CN113214981B - 一种用于抗冻蛋白合成的生产方法及其设备 - Google Patents

一种用于抗冻蛋白合成的生产方法及其设备 Download PDF

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Abstract

一种用于抗冻蛋白合成的生产方法及其设备，其包括悬液分离器单元、细胞反应器系统、中空纤维柱纯化单元，以及用于控制本设备反应流程和条件的控制组件；悬液分离器单元设置有第一进液口，第一进液口与细胞反应器系统的内部连通，悬液分离器单元底端设置有流出口，流出口与细胞反应器系统的下端连接；细胞反应器系统下部设置有出液口，出液口与设置在中空纤维柱单元上部的第二进液口连通；控制组件包括中央控制器和操作键，操作键和中央控制器连接，另设置为控制组件提供能源的电源结构。

Description

一种用于抗冻蛋白合成的生产方法及其设备
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及为一种用于抗冻蛋白合成的生产方法及其设备。
背景技术
依据物种的来源，抗冻蛋白可分为下列几类：昆虫抗冻蛋白、鱼类抗冻蛋白、植物抗冻蛋白、真菌抗冻蛋白和细菌抗冻蛋白。抗冻蛋白又称热滞蛋白、冰结合蛋白，是一种具有特殊生物功能的蛋白质。在溶液中它能够吸附到冰晶表面，非依数性的降低溶液的冰晶生长点温度，抑制冰晶的生长，而不影响冰晶的熔点温度，产生热滞现象。
有研究表明：报春花海洋单胞菌体内产生一种大分子量(>1MDa)的高活性钙依赖抗冻蛋白MpAFP(M.primoryensis AFP)，在0.5mg/mL的浓度下，它能降低2℃以上溶液冰点，属于高活性抗冻蛋白。已有研究对该抗冻蛋白的活性区域进行了测序与模型构建，该模型已经确定了一个新的β-螺旋折叠和一个冰晶结合位点。β-螺旋在下方一侧包含一排结合位点的钙离子，在另一侧包含一个疏水核心。它解释了该区域对Ca2+的依赖性，以及其高度活跃的抗冻活性，这是第一个确定了结构特征的细菌抗冻蛋白。然而该抗冻蛋白具有特殊的性质且分子量极大，难以用传统的纯化技术。
因抗冻蛋白具有卓越的抗冻活性，因此其在低温医学、食品冷冻等领域都具有很大的发展潜力。但是因其工业生产成本高、工艺复杂，且生产产量低，所以目前大多数抗冻蛋白仍然停留在实验室研究阶段，缺乏用于抗冻蛋白生产的一体化流程设备和生产方法。
本发明针对上述问题，提供一种用于抗冻蛋白实验室生物合成的生产设备及其方法，以加速抗冻蛋白诱导表达，简化合成工艺。
发明内容
为了克服背景技术中提出的问题，本发明提供一种用于抗冻蛋白合成的生产方法及其设备。
一种用于抗冻蛋白合成的生产方法及其设备，其包括悬液分离器单元、细胞反应器系统、中空纤维柱纯化单元，以及用于控制本设备反应流程和条件的控制组件；所述悬液分离器单元设置有第一进液口，第一进液口与细胞反应器系统的内部连通，悬液分离器单元底端设置有流出口，流出口与细胞反应器系统的下端连接；所述细胞反应器系统下部设置有出液口，出液口与设置在中空纤维柱单元上部的第二进液口连通；所述控制组件包括中央控制器和操作键，操作键和中央控制器连接，另设置为控制组件提供能源的电源结构；通过此种方式将含有定量目标蛋白的相关材料投入细胞反应器系统内部，培养至目标要求后再将上述培养后的材料经进液口输送至悬液分离器单元，沉降后再经流出口输送回细胞反应器系统，经加料、重悬、调温、搅拌的步骤后进入中空纤维柱纯化单元进行分离纯化并进行后续收集。
