Кофеин: действие на организм, свойства и польза

12 Декабря 2012

Как кофеин действует на человеческий организм? Сколько кофе или чая в день не нанесут вреда? Можно ли «отравиться» кофеином? Разбираемся.

Кофеин по праву считается одним из лучших природных стимуляторов. Он снижает чувство усталости, повышает внимание и улучшает настроение. Основные источники этого вещества – кофе, чай, мате и шоколад. Как кофеин действует на человеческий организм? Сколько кофе или чая в день не нанесут вреда? Можно ли «отравиться» кофеином? Разбираемся.

Что такое кофеин?

Кофеин – это вещество, которое в своем натуральном виде содержится в листьях и семенах многих растений.

Также человек научился создавать искусственный аналог, формула которого С8Н10N4О2, и применять его в пище. Кофеин обладает лекарственными свойствами и применяется как стимулятор центральной нервной системы, вызывая повышенную активность. Большинство людей реагирует на это вещество увеличением энергии и улучшением настроения.

Кофеин содержится в чае, кофе, шоколаде, разных безалкогольных напитках, а также входит в состав обезболивающих препаратов. Натуральный кофеин является горьким на вкус веществом, но во многих продуктах эту горчинку в результате обработки “замаскировывают”.

Содержание:

Что такое кофеин?
Метаболизм
Влияние на организм
Передозировка кофеина
Как попадает в кровь?
Кофеин и беременность
Влияние на желудок
Побочные эффекты
Вредные свойства
Результат отказа от кофеина
Как безболезненно отказаться от кофеина
Польза для здоровья
Бодрящие источники

Основным источником этого вещества для подростков являются энергетические и другие безалкогольные напитки. Их «работа» ощутима, как правило, на протяжении 6 часов. Правда, чувствительность к кофеину – индивидуальный показатель. Обычно, чем моложе человек, тем меньше вещества необходимо, дабы ощутить его влияние. Лица, регулярно потребляющие кофеиносодержащие напитки, со временем теряют восприимчивость к этому бодрящему компоненту. А это значит, что для достижения эффекта им понадобится снова и снова увеличивать дозу.

Почему человек засыпает?

Вопросами сна человечество занимается уже очень давно, но до конца эта тема (как и любая другая) не изучена, хотя и есть ряд неплохих концепций. Пионеры в изучении сна предполагали, что существует фактор сна — вещество, которое накапливается в течение дня и вызывает сонливость [1]. Считается, что первым попытался выделить фактор сна японский физиолог Куниоми Исимори (Kuniomi Ishimori) [2]. Также в числе первых были Рене Лежандр (René Legendre) и Анри Пьерон (Henri Piéron), которые вызывали сон у собак путем введения им субстанции, полученной из мозга других собак, лишенных сна [3].

Современные научные данные говорят о том, что на роль фактора сна хорошо подходит аденозин. Аденозин — рибонуклеозид, состоящий из аденина и рибозы [4], — играет огромную роль в нашем организме. Он является компонентом генетического материала клеток, кроме того, входит в состав «энергетических» соединений нашего организма — таких как аденозинтрифосфат (АТФ). Он выполняет и ряд других функций, но в контексте этой статьи интересной будет его роль в качестве сигнальной молекулы с широким физиологическим эффектом: как в головном мозге, так и за его пределами. За свои функции аденозин даже прозвали signal of life [5] и body’s natural defense [6].

Метаболизм

Попадая в организм, кофеин метаболизируется в производные диметилксантина (параксантин, теобромин, теофиллин), затем в моноксантин, и после этого в молекулу ксантина. Другие продукты метаболизма – ди- и триметил аллантоин, мочевая кислота и производные урацила.

Кофеин легко распределяется в плазме, межклеточной жидкости и внутри клеток. Также циркулирует в составе внеклеточной жировой ткани. Кстати, у курящих людей, метаболизм кофеина протекает быстрее. Также отличия в скорости процесса могут быть у людей разных национальностей, что объясняется генетическим фактором. А вот разницы в скорости усвоения у женщин и мужчин практически не существует.

Наше тело способно довольно быстро поглощать эти «бодрящие молекулы». Но также быстро оно и избавляется от них. Метаболизируется кофеин в основном печенью, обладает относительно коротким периодом полураспада. Обычно достаточно 5-7 часов, чтобы избавиться от половины полученного вещества. По этой причине чашка кофе, которым вы наслаждались до обеда, точно не помешает уснуть вечером.

Кофеин бывает синтетический и натуральный (полученный из растений). Определить разницу между ними возможно только лабораторным путем. Измерить концентрацию любого из этих веществ в организме можно, исследовав слюну, так как это вещество в теле накапливается преимущественно в жидкостях. Кофеин может проникать в организм через слизистые оболочки щек. Жевательные резинки, содержащие вещество, характеризуются более быстрым поглощением в сравнении с выпитым кофе, поскольку в форме напитка кофеин сначала должен пройти через желудок и кишечник, и только после этого попадает в кровь.

Немного истории и химии

Кофеин

Впервые был открыт в 1819 году немецким химиком Фридлибом Фердинандом Рунге. Изучая кофе и содержащиеся в нем элементы, Рунге выделил новое, не известное прежде людям вещество, которому дал название «кофеин» (caféine от французского слова café – кофе). Позже оказалось, что эта молекула присутствует во многих растениях, являясь в первую очередь природным инсектицидом и только во вторую – естественным стимулятором нервной и сердечно-сосудистой систем.

Теин

Спустя 8 лет, в 1827 году, голландский химик-органик Геррит Ян Мульдер провел аналогичный опыт (но не с кофе, а с чаем) и обнаружил… да, вещество, подозрительно схожее с кофеином. Но, поскольку оно было найдено в чае, ему дали имя «теин» (theine) – от английского слова «tea» (чай).

Одна и та же молекула?

