การพัฒนาการปลูกสมุนไพรไทยตามมาตรฐานและเทคโนโลยีการสกัดสมุนไพรไทยที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เพื่อเพิ่มรายได้เกษตรกรรายย่อย

Abstract

บัวบกเป็นสมุนไพรที่ได้รับการคัดเลือกให้เป็น 1 ใน 4 สุดยอดสมุนไพรไทย ที่ส่งเสริมให้ทำวิจัยและพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทางการรักษาโรคและการพัฒนาสมุนไพรเชิงเศรษฐกิจของประเทศไทย โครงการนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาวิธีการจัดการธาตุอาหารที่มีผลต่อสารสำคัญในบัวบก, พัฒนาวิธีการสกัดสารจากบัวบกให้มีสาร pentacyclic triterpenes ปริมาณสูง ด้วยเครื่องไมโครเวฟในระดับอุตสาหกรรมขนาดย่อมโดยใช้ตัวทำละลายที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และพัฒนาผลิตภัณฑ์ต้นแบบสเปรย์สมานแผลจากสารสกัดบัวบก ผลการวิจัยพบว่า การใส่ปุ๋ยตามความต้องการของบัวบก 16-8-8 กก.N-P2O5-K2O/ไร่ ร่วมกับการใส่ปุ๋ยอินทรีย์เสริมเชื้อราอาร์บัสคูลาร์ไมคอร์ไรซา 100 กก./ไร่ มีผลทำให้บัวบก 4 สายพันธุ์ (ระยอง นครปฐม นนทบุรี และ นครศรีธรรมราช) ที่ปลูกในดินที่มีความอุดมสมบูรณ์สูง (ชุดดินบางเลน) และที่ปลูกในดินที่มีความอุดมสมบูรณ์ต่ำ (ชุดดินโคราช) มีการเจริญเติบโต ปริมาณผลผลิต และมีปริมาณสารสำคัญมากที่สุด แต่ไม่มีความแตกต่างทางสถิติเมื่อเปรียบเทียบกับการใส่ปุ๋ย 8-4-4 กก.N-P2O5-K2O/ไร่ ร่วมกับการใส่ปุ๋ยอินทรีย์เสริมเชื้อราอาร์บัสคูลาร์ไมคอร์ไรซา 100 กก./ไร่ สูตรนี้จึงเหมาะสมในการเป็นสูตรสำหรับแนะนำให้แก่เกษตรกรนำไปใช้ในกระบวนการผลิตบัวบกคุณภาพสูงต่อไป เมื่อศึกษาเปรียบเทียบผลของการใส่ปุ๋ยสูตรแนะนำ เปรียบเทียบกับการใส่ปุ๋ยตามการปฏิบัติของเกษตรกร ในการผลิตบัวบกพันธุ์นครปฐมในสภาพแปลงเพาะปลูกบัวบก อ.บางเลน จ.นครปฐม พบว่า การใส่ปุ๋ยสูตรแนะนำ มีผลทำให้บัวบกมีการเจริญเติบโต ปริมาณผลผลิต และมีปริมาณสารสำคัญมากกว่าการใส่ปุ๋ยตามการปฏิบัติของเกษตรกรอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ กล่าวคือ การใส่ปุ๋ยสูตรแนะนำ ทำให้ปริมาณผลผลิตเพิ่มขึ้น 30 เปอร์เซ็นต์ สารสำคัญเพิ่มขึ้น 20 เปอร์เซ็นต์ และมีกำไรสุทธิเพิ่มขึ้น 40 เปอร์เซ็นต์ ต่อมาได้ปรับปรุงวิธีการเตรียมสารสกัดบัวบกที่มีสาร pentacyclic triterpenes ปริมาณสูง โดยการใช้ hydrophobic resin ทดแทนชนิด LXA1180 ซึ่งมีราคาถูกกว่า Diaion® HP-20 ที่ใช้ในวิธีการที่เคยมีรายงานมาแล้ว ประมาณ 5 เท่า โดยการศึกษาเปรียบเทียบการแยกสาร pentacyclic triterpenes ในสารสกัดบัวบกด้วยคอลัมน์ชนิด LXA1180 และ Diaion® HP-20 และลดขั้นตอนการฟอกสีสารสกัดด้วยผงถ่าน โดยการศึกษาตัวทำละลายในการเตรียมสารสกัดที่สามารถลดปริมาณการสกัดคลอโลฟิลล์จากบัวบก เพื่อนำสารสกัดที่ได้มาใช้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ต้นแบบสเปรย์สมานแผลจากสารสกัดบัวบก สารสกัดที่เตรียมได้มีสีน้ำตาลและมีปริมาณ total pentacyclic triterpenes เท่ากับ 3.0 mg/mL เมื่อวิเคราะห์ด้วย HPLC เมื่อนำสารสกัดมาแยกด้วยคอลัมน์ที่บรรจุด้วย Diaion® HP-20 และ LXA1180 พบว่า Diaion® HP-20 มีประสิทธิภาพในการแยกสาร pentacyclic triterpenes ได้ดีกว่า LXA1180 เล็กน้อย และสารสกัดที่แยกได้จากคอลัมน์ทั้งสองไม่ต้องนำมาฟอกสีอีกครั้ง แต่เมื่อคำนึงถึงต้นทุนการผลิตระหว่างการใช้ Diaion® HP-20 และ LXA1180 จึงเลือกใช้ LXA1180 เพราะต้นทุนถูกกว่ามาก เมื่อเพิ่มขนาดการผลิตสารสกัดจะได้สารสกัด 5.05 g (คิดเป็น 2.25% yield) ต่อการแยกสาร 1 คอลัมน์ที่ใช้เรซิน 1 kg โดยสารสกัดที่ได้มีปริมาณ total pentacyclic triterpenes เท่ากับ 62.0% และคำนวณต้นทุนค่าวัสดุสารเคมีที่ใช้ได้ในการผลิตสารสกัดเบื้องต้นได้เท่ากับ 1,514 บาท ต่อการผลิตสารสกัด 5 g ในการพัฒนาตำรับสเปรย์ก่อฟิล์มสมานแผลโดยใช้สารสกัดบัวบกที่เตรียมได้เป็นตัวยาหลัก และในตำรับได้เพิ่มสารสกัดจากเปลือกผลมังคุดที่มีปริมาณ α-mangostin เท่ากับ 63.0% w/w เป็นตัวยารอง โดยกำหนดให้สูตรตำรับมีความเข้มข้นของ total pentacyclic triterpenes และ α-mangostin เท่ากับ 0.30% และ 0.01% w/v ตามลำดับ และทดลองใช้ Eudragit® E100 เป็นสารก่อฟิล์ม และใช้ sorbitol, glycerin และ PEG 400 เป็น plasticizer พบว่าปริมาณสารก่อฟิล์มที่เหมาะสมที่สุดในตำรับคือ 2.5% w/v Eudragit® E100 และ plasticizer ที่เหมาะสมคือ 20% w/v glycerin และ 5% w/v PEG 400 จากการทดสอบความคงตัวของตำรับที่อุณหภูมิห้อง (30 ± 2 °C) และสภาวะเร่ง (45 ± 2 °C, 75% HR) เป็นระยะเวลา 16 สัปดาห์ พบว่าตำรับสเปรย์ก่อฟิล์มสมานแผลสารสกัดบัวบกมีความคงตัวดีทั้งทางกายภาพและทางเคมี ดังนั้นผลิตภัณฑ์ต้นแบบสเปรย์สมานแผลสารสกัดบัวบกจึงมีศักยภาพในการนำไปใช้ประโยชน์เชิงพาณิชย์ได้ต่อไป

Centella asiatica is an herb that has been selected as one of the top 4 Thai herbs that have been promoted for research and development as a product to enhance the medicinal efficiency and economic herbal development of Thailand. This project therefore aims to study nutrient management methods that affect essential substances in C. asiatica and develop a method for extracting substances from C. asiatica to contain high concentrations of pentacyclic triterpenes by microwave in a small industrial scale using environmentally friendly solvents and also develop a prototype astringent spray from C. asiatica extract. The results showed that the fertilizer application according to the requirements of C. asiatica, 16-8-8 kg N-P2O5-K2O/rai, together with the addition of organic fertilizer supplemented with arbuscular mycorrhizal fungi (100 kg/rai) resulted in 4 cultivars of C. asiatica (Rayong, Nakhon Pathom, Nonthaburi, and Nakhon Si Thammarat) grown in high fertility soils (Bang Len soil series) and planted in soil with low fertility (Korat soil series) has the highest growth, yield, and bioactive compounds but there was not significant different when compared with fertilizer at the rate 8-4-4 kg N-P2O5-K2O/rai together with organic fertilizer supplemented with arbuscular mycorrhiza (100 kg/rai). This formula is therefore suitable for recommending to farmers for further use in the production of high quality C. asiatica. Comparative study of the effect of fertilizer application with recommended formula compared with fertilization practices of farmers in Nakhon Pathom C. asiatica production cultivation plots in