新的基础 .5 中国科学仪器产业潜力大 .6 国内产业政策持续支持 .7 色谱仪：优秀的定量和分离工具 .8 色谱原理及分类 .8 色谱法的优点和不足 .8 色谱市场规模 .8 光谱仪：定性能力强 .10 光谱原理及分类 .10 光谱法的优点和不足 .10 光谱市场规模 . 11 质谱仪：满足高灵敏度、高精度的定性和定量分析 . 11 质谱原理概况 . 11 质谱定性及定量能力 .13 按照应用范围的分类 .14 全球质谱市场规模 .15 国外质谱技术保持 领先水平 .16 中国质谱市场规模及进口数据 .20 国内质谱企业在多行业迎来发展机遇 .22 一、中国环境监测市场 .22 二、制药和生物医学 .23 三、半导体 .34 四、食品安全 .35 五、其他领域 .35 国内主要仪器企业情况 .35 聚光科技 .36 禾信仪器 .38 莱伯泰科 .40 天瑞仪器 .41 钢研纳克 .42 他山之石：赛默飞世尔 .42 公司介绍 .42 行业发展驱动力因素 .43 重点发力制药和生物科学 .43 致力于具有强大影响力的研发 .46 被验证的并购策略 .46 行业深度研究 - 3 - 敬请参阅最后一页特别声明 投资 逻辑与投资建议 .48 风险提示 .49 图表目录 图表 1：美国生命科学技术工具公司产品矩阵 .5 图表 2： 科学仪器主要类别 .6 图表 3：全球科学仪器 TOP20 .6 图表 4： 近年来国内支持科学仪器发展的相关产业政策 .7 图表 5： 色谱法按流动相种类的分类 .8 图表 6： 2020 年全球色谱仪市场规模分布 .8 图表 7： 2015-2020 年全球色谱仪市场规模 /亿美元 .8 图表 8： 2015-2020 年中国色谱仪市场规模 /亿元 .9 图表 9： 2014-2020 年中国色谱仪进出口数量 .9 图表 10： 2014-2020 年中国色谱仪进出口金额 .9 图表 11： 2020 年中国各类型色谱仪进口数量占比 .10 图表 12： 2020 年中国各类型色谱仪进口金额占比 .10 图表 13：光谱仪产品分类 .10 图表 14： 2018 年全球光谱仪市场分布 . 11 图表 15： 2015-2018 年中国光谱仪器市场规模 /百美万元 . 11 图表 16：质谱仪原理图 .12 图表 17： 按质量分析器区分的几种主要质谱仪原理对比 .13 图表 18： 按质量分析器区分的几种主要质谱仪性能对比 .13 图 表 19：全球质 谱 仪市场规模预测 /亿美元 .15 图表 20： 2019 年全球质谱仪市场分布 .16 图表 21：不同类型质量分析器的专利申请数量及逐年变化情况 .17 图 表 22：全球质谱仪质量分析器专利逐年申请数 量 .17 图表 23： 全球质谱仪质量分析器专利申请量排名前十位的主要研究机构 .18 图表 24：质谱仪质量分析器专利前 十位国家的专利申请数量 /件 .18 图表 25：质量分析器专利申请数量排在前五位的国家专利申请逐年变化情况 18 图表 26：国家重大科学仪器设备开发专项（ 2011）质谱仪项目汇总 .19 图表 27： 支持质谱发展的主要产业政策 .20 图 表 28： 2004-2020 年 中国质谱仪进口金额 /亿元 .21 图表 29： 2018 年中国质谱仪进口国占比 .21 图表 30： 2020 年中国质谱仪进口国占比 .21 图表 31：中国质谱仪市场规 模 /亿元 .22 图表 32：中国 “十四五 ”国控点质谱仪市场需求测算 .23 图表 33：质谱在生物制药领域的应用 .24 图表 34：包装组件材料污染物 .25 行业深度研究 - 4 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表 35：全球药品销售 TOP20 生 物药占比及销售额 .25 图表 36： 全球医药研发管线 .25 图表 37： 2014-2024 