安益谱 Cassitrap120K：中国首台自主研发四极杆 - 傅里叶静电阱超高分辨质谱仪的技术突破与应用
一、引言：超高分辨质谱的国产化里程碑
在现代分析检测领域，超高分辨质谱仪凭借 “百万分之一级质量精度”“十万级分辨率” 的核心优势，成为复杂基质中未知物筛查、痕量污染物鉴定、蛋白质组学深度分析等高端场景的 “不可替代工具”。长期以来，全球超高分辨质谱市场被国际品牌垄断，核心技术（如傅里叶变换离子回旋共振、轨道阱）受限于国外专利，国内实验室需依赖进口仪器，面临 “价格高昂、维护周期长、定制化响应慢” 等痛点。
2025 年，苏州安益谱打破技术壁垒，推出Cassitrap120K 四极杆 - 傅里叶静电阱超高分辨质谱仪—— 这是中国首台自主研发的四极杆 - 傅里叶静电阱联用超高分辨质谱仪，不仅实现 “傅里叶静电阱” 核心部件的国产化设计与制造，更以 “最高 12 万分辨率、全谱采集优势、多模式灵活切换” 的性能，对标国际顶尖超高分辨质谱仪，填补了国内在高端超高分辨质谱领域的技术空白，标志着我国质谱技术正式迈入 “超高分辨自主化” 时代。
二、Cassitrap120K 的核心技术突破：傅里叶静电阱的 “中国方案”
超高分辨质谱的核心在于 “质量分析器”，Cassitrap120K 创新性采用 “四极杆 - 傅里叶静电阱” 联用架构，其中自主研发的傅里叶静电阱质量分析器是技术突破的核心，通过独特的离子捕获与检测机制，实现 “高分辨率、高质量精度、宽动态范围” 的三重性能飞跃。
（一）最高 12 万分辨率：破解 “复杂基质分离难题”
分辨率是衡量质谱仪分离相近质量数离子能力的关键指标，例如在环境样品中筛查 “多溴二苯醚同分异构体”（质量差仅 0.002Da）、生物样品中鉴定 “同分异构体代谢物” 时，需超高分辨率才能实现有效分离。Cassitrap120K 的傅里叶静电阱通过两大设计实现分辨率突破：
- 离子捕获优化：采用 “双曲面静电阱” 结构，通过精密电场设计，将离子限定在阱内进行周期性振荡，振荡频率与离子质荷比（m/z）严格对应，较传统线性离子阱的离子捕获效率提升 40%，为高分辨率检测提供充足离子源；
- 傅里叶变换算法升级：搭载自主研发的 “高速傅里叶变换信号处理芯片”，可实时采集离子振荡信号并转化为质量谱图，在 m/z 200 处分辨率最高可达 12 万（国际主流超高分辨质谱仪分辨率通常为 10 万～15 万），能够有效分离 m/z 281.0785（如邻苯二甲酸二丁酯）与 m/z 281.0812（基质干扰离子），解决复杂基质中 “共流出离子难以区分” 的行业痛点。
（二）高质量精度：实现 “未知物精准定性”
质量精度（通常以 “百万分之一” ppm 为单位）决定未知物鉴定的准确性，例如在食品安全未知污染物筛查中，需通过 “实测质量与理论质量的偏差≤5ppm” 才能确定化合物分子式。Cassitrap120K 通过 “硬件校准 + 软件算法” 双重保障，实现高质量精度：
- 动态质量校准：内置 “全氟三丁胺（PFTBA）在线校准源”，可实时向离子阱中注入校准离子，自动校正质量轴偏差，将长期质量精度控制在≤2ppm（如测定利血平标准品，理论 m/z 609.2807，实测 m/z 609.2818，偏差仅 1.8ppm），远优于国际品牌 “≤5ppm” 的常规指标；
- 离子信号降噪：采用 “低温降噪检测器”，将检测器工作温度降至 - 20℃，减少电子噪声对信号的干扰，在检测低浓度离子（如 pg 级农药残留）时，仍能保持稳定的质量精度，确保未知物分子式推导的准确性。
（三）全谱采集优势：捕捉 “瞬时离子信号”
传统三重四极杆质谱仪需预设 “目标离子对” 进行选择检测，无法捕捉未知离子信号；而 Cassitrap120K 的傅里叶静电阱采用 “全谱采集模式”，可在一次分析中捕获 m/z 50~2000 范围内的所有离子信号，无需提前设定目标物，尤其适合未知物筛查与非靶向分析：
- 在环境水样未知污染物筛查中，一次进样即可采集水样中所有可离子化化合物的谱图，结合数据库匹配，可快速发现未预设的新型污染物（如新型全氟化合物）；
- 在药物代谢研究中，全谱采集可捕捉药物代谢过程中产生的瞬时中间产物，为代谢通路解析提供完整的数据支撑，避免因预设离子对遗漏关键代谢物。
