L-cysteine ??hydrochloride, là m?t d?n xu?t quan tr?ng c?a các phan t? ho?t tính sinh h?c, có nhi?u ?ng d?ng r?ng r?i trong l?nh v?c th?c ph?m, y h?c và m? ph?m. Các s?n ph?m th??ng m?i c?a nó ch? y?u t?n t?i ? hai d?ng - monohydrat ch?a n??c tinh th? và khan kh?ng có n??c tinh th?. M?c dù hai d?ng này có ngu?n g?c t? cùng m?t ch?t hóa(chǎn) h?c, nh?ng chúng cho th?y s? khác bi?t ?áng k? do có ho?c kh?ng có n??c tinh th?. Bài vi?t này s? b?t ??u t? các tính ch?t hóa(chǎn) h?c c? b?n và khám phá sau s?c s? khác bi?t gi?a hai d?ng này v? tính ch?t v?t ly và hóa(chǎn) h?c, kh? n?ng ?ng d?ng trong c?ng nghi?p và kinh t? k? thu?t, cung c?p tài li?u tham kh?o khoa h?c cho nghiên c?u và phát tri?n, s?n xu?t và ?ng d?ng trong các l?nh v?c liên quan.

?

I. B?n ch?t hóa(chǎn) h?c và ??c ?i?m c?u trúc

1.1 S? khác bi?t chính xác trong thành ph?n phan t?
C?ng th?c hóa(chǎn) h?c c?a L-cysteine ??hydrochloride monohydrate là C?H?NO?S·HCl·H?O. Trong c?u trúc tinh th? c?a nó, m?i phan t? L-cysteine ??hydrochloride liên k?t v?i m?t phan t? n??c th?ng qua liên k?t hydro. Lo?i phan t? n??c này kh?ng t?n t?i t? do mà ???c nhúng d??i d?ng n??c tinh th? t?i các v? trí c? th? trong m?ng tinh th?, t?o thành c?u trúc ph?i h?p ?n ??nh. Ng??c l?i, c?ng th?c hóa(chǎn) h?c c?a d?ng khan ???c ??n gi?n hóa(chǎn) thành C?H?NO?S·HCl và các tinh th? c?a nó ???c s?p x?p tr?c ti?p th?ng qua liên k?t ion và l?c liên phan t?, kh?ng có c?u trúc m?ng tinh th? liên quan ??n các phan t? n??c.

1.2 ??c ?i?m và so sánh c?u trúc tinh th?
Phan tích nhi?u x? tia X cho th?y tinh th? monohydrat thu?c h? tinh th? ??n nghiêng, v?i nhóm kh?ng gian P2?. Các tham s? ? ??n v? là a=7,42 A, b=6,85 A, c=10,39 A và β=98,5°. Vi?c ??a các phan t? n??c vào làm t?ng th? tích ? ??n v? kho?ng 12%, t?o thành c?u trúc khung m? h?n. Tuy nhiên, tinh th? khan có ch? ?? ?óng gói ch?t ch? h?n và các m?u nhi?u x? c?a chúng cho th?y các ??nh ??c tr?ng ? 2θ=15,6° và 24,3°. Nh?ng khác bi?t này ?nh h??ng tr?c ti?p ??n tính ch?t v?t ly c?a hai lo?i.

1.3 H? tr? t? tính toán ly thuy?t
Các phép tính theo ly thuy?t hàm m?t ?? (DFT) cho th?y n?ng l??ng liên k?t c?a các phan t? n??c và ph?n hydrochloride trong monohydrat x?p x? -28,6 kJ/mol. T??ng tác c??ng ?? v?a ph?i này kh?ng ch? ??m b?o tính ?n ??nh c?a quá trình k?t tinh mà còn cho phép các phan t? n??c ???c gi?i h?p thu?n ngh?ch trong các ?i?u ki?n c? th? (ch?ng h?n nh? ?un nóng ??n 110℃). N?ng l??ng m?ng tinh th? c?a tinh th? khan cao h?n kho?ng 7% so v?i tinh th? monohydrat, ?i?u này gi?i thích ?i?m nóng ch?y cao h?n nh?ng ?? ?n ??nh h?p th? ?? ?m kém h?n.

?

Ii. S? khác bi?t có h? th?ng v? tính ch?t v?t ly và hóa(chǎn) h?c

2.1 Phan chia hành vi nhi?t ??ng l?c h?c
Các th? nghi?m phan tích nhi?t l??ng quét vi sai (DSC) cho th?y monohydrat tr?i qua quá trình phan h?y nóng ch?y ? 175-178 ° C, kèm theo m?t ??nh thu nhi?t (ΔH≈142 J/g), trong ?ó quá trình gi?i h?p n??c tinh th? và phan h?y phan t? di?n ra ??ng th?i. Do thi?u n??c tinh th?, nhi?t ?? phan h?y c?a các ch?t khan t?ng lên 195-200℃, nh?ng s? thay ??i nhi?t phan h?y gi?m xu?ng còn kho?ng 118 J/g. S? khác bi?t này cho th?y các ch?t khan có th? có l?i th? trong các tình hu?ng ?ng d?ng nhi?t ?? cao, nh?ng c?a s? ?n ??nh h?p c?a chúng c?n ???c ki?m soát c?n th?n.

2.2 So sánh ??ng h?c hòa tan
Thí nghi?m hòa tan trong n??c ? 25℃ cho th?y monohydrat ch? m?t 45 giay ?? ??t n?ng ?? b?o hòa (kho?ng 1,2 mol/L) và nhi?t ?? hòa tan là -15,2 kJ/mol. Tuy nhiên, ch?t khan m?t 120 giay ?? ??t cùng n?ng ?? và nhi?t ?? hòa tan là -19,8 kJ/mol. S? khác bi?t v? ??ng h?c này b?t ngu?n t? th?c t? là m?ng l??i liên k?t hydro ???c l?u tr? tr??c trong monohydrat có nhi?u kh? n?ng t??ng tác v?i các phan t? n??c dung m?i, ?i?u này ??c bi?t quan tr?ng ??i v?i vi?c pha ch? thu?c tiêm d??c ph?m c?n hòa tan nhanh.

2.3 Phan tích ??nh l??ng v? hành vi h?p th? ?? ?m
Th? nghi?m h?p th? ?? ?m ??ng (DVS) cho th?y s? khác bi?t chính: Trong ?i?u ki?n 25℃ và 75%RH, tr?ng l??ng h?p th? ?? ?m t?ng c?a monohydrat trong vòng 48 gi? ch? là 0,8%, phù h?p v?i quy ??nh c?a d??c ?i?n. Trong cùng ?i?u ki?n, ch?t khan t?ng 5,3% tr?ng l??ng trong vòng 6 gi? và ???c chuy?n ??i hoàn toàn thành monohydrat sau 24 gi?. ??c ?i?m này xác ??nh r?ng các ch?t khan ph?i ???c ?óng gói chan kh?ng b?ng màng composite nh?m-nh?a và s? d?ng ngay sau khi m?.

?

Iii. C? ch? sau c?a tính ?n ??nh và ph?n ?ng

3.1 S? khác bi?t trong các con ???ng phan h?y hóa(chǎn) h?c
Th? nghi?m ?? ?n ??nh t?ng t?c (40℃/75%RH) cho th?y th?i gian bán h?y oxy hóa(chǎn) c?a nhóm thiol (-SH) trong monohydrat là 18 tháng và s?n ph?m phan h?y chính là cystine. Trong cùng ?i?u ki?n, th?i gian bán h?y c?a các ch?t khan ???c rút ng?n xu?ng còn 9 tháng và nhi?u s?n ph?m ph? h?n nh? hydro sunfua và axit sunfur? ???c t?o ra. ?i?u này ch? ra r?ng n??c tinh th? b?o v? các nhóm thiol ho?t ??ng b?ng cách hình thành liên k?t hydro, làm ch?m quá trình oxy hóa(chǎn).

3.2 Bi?u hi?n ??c bi?t c?a ph?n ?ng tr?ng thái r?n
Trong thí nghi?m ??ng nghi?n thu?c, monohydrat có kh? n?ng t??ng thích t?t v?i magnesi stearat, và kh?ng có ph?n ?ng nào ???c quan sát th?y sau 60 ngày. Trong cùng ?i?u ki?n, các ch?t khan tr?i qua ph?n ?ng axit-baz? v?i magnesi stearat, d?n ??n gi?m 0,8 ??n v? pH. S? khác bi?t này cho th?y trong quá trình bào ch?, vi?c l?a ch?n tá d??c c?n ph?i tính ??n tr?ng thái hydrat hóa(chǎn) c?a thành ph?n d??c ph?m ho?t tính.

3.3 Nghiên c?u so sánh v? ?? ?n ??nh ánh sáng
Th? nghi?m ti?p xúc v?i ánh sáng c?c tím (4500Lx) cho th?y t? l? gi? l?i c?a dung d?ch monohydrat (5%) là > 95% sau 24 gi?, trong khi dung d?ch khan cho th?y s? phan h?y 10% trong vòng 12 gi?. Ng??i ta suy ?oán r?ng n??c tinh th? cung c?p m?t con ???ng b?o v? ánh sáng b? sung b?ng cách d?p t?t n?ng l??ng c?a các phan t? tr?ng thái kích thích.

?