Что же было дальше? А дальше господин Мульдер долго думал и уже в 1838 году (то есть спустя 11 лет после своего открытия) шокировал научную общественность новостью, что кофеин и теин на самом деле суть одно и то же. И в чае, и в кофе вещество имеет совершенно одинаковое строение и представляет собой молекулу формулы C8H10N4O2. Та же молекула встречается и в чае мате (матеин), листьях гуараны (гуаранин), какао и орехах колы.

Влияние на организм

Кофеин – продукт растительного происхождения, наивысшая концентрация которого содержится в кофейных зернах, чайных листьях, безалкогольных напитках, шоколаде, бобах какао.

Также содержится в некоторых медпрепаратах (обезболивающих, против аллергии, простуды и для похудения). На самом деле, с химической точки зрения, кофеин является обезболивающим средством, а также веществом, усиливающим действие других препаратов, снимающих боль.

Современные данные о кофеине очень противоречивы в вопросе благотворного и негативного воздействия его на организм человека.

Считается, что для здоровых людей 300 мг бодрящего вещества в сутки – нормальная порция, не приносящая вред здоровью. Меж тем, в некоторых случаях важно ограничить потребление вещества. Большие порции (больше 700 мг в день) способствуют выведению кальция и магния из организма. Раньше считалось, что кофеин является одной из причин развития остеопороза. Меж тем, недавние исследования показали, что потери кальция, вызванные кофеином от 1 чашки кофе, легко компенсировать 2 столовыми ложками молока. Но у людей, особо чувствительных даже к незначительным потерям кальция, кофеин и вправду может служить основанием проблем с костями. По этой причине женщинам после менопаузы не стоит злоупотреблять кофеиносодержащими продуктами, поскольку они и без этого находятся в зоне риска развития остеопороза.

Также он действует на организм как легкое мочегонное средство. Но опять-таки не стоит переживать, что продукты, содержащие это вещество, могут вызвать обезвоживание.

Говоря о кофеине, многие в первую очередь вспоминают кофе. Но это далеко не единственный источник вещества. Чай, кола и другие напитки также содержат кофеин. И это объясняет, почему, согласно исследованиям, дети в возрасте 6-9 лет потребляют примерно 25 мг бодрящего вещества ежедневно, а их родители могут даже не догадываться об этом. Меж тем, у детей, чувствительным к нему, появляется раздражительность и беспокойство.

Кофеин действует как стимулятор, оказывая влияние на центральную нервную систему. В организме это вещество начинает действовать примерно через 15 минут после приема и длится такой эффект до 6 часов.

Что такое кофеин?

Кофеин – это природный стимулятор нервной системы, содержащийся в кофе, чае и какао-бобах. В настоящее время наблюдается учащение случаев передозировки кофеином со многими вытекающими от этого проблемами. Более того, благодаря последним достижениям науки мы теперь знаем, что существует ген, отвечающий за метаболизм кофеина. У многих он изменён или отсутствует, в связи с чем некоторым стоит быть более осторожным. Для того чтобы каждый из вас мог контролировать собственное потребление кофеина, мы решили рассказать вам о том, сколько же содержится кофеина в различных кофеиносодержащих напитках и как на это влиять.

Зачем растениям кофеин?

Для начала хотелось бы вообще понять, зачем растение вырабатывает кофеин? Вряд ли для нас с вами. На самом деле с эволюционной точки зрения все мы эгоисты и любое наше действие направлено на защиту от факторов агрессии окружающей среды. Вот также и кофейное дерево начало вырабатывать кофеин, чтобы его не обижали разные насекомые. Насекомых меньше на возвышенностях, соответственно и кофеина в таких растениях меньше, а больше флавоноидов, терпенов и полифенолов, которые являются антиоксидантами – ими и обусловлена большая часть пользы кофе.

Химическая структура кофеина

По химической структуре кофеин – это алкалоид. Кофеин не имеет запаха, а имеет лишь горький вкус. Аромат кофе берётся из флавоноидов, полифенолов и терпенов. Исходя из этого гипотеза о зависимости высоты произрастания дерева и содержании кофеина подтверждается. Кофе из Эфиопии, который произрастает довольно высоко, будет обладать большей кислотностью и меньшим содержанием кофеина. В отличие от Бразилии, в которой будет больше горьких нот и больше кофеина. Для простоты вы можете руководствоваться следующим принципом: чем больше горечи вы ощущаете в своей чашке, тем больше в ней кофеина. Вот, к примеру, энтузиасты провели исследование и измерили количество кофеина в кофе из разных стран:

Исходя из результатов исследования, можно сделать вывод, что Starbucks продаёт одни из самых кофеиносодержащих напитков в мире (об этом подробнее в конце поговорим, так что дочитайте).

От чего зависит содержание кофеина

1. Сорт кофе

Две самые известные разновидности кофейного дерева – это Сoffea arabica и Coffea canephora, более известные, как Арабика и Робуста. Они сильно отличаются по вкусу и химическому составу. Арабика содержит в себе среднее количество кофеина, аминокислот и хлорогеновой кислоты (главный кофейный антиоксидант), а также имеет на 60% больше масел, чем робуста, в которой много кофеина и много хлорогеновой кислоты.

2. Обжарка

Вот тут много вопросов и спорных моментов. Многие считают, что в самом кофейном зерне независимо от интенсивности обжарки всегда одинаковое количество кофеина, однако это не так. Согласно данным исследования, в зелёном зерне на 30% больше кофеина, чем в тёмно обжаренном (исследование проводили на зёрнах Бразилии). Исходя из этого можно сделать вывод, что кофеин разрушается при нагреве. Для примера мы можем cравнить составы кофе starbucks светлой обжарки (360мг кофеина в 473мл) и тёмной обжарки (260мг в 473мл).

3. Количество зёрен

Надо учитывать то, что при обжарке кофейное зерно надувается (из-за выделения CO2) и теряет влагу, соответственно его вес уменьшается, а концентрация различных веществ и объём растут. Чтобы было понятнее, представьте 2 стакана. В стакан А положили 50г тёмного зерна, а в стакан Б 50г светлого зерна. Так вот зёрен по количеству будет больше в стакане А (с тёмным зерном), при том, что вес одинаков. Таким образом может получиться, что в итоге кофеина будет больше в кофе из зёрен тёмной обжарки, так как самих зёрен по количеству было использовано больше.