进一步，所述细胞反应器系统包括反应器外壳，设置在反应器外壳内部的制冷机和搅拌器；在反应器外壳的上端设置有进料口，在反应器外壳的一侧或上端设置有取样口和排气口，进料口和取样口处分别设置封堵结构；制冷机的设置能够保证纯化过程所需的低温条件，搅拌器的设置可以显著提高菌株的繁殖速度，进料口、排气口和取样口的设置满足生物合成过程中的基本实验条件。
进一步，在所述反应器外壳内部还设置液位计和温度计，液位计和温度计的设置可以直观显示液体容积和反应温度，随时掌握菌株的生长速度，控制反应过程，反应时间短，反应效果好。
进一步，所述搅拌器包括搅拌杆，搅拌叶，和设置在搅拌杆上端的电机，电机与中央控制器连接；通过此种方式控制电机的旋转带动搅拌杆和搅拌叶的旋转，实现对反应器外壳内液体的搅拌功能。
进一步，在所述反应器外壳的上端还设置有用于容纳电机的放置结构，放置结构内部设置有用于放置电机的环形放置板；控制组件还包括电源结构和无线通讯模块，电源结构为电机提供能源，电机和中央控制器通过无线通讯模块实现连接；此种设置有效保证搅拌器的正常运转。
进一步，在所述反应器外壳的下端设置能够实现加热功能的底座，底座设置有用于容纳反应器外壳的第一容纳空间；此种可加热底座的设置能够提高菌株的繁殖速度。
进一步，所述控制组件包括设置在底座内部的加热电丝管，温度感应器，无线通讯模块和电源结构，加热电丝管，温度感应器和无线通讯模块分别与中央控制器连接；加热电丝管通过操作键预先设定好反应器外壳内的目标温度，设备开始工作后，加热电丝管开始加热，加热到预先设定好的温度时，加热电丝管停止加热；温度感应器实时监测反应器外壳内的温度；还通过无线通讯模块将中央控制器与计算机管理系统相连，从而实现远程操控和监控。
进一步，在所述底座内部还设置有用于容纳温度感应器、无线通讯模块和电源结构的第二容纳空间；底座底端设置有可拆卸板；日常使用时，可拆卸板固定在底座底端，需要更换第二容纳空间内的部件时，拆开可拆卸板进行拆卸即可。
进一步，所述悬液分离器单元包括一体连接的圆形筒和锥形筒，设置在圆形筒内部的中心溢流管，以及设置在中心溢流管一侧且经过第一进液口的进液管；进液管另一端伸入到反应器外壳的内部；在锥形筒的下端设置流出口，流出口通过第一出液管与反应器外壳的底端相连通；通过此种方式反应器外壳内的液体自进液管流入中心溢流管，中心溢流管内部装填的为诱导表达后的菌液，之后携带目标蛋白的菌株沉降至锥形筒的锥底并顺序经过流出口和第一出液管被输送回反应器外壳内部，进而再进行下一步操作。
进一步，在所述圆形筒的一侧设置有溢流出口，以排出上清液。
进一步，在所述进液管处设置第一离心泵，在第一出液管处设置第二离心泵，第一离心泵和第二离心泵分别与中央控制器连接；第一离心泵的设置能够辅助将液体自反应器外壳内送入中心溢流管，第二离心泵的设置能够辅助将携带目标蛋白的菌株自悬液分离器送入细胞反应器系统。
进一步，所述中空纤维柱纯化单元设置为中空纤维柱本体，在中空纤维柱本体的上端设置第二进液口，在中空纤维柱本体的下端设置渗透液出口，在中空纤维柱本体的一侧设置截留物出口，通过截留物出口收集目标蛋白；此种设置很好地实现了对目标蛋白的分离纯化步骤。
进一步，所述出液口和第二进液口之间通过第二出液管连通，且在第二出液管处设置辅助将细胞反应系统的菌液送入中空纤维柱本体内的第三离心泵；第三离心泵分别与中央控制器连接；具体使用时，菌液在中空纤维柱本体内被进行分离纯化。
进一步，所述控制组件还包括数据存储模块、数据分析模块和显示器，数据存储模块、数据分析模块和显示器分别与中央控制器连接；细胞反应器系统内的温度、搅拌器的搅拌速度、出料速度、离心泵速度的数据均通过操作键进行设置，且通过显示器进行展示；通过数据存储模块可对整个设备不同部分所涉及到的数据信息进行存储，还可通过操作键预先设定好相应工作运转模式，并将设定好的工作运转模式储存到数据存储模块中，工作时直接选择调用；通过数据分析模块对上述信息进行分析，且相关信息直接通过显示器进行展示；还可对上述信息进行存档，以方便下次直接调取使用，节省时间。
