Термодинамическая стабильность термолабильных соединений для долголетия при высокосдвиговой обработке

Термодинамическая стабильность и кинетика деградации термолабильных соединений для долголетия под воздействием напряжений сдвига при производстве

Аннотация

Термолабильные соединения, связанные с долголетием, и полифенольные биоактивные вещества часто подвергаются сочетанному термическому, окислительному, pH и механическому стрессу в процессе производства (например, высокоскоростному смешиванию, гомогенизации под высоким давлением и распылительной сушке), что может ускорить химическую деградацию и снизить доставляемую эффективность. Поэтому для определения производственных проектных пространств и разработки стратегий защитного формулирования необходимы количественные, технологически значимые параметры стабильности. [1–3]

Методы в настоящем синтезе сосредоточены на количественных доказательствах, извлеченных из исследований, сообщающих о:

• Термодинамических/термических переходах, оцененных методами DSC и TGA (плавление, начало разложения, переходы в стеклообразное состояние и ступенчатое поведение потери массы)
• Кинетике деградации (модели псевдопервого/первого порядка, энергии активации Аррениуса, зависимости от pH и показатели времени до разложения фракции) для предшественников NAD⁺ (NR/NRH/NMN), стильбеноидов (системы, связанные с ресвератролом), флавоноидов (кверцетин, физетин, рутин/эфиры) и куркуминоидов. [4–11]

Результаты показывают, что несколько репрезентативных соединений для долголетия демонстрируют узкие окна термической обработки в определенных физических состояниях. Nicotinamide riboside chloride (NRCl) проявляет начало плавления при 120.7 ± 0.3 °C с последующим быстрым разложением после плавления (например, 98% деградации при 130 °C согласно qNMR), в то время как деградация в водной среде следует кинетике псевдопервого порядка с энергией активации 75.4–82.8 kJ·mol⁻¹ в зависимости от pH. [4]

Для trans-resveratrol кинетика деградации сильно зависит от pH и температуры (например, период полураспада снижается с 329 дней при pH 1.2 до 3.3 минут при pH 10), а экстраполяция ускоренных испытаний может иметь неаррениусовский характер в таблетированных матрицах. [7, 12]

Юнит-операции с высоким сдвигом могут вызывать локальный нагрев и создавать окислительную среду, что подтверждается гомогенизацией с высоким сдвигом, повышающей температуру на выходе при увеличении скорости вращения и совпадающей с потерей 42.6% аскорбиновой кислоты при 20,000 rpm, а также механизмами гомогенизации под высоким давлением, включающими сдвиг на клапане, кавитацию и турбулентность при >100 MPa. [13, 14]

В выводах подчеркивается необходимость интеграции данных о термодинамических переходах (DSC/TGA/Tg) с кинетическими моделями (методы Аррениуса, неаррениусовские и изоконверсионные методы) для создания карт «время–температура–сдвиг» и рационального выбора стратегий смягчения последствий, включая инкапсуляцию, аморфные твердые дисперсии, системы циклодекстринов/наногубок, контроль кислорода и минимизацию сдвига/температуры. [15–18]

Ключевые слова

термолабильные биоактивные вещества; кинетика деградации; Аррениус; DSC; TGA; гомогенизация под высоким давлением; распылительная сушка; предшественники NAD⁺

1. Введение

Соединения, актуальные для долголетия, все чаще формулируются в виде нутрицевтиков, функциональных продуктов питания и передовых систем доставки, что обуславливает выбор производственных маршрутов, подвергающих активные вещества воздействию комбинированных стрессоров, включая нагрев, контакт с кислородом, активность воды, отклонения pH и интенсивное механическое энергетическое воздействие. [3, 5, 14, 19]

Для химии предшественников NAD⁺ стабильность в водной среде и твердом состоянии имеет центральное значение, так как реакционная способность может проявляться через гидролиз гликозидных или фосфатно-связанных мотивов, а также потому, что температуры обработки могут пересекать пороги фазовых переходов в твердом состоянии, предшествующие быстрому разложению. [4, 6]