4. Температура

Холодная вода хуже экстрагирует органические кислоты и другие вещества, в том числе кофеин. Поэтому в cold brew кофеина примерно на 30% меньше, чем в фильтр-кофе.

5. Помол

Чем мельче помол, тем больше площадь соприкосновения кофейной частицы и воды, соответственно и экстракция всех веществ, в том числе кофеина больше.

В Америке было проведено исследование, в котором измеряли, как три типа помола (мелкий, средний и крупный), а также различные методы заваривания влияют на химический состав кофе. В результате выявили, что в одной порции напитка по антиоксидантной активности и содержанию полифенолов в кофе лидером стал фильтр-кофе, за ним шли эспрессо и кофе в джезве/турке. Содержание кофеина было 316,112 и 64 мг в фильтр-кофе, кофе в джезве/турке и эспрессо соответственно.

6. Количество воды

Вода – универсальный растворитель. Чем больше воды, тем больше кофеина вытащим из зерна. Эта информация также была доказана Итальянским исследованием, в котором также установили, что наиболее низкий ph (значит кислотность выше) у эспрессо – 5.41, затем кофе в джезве/турке – 5.70, и в конце фильтр-кофе – 6.09. Однако стоит учесть, что в данном исследовании фильтр-кофе делали на зерне тёмной обжарки, а обычно всё-таки берут светлую или среднюю, соответственно кислотность у них будет выше.

Зная 4 и 5 пункт мы можем теперь рассказать об исследовании, в котором взяли три чашки эспрессо по 25 мл и измерили содержание кофеина. Использовали помол 6, 6.5 и 7.0. Содержание кофеина оказалось 77.44, 105. 83, и 98.97 мг соответственно. Исходя из этого мы можем сделать вывод о том, что при наиболее мелком помоле количество воды, проходящее через таблетку уменьшается, соответственно и количество кофеина уменьшается, даже несмотря на максимальную площадь соприкосновения. То есть, для большего количества кофеина в эспрессо стоит соблюдать баланс и выбирать средний помол. А, если цель стоит добиться максимальной концентрации кофеина в кофейном напитке, а не в эспрессо, то стоит максимально измельчить кофе, а затем залить достаточно большим количеством горячей воды.

Практическое изучение кофеина в напитках

В данном исследовании учёные, не изменяя помола, готовили эспрессо объёмом 25 мл множество раз, используя кофемолку Super Jolly Coffee Grinder for Grocery, Mazzer, Italy. Время экстракции варьировалось от 13.5 до 17 секунд из-за того, что вариабельность частиц в помоле каждый раз отличалась, соответственно и проходящее количество воды разнилось. В итоге результаты содержания кофеина варьировались от 80 до 130 мг. Исходя из этого мы можем понять, что каждый раз из-за разницы в приготовлении, количество кофеина будет разным.

Однако есть и ещё одна важная вещь – зерно каждый раз содержит в себе тоже разное количество кофеина. Некоторые любознательные люди решили провести исследование, в котором они на протяжении 6 дней каждый день в одном и том же магазине покупали одну и ту же пачку кофе небезызвестной фирмы Starbucks.

Исходя из того, что результаты разнятся почти в 2 раза, мы можем сделать вывод о том, что даже такая крупная компания, как Starbucks не может обеспечить поставки кофе с всегда стандартным количеством кофеина. Это очень вариабельный процесс, зависящий от множества факторов, пока что не подчиняющийся никому.

Кофе с самым высоким содержанием кофеина в мире

Изучая тему этой статьи, мы обнаружили, что в мире есть бренды, продающие кофе с экстремальным содержанием кофеина, которое может доходить до 1555 мг в 354мл, что является по самым лояльным рекомендациям минимум в 4 раза больше суточной нормы. И что самое интересное, многие из данных зёрен – это арабика, а не робуста, как многие могли подумать.

В конце этой статьи хочется сказать, что кофе достаточно сложный напиток, который кроме кофеина содержит в себе целую кладезь других веществ полезных и потенциально опасных. Научное и медицинское сообщества до сих пор не сформулировали какую-то чёткую позицию в отношении употребления кофе, однако абсолютно точно все уверены в том, что наиболее безопасным является фильтр кофе, так как сам фильтр задерживает многие вредные вещества. При этом, пропуская кофе через фильтр, всё равно стоит помнить, что во всем важна мера и не стоит употреблять более 400мг кофеина в день.

А о том, какие именно вредные вещества задерживает фильтр и в принципе, что ещё содержится в кофе, кроме кофеина мы расскажем в следующих постах.

В оформлении статьи были использованы элементы работ иллюстратора Peter Slattery.

Передозировка кофеина

Потребление умеренных доз (до 250 мг заварного кофе или 500 мг колы) помогает людям сосредотачиваться и избавляет от сонливости. Но более высокие дозы увеличивают частоту сердечных сокращений, поднимают температуру тела, усиливают приток крови к коже и конечностям, повышают артериальное давление и уровень сахара в крови, а также стимулируют секрецию желудочной кислоты, действуют как мочегонное средство.

При избыточном потреблении вещества люди могут испытывать головокружение, гипогликемию, тошноту, учащенное дыхание и сердцебиение, спутанность сознания, раздражительность, бессонницу, изменение аппетита, сухость во рту и другие побочные эффекты. Но вопреки распространенному заблуждению, кофеин не может нейтрализовать алкоголь в организме.

Как делают кофе без кофеина

Делают напиток без кофеина путем декофеинизации. Декофеинизация различных натуральных продуктов представляет собой получение ценного побочного продукта который используется в приготовлении различных препаратов.

Декофеинизация в домашних условиях представляет процесс обработки зеленого кофе водным раствором с с ароматическими маслами которые «вытягивают» кофеин. Сейчас продается порядка 20% напитков в которых процесс декофеинизации прошел в промышленном масштабе другим методом. Кофе во время беременности не желательный напиток.