中国制药行业市场规模及预测 /十亿元 .26 图表 38： 2016-2020 CDE 受理 IND 注册申报情况 .26 图表 39： 2019-2025 全球不同类型临床质 谱市场规模 .26 图表 40： 临床检测常见质谱仪类型及应用领域 .26 图表 41：获药监局批准的进口临床质谱仪器 .27 图表 42： 获药监局批准的国产临床质谱仪器 .28 图 表 43：博奥检 验串联质谱可以筛查的疾病种类 .30 图表 44： ICP-MS 在微量元素检测上的优势 .31 图表 45： 各种维生素检测方法性能对比 .31 图表 46： 维生 素 D 质谱检测市场空间测算 .31 图表 47：现代感染性疾病痛点 .32 图表 48： 药物检测的几种方法对比 .33 图表 49： 半导体各环节所涉及的检 测仪器 .34 图 表 50：国内主要质谱仪公司产品矩阵 .36 图 表 51：谱育科技质谱仪产品 矩阵 .37 图表 52：禾信仪器发展历史 .38 图表 53： 禾信仪器营收拆分 .38 图表 54：禾信仪器销售 的质谱产品矩阵 .39 图 表 55：莱 伯泰科销售的质谱产品矩阵 .40 图表 56：天 瑞仪器销售的质谱产品矩阵 .41 图表 57： 天瑞仪器 2020 年 前五 大供应商 .41 图表 58：钢研纳克销售的质谱仪产品矩阵 .42 图表 59： Thermo Fisher2010-2020 年主要财务表现 .42 图表 60： Thermo Fisher 业务板块和收入结构 .43 图表 61： Thermo Fisher 2021Q2 LTM 收入构成 .44 图表 62：制药和生物科技领域发展驱动因素 .44 图表 63：通过产品创新和并购为客户提供一流的一站式服务 .45 图表 64： Thermo Fisher 在 mRNA 疫苗研发提供差异化产品和服务 .46 图表 65： Thermo Fisher 最新发布产品 .46 图表 66： Thermo Fisher 的重要历史并购 .47 行业深度研究 - 5 - 敬请参阅最后一页特别声明 科学仪器行业概览 科学仪器是 国民经济高质量发展和基础科学创新的基础 生命科学技术工具包含 用于学术研究和生命科学产品工业化过程中涉及到 的实验消耗品、分析工具、仪器和大型设备，应用于实验室、医疗诊断、 药物生产等多个场景，涉及多个学科交叉应用，是生命科学产业供应链中 的基石，一切研究生产都需要依赖工具进行。 科 学仪器是国际生命科学工具巨头的重点布局领域 。 我们把生命科学技术 工具 分为 试剂和耗材、仪器、设备三大类，下设具体十二个小类进行划分， 对 海外 十四家上市公司进行产品梳理并绘制成产品矩阵。通过矩阵可以看 出，国际巨头生命科学工具公司（例如丹纳赫、赛默飞、安捷伦、赛多利 斯）几乎贯穿整条产业链。其中，科学仪器是 各国际巨头重点布局的领域 之一。 图表 1：美国生命科学技术工具公司产品矩阵 来源：公司官网，国金证券研究所 除了服务于生命科学领域，科学仪器在国民经济高质量发展，以及重大基 础科学创新中都扮演了极为重要的角色。 美国商务部数据显示，仪器仪表 工业总产值只占工业总产值的 4%，但对国民经济的影响达到 66%。在科 研领域，科学仪器是科学创新的基础条件。据统计，截止 2017 年，诺贝 尔奖自然科学获奖项目中，因发明科学仪器而直接获奖的项目占 11%。而 且 72%的物理学奖、 81%的化学奖、 95%的生理学或医学奖都是借助尖端 科学仪器来完成的。 市场规模。 根据 SDI 数据显示， 2015 年，全球分析仪器市场规模已达 513.67 亿美元 ， 2020 年估计为 637.5 亿美元， 5 年 GAGR 4.4%。中国 2015 年科学仪器占全球市场约 10%。 科学仪器具体包括： 质谱、核磁共振、电镜、色谱、光谱、显微镜、元素 分析仪、氨氮仪、碳硫仪、辐射仪、传感器、精密天平、电流仪。