Yucca schidigera 

Yucca schidigera là loài thực vật bản địa vùng sa mạc Mojave và Baja California, được sử dụng rộng rãi trong thức ăn chăn nuôi và thức ăn thú cưng nhờ khả năng giảm ammonia, giảm mùi phân và ổn định hệ vi sinh đường ruột. Yucca schidigera extract (YSE) được FDA và AAFCO công nhận là GRAS (Generally Recognized as Safe)

Ngoài tác động giảm mùi phân, Yucca còn được nghiên cứu về:

• Điều hòa hệ vi sinh đường ruột.
• Giảm quá trình lên men protein (proteolytic fermentation).
• Chống oxy hóa.
• Chống viêm.
• Hỗ trợ hàng rào bảo vệ ruột.
• Điều hòa chuyển hóa nitrogen

Tuy nhiên, phần lớn các bằng chứng cơ chế hiện nay vẫn đến từ nghiên cứu in vitro, mô hình động vật thí nghiệm hoặc vật nuôi sản xuất; dữ liệu đặc hiệu trên chó và mèo còn tương đối hạn chế. 

Thành phần hoạt tính sinh học chính 

Saponin

Saponin là nhóm hoạt chất đặc trưng và được nghiên cứu nhiều nhất trong Yucca schidigera. Về mặt cấu trúc, saponin là các glycoside lưỡng tính gồm một nhân sapogenin kỵ nước liên kết với một hoặc nhiều chuỗi carbohydrate ưa nước. Đặc tính này giúp saponin có khả năng tương tác với màng sinh học và ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật đường ruột.

Polyphenols 

Yucca chứa nhiều hợp chất polyphenol có hoạt tính sinh học cao như yuccaols, resveratrol và các hợp chất liên quan. Đây được xem là nhóm hoạt chất đóng vai trò quan trọng trong tác dụng chống oxy hóa và chống viêm của Yucca. 

Polysaccharides và fructans 

Một số polysaccharides và fructans trong Yucca có thể đóng vai trò như cơ chất lên men cho hệ vi sinh vật đường ruột, góp phần hỗ trợ sản xuất các acid béo chuỗi ngắn (SCFA) có lợi cho sức khỏe đại tràng. 

Cơ chế tác động

Giảm amoniac và kiểm soát mùi phân

Ở chó và mèo ăn diet high-protein (đặc biệt mèo là ăn thịt bắt buộc), lượng protein không tiêu hóa (undigested protein) đến đại tràng là đáng kể. Tại đây, hệ vi khuẩn proteolytic tiến hành phân giải amino acids theo các con đường chính:

Quá trình này tạo ra nhiều chất chuyển hóa như:

• Ammonia (NH₃).
• Biogenic amines (putrescine, cadaverine, histamine).
• Indole và skatole.
• Các hợp chất sulfur dễ bay hơi (volatile sulfur compounds – VSCs).

Đây là những hợp chất góp phần tạo nên mùi đặc trưng của phân và có thể ảnh hưởng bất lợi đến môi trường ruột khi tích lũy ở nồng độ cao.

Hiệu quả giảm ammonia của Yucca được cho là liên quan chủ yếu đến khả năng điều hòa quá trình lên men vi sinh vật và ức chế hoạt động của enzyme urease do vi khuẩn đường ruột tiết ra. Tuy nhiên, cơ chế phân tử chính xác vẫn chưa được làm rõ hoàn toàn.

Bên cạnh đó, việc giảm quá trình lên men protein có thể góp phần làm giảm sự hình thành indole, skatole và các hợp chất sulfur gây mùi.

Ammonia binding hypothesis 

Saponins trong YSE +i ammonia (NH3)/ (NH4+) → tạo phức không hấp thu và thải qua phân 

Urease inhibition

Urease là enzyme do vi khuẩn đường ruột (đặc biệt Helicobacter, ….) tiết ra, thủy phân urea thành NH3 + CO2 trong lòng ruột. Ức chế urease để giảm ammonia 

Giảm indole, skatole và VSCs 

Saponins có tính surfactant có thể ức chế vi khuẩn sinh sulfur (sulfur-reducing bacteria) hoặc binding trực tiếp với VSCs. Tuy nhiên, cơ chế phân tử chính xác chưa được xác định.

Điều hòa vi sinh vật đường ruột

Steroidal saponins có khả năng tương tác với màng tế bào vi sinh vật, từ đó ảnh hưởng đến cấu trúc và hoạt động của hệ vi sinh đường ruột.

Việc giảm proteolytic fermentation có thể:

• Giảm sản xuất ammonia.
• Giảm phenols, indoles và các hợp chất sulfur.
• Giảm branched-chain fatty acids (BCFA) – các chỉ dấu của quá trình lên men protein tại đại tràng.

Đồng thời, sự chuyển dịch sang quá trình lên men carbohydrate (saccharolytic fermentation) có thể thúc đẩy sản xuất các SCFA như acetate, propionate và butyrate, góp phần hỗ trợ sức khỏe niêm mạc đại tràng.

Hiện nay, các bằng chứng trên chó mèo chủ yếu đến từ các mô hình lên men in vitro sử dụng dịch phân. Một số nghiên cứu cho thấy YSE có khả năng điều chỉnh thành phần hệ vi sinh vật đường ruột, tuy nhiên ý nghĩa sinh học của những thay đổi này vẫn cần được làm rõ thêm. Vecchiato và cs. (2017) ghi nhận rằng bổ sung YSE ở nồng độ 0,1 g/L làm tăng đáng kể quần thể Enterococcus spp. trong phân chó.