Методы количественного определения

Для того, чтобы поддерживать оптимальный уровень этого соединения в пищевых продуктах и лекарствах разработаны различные методы определения концентрации. Мониторинг является очень важным аспектом, так как его потребление в более высоких дозах может привести к разнообразным физиологическим расстройствам.

Существуют методы, используемые в анализе соединения в образцах окружающей среды, таких как фармацевтическая продукция, безалкогольные и энергетические напитки, чай и кофе.

Спектрофотометрические измерения является наиболее популярным аналитическим инструментом в области анализа различных соединений в простых и в сложных смесях.

Некоторые исследователи ориентированы на использование хемометрических методов (на стыке химии и математики).

Количество выделяющегося кофеина зависит от температуры воды, используемой для приготовления и времени заваривания и не зависит от объема воды, используемой для заваривания. Неплохое решение это кофейный напиток цикорий польза и вред имеющий свои плюсы и минусы.

Как попадает в кровь?

Попадая в организм, кофеин всасывается в кишечнике почти на 99 %. И концентрация вещества в теле может доходить до 10 мг на 1 кг веса. Весь процесс поглощения происходит примерно на протяжении 45 минут после приема внутрь, а своего пикового показателя в крови кофеин достигает через 15-20 минут. Но это приблизительные подсчеты, поскольку в каждом случае скорость всасывания веществ зависит от физиологии и источника. Медленнее всего поглощается кофеин из шоколада и колы, быстрее – из кофейного напитка и вещества в виде таблеток. Но все же быстрее всего он всасывается из жевательных резинок – через слизистые оболочки ротовой полости.

Кислоты хлорогеновые

Основная часть фенольных соединений в кофе состоит именно из хлорогеновых кислот. Это эфиры двух кислот – хинной и коричной. Также ученые обнаружили в кофейных зернах эфиры феруловой и кофейной кислот. В хлорогеновых кислотах насчитывается примерно десяток разных соединений. Если сырой кофе содержит 7-10% хлорогеновых кислот, то обжаренный – в 2,5 раза меньше. Это объясняется тем, что кислоты разрушаются при термической обработке зерен. При этом в кофе увеличивается доля хинной кислоты и кофейной. Также было установлено, что хлорагеновые кислоты напрямую влияют на оттенок обжаренного кофе.

Побочные эффекты

Потребление кофеина в умеренных дозах, как правило, не имеет побочных пагубных эффектов на организм. Хотя некоторые исследователи убеждают, что регулярное потребление по 100 мг кофе ежедневно впоследствии может стать причиной бесплодия, изжоги и нарушения работы кишечника.

Потребление высоких доз кофеина лишает сна, и человек перестает замечать сигналы организма о необходимости в отдыхе. Меж тем, важно понимать, что кофеин не пополняет запасы энергии и не предотвращает эмоциональную усталость. Он просто блокирует физиологические потребности организма в отдыхе. Со временем такое состояние ведет к развитию депрессии, вызывает тревожность, чрезмерную нервозность, потливость и тремор.

Толерантность и зависимость — одно и то же?

Необходимо разграничить эти два понятия. Если зависимость означает потребность организма в поступлении кофеина, то толерантность означает невосприимчивость организма к кофеину. Что это значит? Это значит, что кофеин по ряду причин не проявляет свои физиологические эффекты.

Как же формируется толерантность к кофеину? Существует ряд концепций ее формирования. Ярким примером служит концепция увеличения количества аденозиновых рецепторов в ответ на длительный прием больших доз кофеина [14], [34]. Как всё это происходит? Смотрите рисунок 5 и читайте текст ниже.

Рисунок 5. Механизм формирования толерантности к кофеину. Картинка отображает последовательное изменение влияния кофеина на организм. Сначала кофеин оказывает бодрящее действие, а потом никак не воздействует на организм в связи с образованием новых аденозиновых рецепторов. Увеличение количества закрашенных кругов отражает увеличение количества аденозина, кофеина и улучшение самочувствия. Уменьшение количества закрашенных кругов отражает обратные процессы.

рисунок автора статьи

В основу возьму один из основных источников кофеина — кофе. Кофеиновая толерантность характерна для лиц, употребляющих кофе в больших количествах и на регулярной основе. Обычно это происходит утром или в перерыве между работой/учебой. Пьют его по разным причинам: помогает проснуться, вкусно пахнет, придает энергии, или хочется ощущать себя частью этой бегущей в мегаполисе толпы (модно, короче говоря). Ну, в общем, выпив кофе, человек ощущает себя прямо таки «царем горы». Спать не хочется, сердце начинает биться чаще, человек чувствует невероятный прилив сил, а еще иногда хочет в уборную. Механизм здесь все тот же — блокирование аденозиновых рецепторов.

Дело в том, что при хроническом употреблении кофеина аденозин не может прикрепляться к своим рецепторам. Организм видит, что аденозина много, а значит, ему некуда цепляться — мало рецепторов! В ответ на это в мозге синтезируются новые аденозиновые рецепторы. Тут-то аденозин успешно с ними взаимодействует, и человек начинает чувствовать сонливость, утомление, хотя продолжает пить кофе в относительно больших количествах.

Итак, одной обычной дозы кофеина уже не хватает. Человек начинает пить больше. И все идет по тому же пути. Сначала будет помогать, но потом нет (снова образуются новые рецепторы). Надеюсь, суть вы уловили.

Вредные свойства

Результаты некоторых исследований говорят, что кофеин может быть опасным для здоровья. Вот некоторые аргументы в пользу этого.