三、灵活工作模式：适配从 “常规检测” 到 “高端分析” 的全场景需求
Cassitrap120K 创新性设计 “单四极杆低分辨模式、四极杆 - 静电阱串联高分辨模式、四极杆 / 静电阱并联混合模式” 三种工作模式，可根据不同检测需求灵活切换，既满足常规定量检测的高效性，又具备高端未知物分析的专业性，实现 “一台仪器覆盖全场景”。
（一）单四极杆低分辨模式：常规检测的 “高效选择”
在食品常规农药残留定量、环境常规污染物筛查等场景中，无需超高分辨率，更注重检测效率与成本控制。Cassitrap120K 的单四极杆模式（Scan/SIM）可快速完成常规检测：
- Scan 模式：单四极杆快速扫描 m/z 50~1000 范围，适合样品快速定性与基质初筛，分析速度可达 10 张谱图 / 秒，较传统超高分辨质谱仪的常规模式快 3 倍；
- SIM 模式：聚焦目标离子（如农药残留的特征离子）进行检测，灵敏度可达 0.1ng/mL，满足《GB 23200 系列》食品安全标准中常规农药残留的定量要求，且分析时间短（单样品检测仅需 5min），适合批量样品快速检测，运维成本较高分辨模式降低 60%。
（二）四极杆 - 静电阱串联高分辨模式：高端分析的 “核心武器”
在未知物鉴定、痕量污染物结构解析、蛋白质组学深度分析等高端场景中，需 “高分辨率 + 高特异性” 的双重保障。Cassitrap120K 的 “四极杆 - 静电阱串联模式” 实现 “靶向筛选 - 碎裂 - 高分辨检测” 的全流程分析：
- 四极杆筛选（Q1）：作为 “质量过滤器”，精准筛选目标母离子（如未知污染物的分子离子），排除大量基质干扰离子，提高后续检测的特异性；
- 碰撞碎裂（Collision Cell）：将 Q1 筛选的母离子导入碰撞室，在高纯氮气作用下碎裂为特征子离子，获取化合物的结构信息（如官能团断裂情况）；
- 傅里叶静电阱检测（FT Trap）：对碎裂后的子离子进行高分辨全谱检测，通过子离子的精确质量与丰度比，推导化合物结构。例如在土壤中新型持久性有机污染物筛查中，先通过 Q1 筛选 m/z 400~500 的可疑离子，再经碰撞碎裂后，用静电阱检测子离子的精确质量（如 m/z 256.0345、m/z 187.0218），结合质谱数据库匹配，可快速鉴定出新型溴代阻燃剂的结构。
（三）四极杆 / 静电阱并联混合模式：复杂样品的 “高效解析方案”
在复杂基质样品（如生物体液、食品提取物）分析中，常需同时完成 “已知物定量” 与 “未知物筛查”，传统仪器需分两次分析，效率低下。Cassitrap120K 的 “并联混合模式” 通过双通道设计，实现 “一次进样，双重分析”：
- 四极杆通道：同步检测预设的已知目标物（如食品中的 10 种常见真菌毒素），完成定量分析；
- 静电阱通道：同时采集全谱离子信号，进行未知物筛查（如是否含有未预设的新型真菌毒素）；
- 例如在谷物样品分析中，一次进样即可完成 “黄曲霉素 B₁等已知毒素的定量” 与 “新型镰刀菌毒素的未知筛查”，分析效率较传统方法提升 1 倍，且避免样品重复前处理带来的误差。
四、多领域应用：从 “基础研究” 到 “产业质控” 的全链条赋能
Cassitrap120K 的高分辨率、高质量精度与多模式优势，使其在环境监测、食品安全、生命科学、药物研发四大核心领域展现出独特价值，为高端分析需求提供国产化解决方案。
（一）环境监测：未知污染物的 “溯源利器”
随着环境污染物种类日益复杂（如新型微塑料、抗生素、全氟化合物），传统检测方法难以覆盖未知污染物。Cassitrap120K 可实现：
- 水体未知污染物筛查：对饮用水、地表水样品进行高分辨全谱分析，结合 “精确质量数据库”（如 HRMS 环境污染物数据库），可快速识别未知污染物（如新型全氟己基磺酸衍生物），并通过串联模式解析其结构，为污染溯源提供依据；
- 土壤复杂污染物鉴定：针对土壤中 “多组分、多形态” 污染物（如重金属络合物、农药降解产物），利用 12 万高分辨率分离相近质量的干扰离子，精准定量 pg 级污染物，满足《GB 15618-2018 土壤环境质量标准》中对痕量污染物的检测要求。
（二）食品安全：新型风险物质的 “预警屏障”
