تجزیه و تحلیل متابولومیک مقایسه‌ای کلاله‌ها و گلبرگ‌ها در زعفران چینی (Crocus sativus) با استفاده از متابولومیک‌های هدفمند گسترده

کلاله‌های خشک‌شده Crocus sativus، که معمولاً به عنوان زعفران شناخته می‌شود، در سراسر جهان به طور گسترده مصرف می‌شود زیرا ارزش بالایی در غذاها دارد و فعالیت‌های زیستی مفیدی برای سلامت ارائه می‌دهد. زعفران ارزش اقتصادی و دارویی مهمی دارد و بنابراین، مساحت کشت و تولید جهانی آن در حال افزایش است. گلبرگ‌ها، که محصول جانبی کلاله‌ها هستند، تاکنون به طور کامل مورد استفاده قرار نگرفته‌اند. ما متابولیت‌های بین کلاله‌ها و گلبرگ‌های C. sativus را با استفاده از روش متابولومیکس غیرهدفمند مقایسه کردیم. در مجموع، بیش از ۸۰۰ متابولیت شناسایی شد و به ۳۵ کلاس دسته‌بندی گردید، از جمله آلکالوئیدها، فلاونوئیدها، اسیدهای آمینه و مشتقات آن‌ها، فنول‌ها و استرهای فنولی، فنیل‌پروپانوئیدها، اسیدهای چرب، استروئیدها و مشتقات استروئیدی، ویتامین‌ها و سایر متابولیت‌ها. ترکیب متابولیت‌ها در گلبرگ‌ها و کلاله‌ها اساساً مشابه بود. نتایج مطالعه نشان داد که گلبرگ‌ها حاوی فلاونوئیدها، آلکالوئیدها، کومارین‌ها و سایر اجزای دارویی، همچنین اسیدهای آمینه، کربوهیدرات‌ها، ویتامین‌ها و سایر اجزای غذایی هستند. تحلیل اجزای اصلی (PCA) و تحلیل حداقل مربعات متعامد تفکیک‌کننده (OPLS-DA) برای غربالگری اجزای متابولیک متفاوت انجام شد. در مجموع، ۳۳۹ متابولیت افتراقی شناسایی شد، که ۵۵ متابولیت بیش‌ازحد بیان‌شده و ۲۸۴ کمتر بیان‌شده بودند. متابولیت‌های بیش‌ازحد بیان‌شده، از جمله روتین، دلphinidin-3-O-گلوکوزید، ایزوکوئرسترین، سیرینگارزینول-di-O-گلوکوزید، دی‌هیدروروبینتین، کوئرستین و گالوکاتچین، در گلبرگ‌ها شناسایی شدند. متابولیت‌های کمتر بیان‌شده عمدتاً گلوکوفرانگولین B، استیل‌وانیلون، دایدزئین، گوایازولن، هیپافورین، ایندولین-2-اون و پسودوریدین بودند. حاشیه‌نویسی KEGG و تحلیل‌های غنی‌سازی متابولیت‌های افتراقی نشان داد که بیوسنتز فلاونوئیدها، بیوسنتز اسیدهای آمینه و متابولیسم آرژنین و پرولین مسیرهای اصلی تنظیم‌شده متفاوت بودند. در نتیجه، گلبرگ‌های C. sativus برای دارو و غذاها ارزشمند هستند و پتانسیل کاربرد در زمینه‌های متعددی مانند ادویه طبیعی، لوازم آرایشی، نوشیدنی‌های سلامت و محصولات بهداشتی طبیعی دارند.

The dried stigmas of Crocus sativus, commonly known as saffron, are consumed largely worldwide because it is highly valuable in foods and has biological activities beneficial for health. Saffron has important economic and medicinal value, and thus, its planting area and global production are increasing. Petals, which are a by-product of the stigmas, have not been fully utilized at present. We compared the metabolites between the stigmas and petals of C. sativus using a non-targeted metabolomics method. In total, over 800 metabolites were detected and categorized into 35 classes, including alkaloids, flavonoids, amino acids and derivatives, phenols and phenol esters, phenylpropanoids, fatty acyls, steroids and steroid derivatives, vitamins, and other metabolites. The metabolite composition in the petals and stigmas was basically similar. The results of the study showed that the petals contained flavonoids, alkaloids, coumarins, and other medicinal components, as well as amino acids, carbohydrates, vitamins, and other nutritional components. A principal components analysis (PCA) and an orthogonal partial least-squares discriminant analysis (OPLS-DA) were performed to screen the different metabolic components. A total of 339 differential metabolites were identified, with 55 metabolites up-regulated and 284 down-regulated. The up-regulated metabolites, including rutin, delphinidin-3-O-glucoside, isoquercitrin, syringaresinol-di-O-glucoside, dihydrorobinetin, quercetin, and gallocatechin, were detected in the petals. The down-regulated metabolites were mainly glucofrangulin B, acetovanillone, daidzein, guaiazulene, hypaphorine, indolin-2-one, and pseudouridine. KEGG annotation and enrichment analyses of the differential metabolites revealed that flavonoid biosynthesis, amino acids biosynthesis, and arginine and proline metabolism were the main differentially regulated pathways. In conclusion, the petals of C. sativus are valuable for medicine and foods and have potential utility in multiple areas such as the natural spice, cosmetic, health drink, and natural health product industries.