Для полифенолов и родственных растительных активных веществ ограничения стабильности включают аутоокисление, эпимеризацию и ферментативное окисление до хинонов, которые чувствительны к температуре, pH, ионам металлов и доступности кислорода во время обработки. [17]

Практическое следствие заключается в том, что проектирование производства не может опираться исключительно на номинальную объемную температуру; вместо этого оно должно интегрировать:

• Термодинамические индикаторы, такие как стеклование, плавление и начало разложения
• Кинетические модели, фиксирующие зависимость деградации от времени, температуры, pH, кислорода и (где это измеримо) подводимой механической энергии. [4, 9, 10, 14, 15]

В данной работе обобщены количественные доказательства по репрезентативным соединениям для долголетия и родственным биоактивным веществам, для которых включенные источники предоставляют явные данные о термодинамических переходах и/или кинетических параметрах, и связывает эти данные с профилями стресса юнит-операций с высоким сдвигом, включая высокоскоростное смешивание, гомогенизацию под высоким давлением/микрофлюидизацию, механохимическое измельчение и распылительную сушку. [1, 14, 15, 20]

2. Термодинамическая база

Термодинамическая стабильность в контексте производства операционно оценивается с использованием измеримых тепловых событий (DSC/TGA) и дескрипторов состояния (например, аморфное против кристаллического; температура стеклования), которые указывают на то, когда соединение или рецептура переходит в состояния с более высокой молекулярной подвижностью и, следовательно, более высокими скоростями реакции или иными механизмами. [4, 9, 15]

2.1 Энергия Гиббса и фазовая стабильность

В нескольких включенных источниках явно рассчитываются изменения свободной энергии Гиббса для процессов деградации или термического разрушения, что обеспечивает термодинамическую меру осуществимости процесса в определенных условиях. [8, 19]

• Для бората NR самопроизвольность деградации оценивалась посредством расчета свободной энергии Гиббса, при этом ΔG составила 2.43 kcal·mol⁻¹. [19]
• Для rutin и жирнокислотных эфиров rutin в условиях пиролиза значения ΔG были положительными (84–245 kJ·mol⁻¹) наряду с положительными ΔH (60–242 kJ·mol⁻¹), что указывает на эндотермический и несамопроизвольный профиль пиролиза в представленном анализе. [8]

В терминах кинетического формализма некоторые источники также применяют соотношения переходного состояния и свободной энергии для интерпретации активации гидролиза в таких системах, как комплекс спиробората куркумина. [21]

2.2 Стеклование, плавление и начало разложения

DSC и TGA предоставляют взаимодополняющие маркеры технологического риска: события плавления или размягчения могут резко повысить диффузию и обеспечить быстрое химическое превращение, а начало потери массы по TGA может указывать на начало необратимого разложения даже в видимом твердом состоянии. [4, 9, 15]

• Для NRCl DSC указывает на начало плавления при 120.7 ± 0.3 °C и пик плавления при 125.2 ± 0.2 °C, за которым следует немедленное резкое экзотермическое событие с пиком при 130.8 ± 0.3 °C. [4]
• Для NMN разложение начинается при 160 °C и завершается к 165 °C, с эндотермическим пиком DSC при 162 °C и энтальпией разложения 184 kJ·mol⁻¹. [6]
• Для quercetin интенсивная эндотерма DSC (максимум при 303 °C) часто ошибочно приписывается плавлению, тогда как данные TGA указывают на разложение при 230 °C, перекрывающееся с потерей массы. [9]
• Для curcumin в среде азота наблюдается многостадийное разложение, начинающееся при 240 °C, с остатком 37% при 600 °C. [18]

2.3 Аморфная и кристаллическая стабильность

Аморфные рецептуры могут улучшить растворимость и биодоступность, но могут изменить термическое поведение и стабильность за счет повышения молекулярной подвижности по сравнению с кристаллическими формами, что делает температуру стеклования (Tg) критическим параметром стабильности. [15, 16]