其中色 谱 、 光谱 和质谱 等是原子 和 分子 在 定性和定量分析 中 的主要工具。 色谱和 光谱分别擅长定量和定性分析 ；质谱得益于可以直接测量物质原子量、分 子量，在对灵敏度 、 精度有很高要求的定性、定量分析上具有很大优势。 行业深度研究 - 6 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表 2： 科学仪器主要类别 来源：国金证券研究所 质谱仪具有高灵敏度、高分辨率等优势， 在科学仪器中具有极高的行业地 位 。 质谱 (MS) 是一种强大的分析工具，在各行各业有着广泛应用。在医 药和生命医学领域，质谱的高灵敏度和高分辨率为药物和生物系统复杂代 谢物的分析开辟了新的领域。与其他技术相比，质谱只是一种测定分子量 的技术，通过它我们可以预测分子式。它基于样品转化为电离状态，是否 碎裂，然后通过其质荷比 (m/e) 进行识别。质谱提供了丰富的元素信息， 是解释复杂混合物成分、未知化合物结构解析的重要工具。质谱还有助于 元素定量分析，即质谱信号的强度与相应元素的百分比成正比。它还可以 与色谱联用进行更高灵敏度的检测，如 LC-MS、 GC-MS 和 LC/MS/MS 等。 中国科学仪器产业 潜力大 海外企业在 全球科学仪器 行业中长期处于领先地位 。 根据美国化学会 C&EN 发布 2018 年度全球科学仪器品牌 TOP20 主要都是海外企业 。其中， 美国赛默飞（ Thermo Fisher Scientific） 仪器板块 销售额 达 63.3 亿美元， 排名第一；日本岛津公司排名第二，销售额 21.8 亿美元，仅为第一名的 1/3。 图表 3： 全球科学仪器 TOP20 来源： C&EN、国金证券研究所 2018 2017 1 1 T h e r m o F i sh e r S ci e n t i f i c 6 , 3 3 3 1 2 . 1 2 6 . 0 美国 2 3 S h i m a d zu 2 , 1 8 3 5 . 2 6 1 . 8 日本 3 4 R o ch e D i a g n o st i cs 2 , 0 6 4 5 . 2 1 5 . 6 瑞士 4 5 A g i l e n t T e ch n o l o g i e s 2 , 0 1 5 3 . 8 4 1 . 0 美国 5 2 D a n a h e r 1 , 9 4 1 - 1 5 . 0 9 . 8 美国 6 6 Z e i ss G r o u p 1 , 8 3 1 0 . 7 2 6 . 6 德国 7 8 B r u k e r 1 , 5 1 6 1 4 . 4 8 0 . 0 美国 8 7 M e t t l e r - T o l e d o I n t e r n a t i o n a l 1 , 4 9 7 9 . 8 5 1 . 0 瑞士 9 9 W a t e r s C o r p 1 , 2 0 5 2 . 1 4 9 . 8 美国 10 12 P e r k i n E l m e r 889 2 7 . 0 3 2 . 0 美国 11 11 B i o - R a d L a b o r a t o r i e s 871 1 4 . 0 3 8 . 6 美国 12 10 E p p e n d o r f 857 5 . 1 1 0 0 . 0 德国 13 14 S p e ct r i s 723 1 6 . 4 3 3 . 7 英国 14 13 JE O L 648 - 1 . 1 6 5 . 0 日本 15 15 H i t a ch i H i g h - T e ch n o l o g i e s 613 1 . 3 9 . 0 日本 16 17 N i k o n 571 1 0 . 5 8 . 0 日本 17 16 I l l u m i n a 569 1 0 . 