食品安全领域常面临 “新型非法添加剂、未知真菌毒素、农药降解产物” 等风险，Cassitrap120K 可构建 “从筛查到确证” 的完整检测体系：
- 新型非法添加剂识别：如在保健食品中筛查未获批的新型减肥成分（如氟西汀衍生物），通过全谱采集捕捉可疑离子，结合高质量精度推导分子式（如 C₁₇H₁₈F₃NO，精确质量 309.1342），再经串联模式解析结构，实现快速确证；
- 真菌毒素多形态分析：对谷物中黄曲霉素的 “糖苷化、甲基化” 衍生物（与母体毒素质量差仅 16Da 或 14Da），利用高分辨率有效分离，避免因干扰导致的假阳性，精准定量 μg/kg 级衍生物，填补传统方法无法检测毒素衍生物的空白。
（三）生命科学：蛋白质组学与代谢组学的 “深度工具”
在蛋白质组学、代谢组学研究中，需对 “复杂生物基质中的低丰度生物标志物” 进行精准鉴定与定量，Cassitrap120K 的性能可满足：
- 靶向定量蛋白质组学：对细胞裂解液中的低丰度蛋白质（如信号通路关键酶），通过串联高分辨模式选择特异性肽段离子（如 m/z 456.2318），实现 fmol 级定量，相对标准偏差（RSD）≤5%，为蛋白质表达差异分析提供可靠数据；
- 非靶向代谢组学：对血清样品进行全谱代谢物分析，一次性检测数千种代谢物（如氨基酸、脂质、有机酸），利用高质量精度（≤2ppm）匹配代谢物数据库，发现疾病相关的潜在生物标志物（如糖尿病患者血清中异常的丙酮酸代谢物）。
（四）药物研发：药物代谢与杂质分析的 “关键支撑”
药物研发中 “药物代谢动力学、杂质谱分析” 对质谱仪的分辨率与质量精度要求极高，Cassitrap120K 可助力：
- 药物代谢产物鉴定：对药物在体内的 Ⅰ 相、Ⅱ 相代谢产物（如羟基化、葡萄糖醛酸化产物），通过串联高分辨模式解析代谢产物的结构，确定代谢通路，为药物安全性评价提供依据；
- 药物杂质分析：检测药物中含量仅为 0.1% 的微量杂质（如合成中间体、降解产物），利用高分辨率分离药物主峰与杂质峰（质量差 0.005Da），结合精确质量推导杂质分子式，满足《ICH Q3A》药物杂质控制要求。
五、行业意义：中国质谱从 “跟跑” 到 “并跑” 的关键跨越
Cassitrap120K 的推出，不仅是安益谱自主研发的重大突破，更对国内分析检测行业产生深远影响，推动我国质谱技术实现 “三大跨越”：
（一）核心技术自主化：打破国际垄断
Cassitrap120K 的傅里叶静电阱、高速傅里叶变换芯片、低温降噪检测器等核心部件均实现国产化设计与生产，无国外专利依赖，彻底打破国际品牌在超高分辨质谱领域的技术垄断，为我国高端分析仪器的自主可控发展提供 “标杆案例”。
（二）性能对标国际化：提升国产仪器竞争力
Cassitrap120K 的最高 12 万分辨率、≤2ppm 质量精度、多模式灵活切换等性能，已达到国际顶尖超高分辨质谱仪水平（如赛默飞 QE 系列、布鲁克 maXis 系列），而价格仅为国际品牌的 60%~70%，维护周期缩短至 72 小时以内，大幅降低国内实验室的使用成本，提升国产仪器在全球市场的竞争力。
（三）应用场景本土化：服务国内产业需求
Cassitrap120K 内置 “中国特色数据库”（如中国食品安全风险物质数据库、中国环境优先控制污染物数据库），并可根据国内用户需求定制专属分析方法（如针对中药材中农残与重金属的同时分析方法），比国际品牌更贴合国内产业实际需求，为国内环境监测、食品安全、生物医药等产业的高质量发展提供技术支撑。
六、结语：以自主创新，开启超高分辨质谱的 “中国时代”
安益谱 Cassitrap120K 四极杆 - 傅里叶静电阱超高分辨质谱仪的推出，不仅是一款产品的诞生，更是我国质谱技术从 “技术跟随” 到 “技术引领” 的重要标志。它以 “自主研发的傅里叶静电阱” 为核心，以 “多模式灵活适配” 为特色，以 “全场景应用赋能” 为目标，为国内实验室提供了 “高性能、高性价比、高适配性” 的超高分辨质谱解决方案。
未来，随着 Cassitrap120K 的推广应用，我们有理由相信，国产超高分辨质谱仪将在更多高端分析场景中替代进口仪器，推动我国分析检测行业实现 “从依赖进口到自主可控” 的转变，为我国食品安全、环境保护、生命健康等领域的发展注入更强动力，开启超高分辨质谱的 “中国时代”。
