راهبردی یکپارچه برای تهیه کارآمد کروسِتین با خلوص بالا، مبتنی بر تبدیل کروسین با واسطه‌گری حلال یوتکتیک عمیق طبیعی و … با کارایی بالا

کروسِتین (Crocetin)، که آگلیکونِ کروسین و متابولیت زیست‌فعال اصلی آن محسوب می‌شود، به‌طور طبیعی و در مقادیر ناچیز در گیاهان *Crocus sativus* L. و *Gardenia jasminoides* J. Ellis یافت می‌شود. روش‌های متداول تولید کروسِتین متکی بر هیدرولیز قلیایی یا آنزیمیِ زمان‌برِ کروسین‌ها و به دنبال آن، فرآیندهای دشوار و چندمرحله‌ایِ کروماتوگرافی و تبلور مجدد هستند. در این پژوهش، ما راهکاری نوآورانه و کارآمد برای تهیه کروسِتین با خلوص بالا ابداع کردیم که در آن، تبدیل کروسین با واسطه‌گریِ حلال یوتکتیک عمیق طبیعی (NADES) متشکل از کولین کلرید (ChCl) و اسید اگزالیک (OA) —که برای نخستین بار در این فرآیند استفاده شده است— با خالص‌سازی به روش کروماتوگرافی جریان مخالف با کارایی بالا (HPCCC) تلفیق شده است. تحت شرایط بهینه‌سازی‌شده (نسبت جامد به مایع ۱:۵ گرم/میلی‌لیتر، دمای ۸۳ درجه سانتی‌گراد و مدت‌زمان ۴۳ دقیقه)، کروسین‌های موجود در عصاره خام *G. jasminoides* به‌طور کامل به کروسِتین تبدیل شدند و محصولی با خلوص ۹ تا ۱۰ درصد حاصل شد؛ خلوص این محصول با یک تیمار ساده KOH-متانول به ۴۵ تا ۵۰ درصد ارتقا یافت. برای HPCCC، از یک سیستم حلال دوفازی سازگار با محیط زیست شامل n-بوتانول و محلول آبی Na₂CO₃ با غلظت ۱۰۰ میلی‌مولار (نسبت حجمی ۱:۱) استفاده شد که منجر به تولید کروسِتین با خلوص حدود ۹۹ درصد (شامل ۹۴ درصد ایزومر ترانس و ۵ درصد ایزومر سیس) تنها در مدت ۶۰ دقیقه گردید. نکته حائز اهمیت اینکه، مقیاس‌افزایی خطی فرآیند HPCCC بدون کاهش قدرت تفکیک یا افزایش زمان عملیات، با موفقیت انجام شد. در مرحله بعد، با استفاده از روش استخراج فاز جامد (SPE) سریع (Flash)، هر دو ایزومر با خلوص بیش از ۹۸ درصد به دست آمدند. شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی، مکانیسم دگلوکوزیلاسیون (حذف قند) را در فرآیند تبدیل کروسین با کمک حلال DES روشن ساختند. این پروتکل سبز، سریع و با قابلیت مقیاس‌پذیری، جایگزینی رقابتی برای تولید انبوه کروسِتین با خلوص بالا ارائه می‌دهد و برای کروسین‌های حاصل از منابع گوناگون کاربرد گسترده‌ای دارد.

Crocetin, the aglycone of crocin and its principal bioactive metabolite, occurs naturally in trace amounts in Crocus sativus L. and Gardenia jasminoides J. Ellis. Conventional crocetin production relies on time-consuming alkaline/enzymatic hydrolysis of crocins, followed by cumbersome multi-step chromatography and recrystallization. Herein, we developed an innovative and efficient strategy for high-purity crocetin preparation, integrating a choline chloride (ChCl)-oxalic acid (OA) natural deep eutectic solvent (NADES)-mediated crocin conversion (first reported of ChCl-OA for this transformation) with high-performance countercurrent chromatography (HPCCC) purification. Under the optimized conditions (solid-liquid ratio 1:5 g/mL, 83 °C, 43 min), crocins in the crude extract of G. jasminoides were fully converted to crocetin, resulting a product with 9–10% purity, which was enriched to 45–50% via simple KOH-methanol treatment. An eco-friendly two-phase solvent system of n-butanol/100 mM aqueous Na₂CO₃ (1,1, v/v) was employed for HPCCC, yielding crocetin with ∼99% purity (94% trans-, 5% cis-isomers) in only 60 min. Importantly, linear scale-up of the HPCCC process was successfully realized without compromising resolution or extending operation time. Subsequent flash solid-phase extraction (SPE) afforded both isomers with purity exceeding 98%. Molecular dynamics simulations clarified the deglucosylation mechanism underlying DES-facilitated crocin conversion. This green, rapid, and scalable protocol provides a competitive alternative for the large-scale production of high-purity crocetin, with broad applicability to crocins from diverse sources.