5 1 7 . 1 美国 18 18 S a r t o r i u s 500 7 . 4 2 7 . 0 德国 19 19 O l ym p u s 357 3 . 1 5 . 1 日本 20 20 T e ca n 341 6 . 4 5 8 . 0 瑞士 排名 公司 2018 年仪器销量 （百万美元 ) 同比 ( % ) 占公司总营收 百分比 ( % ) 总部 行业深度研究 - 7 - 敬请参阅最后一页特别声明 国内产业政策持续支持 高端仪器供应链国产化空间潜力大。 根据智研咨询统计， 2018 年中国质谱 仪市场规模为 111.93 亿元，国内厂商在中国质谱仪市场的占有率仅为 14.40%。 政策支持是我国国产高端科学仪器从无到有取得不错发展的重要 因素。 顶层设计方面： 科学仪器始终是我国五年发展规划中的重要板块，在 “ 十 三五 ” 和 “ 十四五 ” 期间，国务院陆续出台多项政策，包括但不限于“十 三五”国家科技创新规划、“十三五”国家战略性新兴产业发展规划、 仪器仪表行业“十三五”发展规划、中华人民共和国国民经济和社会 发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要等。 专项资金支持方面： 为 提高我国科学仪器设备的自主创新能力和自我装备 水平，支撑科技创新，服务经济和社会发展，自科技部、财政部 2011 年首 次启动“国家重大科学仪器设备开发专项”以来，科技部、财政部、发改 委、工信部、自然科学基金等持续加大对科学仪器领域的政策支持力度。 仅 2011 年专项经 费支持力度达 7.7 亿元。此后，一系列“国家重大科学仪 器设备开发专项”持续推出，成为助力国内科学仪器发展的重要力量。 图表 4： 近年来国内支持科学仪器发展的相关产业政策 来源：政府官网、国金证券研究所 日期 部门 政策名称 内容 2021 科技部 “基础科研条件与重大科学仪器设备研发 ” 重点专项 2021 年度项目申报指南 拟支持项目涉及高端通用科学仪器工程化及应用开发、核心关键部件开发 与应用、高端化学试剂研制、应用于重大疾病诊断的生物医学试剂创制与 应用、同位素试剂、人类疾病动物模型创制研究、国家实验动物资源库服 务质量提升、实验动物质量评价、科学数据分析挖掘应用关键技术与软件 系统、科学数据自主应用软件等。 2021 工业和信息化部 医疗装备产业发展规划（ 2 0 2 1 - 2 0 2 5 年） ( 征求意见稿 ) 开发高端影像诊断装备，攻关突破基于新一代细胞标记、微流控分析技术 的高端细胞分析装备，多功能、集成化检验分析装备，高性能生化分析装 备、免疫分析仪、质谱分析设备等。 2021 国务院 中华人民共和国国民经济和社会发展第 十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要 明确指出，要加强高端科研仪器设备研发制造。 2020 科技部、发展改革 委、教育部、中科 院、自然科学基金 加强 “从 0 到 1” 基础研究工作方案 加强重大科技基础设施和高端通用科学仪器的设计研发，聚焦高端通用和 专业重大科学仪器设备研发、工程化和产业化研究，推动高端科学仪器设 备产业快速发展。 2019 中共中央办公厅 国 务院办公厅 关于促进中小企业健康发展的指导意见 以专精特新中小企业为基础，在核心基础零部件 ( 元器件 ) 、关键基础材料、 先进基础工艺和产业技术基础等领域，培育一批主营业务突出、竞争力强 、成长性好的专精特新 “小巨人 ”企业。 2019 国家发改委 产业结构调整指导目录 ( 2 0 1 9 年版 ) 将 ”药品、食品、生化检验用高端质谱仪、色谱仪、光谱仪、 X 射线仪、核 磁共振波谱仪、自动化生化检测系统及自动取样系统和样品处理系统 “列为 鼓励类行业。 2018 国家发改委 战略性新兴产业分类 ( 2 0 1 8 ) 将 “实验分析仪器制造 ”列入 “高端装备制造业 ”行业大类。 