Blog miłośników kawy
RSS
16 gru

Kofeina – główna przyczyna naszego pobudzenia

Autor: Kawomaniak kategoria: Kawa a zdrowie 0 komentarzy

Wzór chemiczny kofeinyPijąc naszą ukochaną kawę po chwili dostajemy „energetycznego kopa”. Sprawcą całego zamieszania jest oczywiście kofeina. Nawet jeśli o niej słyszeliśmy to tylko nieliczni zagłębiali się w jej historię czy też właściwości. Dlatego też postanowiliśmy przybliżyć Wam ten magiczny składnik jakim jest niewątpliwie kofeina. Zapraszamy do interesującej lektury.
Kofeina (Coffeinum, znana również jako teina, gdy źródłem jest herbata, guaranina (z guarany), mateina (z yerba mate)) — organiczny związek chemiczny, alkaloid purynowy znajdujący się w surowcach roślinnych. Może również być otrzymywana syntetycznie. Została odkryta przez niemieckiego chemika Friedricha Ferdinanda Rungego w 1819 roku.

Kofeina jest środkiem psychoaktywnym z grupy stymulantów. Jest stosowana jako dodatek do niektórych produktów, w tym napojów energetyzujących tzw. „energy drinków” a także do innych napojów, przede wszystkim gazowanych, takich jak Coca-Cola. Po dłuższym okresie regularnego przyjmowania kofeiny występuje zjawisko tachyfilaksji (tolerancji), czyli stopniowego osłabienia odpowiedzi biologicznej ustroju.

Właściwości kofeiny

Kofeinę wykrywa się u wielu gatunków roślin, które wykorzystują ją jako naturalny pestycyd. Szczególnie duże stężenia zanotowano w siewkach rozwijających liście, które nie mają ochrony mechanicznej; kofeina działa paraliżująco i nawet zabójczo na owady, które żerują na takich roślinach. Podwyższony poziom kofeiny zanotowano również w glebie otaczającej sadzonki kawowca.

Najbardziej rozpowszechnionymi źródłami kofeiny są kawa, herbata i w mniejszym stopniu kakao. Rzadziej używa się w tym celu liści ostrokrzewu paragwajskiego (yerba mate) i nasion guarany, stosowanych do przyrządzania herbat i napojów energetyzujących. Dwie z alternatywnych nazw omawianego związku, mateina i guaranina, odnoszą się bezpośrednio do odpowiednich roślin. Niektórzy miłośnicy yerby mate zapewniają, że mateina jest stereoizomerem kofeiny, co czyniłoby je dwoma różnymi środkami. Takie twierdzenia są fałszywe, gdyż kofeina jest cząsteczką achiralną, z definicji niemogącą posiadać żadnych izomerów optycznych – w tym enancjomerów. Rozbieżność w doświadczanych doznaniach czy skutkach działania kofeiny różnego pochodzenia może być związana z faktem, iż oprócz kofeiny surowce roślinne zawierają szeroki zakres innych alkaloidów purynowych (ksantyn), w tym działające stymulująco na akcję serca teofilinę i teobrominę oraz zupełnie odrębne substancje (np. polifenole), mogące tworzyć z kofeiną nierozpuszczalne kompleksy.
Zawartość kofeiny w różnych produktach.

Najważniejsze światowe źródło kofeiny stanowią ziarna kawowe (będące nasionami roślin z rodzaju kawowiec), z których przygotowuje się kawę. Zawartość kofeiny w kawie zmienia się zależnie od gatunku kawowca, z którego pochodzą nasiona, sposobu przygotowywania nasion do spożycia oraz przyrządzania napoju; nawet nasiona z pojedynczej rośliny mogą wykazywać wahania jej stężenia. Generalnie, mocno spiekane ziarna są w nią uboższe niż krócej palone, ponieważ palenie prowadzi do zmniejszenia zawartości kofeiny. Kawa Arabica zwykle zawiera mniej kofeiny niż odmiana Robusta[14]. W kawie występują również śladowe ilości teofiliny; nie stwierdzono zaś obecności teobrominy.