进一步，在所述圆形筒和中空纤维柱本体的外侧壁设置支撑部件，以保证圆形筒和中空纤维柱本体工作时的稳定性。
进一步，所述支撑部件包括卡在圆形筒或中空纤维柱本体的圆环，和分别设置在圆环下方的支撑架，支撑架围绕圆环的圆心均匀间隔分布。
本发明还公开了一种利用上述生产设备合成抗冻蛋白的方法，其具体包括：
S1：将含有目标蛋白的材料通过进料口送入反应器外壳内部，开始细胞反应器系统的蛋白诱导表达环节。
S2：在搅拌、控温条件下对上述材料进行过夜培养；
S3；将含有适当抗生素的LB培养液送入所述反应器外壳内部，在搅拌、控温条件下继续培养；
S4：取出定量S3中的所述菌液，测OD600值；OD600值到达目标范围后，反应器外壳内的已诱导表达后的菌液通过进液管和第一离心泵，经第一进液口进入中心溢流管，开始悬液分离器单元运行环节；
S5：携带目标蛋白的菌株自中心溢流管沉降至锥形筒，从流出口经过第一出液管和第二离心泵再次进入反应器外壳中；
S6：将定量细菌裂解液通过进料口投入反应器外壳内部，重悬菌液；
S7：将定量溶菌酶通过进料口投入反应器外壳内部，继续搅拌培养；
S8：上述步骤结束后，培养后的菌液通过出液口经第二出液管和第三离心泵，再经过第二进液口进入中空纤维柱本体，开始蛋白的纯化环节；
S9：纯化环节结束后，通过截留物出口收集中空纤维柱本体内的目标蛋白，其他液体通过渗透液出口排出。
S10：判断是否有新的远程控制信号，若有信号，则重新进入S1；若无信号，则生产结束。
本发明的有益效果：1、本技术方案通过将悬液分离器单元、细胞反应器系统、中空纤维柱纯化单元三个单元相耦合，将抗冻蛋白的生物合成全过程整合到一套系统中，通过对三个环节的细节设置满足蛋白质生物合成过程的基本条件，具有很好的技术效果；通过调整参数，有望普遍应用于其他蛋白生产；2、细胞反应器系统具备低温、常温的温控系统，反应器内的温度可以根据需求自由调节，可满足蛋白表达和纯化两个阶段的条件。3、细胞反应器系统内附搅拌器，可提高菌株繁殖速度；细胞反应器系统内附温度计和液位计，可以随时掌握菌株繁殖进度，控制反应过程，反应时间短，反应效果好；4、整个生产设备由远端计算机全程操控，更加智能化，效率显著提高。
附图说明
图1为本发明的整体结构前视透视图；
图2为本发明的整体结构示意图；
图3为本发明的整体结构(未带有支撑部件)前视示意图；
图4为本发明中悬液分离器单元的放大结构剖面图；
图5为本发明中细胞反应器系统和中空纤维柱纯化单元的放大结构剖面图；
图6为本发明中反应器外壳上端的放大结构剖面图；
图7为本发明中加热底座的放大结构示意图；
图8为本发明中细胞反应器系统从下往上看的放大结构示意图；
图9为本发明中控制组件的结构框图；
图10为本发明的具体操作流程图；
图11为抗冻蛋白和对照组重结晶过程中的十个最大冰晶最长轴的数据折线图(抗冻蛋白与对照组的IRI效果，由平均最大粒径进行表征)；
图12为空白对照组A的重结晶情况和含有抗冻蛋白组(MpAFP)B的重结晶情况；
图中，11、第一进液口；12、流出口；13、圆形筒；14、锥形筒；15、中心溢流管；16、进液管；17、第一出液管；18、溢流出口；19、第一离心泵；110、第二离心泵；21、出液口；22、反应器外壳；23、制冷机；24、进料口；25、取样口；26、排气口；27、液位计与温度计；28、搅拌杆；29、搅拌叶；210、放置结构；211、底座；2111、第一容纳空间；2112、第二容纳空间；2113、可拆卸板；31、第二进液口；32、中空纤维柱本体；33、渗透液出口；34、截留物出口；35、第二出液管；36、第三离心泵；4、控制组件；41、中央控制器；42、操作键；43、电机；44、无线通讯模块；45、加热电丝管；46、温度感应器；47、数据存储模块；48、数据分析模块；49、显示器；410、计算机管理系统；5、电源结构；6、支撑部件。