Você sabia que a Quillaja já faz parte da sua vida diária? Este ingrediente à base de plantas não é tão conhecido em comparação com as ervas e especiarias utilizadas nas cozinhas ao redor do mundo porque o grupo das saponinas, princípio ativo da Quillaja saponaria, é frequentemente encontrado à sombra de outros grupos de substâncias, como os óleos essenciais. Isso é incompreensível quando se observa a eficácia do amplo espectro de uso da Quillaja em humanos e animais. Uma boa razão para trazer essa importante substância para a luz.

É por isso que vamos levá-lo em uma viagem. Qual é o nosso destino? Chile, América do Sul – o lugar onde estão as Quillajas nativas de até 30 metros de altura e 100 anos de idade. O poder do universo fitogênico é enorme, mas muitas vezes os recursos naturais são limitados. Este também é o caso das Quillajas que crescem naturalmente e dificilmente podem ser cultivadas. Portanto, o processo de extração florestal é estritamente regulado para ser sustentável. O Governo Chileno concede licenças individuais aos coletores para garantir que apenas um certo número de árvores seja cortado e processado. Geralmente apenas os galhos das árvores são cortados e não a árvore inteira.

A Quillaja saponaria, também conhecida como da “casca de sabão”, é uma árvore de madeira dura e o único tipo dentro da família de Quillajaceae que pertence à ordem dos Fabales. É uma árvore perene com flores brancas e frutas secas, que cresce nas zonas áridas da América do Sul. As substâncias ativas são extraídas principalmente da casca da planta (mas a madeira também é usada) quando as lascas de Quillaja são fervidas e evaporadas para aumentar a concentração.

A palavra “quillay” é derivada da palavra nativa mapuche “quillean” e significa “lavar” – uma forte referência às características distintivas da espuma de saponina. Por isso vemos como a Quillaja é usada desde os tempos antigos como sabão, detergente e na medicina tradicional para aliviar a tosse e a bronquite¹. Em alimentos para humanos, a Quillaja é amplamente utilizada, por exemplo, em bebidas à base de água não alcoólicas, como refrigerantes, bebidas esportivas e eletrólitos, em doces e em cosméticos como batons e xampus.

Para melhor compreender os efeitos e aplicações da Quillaja, é necessário examinar de perto a estrutura química e seu modo de ação.

Substâncias ativas

Figura 1: Ácido querático, a espinha dorsal das saponinas triterpenóides da Quillaja saponaria.

A Quillaja é uma fonte de saponinas natural muito complexa que, por sua vez, contém mais de 600 tipos diferentes de saponinas. A estrutura química das saponinas de Quillaja consiste de uma porção oligossacarídica hidrofílica ligada de maneira glicosídica a um aglicone triterpenoide hidrofóbico (sapogenina) (Figura 1). Além de seu alto teor de saponinas triterpênicas, os extratos de Quillaja contêm um perfil único de polifenol. O principal composto fenólico foi identificado como ácido piscídico, que contribui para os efeitos antimicrobianos das saponinas da Quillaja. ²

Saponinas de Quillaja saponaria vs de Yucca schidigera

A Yucca schidigera (México) e a Quillaja saponaria (Chile) são plantas do deserto usadas como fontes comerciais de saponinas. As saponinas de ambas as plantas contêm uma ou mais cadeias laterais de carboidratos solúveis em água, enquanto diferem na parte aglicona, o núcleo lipofílico das saponinas. Este núcleo tem uma estrutura de esteróides na Yucca e uma estrutura triterpenóide na Quillaja. Em geral, as saponinas de Quillaja têm uma estrutura mais complexa do que as saponinas de Yucca.

Um dos principais usos dos extratos de Quillaja saponaria em animais é como adjuvante em vacinas veterinárias. Devido à estrutura, as saponinas da Quillaja exercem efeitos moduladores imunes únicos, que aumentam a eficácia das vacinas.³

Na utilização como aditivos alimentares, estudos comparando as saponinas de Quillaja e Yucca foram realizados com ruminantes, tanto in vitro como in vivo. Foi demonstrado que ambas as fontes de saponinas diminuem a produção de amônia in vitro, o número de protozoários⁴ e a produção de metano⁵. Na literatura, o efeito dessas saponinas sobre os protozoários é um argumento chave em seu mecanismo para alcançar as reduções observadas de amônia. Verificou-se nos estudos in vitro da Delacon, juntamente com o instituto de pesquisa francês INRA que a Quillaja também pode reduzir a produção de amoníaco, sem a redução do número de protozoários, sugerindo diferenças no modo de ação, em comparação com extratos a Yucca. Resultados in vitro também sugerem que a Quillaja tem mais impacto sobre ácidos graxos voláteis do que a Yucca, especialmente em termos de produção de propionato, em técnicas de simulação ruminal.^{4, 6}