• Механохимически полученные аморфные твердые дисперсии (ASD) fisetin показывают измеримые значения Tg при повторном сканировании нагрева и демонстрируют композиционные сдвиги в Tg, согласующиеся со смесимостью. [15]
• Для наногубок resveratrol и oxyresveratrol эндотерма плавления resveratrol исчезает в составах наногубок, что приписывается инкапсуляции и аморфизации. [16]
• Для quercetin совместная интерпретация DSC/TGA предполагает разложение и структурную релаксацию/размягчение в диапазоне 150–350 °C. [9]

3. Модели и параметры кинетики деградации

Включенные источники используют различные кинетические модели (например, первого порядка, псевдопервого порядка, сигмовидные) и способы обработки температурной зависимости (например, поведение Аррениуса) для характеристики деградации. [4, 7, 22]

3.1 Модели порядка реакции

Стандартный подход к деградации в жидкой фазе использует интегральную модель первого порядка. [4, 11, 12]

• Для деградации NRCl в водных растворах сообщается о кинетике псевдопервого порядка. [4, 23]
• Маркеры растительных экстрактов, полученных распылительной сушкой, демонстрируют различные порядки реакций, включая модели нулевого и второго порядка для конкретных соединений. [20]

3.2 Методы Аррениуса и Эйринга

Температурные зависимости деградации часто моделируются с использованием выражений аррениусовского типа. [4, 10, 12]

• Для NRCl энергия активации варьируется от 75.4 до 82.8 kJ·mol⁻¹, при этом pH влияет на эти значения. [4]
• Trans-resveratrol проявляет энергию активации 84.7 kJ·mol⁻¹ при pH 7.4. [12]
• Curcumin в различных средах показывает энергию активации в диапазоне 9.75–16.46 kcal·mol⁻¹. [11]

3.3 Изоконверсионные и безмодельные методы

Изоконверсионные методы (например, KAS, FWO, Фридмана) используются для идентификации многостадийного разложения и изменений механизма. [8, 18, 25]

• Для rutin и жирнокислотных эфиров rutin энергия активации варьируется в зависимости от степени превращения. [8]
• Клатраты resveratrol–β-cyclodextrin показывают увеличение энергии активации со степенью превращения. [25]

3.4 Сочетанная термомеханическая и окислительная деградация

Производственные процессы с высоким сдвигом сочетают механическое напряжение с локальным нагревом и окислением, способствуя путям деградации. [13, 14, 17]

• Гомогенизация с высоким сдвигом значительно повышает температуру на выходе со скоростью вращения и вызывает серьезную деградацию аскорбиновой кислоты из-за повышенной температуры и окисления. [13]
• Механизмы гомогенизации под высоким давлением — такие как сдвиг на клапане, кавитацию и турбулентность — вызывают окислительный и механический стресс. [14]
• Окислительное сочетание ускоряет деградацию quercetin в условиях высокой температуры и высокого содержания кислорода. [26]

4. Обзор классов соединений

Следующий синтез подчеркивает ключевые кинетические и термодинамические параметры, имеющие значение для производственных моделей, такие как энергии активации, константы скорости, периоды полураспада, начала разложения и ограничения, связанные со стеклованием или плавлением. [4, 11, 12, 15, 24]

4.1 Предшественники NAD⁺

• На стабильность предшественников NAD⁺ существенно влияют восприимчивость к гидролизу, чувствительность к термическим переходам и окисление под воздействием кислорода. [4, 5]
• Кинетика деградации NRCl проявляет поведение псевдопервого порядка с энергией активации в диапазоне от 75.4 до 82.8 kJ·mol⁻¹, что сильно зависит от pH. [4]
• В твердом состоянии NRCl имеет узкое окно термической обработки, при этом быстрая деградация происходит выше точки плавления 120.7 ± 0.3 °C. [4]
• NRH проявляет быструю деградацию в кислых условиях и в присутствии кислорода, что подчеркивает его нестабильность из-за N-гликозидной связи. [5]
• NMN разлагается при температурах выше 160 °C и демонстрирует паттерны деградации, чувствительные к pH и температуре, в водных растворах. [6, 27, 28]

