《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》：Beyond flowers: exploring Calendula officinalis aerial parts composition and biological potential
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本研究采用非靶向代谢组学结合LC-MS/MS分析，发现金盏花茎叶含有新型根皮素衍生物，并证实其具有抗氧化、抗炎及抗菌活性，为循环生物经济提供可持续资源利用方案。
乔万娜·斯基亚沃内（Giovanna Schiavone）| 萨布丽娜·德帕斯卡尔（Sabrina De Pascale）| 保拉·因比姆博（Paola Imbimbo）| 拉米拉·马马多娃（Ramila Mammadova）| 塞波·瓦伊尼奥（Seppo Vainio）| 安东尼奥·达里奥·特罗伊塞（Antonio Dario Troise）| 达莉亚·玛丽亚·蒙蒂（Daria Maria Monti）| 安德烈亚·斯卡洛尼（Andrea Scaloni）| 文森佐·罗科（Vincenzo Rocco）| 米凯利娜·鲁奥科（Michelina Ruocco）| 莫里利亚·玛丽亚·蒙蒂（Maurilia Maria Monti）
那不勒斯费德里科二世大学化学科学系，蒙特圣安杰洛大学综合体，Cinthia街4号，80126那不勒斯，意大利
摘要
金盏花（Calendula officinalis）是一种属于菊科（Asteraceae）的药用植物，因其生物潜力而广受认可。尽管传统上人们主要使用C. officinalis的花朵进行药用和化妆品开发，但本研究重点关注其地上部分，包括茎和叶，这些部分通常被视为副产品。通过对C. officinalis地上部分的氢醇提取物进行非靶向代谢组学分析，发现了与其不同生物活性相关的化学成分。液相色谱-高分辨率串联质谱分析鉴定出多种初级和次级代谢物：除了已知的花朵提取物成分外，还首次在C. officinalis的地上部分中发现了木犀草素（luteolin）及其衍生物。生物实验表明，该植物提取物具有抗氧化和抗炎作用，这些作用分别在人永生化角质形成细胞和人单核细胞上得到了验证。此外，C. officinalis提取物对植物病原菌具有选择性的抗菌和抗真菌作用，显示出其在农业中的潜在应用价值。总体而言，研究结果强调了C. officinalis地上部分作为高价值生物活性化合物未充分开发来源的重要性，为其在营养保健、化妆品和农业工业领域的应用开辟了新途径。因此，本研究通过探索未被充分利用的植物组织，为商业开发物种剩余生物质的可持续利用提供了策略。
引言
低分子量植物代谢物，如萜类化合物、黄酮类、酚酸、单宁和香豆素，是植物代谢的重要组成部分（Twaij和Hasan，2022）。由于这些代谢物具有抗氧化、抗炎、抗癌和抗菌等特性（Gokhale和Wadhwani，2015；Petruk等人，2018；Pushpangadan等人，2015；Seca，2018），它们成为开发新型药物和促进人类健康产品的理想成分（Pagare等人，2015）。然而，这些分子的生物技术重要性远不止于人类健康领域，因为次级代谢物在植物防御机制中起着关键作用，能够保护植物免受细菌、真菌和昆虫等生物胁迫以及紫外线辐射、干旱和盐碱等非生物胁迫的伤害（Ben Mrid等人，2021；Chitra Jain；Shivani Khatana；Rekha Vijayvergia，2019），从而满足对更可持续和环保农业实践的全球需求（Salam等人，2023）。最近，对Rhododendron tomentosum枝条顶端的氢醇提取物进行了全面的化学和生物学表征，将化学组成与其功能特性联系起来，展示了天然提取物的广泛应用潜力（Schiavone等人，2026）。
另一种富含生物活性次级代谢物的植物是金盏花（Calendula officinalis），其花朵因其药用价值而被广泛研究。C. officinalis原产于中欧和地中海地区，是一种一年生草本植物，属于菊科。几个世纪以来，人们一直利用其花朵提取物来促进健康，具有抗氧化、抗炎、保肝、神经保护、抗真菌、治疗皮肤病、烧伤和伤口以及抗菌等多种功效（Golubova等人，2025；Gou等人，2023；Olivero-Verbel等人，2024；Patil等人，2022；Prabhu Venkatesh等人，2023；Silva等人，2021）。C. officinalis的生物活性归因于其特定的植物化学成分，包括酚酸、三萜类化合物（如异鼠李素和槲皮素）以及脂肪酸（如月桂酸和亚油酸）（Barut等人，2023；Olennikov等人，2017；Olennikov和Kashchenko，2022）。