Em outro estudo in vivo com ovelhas comparando as duas fontes de saponinas foi demonstrado a redução da amônia, embora nenhum efeito sobre os protozoários do rúmen tenha sido observado⁷. Nesse estudo, a adição de Quillaja como suplemento aumentou a energia na digestão de dietas. Além disso, em um ensaio com frangos, a Delacon confirmou esses resultados na redução de amônia, com Quillaja, Yucca e uma misturas delas. A maior eficiência foi alcançada quando a mistura continha 50% ou mais de Quillaja.

Portanto, embora muitos dos efeitos observados na Quillaja e na Yucca sejam semelhantes, os mecanismos responsáveis pelos efeitos parecem diferir, pelo menos em alguns parâmetros.

Figura 2: Quillaja saponaria (esquerda) vs. Yucca schigidera (direita).

Modo de ação: efeitos benéficos das saponinas de Quillaja

As implicações da adição de saponinas aos alimentos incluem: efeitos sobre o metabolismo do colesterol, a integridade da membrana celular, o sistema imunológico, a atividade viricida e os efeitos sobre os protozoários.⁸ Embora tradicionalmente considerados componentes antinutricionais em alimentos e ração animal, mostramos que a combinação de saponinas com outros ingredientes fitogênicos como os óleos essenciais estimulam os transportadores intestinais de glicose e aminoácidos, promovendo melhor absorção de nutrientes. ⁹

A Delacon utiliza uma composição única de óleos essenciais e saponinas de Quillaja. Esta aplicação patenteada aumenta o valor nutricional das dietas dos animais. Deve-se notar que uma dosagem correta de saponinas é ainda mais importante, já que a diferença entre ser benéfico ou prejudicial é estreita.¹⁰

Efeitos no sistema imunológico

Em geral, as saponinas de Quillaja são mais conhecidas por seus efeitos benéficos sobre a saúde animal, devido às suas ações antiinflamatórias e imunomoduladoras. Elas podem prevenir muitas reações imunes não específicas, como inflamação e proliferação de monócitos.

Os mediadores pró-inflamatórios são regulados negativamente pelos triterpenóides naturais, e é assim que eles são muito eficazes na redução da inflamação¹¹. As saponinas na Quillaja aumentam a proliferação de células imunológicas e aumentam a produção de anticorpos.⁸

Os efeitos no sistema imunológico e na inflamação ainda não são totalmente compreendidos, mas provavelmente são mediados pela produção de citocinas induzidas pela Quillaja saponaria, como interleucinas e interferons. Estas pequenas proteínas desempenham um papel crucial na sinalização celular, especialmente nas respostas do hospedeiro a infecções, respostas imunes, inflamação, trauma, sepse, câncer e reprodução.

Efeitos na produção de amônia

A amônia é um composto tóxico que se origina principalmente do metabolismo de proteínas. É rapidamente eliminado da circulação pelo fígado, convertendo amônia em ureia em mamíferos e em ácido úrico em aves. A ureia e o ácido úrico são excretados pela urina pelos rins. Microrganismos podem gerar amônia por decomposição enzimática de ureia e ácido úrico¹² ou fermentação de proteínas. Diversos modos de ação têm sido sugeridos na literatura sobre a redução de amônia induzida por saponina na produção pecuária, entre os quais podemos citar:

1. A inibição das enzimas envolvidas na degradação do ácido úrico e da ureia, especialmente da urease.¹²
2. Ligação direta com a amônia.¹³
3. A atividade antiprotozoária reduz a proteólise da proteína bacteriana por protozoários, o que é importante especialmente em ruminantes. ¹⁴

Embora os efeitos das saponinas na amônia tenham sido extensivamente estudados em ruminantes, a pesquisa com animais monogástricos sobre este assunto ainda é escassa. Na literatura, vários estudos mostram o potencial das saponinas da Quillaja para reduzir a produção de amônia tanto in vitro^4,15 quanto in vivo⁷ para ruminantes.