Bang Len District, Nakhon Pathom Province. The recommended fertilization had resulted increasing yield quantity by 30%, bioactive compounds by 20% and net profit by 40% when compared to fertilization according to farmer practices. Subsequently, the present study amended the method for preparation of pentacyclic triterpenes-rich extract previously described using an alternative hydrophobic resin, namely LXA1180 that is five- times cheaper than Diaion® HP-20used in the previous method by comparing the isolation of pentacyclic triterpenes in Centella asiatica extract using LXA1180 and Diaion® HP-20 column. In addition, a step of decoloring using activated charcoal was skipped by study on a suitable solvent for extraction that reduced extraction of chlorophylls from C. asiatica. The obtained pentacyclic triterpenes-rich extract was used for formulation of a film forming spray used for wound healing. The obtained extract exhibited a brown color and contained total pentacyclic triterpenes of 3.0 mg/mL, based on HPLC analysis. Isolations of the extract using Diaion® HP-20 and LXA1180 columns found that Diaion® HP-20 possessed slightly higher efficiency for isolation of pentacyclic triterpenes than LXA1180. In addition, the step of decoloring could be skipped for the eluents obtained from both columns. However, based on the cost of production between Diaion® HP-20 and LXA1180 columns, LXA1180 was markedly cheaper than Diaion® HP-20. Therefore, LXA1180 was selected for up-scale production. Based on up-scale production, 5.05 g (2.25% yield) was obtained from the isolation using a 1 kg LXA1180 column. The obtained extract contained total pentacyclic triterpenes of 62.0%. Preliminary calculation of a cost of production from chemicals and materials exhibited a cost of 1,514 Baht per 5 g extract. A formulation of film forming spray using the pentacyclic triterpenes-rich extract as the major active constituent with an α-mangostin-rich extract containing 63.0% w/w α-mangostin as a minor active constituent was performed. The formulation contained total pentacyclic triterpenes and α-mangostin concentrations of 0.30% and 0.01% w/v, respectively. Eudragit® E100 was used as film forming agent, while sorbitol, glycerin and PEG 400 was used as plasticizer. The suitable film forming agent was found to be 2.5% w/v Eudragit® E100, while that of plasticizer was 20% w/v glycerin and 5% w/v PEG 400. Stability evaluation of the film forming spray at (30 ± 2 °C) and accelerated conditions (45 ± 2 °C, 75% HR) for 16 weeks revealed that the film forming spray exhibited good physical and chemical stability when kept under both conditions. Therefore, the product prototype of film forming spray made from C. asiatica extract could be potentially used for commercial application.