Iv. Nh?ng ?i?m chính c?a s?n xu?t c?ng nghi?p và ki?m soát ch?t l??ng

4.1 Các th?ng s? chính c?a quá trình k?t tinh
S?n xu?t c?ng nghi?p monohydrat áp d?ng ph??ng pháp k?t tinh làm mát: b?ng cách ki?m soát t?c ?? làm mát 0,5℃/phút, nhi?t ?? ??u cu?i 4℃ và t?c ?? khu?y 120 vòng/phút, có th? thu ???c tinh th? ??u có kích th??c h?t D50=180μm. Các ch?t khan c?n k?t tinh dung m?i ng??c b?ng dung m?i kh?ng ch?a n??c (nh? etanol khan), làm t?ng ?? ph?c t?p c?a quy trình lên 30% và c?n b?o v? nit? ?? ng?n ng?a s? h?p th? ?? ?m.

4.2 S? khác bi?t trong tiêu chu?n ki?m soát ch?t l??ng
D??c ?i?n Chau ?u quy ??nh r?ng hàm l??ng ?m c?a monohydrat ph?i là 7,5-9,5% và c?n khi ??t ph?i ≤0,1%. Các ch?t khan yêu c?u hàm l??ng ?m ≤0,5%, nh?ng gi?i h?n ??i v?i kim lo?i n?ng thì nghiêm ng?t h?n (≤5ppm so v?i ≤10ppm ??i v?i monohydrat). S? khác bi?t v? tiêu chu?n này ph?n ánh các d?ng khác nhau c?a các ?i?m r?i ro ti?m ?n.

4.3 Yêu c?u ??c bi?t v? l?u tr? và v?n chuy?n
Monohydrate có th? ???c l?u tr? theo cách th?ng th??ng trong m?i tr??ng mát (

?

V. Chi?n l??c l?a ch?n khoa h?c cho các k?ch b?n ?ng d?ng

5.1 Logic ?a thích c?a ngành Th?c ph?m
Trong các ?ng d?ng làm bánh, monohydrat ?? tr? thành xu h??ng chính tuy?t ??i do kh? n?ng hòa tan nhanh và ?o l??ng thu?n ti?n. D? li?u t? m?t doanh nghi?p ?a qu?c gia nh?t ??nh cho th?y vi?c s? d?ng monohydrat có th? gi?m 15% m?c tiêu th? n?ng l??ng ?? khu?y b?t và t?ng 8% th? tích riêng c?a s?n ph?m hoàn thi?n. Ch? trong b?t có hàm l??ng ???ng c?c cao (hàm l??ng ???ng > 30%), ??c tính ?? ?m ban ??u th?p c?a các ch?t khan m?i có th? có l?i cho vi?c trì ho?n ph?n ?ng Maillard.

5.2 Cay quy?t ??nh trong l?nh v?c d??c ph?m
Thu?c tiêm ph?i s? d?ng monohydrat (quy ??nh r? ràng trong USP43-NF38); ? d?ng bào ch? r?n u?ng, n?u API nh?y c?m v?i ?? ?m (nh? amoxicillin và clavulanate kali), c?n ?ánh giá tính kh? thi c?a các ch?t khan; Có th? l?a ch?n linh ho?t các ch? ph?m dùng ngoài, nh?ng c?n l?u y r?ng các ch?t khan có th? làm thay ??i ??c tính l?u bi?n c?a kem.

5.3 Nguyên t?c thích ?ng cho c?ng th?c m? ph?m
Các ch?t khan phù h?p h?n v?i các h? th?ng khan (nh? tinh ch?t d?u) vì chúng có th? ng?n ch?n s? xam nh?p c?a n??c t? do. Monohydrat c?a các s?n ph?m g?c n??c có th? cung c?p m?i tr??ng pH ?n ??nh h?n (ph?m vi dao ??ng ?o ???c là ±0,2 so v?i ±0,5 c?a các ch?t khan).

?

K?t lu?n và tri?n v?ng

S? khác bi?t gi?a monohydrat và L-cysteine ??hydrochloride khan kh?ng ph?i là s? khác bi?t ??n gi?n v? hàm l??ng n??c, mà liên quan ??n s? phan chia có h? th?ng t? nh?n d?ng phan t? ??n s?n xu?t c?ng nghi?p. V?i s? ph? bi?n c?a khái ni?m QbD và s? phát tri?n c?a c?ng ngh? PAT, các d?ng tinh th? th?ng minh có th? xu?t hi?n trong t??ng lai - "tinh th? thích ?ng" t? ??ng ?i?u ch?nh tr?ng thái ng?m n??c theo ?? ?m m?i tr??ng. Hi?n t?i, khuy?n ngh? r?ng h?n 90% các ?ng d?ng th?ng th??ng nên ch?n monohydrat. Các ch?t khan ch? nên ???c xem xét trong các ch? ph?m ??c bi?t, nh?y c?m v?i n??c ho?c nghiên c?u c? b?n và ph?i thi?t l?p m?t h? th?ng ki?m soát ch?t l??ng nghiêm ng?t.