Путь деградации NMN

Основной путь деградации NMN описывается как гидролиз фосфодиэфирной связи с образованием никотинамида и рибозо-5-фосфата, при этом pH-зависимость описывается как кислотно-катализируемый гидролиз при pH ниже 4.5 и щелочное расщепление при pH выше 7.5. [28]

Стильбеноиды

Стильбеноиды включают ресвератрол и родственные соединения, которые проявляют сильную зависимость деградации от pH и кислорода. Их стабильность в реальных рецептурах может отклоняться от экстраполяции Аррениуса из-за эффектов матрицы и множественных путей. [7, 12, 29]

Сообщается, что в водных системах trans-resveratrol стабилен при кислых значениях pH, но его деградация экспоненциально возрастает при pH выше 6.8. Период полураспада сокращается с 329 дней при pH 1.2 до 3.3 минут при pH 10. [12]

При pH 7.4 деградация trans-resveratrol следует кинетике первого порядка во всем диапазоне исследованных температур с энергией активации 84.7 kJ·mol^-1. [12]

Механизмы деградации варьируются в зависимости от pH. В кислых условиях гидроксильные группы защищены от радикального окисления ионами H₃O⁺, тогда как в щелочных средах фенат-ионы повышают восприимчивость к окислению, способствуя образованию феноксирадикалов. Кроме того, кислород в среде ускоряет радикальные реакции, приводящие к деградации. [12]

Эксперименты по термической стабильности в водном растворе (19 mg·L^-1) не показывают значительных спектральных изменений после 30 минут при температурах до 70 °C. Однако повышенные температуры приводят к снижению поглощения при 304 nm и во всем диапазоне 270–350 nm, что указывает на термически индуцированную деградацию. [30]

Механистическая интерпретация гидротермальных экспериментов предполагает окислительное расщепление двойной связи и образование продуктов деградации, включая гидроксиальдегиды, спирты и гидроксикислоты. FTIR-анализ выявил полосы, соответствующие образованию альдегидов и карбоновых кислот при 100–120 °C. [30]

В таблетированных матрицах деградация ресвератрола следует моноэкспоненциальной кинетике первого порядка со значениями k 0.07140, 0.1937 и 0.231 месяцев^-1 при 25, 30 и 40 °C соответственно. Однако зависимость ln(k) от 1/T является нелинейной и классифицируется как супераррениусовская, что предполагает наличие дополнительных реакций, множественных путей или эффектов матрицы при более высоких температурах. [7]

Исследования показывают, что ускоренные испытания могут переоценивать деградацию, и авторы рекомендуют альтернативные методы определения кинетики деградации. [7]

Для стильбеноподобных фенолов в сухих системах термическая обработка, такая как стерилизация паром при 121 °C в течение 20 минут, вызывает измеримые потери (например, снижение содержания пиносильвина на 20.98% по площади пика), а сушка в печи при 105 °C в течение 24 часов приводит к снижению более чем на 50% для нескольких фенолов. Однако TGA указывает на температуру начала разложения выше ~200 °C для систем пиносильвина. [31]

Флавоноиды

Флавоноиды проявляют многопутевую деградацию, чувствительную к pH, температуре, кислороду и взаимодействиям в рецептуре, таким как связывание с белками. Их термическое поведение в DSC/TGA может включать перекрывающиеся процессы разложения и размягчения. [9, 22, 24]

Исследования показывают, что повышение pH среды с 6.0 до 7.5 ускоряет деградацию, при этом для fisetin и quercetin наблюдается 24-кратное и 12-кратное увеличение соответствующих констант скорости деградации. Более того, повышение температуры выше 37 °C еще больше увеличивает константы скорости. [24]