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参照图1-图9，本实施例中的一种用于抗冻蛋白合成的生产设备，其包括悬液分离器单元、细胞反应器系统、中空纤维柱纯化单元，以及用于控制本设备反应流程和条件的控制组件4；悬液分离器单元设置有第一进液口11，第一进液口11与细胞反应器系统的内部连通，悬液分离器单元底端设置有流出口12，流出口12与细胞反应器系统的下端连接；细胞反应器系统下部设置有出液口21，出液口21与设置在中空纤维柱单元上部的第二进液口31连通；控制组件4包括中央控制器41和操作键42，操作键42和中央控制器41连接，另设置为控制组件4提供能源的电源结构5；通过此种方式将含有定量目标蛋白的相关材料投入细胞反应器系统内部，培养至目标要求后再将上述培养后的材料经进液口输送至悬液分离器单元，沉降后再经流出口12输送回细胞反应器系统，经加料、重悬、调温、搅拌步骤后进入中空纤维柱纯化单元进行分离纯化并进行后续收集。
细胞反应器系统包括反应器外壳22，设置在反应器外壳22内部的制冷机23和搅拌器；在反应器外壳22的上端设置有进料口24，在反应器外壳22的一侧或上端设置有取样口25和排气口26，进料口24和取样口25处分别设置封堵结构；制冷机23的设置能够保证纯化过程所需的低温条件，搅拌器的设置可以显著提高菌株的繁殖速度，进料口24、排气口26和取样口25的设置满足生物合成过程中的基本实验条件。
制冷机23与中央控制器41连接，制冷机23内设置有电源结构5；制冷机23可调节的温度为0-4摄氏度，以满足纯化过程中的低温需求。
搅拌器包括搅拌杆28，搅拌叶29，和设置在搅拌杆28上端的电机43，电机43与中央控制器41连接；通过此种方式控制电机43的旋转带动搅拌杆28和搅拌叶29的旋转，实现对反应器外壳22内液体的搅拌功能。搅拌叶29围绕搅拌杆28的中心均匀间隔设置，且搅拌叶29设置1-3层，每层数量设置2-5个；
在反应器外壳22的上端还设置有用于容纳电机43的放置结构210，放置结构210内部设置有用于放置电机43的环形放置板；控制组件4还包括电源结构5和无线通讯模块44，电源结构5为电机43提供能源，电机43和中央控制器41通过无线通讯模块44实现连接；此种设置有效保证搅拌器的正常运转。
在反应器外壳22的下端设置能够实现加热功能的底座211，底座211设置有用于容纳反应器外壳22的第一容纳空间2111；此种可加热底座211的设置能够提高菌株的繁殖速度。
控制组件4包括设置在底座211内部的加热电丝管45，温度感应器46，无线通讯模块44和电源结构5，加热电丝管45，温度感应器46和无线通讯模块44分别与中央控制器41连接；加热电丝管45通过操作键42预先设定好反应器外壳22内的目标温度，设备开始工作后，加热电丝管45开始加热，加热到预先设定好的温度时，加热电丝管45停止加热；温度感应器46实时监测反应器外壳22内的温度；还通过无线通讯模块44将中央控制器41与计算机管理系统410相连，从而实现远程操控和监控。加热电丝管45设置在底座211底部和内侧壁，加热电丝管45可调节的温度范围为30-50摄氏度，以实现全面均匀加热。
在底座211内部还设置有用于容纳温度感应器46、无线通讯模块44和电源结构5的第二容纳空间2112；底座211底端设置有可拆卸板2113；日常使用时，可拆卸板2113固定在底座211底端，需要更换第二容纳空间2112内的部件时，拆开可拆卸板2113进行拆卸即可。