现有文献几乎只关注C. officinalis的花朵提取物（Ossipov等人，2024），关于其地上部分（包括茎和叶）的植物化学组成和生物潜力的数据较少。地上部分通常含有大量的生物活性次级代谢物，但被视为花朵收获的副产品，因此是一个未被充分开发的生物活性化合物资源库。
在此背景下，本研究采用多学科方法，旨在阐明从C. officinalis地上部分获得的氢醇提取物的化学组成与其生物活性之间的关系。为此，进行了非靶向代谢组学分析以鉴定提取物的分子成分，并对其多种生物活性进行了测试，包括对真核细胞系的细胞毒性作用、在人永生化角质形成细胞中的抗氧化作用、在人单核细胞中的抗炎作用以及对有益和植物病原体的抗菌及抗真菌作用。通过多学科方法，建立了C. officinalis地上部分氢醇提取物的化学组成与其功能活性之间的直接联系，为其在制药、化妆品和农业领域的应用提供了支持，并有助于植物资源的可持续利用。
化学物质
所有试剂和液相色谱-质谱仪溶剂均购自Merck-Sigma Aldrich（密苏里州圣路易斯），除非另有说明；标准品库来自PHYTOMLS（板1至4，批次230-06-01，IROA Technologies，密歇根州安娜堡）。
提取物制备
植物在瑞士经过认证的有机方式种植。2021年7月开花期间，人工采集了植物的新鲜地上部分。
C. officinalis地上部分的氢醇提取物
C. officinalis氢醇提取物的LC-MS/MS分析
采用非靶向代谢组学方法对C. officinalis地上部分的氢醇提取物进行了化学组成分析。该分析共鉴定出1261个化学特征，根据Sumner等人的标准（Sumner等人，2007），其中130个植物代谢物的鉴定水平等于或高于2。实际上，53%的化合物是通过MzVault和MzCloud数据库鉴定出来的，其余化合物则通过其他途径获得讨论
本研究采用综合方法，将C. officinalis地上部分的氢醇提取物的化学组成与其特定生物活性联系起来，从而深入理解了提取物的功能，并解决了C. officinalis花朵用于工业用途后剩余生物质的价值与废弃物之间的矛盾。对C. officinalis地上部分的化学表征显示了其组成的多样性
结论
本研究通过鉴定新的化合物（如芹菜素衍生物和金盏花苷衍生物），为C. officinalis地上部分提取物的化学特征提供了新的见解。从功能上看，该提取物表现出对HaCaT细胞中UVA诱导的氧化应激的保护作用、对THP-1细胞中炎症标志物的调节作用，以及对相关植物病原体的选择性抗菌作用。这些发现
CRediT作者贡献声明
文森佐·罗科（Vincenzo Rocco）：资金获取。米凯利娜·鲁奥科（Michelina Ruocco）：写作——审稿与编辑。莫里利亚·玛丽亚·蒙蒂（Maurilia Maria Monti）：写作——审稿与编辑。乔万娜·斯基亚沃内（Giovanna Schiavone）：数据分析。萨布丽娜·德帕斯卡尔（Sabrina De Pascale）：软件应用。保拉·因比姆博（Paola Imbimbo）：方法学研究。拉米拉·马马多娃（Ramila Mammadova）：数据管理。塞波·瓦伊尼奥（Seppo Vainio）：方法学研究。安德烈亚·斯卡洛尼（Andrea Scaloni）：写作——审稿与编辑。安东尼奥·达里奥·特罗伊塞（Antonio Dario Troise）：概念构思。达莉亚·玛丽亚·蒙蒂（Daria Maria Monti）：项目管理
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了意大利大学和研究部国家恢复与韧性计划（Mission 4, Component 2, Investment 1.3）的资助，该计划由欧盟“下一代欧盟”（European Union-NextGenerationEU）资助，涉及“食品与营养可持续性、安全与保障研究创新网络——ON-FOODS”（PE00000003）项目，以及“针对新兴传染病未满足需求的健康基础与转化研究行动（IN-FACT）”项目。