Hỗ trợ hàng rào bảo vệ ruột 

Thông qua khả năng giảm stress oxy hóa và điều hòa các tín hiệu viêm, các hợp chất phytochemical trong Yucca có thể góp phần duy trì tính toàn vẹn của biểu mô ruột và các protein liên kết chặt (tight junctions).

Nhờ đó, Yucca có tiềm năng hỗ trợ chức năng hàng rào ruột, giảm tính thấm ruột bất thường và góp phần duy trì sức khỏe tiêu hóa

Tác động chống viêm và oxy hóa

Ức chế NF-κB 

Các hợp chất polyphenol, đặc biệt là yuccaols và các hợp chất tương tự resveratrol, được chứng minh có khả năng:

• Trung hòa các gốc tự do (ROS).
• Hoạt hóa hệ thống chống oxy hóa nội sinh thông qua tín hiệu Nrf2.
• Ức chế hoạt hóa NF-κB.

Việc ức chế NF-κB có thể làm giảm biểu hiện của các cytokine tiền viêm, iNOS và COX-2, từ đó góp phần hạn chế phản ứng viêm và tổn thương oxy hóa tại niêm mạc đường tiêu hóa (Cheeke et al., 2006)

Kháng khuẩn

Saponin có thể ảnh hưởng đến tính toàn vẹn và tính thấm của màng tế bào vi sinh vật, từ đó tạo ra tác dụng kháng khuẩn nhất định.

Tuy nhiên, cơ chế tác động cụ thể còn phụ thuộc vào từng loài vi sinh vật và phần lớn bằng chứng hiện nay vẫn đến từ các nghiên cứu in vitro.

Điều hòa miễn dịch

• Saponin được biết đến như các chất có khả năng điều biến miễn dịch thông qua việc kích thích cả đáp ứng miễn dịch dịch thể và miễn dịch qua trung gian tế bào.
• Tuy nhiên, vai trò điều hòa miễn dịch của saponin từ Yucca schidigera ở mức bổ sung thực tế trong thức ăn thú cưng hiện vẫn chưa được định lượng rõ ràng

Tiềm năng hỗ trợ khớp, chuyển hóa và lão hóa khỏe mạnh

• Cheeke và cs. (2006) đã tổng hợp các bằng chứng dân gian và cơ chế liên quan đến tác dụng chống viêm khớp của Y. schidigera, cho rằng việc ức chế NF-κB và iNOS bởi yuccaol có thể giúp giảm viêm qua trung gian nitric oxide tại khớp (Cheeke et al., 2006)
• Tuy nhiên, hiện chưa có thử nghiệm lâm sàng đối chứng ngẫu nhiên nào trên chó hoặc mèo mắc viêm xương khớp hoặc bệnh lý viêm khớp được công bố

Ý nghĩa ứng dụng trong thức ăn thú cưng

Nhờ khả năng kiểm soát mùi phân, điều hòa quá trình lên men tại đại tràng và hỗ trợ sức khỏe đường tiêu hóa, Yucca schidigera hiện là một trong những phytogenic ingredients được sử dụng phổ biến trong các công thức thức ăn chó mèo cao cấp.

Những lợi ích được quan tâm nhiều nhất trong thực tế bao gồm:

• Cải thiện mùi phân.
• Hỗ trợ chất lượng phân.
• Hỗ trợ cân bằng hệ vi sinh đường ruột.
• Giảm các sản phẩm phụ bất lợi của quá trình lên men protein.
• Hỗ trợ sức khỏe tiêu hóa tổng thể.
• Bổ sung các hợp chất chống oxy hóa có nguồn gốc thực vật.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Cheeke, P. R., Piacente, S., & Oleszek, W. (2006). Anti-inflammatory and anti-arthritic effects of yucca schidigera: A review. Journal of Inflammation. https://doi.org/10.1186/1476-9255-3-6
2. Culhuac, E. B., Maggiolino, A., Elghandour, M. M. M. Y., De Palo, P., & Salem, A. Z. M. (2023). Antioxidant and Anti-Inflammatory Properties of Phytochemicals Found in the Yucca Genus. Antioxidants, 12(3), 574. https://doi.org/10.3390/antiox12030574
3. Dai, X., Mashiguchi, K., Chen, Q., Kasahara, H., Kamiya, Y., Ojha, S., DuBois, J., Ballou, D., & Zhao, Y. (2013). The Biochemical Mechanism of Auxin Biosynthesis by an Arabidopsis YUCCA Flavin-containing Monooxygenase. The Journal of Biological Chemistry, 288(3), 1448–1457. https://doi.org/10.1074/jbc.M112.424077
4. Lowe, J. A., & Kershaw, S. J. (1997). The ameliorating effect of Yucca schidigera extract on canine and feline faecal aroma. Research in Veterinary Science. https://doi.org/10.1016/S0034-5288(97)90159-4
5. Pinna, C., Vecchiato, C. G., Cardenia, V., Rodriguez-Estrada, M. T., & Et., A. (2017). An in vitro evaluation of the effects of a Yucca schidigera extract and chestnut tannins on composition and metabolic profiles of canine and feline faecal microbiota. Archives of Animal Nutrition. https://doi.org/10.1080/1745039X.2017.1355039
6. Zúñiga-Serrano, A., Barrios-García, H. B., Anderson, R. C., Hume, M. E., Ruiz-Albarrán, M., Bautista-Martínez, Y., Sánchez-Guerra, N. A., Vázquez-Villanueva, J., Infante-Rodríguez, F., & Salinas-Chavira, J. (2022). Antimicrobial and Digestive Effects of Yucca schidigera Extracts Related to Production and Environment Implications of Ruminant and Non-Ruminant Animals: A Review. Agriculture, 12(8), 1198. https://doi.org/10.3390/agriculture12081198