悬液分离器单元包括一体连接的圆形筒13和锥形筒14，设置在圆形筒13内部的中心溢流管15，以及设置在中心溢流管15一侧且经过第一进液口11的进液管16；进液管16另一端伸入到反应器外壳22的内部；在锥形筒14的下端设置流出口12，流出口12通过第一出液管17与反应器外壳22的底端相连通；通过此种方式反应器外壳22内的液体自进液管16流入中心溢流管15，中心溢流管15内部装填的为诱导表达后的菌液，之后携带目标蛋白的菌株沉降至锥形筒14的锥底并顺序经过流出口12和第一出液管17被输送回反应器外壳22内部，进而再进行下一步操作。在圆形筒13的上端活动设置有筒盖。在圆形筒13的一侧设置有溢流出口18，以排出上清液。
中空纤维柱纯化单元设置为中空纤维柱本体32，在中空纤维柱本体32的上端设置第二进液口31，在中空纤维柱本体32的下端设置渗透液出口33，在中空纤维柱本体32的一侧设置截留物出口34，通过截留物出口34收集目标蛋白；此种设置很好地实现了对目标蛋白的分离纯化步骤。中空纤维柱本体32的中空纤维束大小为0.2-0.3μm，此种大小的纤维束能够截留目标抗冻蛋白，简化纯化工艺，大大节约成本。
控制组件4还包括数据存储模块47、数据分析模块48和显示器49，数据存储模块47、数据分析模块48和显示器49分别与中央控制器41连接；细胞反应器系统内的温度、搅拌器的搅拌速度、出料速度、离心泵速度的数据均通过操作键42进行设置，且通过显示器49进行展示；通过数据存储模块47可对整个设备不同部分所涉及到的数据信息进行存储，还可通过操作键42预先设定好相应工作运转模式，并将设定好的工作运转模式储存到数据存储模块47中，工作时直接选择调用；通过数据分析模块48对上述信息进行分析，且相关信息直接通过显示器49进行展示；还可对上述信息进行存档，以方便下次直接调取使用，节省时间。
操作键42包括总开关键、电机43控制键、电丝管控制键、制冷机23控制键、暂停键和继续键等，通过操作键42控制设备各个环节的有效运转，中央控制器41接收到操作键42的按键信号后，再进行相应的操作。
在圆形筒13和中空纤维柱本体32的外侧壁设置支撑部件6，以保证圆形筒13和中空纤维柱本体32工作时的稳定性。支撑部件6包括卡在圆形筒13或中空纤维柱本体32的圆环，和分别设置在圆环下方的支撑架，支撑架围绕圆环的圆心均匀间隔分布。
实施例2
请参照图1-图8，本实施例一种用于抗冻蛋白合成的生产设备在实施例1的基础上增加以下技术特征：在反应器外壳22内部还设置液位计和温度计，液位计和温度计的设置可以直观显示液体容积和反应温度，随时掌握菌株的生长速度，控制反应过程，反应时间短，反应效果好。
实施例3
请参照图1-图8，本实施例一种用于抗冻蛋白合成的生产设备在实施例1或2的基础上增加以下技术特征：在进液管16处设置第一离心泵19，在第一出液管17处设置第二离心泵110，第一离心泵19和第二离心泵110分别与中央控制器41连接；第一离心泵19的设置能够辅助将液体自反应器外壳22内送入中心溢流管15，第二离心泵110的设置能够辅助将携带目标蛋白的菌株自悬液分离器送入细胞反应器系统。出液口21和第二进液口31之间通过第二出液管35连通，且在第二出液管35处设置辅助将细胞反应系统的菌液送入中空纤维柱本体32内的第三离心泵36；第三离心泵36分别与中央控制器41连接；具体使用时，菌液在中空纤维柱本体32内被进行分离纯化。进液管16内、第一出液管17内和第二出液管35内的出料速度为0-40L/h。
实施例4
请参照图10，本发明还公开了一种利用上述生产设备合成抗冻蛋白的方法，其具体包括：
