| 
Thiên Ân và Như Hoa thực hiện thí nghiệm trong phòng thí nghiệm của trường |
Chỉ với một số dụng cụ cùng các loại hóa chất đơn giản, hai em Nguyễn Xuân Thiên Ân và Nguyễn Thị Như Hoa (học sinh Trường THPT Nhân Việt, TP.HCM) đã chiết xuất Curcumin từ củ nghệ có độ tinh khiết lên tới 99,95%. Phương pháp này đã phá vỡ thế “độc quyền” của bộ chiết bằng dụng cụ Soxhlet đang được tiến hành trong phòng thí nghiệm ở các trường ĐH hiện nay.
Theo tìm hiểu của nhóm, Curcumin là tinh thể tuy chỉ chiếm một lượng rất nhỏ từ 0,3-1% trong củ nghệ nhưng lại là một trong những chất được sử dụng phổ biến trong dược phẩm có tác dụng chống viêm, chống ôxy hóa mạnh, điều trị nhiều chứng bệnh trong y học. Riêng với bệnh ung thư, Curcumin là chất hủy diệt tế bào ung thư mạnh nhất theo cơ chế hủy diệt từng bước các tế bào ác tính, làm vô hiệu hóa và ngăn cản sự hình thành các tế bào ung thư mới trong khi các tế bào lành tính không bị ảnh hưởng. Ngoài ra, chất này còn được dùng làm màu trong công nghệ thực phẩm, đồ uống…
Tìm phương pháp chiết xuất mới
Hiện nay, hầu hết các phòng thí nghiệm đều áp dụng phương pháp chiết xuất Curcumin bằng bộ chiết Soxhlet với giá thành rất cao, khó sử dụng, chỉ chiết tách được các chất hữu cơ và bị giới hạn bởi một lượng nhiên liệu nhất định. Với điều kiện của trường phổ thông thì việc sở hữu một bộ chiết Soxhlet phục vụ công tác thí nghiệm là điều không tưởng. Qua mày mò, sáng tạo, Thiên Ân và Như Hoa
đã sử dụng những vật dụng dễ tìm thấy trong đời sống hàng ngày như tủ sấy, máy xay sinh tố, bếp điện… cùng các dụng cụ trong phòng thí nghiệm: Cốc thủy tinh, ống b, cân, đũa thủy tinh, ống nghiệm, ống hút để sử dụng.
Để thực hiện phương pháp mới này, hai em đã chuẩn bị 1,5kg nghệ tươi gọt vỏ, rửa sạch, cắt lát thật mỏng rồi tiến hành chưng cất lôi cuốn hơi nước để loại tinh dầu. Tiếp đó, nghệ được đem đi sấy khô trong tủ sấy để loại bỏ hơi nước và xay thành bột mịn. Sau đó hai em tiến hành chiết bột nghệ với dung môi n-hexan để loại các hiđrocacbon và chất béo, bã. Sau khi chiết được loại dung môi bằng cách để ở nhiệt độ bình thường trong phòng 24 giờ và tiếp tục chiết bằng dung môi etyl axetat ở nhiệt độ 800C (nhiệt độ sôi của etyl axetat là 79oC) trong thời gian 10 giờ, nhóm thu được dung dịch Curcumin màu nâu đỏ. Cô quay dung dịch để loại bỏ dung môi, hai em thu được lượng Curcumin thô đầu tiên. Sau đó, tiếp tục cho Curcumin thô vào cốc thủy tinh và dùng axeton để hòa tan các tạp chất (một số tinh dầu và nhựa như các turmeron, curlon, zingiberen…) trong Curcumin thô (rửa 2 lần với axeton), lọc chân không và bỏ dịch lọc thu được chất rắn màu đỏ cam. Chất rắn này được để trong phòng với thời gian 24 giờ ở nhiệt độ bình thường để loại axeton, tìm dung môi kết tinh và tiến hành kết tinh bằng etanol nóng. Tiếp tục cho chất rắn thu được vào bình cầu 500ml, cho thêm dung môi etanol và đun hồi lưu đến khi chất rắn trong bình cầu tan hết thì tiến hành lọc nóng. Dung dịch sau khi để nguội ở nhiệt độ bình thường thu được tinh thể hình kim màu vàng cam. Đó chính là 2,46gr Curcumin thu được từ 1,5kg nghệ tươi (trong khi bộ chiết Soxhlet chỉ thu được 2,08gr từ 2,7kg nghệ).
Để kiểm tra chất lượng sản phẩm, ngoài việc kiểm tra bằng phương pháp vật lý, hóa học, sắc ký, hai em còn gửi mẫu tới Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam để kiểm tra hoạt tính kháng vi sinh và kháng ôxy hóa của sản phẩm. Kết quả gửi về đã khiến cả thầy và trò vỡ òa hạnh phúc khi độ tinh khiết của sản phẩm đạt tới 99,95% và có biểu hiện hoạt tính chống ôxy hóa trên hệ DPPH với giá trị SC50 là 18,16 mg/ml.
Nghiên cứu sâu hơn về tính chất urcumin
Với quy trình chiết tách đơn giản, phù hợp với thiết bị có sẵn của phòng thí nghiệm, phương pháp mới của đề tài có thể coi là một bước tiến giúp học sinh các trường phổ thông có cơ hội tiếp cận và nghiên cứu ứng dụng của Curcumin trong nhà trường. Ngoài ưu điểm là dụng cụ dễ sử dụng, hóa chất dễ tìm kiếm, hiệu suất chiết cao hơn bộ chiết Soxhlet do diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi chiết lớn, phương pháp này còn loại bỏ được những phần không tan và tạp chất tan trong dung môi nóng nhưng không kết tinh ở nhiệt độ bình thường. Nếu cải tiến thêm, phương pháp này có thể sử dụng cho việc sản xuất Curcumin theo hình thức bán công nghiệp khi thay đổi thể tích bình cầu đựng nhiên liệu với diện tích lớn.
Dù lần đầu tiên tiến hành thực hiện nghiên cứu khoa học nhưng quá trình thực hiện đã giúp Thiên Ân và Như Hoa hiểu thêm nhiều về phương pháp, quy trình, tính chất từ các thành phẩm thu được. Hai em khẳng định sẽ tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về tính chất của Curcumin, phát triển đề tài nghiên cứu để ứng dụng Curcumin và các thành phẩm thu được vào các lĩnh vực của cuộc sống.
Bài, ảnh: Ngọc Anh
| Đề tài Phương pháp mới chiết xuất Curcumin từ củ nghệ vàng của Thiên Ân và Như Hoa đã đạt giải ba ở lĩnh vực hóa học tại Cuộc thi khoa học kỹ thuật cấp quốc gia dành cho học sinh THPT. |