Потребление более 4 чашек кофе в день ведет к ранней смерти. Исследования показывают, что этой дозы, принимаемой ежесуточно, достаточно, чтобы увеличить риск внезапной смерти на 21 %.
Повышает кровяное давление. У людей, страдающих артериальной гипертензией, после 2 чашек кофе в течение ближайших 2-3 часов повышается давление.
Повышает риск кардиологических заболеваний в молодом возрасте. Достаточно выпивать по 4 чашки кофе ежедневно, чтоб увеличить риск инфаркта в 4 раза.
Кофеин может спровоцировать развитие подагры.
Провоцирует образование кист в молочных железах у женщин. Достаточно потреблять от 30 мг кофе в день, чтобы в полтора раза повысить шансы фиброзно-кистозной мастопатии. А женщины, пьющие по 500 мг кофе, в 2-3 раза больше подвержены риску цистита.
Вызывает недержание мочи. Люди, потребляющие напиток регулярно и в больших дозах, склонны на 70 % больше к недержанию, чем другие.
Вызывает бессонницу.
Провоцирует расстройство желудка. Особенно если пить кофе на голодный желудок.
Чрезмерное потребление кофеина провоцирует головные боли.
Кофеин ведет к нарушению фертильности у женщин: шансы забеременеть снижаются на 27 %.
Повышается риск выкидышей: достаточно выпивать по 2 порции кофе ежедневно в течение нескольких недель до зачатия.
Ухудшает здоровье диабетиков, поскольку нарушает метаболизм глюкозы.
Может вызвать симптомы передозировки или аллергии.
Ускоряет сокращение сердца.
Усугубляет проявления менопаузы.
Повышает тревожность, депрессию.
Любители кофеина потребляют больше глюкозы, что чревато ожирением и сахарным диабетом.
Он подавляет выработку коллагена в коже.
Делает костную ткань более хрупкой, что повышает риски переломов.

Что в итоге?

Кофеин — наиболее широко используемое психостимулирующее вещество, обладающее как положительными, так и отрицательными эффектами на наш организм, следовательно к его потреблению стоит подходить рационально. Поэтому когда у вас в очередной раз будет гореть дедлайн, перед тем как выпить пару чашек кофе или энергетиков, подумайте, может все-таки лучше сон? (Это если дедлайн сгорает не завтра утром, тут сам бог велел, конечно.) Ну а если вы пьете по нескольку чашек кофе в день, то я надеюсь, эта статья станет толчком для создания вами новой полезной привычки (уменьшить потребление кофеина)!

Для лучшего понимания и закрепления данной информации я очень советую перечитать эту статью еще раз, перейти на цитируемую литературу, посмотреть ролики на YouTube (например, этот: оригинал на английском и версия в русском переводе) или распечатать мой плакат (рис. 6).

В заключение хочу поблагодарить всех людей, которые помогали мне в выявлении и исправлении ошибок в этой статье.

Рисунок 6. Влияние кофеина. Скачать плакат в формате pdf можно по этой ссылке.

рисунок автора статьи

Результат отказа от кофеина

Люди, отказавшиеся от потребления напитков с содержанием кофеина, в первых 12-24 часов могут испытывать дискомфорт и ухудшение состояния. Обычно первые побочные эффекты отказа от кофеина проявляются головными болями, раздражительностью, тошнотой, нервозностью, мышечным напряжением. Но эти симптомы длятся не дольше недели. Затем организм окончательно перестраивается на новый способ жизни.

Дабы избежать побочных эффектов, бывалые советуют переходить к жизни без кофеина постепенно – с каждым днем снижая порцию потребления вещества.

Вызывает ли кофеин зависимость?

Если следовать свежей ISD-11 (International classification of diseases, 11th revision — МКБ-11, Международная классификация болезней 11 пересмотра) от Всемирной организации здравоохранения, то да, кофеиновая зависимость относится к числу ментальных расстройств [25]. В DSM-5 (Diagnostic and statistical manual of mental disorders, 5th edition — Диагностическое и статистическое руководство по психическим расстройствам, 5 издание) от Американской ассоциации психиатров нарушения, связанные с употреблением кофеина, вынесены как объект дальнейших исследований [28], [29]. Также в DSM-5 для постановки диагноза «Расстройство, связанное с употребление кофеина» описаны диагностические схемы с девятью критериями [29], [30]. Ниже предложены три основных:

Постоянные и безуспешные попытки сократить и контролировать потребление кофеина.
Дальнейшее использование кофеина, несмотря на знание об имеющейся физической или психологической проблеме.
Синдром отмены или использование кофеина с целью избавление от этого синдрома.

Важно отметить, что кофеиновая зависимость возникает не у всех людей. Для ее развития необходимы определенные условия (высокие дозировки кофеина, одновременное употребление разных кофеинсодержащих продуктов и др.) [30].

Что такое синдром отмены? ВОЗ дает следующее определение: это группа симптомов разной кластеризации и степени тяжести, возникающих при прекращении или сокращении употребления психоактивного вещества, которое принималось неоднократно, обычно в течение длительного периода и/или в больших дозах [31]. То есть, по сути, это «ломка», уж извините за жаргон. Итак, когда человек на протяжении нескольких часов (от 12 часов [22]) не употребляет кофеин, то он начинает испытывать такие симптомы (рис. 4):

головная боль;
утомление;
снижение энергичности;
снижение внимательности;
сонливость;
раздражительность;
проблемы с концентрацией;
депрессивное настроение;

и другие [23].

Рисунок 3. Основные обозначения для следующих картинок

рисунок автора статьи

Рисунок 4. Механизм формирования синдрома отмены при кофеиновой зависимости. На картинке 45 минут и 2,5–4,5 часа соответствуют времени всасывания кофеина в кровь и времени полужизни кофеина соответственно. 12–24 часа отражают среднее время, в течение которого человек не потребляет кофеин, что приводит к проявлению синдрома отмены.

рисунок автора статьи

В интернете кофеин часто называют наркотиком, однако ученые по этому вопросу не пришли к единому консенсусу. Но можно точно сказать, что кофеин не оказывает такого же влияния на социальную жизнь человека, как наркотики по типу опиоидов [32] или ЛСД [33].

Как безболезненно отказаться от кофеина

Попробуйте для начала вместо колы пить обычную воду. Придерживайтесь этого принципа неделю. Тяга к кофеину уменьшилась? Значит «лечение» надо продолжить. Теперь самое время заменить традиционный кофе аналогичным напитком без кофеина. Также важно отслеживать порции потребления продукта. Продолжать, пока суточная доза кофеина не снизится к 100 мг или меньше. Постепенный отказ от кофеиносодержащих напитков убережет от неприятных физиологических ощущений, а также будет менее «болезненным» на психологическом уровне.