S1：将含有目标蛋白的材料通过进料口24送入反应器外壳22内部，开始细胞反应器系统的蛋白诱导表达环节。上述材料为含有接种目标蛋白和适量抗生素的LB培养液，总量为2-3L；
S2：在搅拌、控温条件下对上述材料进行过夜培养；通过操作键42调节电机43的旋转速度，制冷机23和加热电丝管45的温度，保持反应器外壳22的目标环境；通过控制电机43的旋转速度操控搅拌器的搅拌速度；制冷机23可调节的温度范围为0-4摄氏度，加热电丝管45可调节的温度范围为30-50摄氏度；
S3；将含有适当抗生素的LB培养液送入反应器外壳22内部，在搅拌、控温条件下继续培养；本步骤中加入的LB培养液体积：S1中的LB培养液体积为20：1。
S4：取出定量S3中的菌液，测OD600值；OD600值到达目标范围后，反应器外壳22内的已诱导表达后的菌液通过进液管16和第一离心泵19，经第一进液口11进入中心溢流管15，开始悬液分离器单元运行环节；
S4-1：OD600值的范围为0.5-0.7时，通过进料口24向反应器外壳22内部加入IPTG诱导剂至终浓度为1mM，进入S5；
S4-2：OD600值的范围未在0.5-0.7时，原菌液继续在反应器外壳22内培养，继续重复S4；
S5：携带目标蛋白的菌株自中心溢流管15沉降至锥形筒14，从流出口12经过第一出液管17和第二离心泵110再次进入反应器外壳22中；
S6：将定量细菌裂解液通过进料口24投入反应器外壳22内部，重悬菌液；
S6-1：重悬过程中，通过操作键42控制搅拌速度和反应器外壳22内部温度的培养条件；本步骤中的温度小于S2和S3中的温度；
S7：将定量溶菌酶通过进料口24投入反应器外壳22内部，继续搅拌培养，培养条件与S6-1中的培养条件相一致；
S8：上述步骤结束后，培养后的菌液通过出液口21经第二出液管35和第三离心泵36，再经过第二进液口31进入中空纤维柱本体32，开始蛋白的纯化环节；
S9：纯化环节结束后，通过截留物出口34收集中空纤维柱本体32内的目标蛋白，其他液体通过渗透液出口33排出。
S10：判断是否有新的远程控制信号，若有信号，则重新进入S1；若无信号，则生产结束。
实验结果显示，如图11所示，在解冻的过程中，小的冰晶会消失融合成大冰晶，这种现象称为冰重结晶，是冷冻过程中生物体低温损伤的主要原因之一。如图12A所示，在未添加抗冻蛋白的对照组中，冰重结晶现象严重，小冰晶快速生长为大冰晶，平均最大粒径为77.19μm；由图12B可见，含有抗冻蛋白的溶液在复温过程中，有明显的冰重结晶抑制现象，冰晶生长速度变缓，平均最大粒径显著变小，为31.36μm。上述数据表明成功制备出了目标抗冻蛋白，抗冻效果较好。
上述实施例的说明只是用于理解本发明。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进，这些改进也将落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于抗冻蛋白合成的生产设备，其包括悬液分离器单元、细胞反应器系统、中空纤维柱纯化单元，以及用于控制本设备反应流程和条件的控制组件；其特征在于，所述悬液分离器单元设置有第一进液口，第一进液口与细胞反应器系统的内部连通，悬液分离器单元底端设置有流出口，流出口与细胞反应器系统的下端连接；所述细胞反应器系统下部设置有出液口，出液口与设置在中空纤维柱单元上部的第二进液口连通；所述细胞反应器系统包括反应器外壳；所述悬液分离器单元包括一体连接的圆形筒和锥形筒，设置在圆形筒内部的中心溢流管，以及设置在中心溢流管一侧且经过第一进液口的进液管；进液管另一端伸入到反应器外壳的内部；所述控制组件包括中央控制器和操作键，操作键和中央控制器连接，另设置为控制组件提供能源的电源结构。