• Для fisetin: k увеличилась с 8.30×10^-3 до 0.202 h^-1 при повышении pH и до 0.490 h^-1 при 65 °C.
• Для quercetin: k увеличилась с 2.81×10^-2 до 0.375 h^-1 с ростом pH и поднялась до 1.42 h^-1 при 65 °C. [24]

Белковые со-ингредиенты могут смягчать деградацию, о чем свидетельствует снижение значений k в их присутствии. Например, k fisetin снизилась с 3.58×10^-2 до 1.76×10^-2 h^-1, а k quercetin снизилась с 7.99×10^-2 до 3.80×10^-2 h^-1. Стабилизация приписывается гидрофобным взаимодействиям и водородным связям, при этом SDS вызывает дестабилизацию. Необходимы дальнейшие исследования для количественной оценки вклада водородных связей. [24]

Для quercetin при 90 °C в условиях, близких к нейтральным, наблюдаются сильные эффекты pH. Константа скорости деградации увеличивается примерно в пять раз при переходе от pH 6.5 к 7.5, давая промежуточные продукты окисления, такие как кверцетин-хинон, с протокатеховой кислотой (PCA) и флороглюцинкарбоновой кислотой (PGCA) в качестве конечных продуктов. [22]

Высокотемпературные системы (150 °C) ускоряют деградацию, при этом константы скорости составляют 0.253 h^-1 в среде азота, 0.868 h^-1 в кислороде и 7.17 h^-1 в кислороде с холестерином. Потеря quercetin увеличивается с 7.9% через 10 минут в азоте до 20.4% в кислороде и снижается до 10.9% остатка при наличии холестерина и кислорода. [26]

Термический анализ показывает, что quercetin имеет небольшой эндотермический пик при 90–135 °C (связанный с незначительной потерей массы) и начинает разлагаться при 230 °C. Заметная эндотерма DSC при 303 °C перекрывается с разложением, при этом водородные связи одновременно ограничивают поведение, подобное плавлению, и способствуют разложению. [9]

Для rutin (гликозид кверцетина) и его жирнокислотных эфиров TGA указывает на то, что rutin термически стабилен до 240 °C, в то время как эфиры проявляют более низкие температуры начала деградации и более высокую потерю массы на основных стадиях деградации. Энергии активации варьируются от 65 до 246 kJ·mol^-1 в зависимости от степени превращения. [8]

Системы доставки на основе циклодекстринов

Системы доставки на основе циклодекстринов представляют собой еще одну стратегию: клатраты resveratrol–β-cyclodextrin демонстрируют тепловые события, включая высвобождение воды вблизи 50 °C и события деградации при более высоких температурах, а свободные энергии связывания (например, −86 kJ·mol⁻¹ по MM/PBSA) количественно определяют сильные взаимодействия включения. [25]

Инкапсуляция в наногубки

Инкапсуляция resveratrol в наногубки устраняет его эндотерму плавления по DSC и обеспечивает фотозащиту: свободный resveratrol проявляет 59.7% деградации в течение 15 минут под воздействием УФ-излучения, в то время как наногубки с resveratrol обеспечивают примерно двукратную защиту, что согласуется с тем, что инкапсуляция предотвращает прямое воздействие УФ. [16]

Аморфные твердые дисперсии

Аморфные твердые дисперсии могут быть получены методом механохимического измельчения; при этом явно идентифицируются водородные связи между fisetin и сложноэфирными группами Eudragit®, обеспечивая механистическую основу для смесимости и изменения Tg, что может стабилизировать против изменений в поведении при растворении, зависящих от кристаллизации. [15]

Выбор вспомогательных веществ и носителей

Выбор вспомогательных веществ может изменить кинетические механизмы и результаты стабильности, как сообщается для систем растительных экстрактов, полученных распылительной сушкой, где порядок реакции и время деградации фракции различаются в зависимости от смесей вспомогательных веществ, что указывает на зависимую от них кинетику деградации. [20]