Herbata to inne popularne źródło kofeiny. Jej zawartość w suszu jest większa niż w przypadku ziaren kawy, jednak do gotowego napoju przechodzi w znacznie mniejszej ilości z powodu mało intensywnego parzenia. Oprócz mocy naparu, na jej ostateczne stężenie wpływają warunki uprawy, technika przerobu itp. – sama intensywność barwy nie ma większego znaczenia. Przykład może stanowić japońska zielona herbata gyokuro, posiadająca znacznie większą zawartość kofeiny niż ciemniejsze odmiany takie jak lapsang souchong.

Kofeina jest również powszechnym składnikiem napojów typu cola, pierwotnie przygotowywanych z ziaren drzewa koli. Jedna porcja zawiera zwykle 10 do 50 miligramów kofeiny. Dla odmiany, napoje energetyczne w rodzaju Red Bulla posiadają najczęściej powyżej 80mg w pojedynczym opakowaniu. Do takich celów można stosować kofeinę zawartą naturalnie w używanych składnikach jak również będącą produktem procesu dekofeinacji lub typowej syntezy chemicznej. Guarana, kluczowy składnik wielu napojów energetycznych, zawiera duże ilości kofeiny oraz mniejsze teobrominy i teofiliny wraz z naturalnymi środkami opóźniającymi ich uwalnianie.

Czekolada jako produkt otrzymywany z ziaren kakaowca posiada niską zawartość kofeiny. Słaby efekt pobudzający tego przysmaku może wynikać zarówno z działania kofeiny jak i teobrominy czy teofiliny. Pojedyncza porcja zawiera zbyt małą ich ilość, aby móc wywołać efekty porównywalne z działaniem kawy. Kostka mlecznej czekolady o masie 28 gram ma tyle samo kofeiny, co filiżanka kawy bezkofeinowej.

W ostatnich latach niektórzy producenci zaczęli dodawać kofeinę do środków czystości takich jak szampony czy mydła, twierdząc, że może być ona wchłaniana poprzez skórę. Skuteczność takich produktów nie została potwierdzona; nie mogą one zauważalnie wpływać na ośrodkowy układ nerwowy, ponieważ kofeina nie jest skutecznie absorbowana na takiej drodze.

Różni producenci oferują kofeinę w postaci tabletek, jako środek farmaceutyczny mający poprawić sprawność umysłową. Takie zastosowanie jest rezultatem badań naukowych wskazujących, że przyjmowanie kofeiny (w postaci tabletek lub innej) skutkuje zmniejszonym odczuwaniem zmęczenia i podwyższonym stopniem uwagi. Głównymi odbiorcami są studenci intensywnie uczący się podczas sesji, a także kierowcy kursujący na długich trasach.

Historia kofeiny

Ludzie spożywali kofeinę od czasów epoki kamiennej. Wpierw zauważono, że żucie nasion, kory lub liści pewnych roślin powoduje zniesienie uczucia zmęczenia, pobudza świadomość i poprawia samopoczucie. Znacznie później człowiek zorientował się, że może zwiększyć skuteczność takiego specyfiku zanurzając składniki w gorącej wodzie. W wielu kulturach zachowały się legendy przypisujące odkrycie takich roślin osobom żyjącym przed tysiącami lat.

Zgodnie z popularnym podaniem chińskim, cesarz Shennong, mający panować około 3000 p.n.e., przypadkowo odkrył właściwości herbaty, gdy kilka liści pobliskiego drzewa spadło do gotującego się wrzątku, dając w efekcie orzeźwiający i pokrzepiający napój. Shennong jest również wspomniany w słynnym dziele Cha Jing autorstwa Lu Yu, będącym traktatem poświęconym w całości herbacie.

Historia kawy ma swoje początki w IX wieku n.e. W tym czasie ziarna kawy były dostępne tylko w ich pierwotnym miejscu występowania – na terenie Etiopii. Rozpowszechniona legenda przypisuje jej odkrycie pasterzowi Kaldiemu, który zauważył, że kozy, które pasły się wśród zarośli, stały się pobudzone i odporne na sen. Spróbowawszy sam owoców pochodzących z rosnących tam krzewów, doświadczył podobnego przypływu sił.

Najwcześniejszą pisemną wzmianką o kawie może być uwaga o Bunchumie w pracach IX-wiecznego medyka perskiego al-Raziego. W 1587, Malaye Jarizi stworzył pracę przytaczającą historię oraz kontrowersje prawne narosłe wokół kawy, zatytułowaną Undat al safwa fi hill al-qahwa. W dziele tym Jarizi podaje szejka Jamala-al-Dina al-Dhabhaniego, muftiego Adenu, jako pierwszą osobę, która rozpoczęła stosowanie kawy w 1454 roku. W XV wieku sufici z Jemenu zwyczajowo używali kawy do podtrzymania skupienia podczas modlitw.

