جداسازی و شناسایی ترکیبات آلی فرار از بخش‌های مختلف زعفران بر اساس HS-SPME-GC-MS

زعفران (Crocus sativus L.) یک گیاه دارویی چند ساله پیازدار ارزشمند است که اغلب به عنوان “ادویه طلایی” از آن یاد می‌شود. اگرچه مطالعات قبلی اجزای غیرفرار و ترکیبات فعال زیستی را در بخش‌های مختلف زعفران بررسی کرده‌اند، اما پروفایل‌های جامعی از ترکیبات آلی فرار (VOCs) آن محدود باقی مانده است. این مطالعه از روش میکرواستخراج فاز جامد فضای فوقانی-کروماتوگرافی گازی-طیف‌سنجی جرمی (HS-SPME-GC-MS) همراه با نقشه‌های حرارتی خوشه‌ای، تجزیه و تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) و تجزیه و تحلیل حداقل مربعات جزئی متعامد-تشخیص (OPLS-DA) برای تجزیه و تحلیل و مقایسه VOCs در هفت بخش زعفران کشت شده در ژجیانگ، یعنی کلاله (SS)، گلبرگ (SP)، گرده (SPO)، رشته‌ها (SF)، بنه‌ها (SC)، جوانه‌ها (SB) و برگ‌ها (SL) استفاده کرد. در مجموع 72 VOC زعفران شناسایی شد که شامل 10 الکل، 7 استر، 19 کتون، 7 آلدهید، 17 آلکن و 12 ترکیب دیگر بود. در میان این ترکیبات، متیل استرهای اسید چرب، اجزای غالب VOC در SC بودند، در حالی که سافرانال یا ایزوفورون فراوانی نسبتاً بالاتری را در شش بخش دیگر نشان دادند که آنها نیز غنی از مشتقات تری متیل سیکلوهگزان یا سیکلوهگزان بودند. نقشه‌های حرارتی خوشه‌ای و PCA، هفت بخش زعفران را در سه خوشه اصلی گروه‌بندی کردند: SS، SPO و پنج بخش باقی‌مانده. علاوه بر این، 15 ترکیب با اختلاف معنی‌دار با استفاده از نمودار بارگذاری پراکنده (S-plot) مدل OPLS-DA همراه با اهمیت متغیر در مقادیر تصویر (VIP) غربالگری شدند. ایزوفورون، 2،2،6-تری متیل سیکلوهگزان-1،4-دیون (DOIP) و 2،6،6-تری متیل-1،3-سیکلوهگزادین-1-کاربالدئید (سافرانال) به عنوان ترکیبات کلیدی مشترک در تمام مقایسه‌ها شناسایی شدند، در حالی که SS، SP، SF، SB و SL هر کدام حاوی ترکیبات نشانگر منحصر به فردی هستند. این یافته‌ها، پایه علمی برای احراز هویت، ارزیابی کیفیت و استفاده جامع از منابع زعفران فراهم می‌کند.

Saffron (Crocus sativus L.) is a valuable perennial bulbous medicinal herb, often referred to as the “golden spice”. Although previous studies have investigated the non-volatile components and bioactive constituents in various parts of saffron, comprehensive profiles of its volatile organic compounds (VOCs) remained limited. This study employed headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS) combined with cluster heatmaps, principal component analysis (PCA), and orthogonal partial least squares-discriminant analysis (OPLS-DA) to analyze and compare the VOCs in seven parts of Zhejiang-cultivated saffron, namely stigma (SS), petal (SP), pollen (SPO), filaments (SF), corms (SC), buds (SB), and leaves (SL). A total of 72 VOCs of saffron were identified, comprising 10 alcohols, 7 esters, 19 ketones, 7 aldehydes, 17 alkenes, and 12 other compounds. Among these, fatty acid methyl esters were the predominant VOC components in SC, whereas safranal or isophorone exhibited relatively higher abundances in the other six parts, which were also enriched in trimethylcyclohexane or cyclohexene derivatives. Cluster heatmaps and PCA grouped the seven saffron parts into three major clusters: SS, SPO and the remaining five parts. Furthermore, 15 significantly differential compounds were screened using the scatter loading plot (S-plot) of the OPLS-DA model combined with variable importance in the projection (VIP) values. Isophorone, 2,2,6-trimethylcyclohexane-1,4-dione (DOIP), and 2,6,6-trimethyl-1,3-cyclohexadiene-1-carbaldehyde (safranal) were identified as common key discriminant compounds across all comparisons, and while SS, SP, SF, SB and SL each contain unique marker compounds. These findings provide a scientific foundation for the authentication, quality assessment and comprehensive utilization of saffron resources.