Белковые со-ингредиенты могут стабилизировать флавоноиды за счет гидрофобных взаимодействий, снижая значения k для fisetin и quercetin, а разрушение этих взаимодействий с помощью SDS подтверждает интерпретацию того, что гидрофобное связывание является ключевым механизмом стабилизации. [24]

Технологические контроли процесса

Контроли процесса, снижающие термическое воздействие и контакт с кислородом, напрямую подтверждаются множеством наборов данных. [5, 18]

Для NRCl данные DSC/qNMR указывают на то, что превышение области начала плавления (~120–130 °C) может привести к чрезвычайно быстрой деградации, что обосновывает жесткие верхние пределы температуры и времени пребывания в нагретых операциях в твердом состоянии. [4]

Для NRH разница между периодом полураспада на воздухе и в N₂ при 25 °C подразумевает, что инертизация и исключение кислорода могут иметь существенное значение; авторы сообщают, что образцы под подушкой N₂ при 4 °C не показывают обнаруживаемой деградации через 60 дней, в то время как образцы при 4 °C на воздухе показывают ~10% деградации. [5]

Для гомогенизации с высоким сдвигом прямое наблюдение того, что увеличение rpm повышает температуру на выходе и связано с более высокой потерей чувствительной к окислению аскорбиновой кислоты, подтверждает инженерные меры, ограничивающие нагрев, вызванный сдвигом (например, охлаждающие рубашки, более короткое время смешивания, порционное добавление). [13]

Для распылительной сушки утверждение о том, что воздействие кислорода и тепла снижает содержание (поли)фенолов и что высокие температуры могут быть губительны для термолабильных фенолов, поддерживает такие решения, как снижение температуры на выходе, когда это возможно, и использование инкапсуляции для снижения чувствительности к окислению и нагреву. [3]

Антиоксиданты и управление кислородом

Стратегии использования антиоксидантов и управления кислородом механистически подтверждаются наборами данных по полифенолам. [12, 22]

Для quercetin при 90 °C антиоксиданты, такие как цистеин, снижают k, при этом 200 μmol·L⁻¹ цистеина обеспечивает снижение k на ~43% по сравнению с контролем, а механистическая интерпретация учитывает стабилизацию кверцетин-хинона и эффекты гашения радикалов. [22]

Для trans-resveratrol явно сообщается, что кислород способствует радикальным реакциям, приводящим к деградации, что обосновывает использование инертных сред обработки или кислородных барьеров, где это возможно, для щелочной/нейтральной обработки в водной среде. [12]

Сообщается, что в липосомальных системах resveratrol ограничивает окисление стигмастерола путем нейтрализации свободных радикалов и встраивается в липидные бислои, повышая их жесткость, снижая проницаемость для кислорода и окислителей, тем самым повышая термическую и окислительную стабильность системы. [35]

Обсуждение

Во всей синтезированной здесь доказательной базе наиболее выраженной количественной закономерностью является то, что химическая микросреда (pH, кислород, наличие воды) может доминировать в результатах стабильности даже при умеренных температурах, и что несколько биоактивных веществ проявляют резкие скачки нестабильности при определенных порогах термических переходов. [4, 5, 12]

Для предшественников NAD⁺ набор данных NRCl выделяет двойной режим: в водном растворе гидролиз псевдопервого порядка может быть смоделирован с помощью энергии активации Аррениуса и примерно двукратного увеличения скорости на каждые 10 °C, в то время как в твердом состоянии узкая область около 120–130 °C соответствует плавлению, за которым немедленно следует быстрое разложение. [4]

Для ресвератрола основной технологический риск возникает из-за чувствительности к pH: период полураспада сокращается с длительных периодов при кислых значениях pH до минут при высоких значениях pH, в то время как кислород способствует радикальным реакциям; это указывает на то, что операции с высоким сдвигом, увеличивающие перенос кислорода и локальную щелочность, могут быть непропорционально разрушительными, даже если объемная температура остается умеренной. [12]