Pod koniec XVI wieku ukazuje się pierwsza wzmianka o kawie autorstwa Europejczyka osiadłego w Egipcie, która w tym okresie powoli rozpowszechnia się na całym obszarze Bliskiego Wschodu. Docenienie roli kawy jako napoju w Europie, gdzie była wpierw znana pod nazwą „wina Arabskiego”, ma początek już w wieku XVII. W tym okresie rozpoczęły działalność pierwsze „kawiarnie”, położone wpierw w Konstantynopolu i Wenecji. W Wielkiej Brytanii pierwszy tego rodzaju przybytek został otwarty w Londynie w 1652 roku na St. Michael’s Alley (okręg Cornhill). Kawiarnie szybko zdobyły popularność w całej Europie Zachodniej (do Polski moda ta dotarła w 1724 roku), odgrywając poważną rolę w kształtowaniu stosunków społecznych na przestrzeni XVII i XVIII wieku.

Wykorzystanie orzechów koli, tak jak wcześniej wspomnianych używek, zdaje się mieć początki już w zamierzchłych czasach. Były one żute przez członków wielu zachodnioafrykańskich kultur, na osobności lub gromadnie, w celu odzyskania sprawności i złagodzenia dolegliwości na tle głodowym. Ogólnoświatowa kariera tego produktu rozpoczęła się w 1886 roku, kiedy aptekarz z Atlanty John Pemberton stworzył recepturę napoju na bazie ekstraktu z koli i koki, ochrzczonego „Coca-colą”. W 1911 stał się on powodem ogromnego poruszenia opinii publicznej, kiedy rząd amerykański skonfiskował 40 beczek i 20 beczułek syropu Coca-coli w Chattanooga (Tennessee), zarzucając, że sztucznie dodawana kofeina w napoju jest szkodliwa dla zdrowia. 13 marca 1911 roku rozpoczął się proces sądowy The United States v. Forty Barrels and Twenty Kegs of Coca-Cola, mający zmusić firmę do usunięcia kofeiny z formuły flagowego produktu. Końcowy wyrok Sądu Najwyższego zapadł na korzyść producenta, nie powstrzymując jednak Izby Reprezentantów przed wprowadzaniem dwóch poprawek do Pure Food and Drug Act (Ustawy o czystości żywności i leków), nakazujących dodanie kofeiny do spisu substancji potencjalnie szkodliwych, które muszą być zawsze wyszczególniane na opakowaniu.

Ziarna kakaowca były wykorzystywane przez Majów już 600 lat p.n.e., o czym świadczą osady w zachowanych naczyniach. W Nowym Świecie czekolada była spożywana w formie gorzkiego i ostrego napoju zwanego xocoatl, często zaprawianego wanilią, papryką chili i achiote. Wierzono, że xocoatl pomaga zwalczać zmęczenie, co prawdopodobnie wynikało z zawartej w nim teobrominy i kofeiny. Czekolada w prekolumbijskiej Mezoameryce stanowiła towar luksusowy, a nasiona kakao często używano jako środka płatniczego.

Xocoatl przywieźli do Europy Hiszpanie, gdzie stał się popularnym napojem ok. roku 1700. Zapoczątkowali również uprawy kakaowca w Indiach Zachodnich oraz na Filipinach. W alchemii kakao wykorzystywano pod nazwą Czarnych Nasion. W 1689 uznany lekarz i poborca podatkowy Hans Sloane, przebywając na Jamajce, wynalazł słodką, mleczną wersję tego napoju. Był on pierwotnie przygotowywany przez lokalnych aptekarzy, aż do 1897 roku, kiedy prawa do jego wyrobu nabyli bracia Cadbury. Czekoladę w formie tabliczek zaczęto wyrabiać dopiero w okresie rewolucji przemysłowej; przyczyniły się do tego usprawnienia technologiczne wprowadzone przez holenderską rodzinę van Houtenów.

Liście i łodygi ostrokrzewu Ilex vomitoria były stosowane przez Indian Północnej Ameryki do parzenia herbaty zwanej Asi lub Czarnym Wywarem już w starożytności, być może od epoki archaicznej. W Ameryce Południowej porównywalne znaczenie osiągnął napój sporządzany z odmiany Ilex paraguariensis zwany yerba mate. Historia jego popularności sięga połowy XVII wieku, kiedy to do dorzeczy Parany przybyli misjonarze jezuiccy. Doceniwszy zalety napoju przyrządzonego ze sproszkowanych liści i pędów, rozpropagowali go w Europie jako alternatywę sprowadzanej z Azji herbaty.

Miano systematyczne guarany (Paullinia cupana) pochodzi od jej pierwotnego odkrywcy, niemieckiego botanika C.F.Pauliniego, żyjącego na początku XVIII wieku. Nasiona guarany, zwanej tak od indiańskiego plemiona Guarani, były przez wieki używane przez mieszkańców dorzecza Amazonii do przywracania utraconych sił; o ich cudownych właściwościach krążyły nieprawdopodobne pogłoski. Zastosowania komercyjne surowca roślinnego zaczęły upowszechniać się po 1958, od kiedy to stał się nieodzownym składnikiem wielu napojów gazowanych zarówno w Brazylii jak i Stanach Zjednoczonych.

Otrzymywanie i właściwosci

W 1819 niemiecki chemik Friedrich Ferdinand Runge wyizolował po raz pierwszy względnie czystą postać kofeiny. Według własnych słów, miał zrobić to na życzenie samego Johanna Wolfganga von Goethego. W 1827 Oudry’emu udało się uzyskać z herbaty „teinę”, która okazała się tą samą substancją (Jobat, 1840). Struktura cząsteczki została wyjaśniona pod koniec XIXw. przez Hermanna Emila Fischera, który również po raz pierwszy zsyntezował ją od podstaw. Między innymi za tę pracę Fischer został wyróżniony w 1902 Nagrodą Nobla.

Atomy azotu są w cząsteczce kofeiny położone w jednej płaszczyźnie z pierścieniem węglowym (hybrydyzacja sp2), przez co całość ma charakter aromatyczny. Będąc szeroko dostępna jako produkt dekofeinacji, kofeina nie jest zazwyczaj otrzymywana na drodze syntezy chemicznej. Istnieje jednakże możliwość wytworzenia jej z dimetylomocznika lub kwasu malonowego.

Wpływ na organizm ludzki

Działanie kofeiny jest wielokierunkowe i nadal nie do końca poznane. Kofeina jest zaliczana do środków stymulujących, ponieważ działając pobudzająco na ośrodkowy układ nerwowy usuwa zmęczenie, polepsza nastrój i koncentrację, ale z drugiej strony ma negatywny wpływ na pamięć długotrwałą, co jest głównie rezultatem hamującego wpływu na neurogenezę w hipokampie. Zwiększa też uczucie niepokoju i lęku, ponieważ ma właściwości anksjogenne. Działa analeptycznie (czyli pobudza ośrodkowy układ nerwowy blokując receptory adenozynowe). Może działać nieco tymoleptycznie. Uczula receptory dopaminy na siebie. Posiada także właściwości pobudzające ośrodki wegetatywne: oddechowy, naczynioruchowy i nerwu błędnego. Pobudza korę mózgową. Przyspiesza procesy kataboliczne, zwiększając zapotrzebowanie na tlen. Zmniejsza napięcie mięśni gładkich naczyń krwionośnych. Pobudza wydzielanie soku żołądkowego. Wykazuje słabe działanie diuretyczne, przez co może korzystnie wpływać na pracę nerek. Wchłania się dobrze z przewodu pokarmowego i po zmetabolizowaniu wydala się z moczem. Stosowana w lecznictwie w postaci czystej lub w postaci rozpuszczalnych, równomolarnych mieszanin. Używana jako lek pomocniczy w silnym zatruciu alkoholem, atropiną, w zapaści w przebiegu chorób zakaźnych, niedociśnieniu, stanach wyczerpania fizycznego i umysłowego. Może być stosowana w astmie. Działa rozluźniająco na zwieracz wewnętrzny odbytu. Stosowana w ilościach 100-300mg dziennie działa pozytywnie na wiele układów funkcjonalnych ludzkiego organizmu.

Kofeina powoduje uzależnienie fizyczne, choć słabsze niż np. nikotyna. Zespół abstynencyjny przejawia się zmęczeniem, pogorszeniem nastroju i koncentracji uwagi, często także bólem głowy. Nierzadko występuje również uzależnienie psychiczne. Ryzyko nadużywania kofeiny jest jednak znikome. Przyjmowanie większych dawek nie powoduje przyjemniejszych doznań, a wręcz przeciwnie, zwiększa subiektywne odczucia negatywne, m.in. lęk, niepokój, zdenerwowanie i ogólne pogorszenie nastroju. W badaniach klinicznych zademonstrowano wręcz unikanie dużych dawek przez ochotników. Tak więc kofeina, mimo że jest środkiem psychoaktywnym i do pewnego stopnia uzależniającym, nie zagraża funkcjonowaniu społeczeństwa, ponieważ ograniczenie spożywania następuje tutaj niejako samoistnie.

Kofeiny nie powinni spożywać diabetycy i osoby z cukrzycą w wywiadzie rodzinnym, ponieważ kofeina zwiększa insulinooporność. Paradoksalnie zjawisko to nie występuje w przypadku spożywania kawy. Wydaje się więc, że za ten pozytywny efekt jest odpowiedzialna jakaś inna substancja występująca w kawie.

Kofeina zwiększa wydzielanie neuroprzekaźników: dopaminy, noradrenaliny, adrenaliny, acetylocholiny, serotoniny.

Bezpieczne dawki kofeiny to:

- do 300 mg na dobę dla kobiet w ciąży
- do 600 mg na dobę dla pozostałych grup (z wyłączeniem diabetyków i osób z nadwrażliwością na działanie kofeiny)

Przedawkowanie

Przedawkowanie kofeiny niesie za sobą poważne konsekwencje: przy przedawkowaniu powyżej 0,5 g powoduje silne pobudzenie psychoruchowe, przyspieszenie i niemiarowość serca, bardzo silne zwiększenie diurezy, nudności, wymioty i osłabienie. W skrajnych przypadkach (w silnym zatruciu) występują drgawki i porażenie ośrodka oddechowego. Dawka śmiertelna kofeiny dla dorosłego zdrowego człowieka wynosi 10 gramów, śmierć następuje zazwyczaj w wyniku migotania komór serca.

Dawka śmiertelna kofeiny przy podaniu doustnym dla człowieka to około 150 mg na kilogram masy ciała.

Kwestie religijne

Członkowie Kościoła Jezusa Chrystusa Świętych w Dniach Ostatnich (Mormoni), Kościoła Adwentystów Dnia Siódmego, Stowarzyszenia Chrześcijańskiej Nauki i niektórych kościołów restoracjonistycznych nie spożywają kofeiny. Wyznawcy tych religii wierzą, że Bóg sprzeciwia się używaniu wszelkich substancji psychoaktywnych poza celami medycznymi.

Kościół Jezusa Chrystusa Świętych w Dniach Ostatnich wyraża w tej kwestii następującą opinię: „W stosunku do napojów typu Cola, Kościół nigdy oficjalnie nie zajął osobnego stanowiska, jednak nasi przywódcy doradzali, jak i my teraz radzimy nie spożywać żadnych napojów zawierających szkodliwe substancje mogące stać się przyczyną uzależnienia.” (Priesthood Bulletin, Feb. 1972, p. 4.). Porównaj: Słowo mądrości.

Hindusi wyznający gaudija wisznuizm również generalnie stronią od kofeiny jako substancji mającej zaciemniać umysł i zbytnio stymulować zmysły. Aby przejść inicjację pod nadzorem guru, osoba musi wstrzymywać się od spożycia kofeiny (tak jak alkoholu, nikotyny czy innych używek) co najmniej przez roczny okres.

W głównym nurcie islamu kofeina jest dozwolona, jednak i tutaj nie powinna być nadużywana. Odnośnie kofeiny zawartej w kawie, imam Shihab al-Din powiedział: „picie [jej] jest halal [dozwolone], ponieważ wszystkie rzeczy są halal, za wyjątkiem tych, które Bóg uczynił haram [zakazanymi]„. Podstawą fatwy jest odpowiedni cytat z Koranu (6:145).

Źródło: Wikipedia

Autor: Filip Wydziałkiewicz

Brak komentarzy

Napisz swój komentarz

Wypełnij proszę poniższy formularz.
Imię
E-mail
Strona www
Twój komentarz