Без кофеина чувствуете себя усталыми? Убедитесь, достаточно ли часов в сутки отдыхаете? А еще лучше проверьте витаминно-минеральный баланс в организме? Сонливость и хроническая усталость могут говорить об авитаминозе или других проблемах со здоровьем. А кофеин от этого не лечит.

Что это[править]

Кофеин — это такой компонент некоторых распространенных напитков, вызывающий прилив сил, придающий бодрости, стимулирующий мозг, ускоряющий пульс, а ещё — усиливающий действие обезболивающих. Звучит прекрасно, однако в небольших дозах выраженность стимулирующих эффектов слабая. Ну и ладно, скажете вы, вот только после окончания действия ситуация становится совершенно противоположной — наваливает ещё большая усталость. Если же обмазываться кофеином в больших количествах, то шансов облажаться становится куда больше: эффект вообще может оказаться обратным, после окончания действия становится совсем плохо, а при употреблении больше грамма в день возникает зависимость. Это я про физическую — психологическая у вас появится куда раньше.

В людском сознании кофеин в первую очередь ассоциируется с кофе (интересно, почему?), в котором обладает неплохой концентрацией. Ещё его можно найти в чае, даже в пакетированном, а также в прохладительных напитках — кока-кола и её друзья. Кроме того, кофеин является компонентном энергетических напитков.

Если заваривать чай очень активно и с большим количеством заварки, то кофеина там может оказаться не меньше, а то и больше, чем в средней кружке этой вашей растворимой арабики. Конечно, наращивать количество исходного продукта можно как с чаем, так и с кофе, однако в конечном итоге вы просто испортите все возможные вкусовые качества обоих напитков, лол.

Польза для здоровья

Люди, регулярно употребляющие кофеин (в адекватных дозах), отмечают улучшение концентрации и когнитивных функций. Для некоторых лиц это средство от головной боли.

Согласно некоторым данным, он способен снизить риск возникновения болезни Паркинсона, заболеваний печени, слабоумия, диабета 2 типа. Но, несмотря на возможные положительные эффекты, не стоит забывать, что потребление этого вещества в больших дозах может иметь неблагоприятные последствия.

Кроме того, кофеин в таблетках служит лекарством от мигреней. Принимают по 1-2 таблетки на протяжении недели, а затем по 1 штуке на протяжении месяца. Имеет свою пользу и для бодибилдеров, так как помогает повысить работоспособность почти на 20 %. Культуристы потребляют примерно по 3 мг вещества на каждый килограмм веса тела за полчаса до планируемой тренировки.

Кстати, угнетение центральной нервной системы, сниженная активность (физическая и умственная), состояние, близкое к потере сознания, спазмы сосудов головного мозга (мигрень), гипотония и астма также могут послужить причинами выпить чашечку кофе или таблетку, содержащую кофеин. Даже младенцам при некоторых болезнях также назначают это вещество в виде лекарства.

Преимущества:

Уменьшает боль. Две чашки кофе способны уменьшить боль после тренировки на 48 %.
Источник клетчатки. Две чашки заварного кофе – это 1,8 г клетчатки.
Защита от диабета. Любители кофе (1 чашка в день) на 9 % меньше подвержены риску развития диабета 2 типа.
Иммунитет от Альцгеймера. Есть предположение, что кофеин способен защитить от развития болезни Альцгеймера.
Лекарство от депрессии. 10-летнее исследование при участии 86 тысяч женщин показало, что среди любительниц кофе на 20 % меньше страдающих от депрессии.
Защита от Паркинсона. Исследователи из Швеции утверждают, что шансы развития болезни Паркинсона снижает именно кофеин. Невероятно, но ученые предполагают, что это вещество способно даже повлиять на генетический фактор.
Защита от кардиологических болезней. Это звучит вообще как фантастика, ведь традиционная медицина запрещает лицам с больным сердцем употреблять кофеин. Но корейские исследователи говорят, что 3 чашки кофе в день укрепляют здоровье и снижают шансы кардиологических расстройств.
Более “крепкая” ДНК. В Европейском журнале питания в свое время появилась информация, что ДНК у любителей кофе более стабильная и без повреждений. Говорят, что это опять-таки заслуга кофеина.
Меньше шансов на рассеянный склероз – 4 чашки кофеиносодержащего напитка в день могут защитить от рассеянного склероза, предотвратить повреждения нейронов, которые являются причиной болезни. По крайней мере, так считают исследователи из Швеции.
Снижает риск рака. Умеренное потребление кофеина снижает риск злокачественных образований в толстой кишке на 26 %. Об это заявили ученые из Калифорнии после исследования при участии 5100 человек. А другая группа ученых из ракового центра Южной Калифорнии заметила, что кофеманы на 29 % меньше подвержены раку печени.
Нет подагре. Исследование при участии более 50 тысяч людей позволило ученым сделать вывод, что кофе защищает мужчин от подагры. Предполагают, что это «работа» кофеина. Хотя 100-процентной гарантии в этом пока не дает никто. Тем более есть абсолютно противоположное мнение о том, что как раз таки он и вызывает подагру.

Кроме того, некоторые опыты показали, что кофеин способен стимулировать половое влечение у женщин, защищает от ранней смерти (по мнению японских ученых), предотвращает кариес, повреждение сетчатки и даже меланому.

Откуда в мозге берется аденозин?

Существует несколько его источников:

Гидролиз АТФ [7].
Результат деятельности клеток глии [1].
Другие [7].