Для флавоноидов окисление через промежуточные хиноны и pH-зависимые механизмы депротонирования (quercetin) сочетаются с высокотемпературным окислением и радикально-цепным сопряжением (например, кислород плюс холестерин), что позволяет предположить, что липидсодержащие рецептуры и воздействие кислорода могут сильно усиливать пути окислительных потерь. [22, 26]

Для curcumin существует механистическое противоречие между описаниями, основанными на гидролизе (в некоторых работах по буферам ЖКТ), и описаниями, основанными на аутоокислении (в работах, ориентированных на мицеллы), но оба сходятся на сильном эффекте pH и на защитной роли гидрофобных микросред и ограничения кислорода. [11, 32]

На уровне юнит-операций процессы с высоким сдвигом могут действовать прежде всего как косвенные ускорители, генерируя тепло и повышая окислительную восприимчивость; это прямо продемонстрировано при гомогенизации с высоким сдвигом, где скорость вращения повышает температуру на выходе и совпадает с окислительной потерей аскорбиновой кислоты. [13]

HPH/UHPH вносят дополнительную сложность, так как зона клапана создает экстремальный сдвиг, кавитацию и турбулентность и может генерировать высокие локальные температуры, хотя время пребывания может быть очень коротким (например, <0.2 s в описаниях UHPH); это подразумевает, что химические результаты могут зависеть от того, контролируется ли деградация быстрыми радикальными процессами, стадиями, лимитированными диффузией, или более медленными стадиями термической активации. [14, 34]

Наконец, несколько источников подчеркивают, что моделирование стабильности должно быть механистически валидировано в соответствующей матрице: данные по таблеткам ресвератрола показывают неаррениусовское поведение и эффекты матрицы, которые ограничивают общую экстраполяцию Аррениуса из ускоренных испытаний, а маркеры растительных экстрактов, полученных распылительной сушкой, показывают зависимые от вспомогательных веществ кинетические порядки и время разложения фракций. [7, 20]

Выводы

Количественные маркеры термодинамических переходов (DSC/TGA) и кинетика деградации (k, t_1/2, E_a, энергии активации, зависящие от превращения) обеспечивают технологически значимую основу для проектирования условий производства, сохраняющих эффективность термолабильных соединений для долголетия и родственных биоактивных веществ. [4, 8, 9]

Для предшественников NAD⁺ NRCl проявляет узкое окно термической обработки вблизи плавления с последующим быстрым разложением, в то время как кинетика в водной среде показывает pH-зависимое поведение псевдопервого порядка с энергией активации 75–83 kJ·mol⁻¹, что может параметризовать модели термического воздействия. [4]

Для ресвератрола pH и кислород являются доминирующими переменными: период полураспада сокращается с сотен дней при кислых значениях pH до минут при высоких значениях pH, а рецептурные матрицы могут вызывать неаррениусовское поведение, что усложняет экстраполяцию данных ускоренных испытаний. [7, 12]

Для флавоноидов и куркуминоидов пути окисления (промежуточные хиноны для quercetin; аутоокисление для curcumin) обосновывают стратегии контроля кислорода и гидрофобной инкапсуляции, которые, как количественно показано, увеличивают период полураспада на порядки в мицеллярных системах и существенно — в эмульсиях Пикеринга, полученных при высокоскоростном смешивании. [1, 10, 22, 32]

Для юнит-операций с высоким сдвигом имеющиеся данные показывают, что сдвиг может повышать температуру и способствовать окислению (высокоскоростное смешивание), а процессы высокого давления на основе клапанов создают экстремальный сдвиг и кавитацию, при этом давление, количество проходов и температура на входе являются ключевыми переменными стресса; эти идеи поддерживают внедрение картирования «время–температура–сдвиг» и PAT с использованием аналитики, указывающей на стабильность. [12–14]

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. [20]