2017 国家发改委 战略性新兴产业重点产品和服务指导目 录（ 2016 版） 将智能化实验分析仪器、在线分析仪器列为智能制造装备产业，大力发展 医用质谱分析仪。 2017 工业部和信息化部 高端智能再制造行动计划 ( 2 0 1 8 - 2 0 2 0 ) 提出了要加强智能再制造关键技术创新与产业化应用、推动智能化再制造 装备研发与产业化应用、加快智能再制造标准研制等八大任务。 2016 国务院 仪器仪表行业 “十三五 ”发展规划 以国家重点产业安全、自主、可控为契机，推进重点产品核心技术自主化 进程，力争基本形成国家大型工程项目、重点应用领域自控系统和精密测 试仪器的基本保障能力和重大科技项目所需自控系统和精密测试仪器的基 础支撑能力。 2016 国务院 “十三五 ”国家战略性新兴产业发展规划 加强先进适用环保装备在冶金、化工、建材、食品等重点领域应用，加速 发展体外诊断仪器、设备、试剂等新产品。 2016 国务院 “十三五 ”国家科技创新规划 突破微流控芯片、单分子检测、自动化核酸检测等关键技术，开发全自动 核酸检测系统、医用生物质谱仪、高通量液相悬浮芯片、快速病理诊断系 统等重大产品，研发一批重大疾病早期诊断和精确治疗诊断试剂以及适合 基层医疗机构的高精度诊断产品，提升我国体外诊断产业竞争力。 2016 中共中央、国务院 国家创新驱动发展战略纲要 适应大科学时代创新活动的特点，针对国家重大战略需求，建设一批具有 国际水平，突出学科交叉和协同创新的国家实验室，研发高端科研仪器设 备，提高科研装备自给水平。 2011 科技部、财政部 国家重大科学仪器设备开发专项 为贯彻落实国家中长期科学和技术发展规划纲要 ( 2 0 0 6 - 2 0 2 0 年 ) 和国 家 “十二五 ”科学和技术发展规划，提高我国科学仪器设备的自主创新能力 和自我装备水平，支撑科技创新，服务经济和社会发展，科技部、财政部 2011 年首次启动 “国家重大科学仪器设备开发专项 ”。申报项目要突出重大 的特点，集成度高，投入较大，经费原则上不低于 2000 万。 行业深度研究 - 8 - 敬请参阅最后一页特别声明 色谱仪： 优秀的定量和分离工具 色谱原理及分类 原理： 它利用样品中各组分与流动相和固定相的作用力不同 (吸附、分配、 交换等性能上的差异 )，先将它们分离，后按一定顺序检测各组分及其含量 的方法。其广泛应用于石油化工、生命科学、环境监测、 食品等领域。 色谱按照流动相的分类： 流动相为色谱分离过程中携带组分向前移动的物 质。固定相为色谱分离过程中不移动的具有吸附活性的固体或是涂渍在载 体表面的液体。根据流动相的差异，色谱主要可以分为气相色谱法、液相 色谱法、超临界液相色谱法、电色谱法。其中气相色谱和液相色谱为应用 最广泛的两种色谱仪器。 图表 5： 色谱法按流动相种类的分类 来源：国金证券研究所 色谱法的优点和不足 优点： (1)分离效率高，可以有效分离复杂混合物，有机同系物、异构体； (2)灵敏度较高，可以检测出 g g-1(10-6)级甚至 ng g-1(10-9)级的物质 量； (3)分析速度快，一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析； (4)应用范围广：气相色谱：沸点低于 400的各种有机或无机试样的分 析、液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析； (5)高选择性， 对性质极为相似的组分有很强的分离能力。 不足 ： 被分离组分的定性较为困难。 色谱市场规模 全球市场规模： 色谱及其联用技术的日益普及是市场保持连续增长的主要 驱动 力，全球色谱仪市场规模不断增加，由 2015 年的 82.2 亿美元增加至 2020 年 100 亿美元，年复合增长率为 4.0%。 2020 年全球色谱仪市场规模 主要分布在北美、欧洲、中国及日本四地，北美市场占比 31%，欧洲市场 占比 26%，中国市场占比 16%，日本市场占比 10%。 图表 6： 2020 年全球色谱仪市场规模分布 图表 7： 2015-2020 年全球色谱仪市场规模 /亿美元 来源：智研咨询、国金证券研究所 来源：智研咨询、国金证券研究所 色谱类型 流动相 主要分析对象 气相色谱法 气体 挥发性有机物 液相色谱法 液体 可以溶于水或有机溶剂的各种物质 超临界流体色谱法 超临界流体 各种有机化合物 电色谱法 缓冲溶液、电场 离子和各种有机化合物 31% 26% 16% 10% 17% 北美 欧洲 中国 日本 其他 0 20 40 60 80 100 120 20 1 5 201 6 201 7 201 8 201 9 202 0 行业深度研究 - 9 - 敬请参阅最后一页特别声明 中国市场规模： 随着中国对食品安全、环境保护以及医疗卫生的重视度不 断提高，中国色谱仪市场规模不断扩大。 2020 年中国色谱仪市场规模为 107.2 亿元，较 2019 年的 100.7 亿元同比增长 6.5%。 图表 8： 2015-2020 年中国色谱仪市场规模 /亿元 来源：智研咨询、国金证券研究所 中国主要从国外进口高档色谱仪，出口则集中在中低档产品 ， 2019 年中国 色谱仪出口金额为 1.09 亿美元，进口金额为 9.99 亿美元； 2020 年中国色 谱仪出口金额为 1.15 亿美元，进口金额为 10.37 亿美元。 2020 年中国主 要进口液相色谱仪，共进口 16584 台液相色谱仪，占色谱仪总进口数量的 59.96%；进口金额为 6.73 亿美元，占色谱仪总进口金额的 64.88%。 2020 年中国共进口色相色谱仪 8980 台，进口金额为 2.69 亿美元。中国色 谱进口量约占市场总规模的 70%，对进口依赖度较高。 图表 9： 2014-2020 年中国色谱仪进出口数量 图表 10： 2014-2020 年中国色谱仪进出口金额 来源： 中国海关、 国金证券研究所 来源： 中国海关 、国金证券研究所 0 20 40 60 80 100 120 201 5 201 6 201 7 201 8 201 9 202 0 0 50 0 0 100 00 150 00 20 0 00 250 00 300 00 35 0 00 201 4 201 5 201 6 201 7 201 8 201 9 202 0 出口数量（台） 进口数量（台） 0 2 4 6 8 10 12 20 1 4 20 1 5 20 1 6 20 1 7 20 1 8 20 1 9 20 2 0 出口金额（亿美元） 进口金额（亿美元） 行业深度研究 - 10 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表 11： 2020 年中国各类型色谱仪进口数量占比 图表 12： 2020 年中国各类型色谱仪进口金额占比 来源： 中国海关 、国金证券研究所 来源： 中国海关 、国金证券研究所 光谱仪：定性能力强 光谱原理及分类 光谱仪原理及应用： 光谱仪（ Spectroscope）是将成分复杂的光分解为光 谱线的科学仪器，由棱镜或衍射光栅等构成，利用光谱仪可测量物体表面 反射的光线，可以广泛应用到包括食品、化学、电子学、空气污染、水污 染在内的各种领域。随着我国光谱仪技术水品的提升，以及近年来我国在 食品检测、环保监督等多个领域对光谱仪需求的增加，我国光谱仪行业规 模不断扩大。 光谱仪分类： 据初步统计，目前国际上的光谱仪器达 20 多种。其中，紫外 光谱、红外光谱、原子吸收光谱等使用最多、覆盖面最广。此外，激光拉 曼光谱和近红外光谱近年来也取得了较快的发展。 图表 13：光谱仪产品分类 来源：国金证券研究所 光谱法的优点和不足 优点： 分析速度快： 原子发射光谱用于炼钢炉前的分析，可在 l 2 分钟内， 同时给出二十多种元素的分析结果。 