Les métabolites présents dans les échantillons ont été analysés à l’aide de métabolomique non ciblée via GC-MS. Au total, 90 métabolites ont été identifiés, dont principalement des sucres, des acides organiques, des acides gras, des acides aminés et des polyols (tableau S1).

La PCA a été utilisée pour simplifier les ensembles de données et acquérir des informations importantes. Comme le montre la figure 1a, tous les échantillons ont été inclus dans l’ellipse du niveau de confiance de 95 %, ce qui indique que la valeur aberrante était inexistante. De plus, les métabolites au cours de la fermentation du 7ème jour étaient très différents de ceux du 0ème jour, comme peut le confirmer la séparation significative dans les échantillons avant et après fermentation dans le graphique du score PCA. Les valeurs de R²X et Q² étaient respectivement de 0,961 et 0,797, le modèle PCA possédait donc des propriétés d’ajustement et de prédiction élevées.

Pour explorer les principaux métabolites différentiels dans les herbes comestibles avant et après la fermentation, le modèle OPLS-DA a été utilisé pour discriminer les échantillons (Figure 1b). Les valeurs de R²Y et Q² étaient respectivement de 0,996 et 0,992, démontrant la nette discrimination de ce modèle. Pendant ce temps, le résultat (n = 200, Q² = −1,03) des tests de permutation de réponse (RPT) (Figure 1c) ont vérifié la stabilité et la fiabilité de ce modèle OPLS-DA.

Sur la base des résultats de l’analyse du modèle OPLS-DA, un total de 53 métabolites différentiels (VIP > 1, p 0,05) ont été identifiés dans les graminées comestibles avant et après fermentation. La figure 2 a été tracée pour comprendre les changements dans les métabolites différentiels avant et après la fermentation. Il a été constaté que les changements dans les métabolites se produisaient principalement dans les sucres et les acides organiques. Pendant la fermentation, les sucres fournissent de l’énergie pour les activités microbiennes, de sorte que les changements dans les sucres étaient principalement causés par les activités métaboliques des micro-organismes. [12]. Parmi tous les métabolites du sucre (Figure 2a), l’arabinofuranose, le D-lyxofuranose, le D-turanose, le D-psicofuranose, le β-L-mannofuranose et le D-xylofuranose n’existaient pas dans les herbes comestibles non fermentées, ils étaient produits par fermentation. Généralement, les oligosaccharides à structure cyclique furane sont les principaux composants des glycopeptides dans les parois cellulaires végétales. [13]. Par exemple, l’arabinogalactane est un composant des parois cellulaires végétales et peut être dégradé en arabinofuranose et libéré par l’activité métabolique des micro-organismes. [14,15]. Le D-Turanose est un type d’édulcorant qui a une activité inhibitrice de l’α-glucosidase et une activité anti-inflammatoire. [16]qui peut être converti du saccharose par l’amylosucrase [17]. De plus, les niveaux de certains sucres étaient faibles dans les herbes comestibles non fermentées, tout en augmentant considérablement en raison de la fermentation. Par exemple, les niveaux de D-ribose, de tréhalose et de D-xylose dans les herbes comestibles fermentées étaient respectivement 7,4, 5,8 et 7,2 fois plus élevés que ceux des herbes comestibles non fermentées. Le D-ribose a été signalé comme un composé ayant une activité élevée pour soulager les symptômes chez les patients atteints de fibromyalgie et du syndrome de fatigue chronique. [18]et il peut être produit à partir de glucose et de fructose par fermentation [19]. Le tréhalose peut être obtenu à partir de la conversion du glucose par la tréhalose synthase sous l’action de micro-organismes. [20]efficace contre l’athérosclérose et la cardiomyopathie post-infarctus [21,22]. Le D-xylose a joué un rôle majeur dans l’activité hypoglycémique et l’activité antivirale [23]et l’augmentation de son niveau a probablement été attribuée à l’action de libération de l’hémicellulose par fermentation sur des herbes comestibles.

Les acides organiques jouent un rôle important dans la qualité gustative, la valeur nutritionnelle et l’activité biologique des produits alimentaires fermentés. [24]. La dissolution des acides organiques existait dans l’herbe comestible et les activités métaboliques des micro-organismes entraîneraient des modifications des niveaux d’acides organiques. Comme le montre la figure 2b, la plupart des acides organiques présents dans les herbes comestibles fermentées présentaient des niveaux plus élevés que dans les herbes comestibles non fermentées. Parmi ces acides organiques, l’acide lactique, l’acide succinique, l’acide citrique et l’acide gluconique présents dans les herbes comestibles fermentées sont présentés à des niveaux élevés. Dans la littérature, l’acide 3-phényllactique a été signalé comme un composé antimicrobien destiné à améliorer les caractéristiques de stockage des produits alimentaires, et il peut être produit par la souche Lp. [25,26]. L’acide lactique était considéré comme un marqueur permettant de juger du degré de fermentation produit par la fermentation des bactéries lactiques. [27]. Pour l’acide succinique, son niveau dans les herbes comestibles fermentées était environ 9,6 fois plus élevé que celui dans les herbes comestibles non fermentées. L’augmentation de la teneur en acide succinique a été considérée comme due à la transformation de l’α-cétoglutarate dans la voie du glyoxylate et dans le cycle de l’acide tricarboxylique (TCA). [28]. L’acide citrique peut être produit par fermentation à base de saccharose et l’acide gluconique peut être produit à partir du glucose par la glucose oxydase. [29,30]. Il existe également certains acides organiques dont les abondances relatives ont diminué après la fermentation, comme l’acide oxalique, l’acide arabinonique et la 5-oxoproline. L’acide oxalique existe généralement dans les plantes sous forme d’oxalate et est considéré comme un composé antinutriment. Correspondant aux phénomènes rapportés plus tôt dans la fermentation des herbes comestibles [1,3]le niveau d’acide oxalique dans l’herbe comestible était considérablement réduit après la fermentation.

Les bactéries lactiques sont un groupe de micro-organismes particulièrement adaptés à la production de polyols. [31]. Au total, 7 polyols ont été détectés comme métabolites différentiels (Figure 2c). Par rapport à l’herbe comestible, l’herbe comestible fermentée présentait un niveau plus élevé de glycérol et un niveau plus faible de myo-inositol, ce qui était similaire aux résultats de la fermentation du kimchi. [32]. Le composé 2,3-butanediol est un produit chimique en vrac prometteur avec de nombreuses applications. Il peut être produit par fermentation d’une variété de monosaccharides par des micro-organismes. [33]. Le D-mannitol est une sorte de polyol diabétique à six carbones qui peut être synthétisé par le fructose [34], donc l’augmentation du niveau de D-mannitol était liée à l’augmentation du niveau de fructose. L’érythritol et le glycérol peuvent être obtenus en convertissant le glucose en production biologique [35,36]de sorte que leurs niveaux accrus bénéficient d’un apport suffisant en glucose.

Le glucosylglycérol a la propriété d’être sucré et hypocalorique et de propriétés prébiotiques. [36]et la glucuronolactone possède des propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires et de prévention de la fibrose hépatique [35]. Les deux composés n’ont été trouvés que dans l’herbe comestible après fermentation, tandis que le niveau de 1-monopalmitine de l’herbe comestible fermentée était inférieur à celui de l’herbe comestible non fermentée (Figure 2d).