O potencial das saponinas da Quillaja para reduzir as emissões de amônia em animais monogástricos foi confirmado pela Delacon no Centro de Pesquisas PNRC. Os testes in vivo mostraram uma diminuição constante nas emissões de amônia com saponinas de Quillaja de 19 a 27% em suínos e de 18 a 65% (32% em média) em aves.

Portanto, a redução de amônia com adição de Quillaja saponaria na dieta pode contribuir para a saúde dos animais, reduzir o estresse metabólico e o gasto de energia para os processos de desintoxicação de amônia no fígado. Além disso, reduzidas concentrações aéreas de amônia reduzem a emissão de odores e a irritação do trato respiratório. Isso pode ser útil, especialmente durante os períodos de inverno nas granjas, quando as taxas de ventilação são baixas e a amônia do ar se acumula em concentrações problemáticas.

Os resultados destes estudos sugerem que, em ruminantes, especialmente o efeito antiprotozoário pode ser responsável pela redução observada da amônia, enquanto nos monogástricos o efeito principal será através das bactérias intestinais e sua atividade metabólica. No entanto, apenas dados limitados estão disponíveis e estudos adicionais são necessários para esclarecer e melhorar o conhecimento sobre a interação de saponinas com comunidades bacterianas.

Referências

1 Duke J.A. Handbook of Medicinal Herbs. Boca Raton, FL: CRC Press, 1985.

2 Maier C. et al. 2015. Phenolic constitues in commercial aqueous Quillaja (Quillaja saponaria Molina) wood extracts. Journal of Agricultural and Food Chemistry 63: 1756-1762.

3 Oda K. et al. 2000. Adjuvant and haemolytic activities of 47 saponins derived from medicinal and food plants. Biological Chemistry 381(1):67-74.

4 Pen, B. et al. 2006. Effects of Yucca schidigera and Quillaja saponaria extracts on in vitro ruminal fermentation and methane emission. Animal Feed Science and Technology 129: 175-186.

5 Li, W. 2012. Using saponins to reduce gaseous emissions from steers (Doctoral dissertation). Retrieved from d.lib.msu.edu.

6 Patra A.K., Stiverson J., Yu Z. 2012. Effects of quillaja and yucca saponins on communities and select populations of rumen bacteria and archaea, and fermentation in vitro. Journal of Applied Microbiology 113: 1329-1340.

7 Pen, B. et al. 2007. Effects of Yucca schidigera and Quillaja saponaria with or without ß 1–4 galactooligosaccharides on ruminal fermentation, methane production and nitrogen utilization in sheep. Animal Feed Science and Technology 138: 75-88.

8 Francis G. et al. 2002. The biological action of saponins in animal systems: a review. British Journal of Nutrition 88(6):587-605

9 Reyer H., et al. 2017. Possible molecular mechanisms by which an essential oil blend from Star Anise, Rosmary, Thyme, and Oregano and Saponins increase the performance and ileal protein digestibility of growing broilers. Journal of Agricultural and Food Chemistry 65(32): 6861-6830.

10 Francis G., et al. 2001. Effects of Quillaja saponins on growth, metabolism, egg production and muscle cholesterol in individually reared Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Comparative Biochemistry and Physiology – Part C: Toxicology & Pharmacology 129(2):105-14.

11 Moses, T., Papadopoulou K.K., Osbourn A. 2014. Metabolic and functional diversity of saponins, biosynthetic intermediates and semi-synthetic derivatives. Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology 49(6): 439–462.

12 Nazeer, M.S., et al. 2002. Effect of Yucca saponin on urease activity and development of ascites in broiler chickens. Journal of Poultry Science 1(6): 174-178.

13 Wallace, R.J., Arthaud, L., Newbold, C.J. 1994. Influence of Yucca shidigera extract on ruminal ammonia concentrations and ruminal microorganisms. Applied and Environmental Microbiology 60(6): 1762-1767.

14 Cheeke, P.R. 2001. Actual and potential applications of Yucca schidigera and Quillaja saponaria saponins in human and animal nutrition. Recent Advances in Animal Nutrition in Australia 13: 115-125.

15 Patra, A.K., Yu Z. 2014. Effects of vanillin, quillaja saponin, and essential oils on in vitro fermentation and protein-degrading microorganisms of the rumen. Applied Microbiology and Biotechnology 98:897–905