操作简便： 有些样品不经任何化学处理，即可直接进行光谱分析，采 用计算机技术，有时只需按一下键盘即可自动进行分析、数据处理和 打印出分析结果。在毒剂报警、大气污染检测等方面，采用分子光谱 法遥测，不需采集样品，在数秒钟内，便可发出警报或检测出污染程 度。 32. 47% 59. 96% 7. 57% 气相色谱仪 8980 台 液相色谱仪 16584 台 其他色谱仪 2093 台 25. 96% 64. 88% 9. 16% 气相色谱仪 2. 69 亿美元 液相色谱仪 6. 73 亿美元 其他色谱仪 0. 95 亿美元 行业深度研究 - 11 - 敬请参阅最后一页特别声明 不需纯样品 ：只需利用已知谱图，即可进行光谱定性分析，是光谱分 析一个突出优点。 可同时测定多种元素或化合物 ，省去复杂的分离操作。 选择性好： 可测定化学性质相近的元素和化合物。如测定铌、钽、锆、 铪和混合稀土氧化物，它们的谱线可分开而不受干扰。 灵敏度较高： 可利用光谱法进行痕量分析 。目前，相对灵敏度可达到 千万分之一至十亿分之一，绝对灵敏度可达 10-8g10-9g。 样品损坏少： 可用于古物以及刑事侦察等领域。 缺点： 定量能力差： 光谱定量分析建立在相对比较的基础上，必须有一套标 准样品作为基准，而且要求标准样品的组成和结构状态应与被分析的 样品基本一致，这常常比较困难。 标准样品建模成本高： 定性分析需要大量代表性样品进行化学分析建 模，建模成本很高。对于大量样品检测才有规模效应。 稳定性较差： 易受光学系统参数等外部或内部因素影响，经常出现曲 线非线性问题，对检测结果的准确度影响较大。 光谱市场规模 北美洲、欧洲和日本 是 全球光谱仪器最大的市场。实力最强的企业分布在 美国、日本、德国、英国、法国等发达国家。根据中国分析测试协会数据 显示， 2018 年全球光谱仪市场规模为 82.81 亿美元。其中，北美（美国和 加拿大）市场规模为 27.17 亿美元，占比 32.81%，欧洲市场占比 25.65%， 日本市场占比 12.27%，中国占比为 10.29%。 2015-2018 年之间，我国光 谱仪器市场年复合增速达到 7%， 2018 年市场规模达到 8.52 亿美元，约合 人民币 56.38 亿元（按照国家统计局公布的 2018 年人民币兑美元 的平均 汇率 6.61741 折算）。 图表 14： 2018 年全球光谱仪市场分布 图表 15： 2015-2018 年中国光谱仪器市场规模 /百 美 万元 来源：中国分析测试协会、国金证券研究所 来源：中国分析测试协会、国金证券研究所 质谱仪：满足高灵敏度、高精度的定性和定量分析 质谱原理概况 质谱分析法： 指的是将样品分子经过离子化后，利用不同质荷比（ m/z）的 离子在静电场或磁场中受到的作用力不同而改变运动方向，使其彼此在空 间上分离，最后通过收集和检测这些离子得到质谱图谱，实现分析目的一 32 . 81 % 25. 65% 12. 27% 10. 29% 3. 07% 15. 91% 北美 欧洲 日本 中国 印度 其他 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 201 5 201 6 20 1 7 201 8 行业深度研究 - 12 - 敬请参阅最后一页特别声明 种分析方法。特别是现代生物质谱， 具有更高的质量检测上限和精度，能 够 适用于生物大分子分子量（数十万）确定 ，以帮助完成 定性工作 。 质谱图 ：横轴表示单位电荷质量（ m/z）；纵轴表示离子流强度，通常以相 对强度（相对丰度）来表示。相对丰度以最强的离子流强度定义为 100%， 其他离子流以其百分比显示。质谱图的解析需要很强的专业读图能力，各 大质谱生产企业也会提供相应的质谱数据库及解析服务。 质 谱仪（ Mass Spectrometry）组成： 一般由进样系统（ Inlet System）、 离子源（ Ion Source）、质量分析器（ Mass Analyzer ）、检测器（ Ion Detector）等四部分构成。其中，离子源与质量分析器是质谱仪的技术核 心。 图表 16：质谱仪原理图 来源：中国知网、国金证券研究所 质谱仪根据核心部件质量分析器的不同，主要 分为 ： 四极杆质谱仪、三重 四级杆质谱仪、飞行时间质谱仪 和 离子阱质谱仪。 行业深度研究 - 13 - 敬请参阅最后一页特别声明 图 表 17： 按质量分析器区分的几种主要质谱仪 原理对比 来源：中国知网、国金证券研究所 性能对比： 四极杆质谱仪、三重四级杆质谱仪、飞行时间质谱仪 和 离子阱 质谱仪 由于各自原理不同，在价格、维护成本、定量、定性、速度、质量 上限、灵敏度、精度等性能方面各有优势 。 具体性能对比如下： 图表 18： 按质量分析器区分的几种主要质谱仪 性能对比 来源：国金证券研究所 质谱定性及定量能力 定性分析： 1）标准谱图检索定性： EI(70eV)标准谱库，书库、数据库、网 络检索； 2）相对分子质量测定：根据电离方式、测试条件和化合物分子结 行业深度研究 - 14 - 敬请参阅最后一页特别声明 构特点，获得分子量； 3）未知化合物的结构分析：分子量的确定：分子 离子峰的识别、分子式的确定：高分辨质谱法和同位素丰度法、分子 结构的确定：计算不饱和度 、 特征离子和特征碎片丢失。 定量分析： 1）根据离子流强度直接定量分析； 2）干扰较多的复杂混合物 定量分析： GC-MS、 LC-MS、 CE-MS 等。 多技术联合使用是趋势： 事实上，为了能够最大限度的发挥每 种分析仪器 的优势，可将两种或三种仪器进行联用来分析样品，联用技术能够克服仪 器单独使用时的缺陷，是未来分析仪器发展的趋势所在。 按照应用范围的分类 按照应用范围分类现有质谱仪主要划分为四大类： 有机质谱仪、无机质谱 仪、生物质谱和同位素质谱仪。其中，数量最多、用途最广的就是有机质谱仪。 有机质谱仪 有机质谱仪能够提供化合物的分子量、官能团结构等信息，主要用于 有机化合物的定性和定量。有机质谱仪通常与气相色谱、液相色谱等 技术联用，将复杂的有机混合物分离成纯组分再进入质谱仪，解决了 质谱只能分析纯品的弊端，充分发挥质谱仪的分析速度快、灵敏度高 的特长。 有机质谱仪广泛用于食品安全、环境监测、生命科学、药物代谢、医 疗卫生、石油化工、新能源、新材料等前沿领域，以及空间技术和公 安刑侦等特种分析领域。例如：环境监测领域，可利用有机质谱仪的 定性能力，分析 PM2.5 颗粒的组成成分 ； 食品安全领域，可利用有机 质谱仪的定量能力， 精确检测蔬菜水果中微量的农药残留是否符合国 家标准 ； 公安刑侦领域，有机质谱仪可以用于物证鉴定，毒品毒物分 析，纵火现场燃料或爆炸物的复杂分析，为案件快速准确 地 侦破起到 了重要的作用。 无机质谱仪 无机质谱仪检测的目标物是微量的无机元素，如土壤中重金属污染的 测定。无机质谱仪与有机质谱仪工作原理有所不同，区别在于离子化 的方式不一样 。 质量分析器部分可能是相同的，比如主流的无机质谱 仪的质量分析器都是四极杆。无机质谱仪主要是以电感耦合高频放电 (ICP)将待测物进行离子化。 ICP-MS 的谱线简单易认，可以同时测量 多种元素，灵 敏度与精度很高 ， 广泛用于地质学、矿物学、重金属测 定、核工业、环境监测等领域。按照不同的离子化方式，无机质谱还 有火花源质谱仪、辉光放电质谱仪、离子探针质谱仪、激光探针质谱 仪等。 生物质谱 电喷雾质谱技术和基质辅助激光解吸附质谱技术是诞生于 80 年代末期 的两项轨电离技术。这两项技术的出现使传统的主要用于小分子物质 研究的质谱技术发生了革命性的变革。它们具有高灵敏度和高质量检 测范围，使得在 pmol(10-12)甚至 fmol(10-15)的水平上准确地分析分 子量高达几万到几十万的生物大分子成为可能，从而使质谱技术真正 走 入了生命科学的研究领域，并得到迅速发展。 电喷雾质谱技术