2.根据权利要求1所述的用于抗冻蛋白合成的生产设备，其特征在于，所述细胞反应器系统还包括设置在反应器外壳内部的制冷机和搅拌器；在反应器外壳的上端设置有进料口，在反应器外壳的一侧或上端设置有取样口和排气口，进料口和取样口处分别设置封堵结构。
3.根据权利要求2所述的用于抗冻蛋白合成的生产设备，其特征在于，所述搅拌器包括搅拌杆，搅拌叶，和设置在搅拌杆上端的电机，电机与中央控制器连接。
4.根据权利要求3所述的用于抗冻蛋白合成的生产设备，其特征在于，在所述反应器外壳的上端还设置有用于容纳电机的放置结构，放置结构内部设置有用于放置电机的环形放置板；控制组件还包括电源结构和无线通讯模块，电源结构为电机提供能源，电机和中央控制器通过无线通讯模块实现连接。
5.根据权利要求2所述的用于抗冻蛋白合成的生产设备，其特征在于，在所述反应器外壳的下端设置能够实现加热功能的底座，底座设置有用于容纳反应器外壳的第一容纳空间。
6.根据权利要求5所述的用于抗冻蛋白合成的生产设备，其特征在于，所述控制组件包括设置在底座内部的加热电丝管，温度感应器，无线通讯模块和电源结构，加热电丝管，温度感应器和无线通讯模块分别与中央控制器连接；加热电丝管通过操作键预先设定好反应器外壳内的目标温度，设备开始工作后，加热电丝管开始加热，加热到预先设定好的温度时，加热电丝管停止加热；温度感应器实时监测反应器外壳内的温度；还通过无线通讯模块将中央控制器与计算机管理系统相连，从而实现远程操控和监控。
7.根据权利要求1所述的用于抗冻蛋白合成的生产设备，其特征在于，在所述锥形筒的下端设置流出口，流出口通过第一出液管与反应器外壳的底端相连通。
8.根据权利要求7所述的用于抗冻蛋白合成的生产设备，其特征在于，在所述进液管处设置第一离心泵，在第一出液管处设置第二离心泵，第一离心泵和第二离心泵分别与中央控制器连接。
9.根据权利要求1所述的用于抗冻蛋白合成的生产设备，其特征在于，所述中空纤维柱纯化单元设置为中空纤维柱本体，在中空纤维柱本体的上端设置第二进液口，在中空纤维柱本体的下端设置渗透液出口，在中空纤维柱本体的一侧设置截留物出口，通过截留物出口收集目标蛋白。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的用于抗冻蛋白合成的生产设备合成抗冻蛋白的方法，其特征在于，
S1：将含有目标蛋白的材料通过进料口送入反应器外壳内部，开始细胞反应器系统的蛋白诱导表达环节；
S2：在搅拌、控温条件下对上述材料进行过夜培养；
S3；将含有适当抗生素的LB培养液送入所述反应器外壳内部，在搅拌、控温条件下继续培养；
S4：取出定量S3中的菌液，测OD600值；OD600值到达目标范围后，反应器外壳内的已诱导表达后的菌液通过进液管和第一离心泵，经第一进液口进入中心溢流管，开始悬液分离器单元运行环节；
S5：携带目标蛋白的菌株自中心溢流管沉降至锥形筒，从流出口经过第一出液管和第二离心泵再次进入反应器外壳中；
S6：将定量细菌裂解液通过进料口投入反应器外壳内部，重悬菌液；
S7：将定量溶菌酶通过进料口投入反应器外壳内部，继续搅拌培养；
S8：上述步骤结束后，培养后的菌液通过出液口经第二出液管和第三离心泵，再经过第二进液口进入中空纤维柱本体，开始蛋白的纯化环节；
S9：纯化环节结束后，通过截留物出口收集中空纤维柱本体内的目标蛋白，其他液体通过渗透液出口排出；
S10：判断是否有新的远程控制信号，若有信号，则重新进入S1；若无信号，则生产结束。
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