ارزیابی کیفیت زعفران کشت شده در ورمونت (Crocus sativus L.) بر اساس رزونانس مغناطیسی هسته‌ای – شرایط خشک کردن بهینه و پیامدهای مکانیکی

زعفران (Crocus sativus L.) به عنوان یک محصول با ارزش بالا و امیدوارکننده برای مزارع کوچک تا متوسط، حاوی اجزای زیست فعال ارزشمندی مانند کروسین، پیکروکروسین و سافرانال است که گفته می‌شود فعالیت بالقوه‌ای در درمان سرطان‌ها، اختلالات التهابی گوارشی و بیماری آلزایمر دارند. با این حال، غلظت این اجزای زیست فعال می‌تواند تا حد زیادی به عوامل محیطی در طول رشد و نحوه‌ی نگهداری پس از برداشت بستگی داشته باشد. در این کار، یک روش تحلیلی جدید برای اندازه‌گیری مقادیر نسبی این ترکیبات زیست فعال، با استفاده از شرایط استخراج ملایم در ترکیب با طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته‌ای (NMR) ایجاد شده است. ما از تکنیک تحلیلی مبتنی بر NMR خود برای تعیین چگونگی تأثیر غلظت کروسین‌ها، پیکروکروسین و سافرانال در زعفران کشت شده در ورمونت بر روش‌های مختلف آبگیری استفاده کردیم. نتایج ما نشان می‌دهد که نمونه‌های زعفران خشک شده در دمای بالا (100 درجه سانتیگراد) حاوی سافرانال و کروسین بیشتری هستند و پیکروکروسین در دمای بالا به سافرانال تبدیل می‌شود. محاسبات نظریه تابعی چگالی مکانیسم جدیدی را برای این تبدیل ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد آنزیم‌ها برای این فرآیند مورد نیاز نیستند. روش استخراج و تجزیه و تحلیل مبتنی بر NMR ما می‌تواند در آینده برای سایر گیاهان دارویی نیز به کار گرفته شود تا به بهینه‌سازی رشد و شرایط خشک کردن/نگهداری پس از برداشت کمک کند.

As a promising high-value crop for small- to mid-sized farms, saffron (Crocus sativus L.) contains valuable bioactive components such as crocins, picrocrocin, and safranal, which were suggested to have potential activity to treat cancers, digestive inflammatory disorders, and Alzheimer’s disease. However, the concentrations of these bioactive components can greatly depend on environmental factors during growth and on postharvest handling. In this work, a new analytical method has been established to measure the relative amounts of these bioactive compounds, using mild extraction conditions in combination with nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. We applied our NMR-based analytical technique to establish how the concentrations of crocins, picrocrocin, and safranal in Vermont-grown saffron are impacted by different dehydration methods. Our results indicate that saffron samples dried at a high temperature (100 °C) contain more safranal and crocins and that picrocrocin converts into safranal at an elevated temperature. Density functional theory calculations provide a new mechanism for this conversion, indicating that enzymes are not required for this process. Our NMR-based extraction and analysis method can be applied to other medicinal plants in the future to help optimize growth and postharvest drying/storage conditions.