Encapsulation of kratom extract in boba form using the Coaxial Electrospray Technique

Abstract

Kratom is an herbal plant found mainly in Southeast Asia. Generally, people consume its leaves in order to boost productivity and improve tolerance to hot weather. It is commonly consumed as an energy drink or by chewing fresh leaves. The kratom plant contains over 25 alkaloids, including Mitragynine as a majority, Speciogynine, Speciociliatine, Mitraciliatine and, others. However, alkaloids have low solubility in water. They are unstable when exposed to light and heat. Optimized dosages of kratom show effective pharmacological activity, but overdosing should be avoided due to potential side effects. To solve these problems, control the dosage, use and prevent alkaloids' decomposition, Coaxial Electrospray Technique to encapsulate kratom extracts in boba form has been investigated. This study is focusing on optimization to demonstrate proper conditions for preparing boba capsules of crude kratom extract. Encapsulation of crude kratom extract mixed with gelatin in sodium alginate with core-shell structures was conducted. Various conditions were explored, including sodium alginate concentrations (1.0%, 1.5%, 2.0% w/v) and voltages (0 - 2,500 volts). Optimal encapsulation was achieved with 2.0% w/v sodium alginate and a voltage of 1,500 volts. FT-IR spectroscopy confirmed the successful encapsulation of kratom extract, while physical characterization indicated slight size variability among capsules. The stability of the capsules was robust across a wide range of temperatures, times, and pH levels. The mitragynine content in each capsule was 0.0000612 mg, counted as 3,200 capsules/day, adhering to FDA Thai regulations, and no cytotoxicity was detected. This research could be applied further in the food and medical industries.

กระท่อมเป็นพืชสมุนไพรที่พบมากในทวีปเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ผู้คนมักบริโภคใบกระท่อมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน โดยจะบริโภคในรูปแบบของเครื่องดื่มชูกำลังและเคี้ยวใบสด ใบกระท่อมมีสารสำคัญประเภทอัลคาลอยด์มากกว่า 25 ชนิด เช่น Mitragynine, Speciogynine, Speciociliatine และ Mitraciliatine เป็นต้น แต่เนื่องจากสารอัลคาลอยด์มีความสามารถในการละลายน้ำต่ำ อีกทั้งยังไม่เสถียรต่อแสงแดดและความร้อน ซึ่งการใช้ปริมาณใบกระท่อมที่ไม่เหมาะสม อาจส่งผลต่อร่างกายได้ เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ ผู้วิจัยจึงใช้เทคนิคอิเล็กโตรสเปรย์หัวฉีดแบบแกนร่วมในการห่อหุ้มสารสกัดจากใบกระท่อมในรูปแบบไข่มุก เพื่อป้องกันการสลายตัวและควบคุมปริมาณสารสำคัญจากใบกระท่อม โดยทำการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการเตรียมแคปซูลไข่มุกจากสารสกัดใบกระท่อม โดยผสมสารสกัดจากใบกระท่อมและเจลาตินเพื่อใช้เป็นส่วนของแกนกลางและใช้โซเดียมอัลจิเนตเป็นเปลือกห่อหุ้ม ศึกษาพารามิเตอร์ต่าง ๆ ที่มีผลต่อการห่อหุ้ม ได้แก่ ความเข้มข้นของโซเดียมอัลจิเนตที่ 1.0, 1.5 และ 2.0 %w/v ศึกษาแรงดันไฟฟ้าที่ 0 ถึง 2,500 โวลต์ จากการศึกษาพบว่าสภาวะที่ใช้โซเดียมอัลจิเนตความเข้มข้น 2.0 %w/v แรงดันไฟฟ้า 1,500 โวลต์ เป็นสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเตรียมแคปซูลไข่มุกจากสารสกัดใบกระท่อม จากนั้น นำแคปซูลไข่มุกที่เตรียมได้ไปตรวจสอบเอกลักษณ์ด้วยเทคนิค Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) พบว่าสารสกัดจาก ใบกระท่อมถูกห่อหุ้มอยู่ภายในแคปซูล ทดสอบลักษณะทางกายภาพโดยการถ่ายภาพและวัดขนาดของอนุภาคแคปซูลไข่มุก พบว่าแคปซูลไข่มุกมีขนาดแตกต่างกันเล็กน้อย เมื่อศึกษาความเสถียรในการเก็บรักษา พบว่าแคปซูลไข่มุกมีความคงตัวมาก แคปซูลไข่มุกที่เตรียมได้ สามารถบริโภคได้ประมาณ 3,200 เม็ดต่อหนึ่งวัน หรือ 13 เซิร์ฟ ซึ่งปริมาณสารสำคัญไมทราไจนีนไม่เกิน 0.2 mg ต่อวันตามองค์กรอาหารและยากำหนดและสารสกัด จากใบกระท่อมไม่ก่อให้เกิดความเป็นพิษต่อเซลล์ ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงสามารถประยุกต์ใช้ได้ในอุตสาหกรรมอาหารและทางการแพทย์