Но основным поставщиком является АТФ. Мозг человека потребляет до 25% всей энергии организма [8]. Получает он ее в основном из аденозинтрифосфата. Из аббревиатуры можно понять структуру молекулы: аденозин и три молекулы фосфата. Энергия высвобождается в процессе гидролиза АТФ. В одном из выпусков лекций на «Постнауке» Вячеслав Дубынин привел хорошую аналогию с этим процессом [9]. Он сравнил гидролиз АТФ с выстрелами из пистолета. Есть всего три выстрела (три возможности отщепить молекулы фосфата), и при каждом выстреле высвобождается энергия, которую клетки организма используют для различных процессов. И после трех выстрелов, как можно догадаться, остается лишь молекула аденозина. В течение дня аденозин накапливается, причем как внутриклеточно, так и внеклеточно. Внутриклеточный аденозин выходит из клетки с помощью специальных транспортных систем.

Далее аденозин начинает взаимодействовать с аденозиновыми рецепторами (рис. 1) [7], [10]. Всего различают четыре типа рецепторов: A1, A2A, A2B, A3. Они расположены на нейронах, а также на клетках других органов (сердца, почек и др.). Все четыре типа объединяют в суперсемейство рецепторов, сопряженных с G-белком, (GPCR) [7], про которые на «Биомолекуле» есть много интересных статей. Подробнее про 3D-структуру аденозиновых рецепторов вы можете почитать в статье «Структуры рецепторов GPCR “в копилку”» [11]. У каждого из этих рецепторов есть свои лиганды (вещества которые связываются с рецептором) — агонисты и антагонисты. «Так, а это что еще такое?» — спросите вы. На самом деле ничего сложного. Агонисты — вещества, которые могут связываться с рецептором и приводить к определенному эффекту (положительному или отрицательному). Антагонисты же могут только связываться с рецептором, но ни к какому эффекту это не приведет. То есть, по сути, они блокируют рецептор для связывания с агонистом. Что же является агонистами и антагонистами для аденозиновых рецепторов? На самом деле многие вещества (если заинтересовало, то об этом можно почитать в [4]), но я буду рассматривать два из них: аденозин и кофеин. Первый является агонистом, а второй — антагонистом аденозиновых рецепторов [7], [10].

В конкурсе участвует еще одна статья об аденозиновых рецепторах: «Аденозиновые рецепторы: история великого обмана» [12]. — Ред.

Рисунок 1. Структура аденозина и механизм его действия. Представлена химическая формула аденозина, где красным обозначены молекулы кислорода, а синим — азота. Как изображено на рисунке, рецептор состоит ровно из семи доменов — отличительная особенность всех четырех типов аденозиновых рецепторов. Розовый поток отражает эффект аденозина на клетку.

рисунок автора статьи

Итак, какое влияние оказывает аденозин, связываясь с рецепторами? Роль аденозина в индукции сна хорошо изучена [1], [13–16]. По сути, он вызывает у нас сонливость, пусть и с некоторыми оговорками, и это очень интересный механизм. Клетки мозга долго работают, накапливается много аденозина, он связывается с аденозиновыми рецепторами, и клетки получают сигнал о том, что пора бы «отдохнуть». Эти процессы позволяют нейронам не перенапрягаться.

Однако если углубиться, то все сложнее. Не все механизмы до сих пор понятны. Взаимодействуя с разными рецепторами, аденозин приводит к разным эффектам. Более того, имеются данные о том, что, взаимодействуя с одним и тем же рецептором (например, с A1A) в одной области мозга, аденозин может индуцировать сон, а связываясь в другой — пробуждение [1].

Как выглядит молекула кофеина

Давайте подробней рассмотрим, какую структуру имеет молекула кофеина. Это поможет понять, как она работает. Ученые выяснили, что сырые зерна кофе содержат в своем составе половину углеводов. Они являются своего рода топливом для нашего организма. Они дают энергию каждой нашей клеточке. В основном эти углеводы представляют простые сахара (фруктоза, сахароза) и полисахариды (клетчатка, целлюлоза, пектин). Эти вещества являются просто незаменимыми для нашего головного мозга. Они принимают непосредственное участие в его питании. Сахара и полисахариды питают нервные клетки. Это обеспечивает нормальную работу головного мозга и нервной системы.

Есть в кофе и минеральные вещества:

магний;
калий;
кальций.

Это важнейшие минералы неорганического происхождения. Они содержатся в костях, мышцах. Без них невозможна правильная работа сосудов, а также мозга. Эти минералы обеспечивают нормальное функционирование сердечной мышцы. Как выяснили ученые, сырые зерна кофе содержат около 850 всевозможных эфирных соединений. А вот в обжаренном продукте их количество снижается почти в два с половиной раза и составляет 350 единиц. Именно они обеспечивают потрясающий аромат кофе. Не удивительно, что этот напиток давно признан самым душистым.

Какую пищевую ценность имеет кофе

Как и любой продукт, кофе имеет свою пищевую ценность. Она, как известно, измеряется в калориях. Сразу оговоримся, что натуральный черный кофе без сахара и других добавок имеет минимальное количество калорий. Это объясняется тем, что те вещества, которые в нем содержатся, очень легко усваиваются. Организм легко их всасывает и быстро переваривает. Этот процесс также стимулирует кофеин, который содержится в зернах кофе в большом количестве. Так что всем. Кто не хочет набрать лишние килограммы, можно рекомендовать регулярно выпивать чашечку натурального свежего кофе. Но во избежание осложнений, в день нужно выпивать не более двух чашек этого некрепкого напитка. Чтобы организм не был перегружен калориями, лучше не добавлять в кофе сахар, сливки или молоко. Идеальный вариант – черный кофе без сахара. Если же вы сладкоежка, и не любите ощущать во рту горчинку от кофе, то кладите в него чуть сахара. Одной чайной ложки будет вполне достаточно.

Насколько кофе полезен

Если вы регулярно пьете этот бодрящий напиток, вам должно быть интересно, насколько же он полезен для нашего организма. Немаловажную роль также играет сорт кофе и способ приготовления. Этот продукт богат белками, жирами, в нем есть витамины А, В, Е, D, а также такими важнейшими минеральными веществами, как фосфор, калий, кальций. Все эти вещества и обеспечивают то влияние, которое кофе оказывает на организм. Оно может быть как положительным, таки отрицательным. Такое противоречивое влияние связано с тем, что в состав кофе входит просто огромное количество компонентов. Каждый из них влияет на наш организм по-своему. К тому же, у человека может наблюдаться индивидуальная восприимчивость к ним. Также важно, сколько напитка человек выпивает в сутки, какой концентрации.

Врачи подсчитали безопасную дозу кофе для человека – пара чашек в сутки. При этом нельзя заваривать слишком крепкий напиток. Старайтесь варить кофе средней концентрации, и не пейте его чаще, чем два раза в день. Также не стоит пить кофе, позже, чем за 4 часа до сна.

Давайте рассмотрим более подробно, как конкретно кофе влияет на наш организм. Вот основные характеристики его влияния на организм человека:

Если регулярно выпивать достаточно крепкий кофе, то можно вызвать кофейную зависимость. Для этого в день нужно выпивать такое количество кофе, в котором содержится около 1000 мг кофеина. Именно он и вызывает феномен привыкания. Такая зависимость очень похожа на алкогольную или никотиновую. Привыкание к кофе состоит в том, что со временем на человека, который пьет этот напиток в достаточно большом количестве, его вещества начинают оказывать все менее выраженное воздействие. Если поначалу кофе хорошо бодрит и стимулирует работоспособность, то по мере привыкания такое влияние становится не таким выраженным. Чтобы получить первоначальный эффект, человек вынужден выпивать все большее количество кофе. С этого и начинается привыкание к нему.
Мочегонный эффект. Ученые давно подметили. Что кофе оказывает выраженный мочегонный эффект. Правда, он длится недолго. При этом из организма выводится лишняя жидкость. Именно поэтому кофе рекомендуют пить при отеках. Но есть пить его слишком много, вы рискуете получить обезвоживание организма. А это уже чревато нарушением работы внутренних органов. Чтобы не допустить плачевных последствий, диетологи рекомендуют не злоупотреблять кофе. После того, как вы насладились чашечкой кофе, выпейте стакан чистой воды, и обезвоживание вам не грозит. Если же вы все-таки довели до того. Что начали появляться первые признаки обезвоживания, просто начинайте больше пить. Для этого лучше всего подойдет чистая некипяченая вода, лучше бутилированная. Также можно дополнить ее стаканчиком минеральной воды. Она восполнит дефицит минералов.
Кофе может немного повышать давление. Этот эффект связан с тем, что этот бодрящий напиток стимулирует сосуды. Они приходят в тонус, а давление несколько повышается. Именно поэтому не рекомендуется пить кофе тем, кто страдает от гипертонии. Этот напиток может повысить давление сразу на 15 мм ртутного столба. Причем, этот показатель касается тех любителей кофе, которые не страдают от различных заболеваний сосудов и сердца. А вот у последних показатели давления могут подскочить значительно выше, чем на 15 мм. А вот у некоторых после кофе может, наоборот, понижаться давление. Такая реакция организма связана с тем, что кофе обладает мочегонным действием. Также это может быть связано с индивидуальными особенностями организма. Но в основном, кофе весьма полезен для тех, кто склонен к пониженному давлению. У гипотоников после чашки ароматного напитка давление может стабилизироваться, повышается работоспособность, уходит головная боль.
Кофе может оказывать влияние на работу сердца. Правда, это влияние непрямое. А вот косвенно этот напиток влияет на работу сердца следующим образом. После того. Как кофеин попадает в организм, происходит стимуляция работы нервной системы. После возбуждения ЦНС повышаются показатели артериального давления. А вот уже само повышенное давление начинает стимулировать работу сердца. Оно ускоряет свой ритм, нагрузка на него возрастает. Степень увеличения нагрузки будет зависеть от дозы кофеина, общего состояния организма, а также индивидуальной восприимчивости компонентов кофе.
Если регулярно пить нефильтрованный кофе, можно вызвать повышение в крови уровня холестерина. Это крайне нежелательно, так как повышенный уровень холестерина приводит к закупорке сосудов и их патологиям. Это чревато проблемами с давлением. Со временем даже может развиваться инсульт или инфаркт.
Кофе способен повышать уровень внимания, стимулирует память. Такой эффект связан с его влиянием на ЦНС. После стимуляции нервной системы, у человека улучшается деятельность мозга. Это значит, что кофе действительно способен повышать работоспособность. Но это явление временное. Выраженный эффект длится недолго – от получаса и до двух часов после того, как кофе был выпит. Любопытно, что этот напиток способен также повышать настроение. Его даже рекомендуют пить на начальных стадиях развития депрессии. Влияние напитка на организм будет также зависеть от индивидуальных особенностей человека, состояния его здоровья.
Может усиливаться действие некоторых лекарственных препаратов. Речь идет, прежде всего, о влиянии болеутоляющих средств. Кофеин усиливает действие анальгина, ацетилсалициловой кислоты.
Любопытно, что, по мнению ученых, кофеин снижает риск развития болезни Альцгеймера и Паркинсона. Это связано с тем, что он напрямую воздействует на нейроны нашего головного мозга, а также на время сужает сосуды. При этом головной мозг и сосуды получают своеобразный тренинг.
Если регулярно пить натуральный кофе, вы начнете меньше страдать от запоров.
Снижается риск развития патологий печени, в частности цирроза.
У женщин снижается вероятность развития рака молочной железы.
У людей в возрасте кофе может понижать плотность костей. Это связано сего мочегонным эффектом. Так как в пожилом возрасте кальций усваивается хуже, а при мочегонном эффекте он вымывается быстрее. Это может привести к ломкости костей. Из-за этого возрастает риск появления трещин и переломов.
Может развиваться мочекаменная болезнь. Это касается, прежде всего, тех любителей кофе, которые выпивают в день более двух чашек.
При беременности и лактации пить кофе не рекомендуется. Он может вызвать повышение давления и негативно повлиять на плод. Также может развиваться анемия плаценты и даже выкидыш. Кофе может спровоцировать низкий набор массы новорожденным.

Итак, мы постарались максимально доступно рассказать вам о составе кофейных зерен. Теперь вам известные основные его компоненты и их влияние на человеческий организм.

Рекомендуемое: