Dzisiaj jest: Sobota, 20.07.2019 Imieniny: Czesława i Hieronima



Ilość przepisów kulinarnych w serwisie: 5846

Działanie oraz wpływ kofeiny na organizm i zdrowie


28.01.2016
Rozmiar tekstu: AAA
PDFDrukuj


Działanie oraz wpływ kofeiny na organizm i zdrowie


   Kofeina jest organicznym związkiem chemicznym, który może być otrzymywany także metodą syntetyczną. Należy on do grona środków psychoaktywnych o stymulujących właściwościach.

   Najbardziej znane produkty w których występuje kofeina to kawa oraz napoje energetyzujące (jest tam dodawana), ale nie tylko. Dodaje się ją także do innych produktów spożywczych (m.in. batoników muesli, napojów typu cola). Do podobnych związków należy zaliczyć teinę zawartą w herbacie, guaraninę pochodzącą z owoców guarany, a także mateinę pochodzącą z yerba mate. Spożywanie dużych ilości kofeiny regularnie prowadzi do zjawiska tolerancji, określanego także tachyfilaksją. Objawia się ona stopniowym osłabieniem odpowiedzi biologicznej organizmu.





Kofeina nie jedno ma imię

   Kofeina jest alkaloidem ksantynowym występującym w wielu roślinach. Pełni ona rolę naturalnej ochrony przed szkodnikami. Teina, guaranina i mateina są utożsamiane z kofeiną. Niemniej ich przemiany i wpływ na organizm nieznacznie się różnią. Kofeina znajduje się nie tylko w kawie, ale także w ziarnach kakaowca. Niemniej kakao zawiera też teobrominę i teofilinę, które mogą wpływać na przemiany kofeiny w organizmie i jej oddziaływanie. Podobnie jest w przypadku innych wymienionych wyżej związków organicznych. Obecnie za najważniejsze źródło kofeiny uważa się ziarna kawowców. Im mocniej spiekane są ziarna, tym mniejsza będzie zawartość kofeiny. Kawa Arabica zawiera mniej kofeiny niż Robusta.

   Drugim ważnym źródłem opisywanego związku chemicznego byłaby herbata. Najwięcej kofeiny zawiera zielona herbata. Nieco mniejszą zawartością kofeiny charakteryzują się natomiast gatunki czarnej herbaty. Owoce guarany oprócz kofeiny (guaraniny) zawierają także teobrominę i teofilinę. Poza tym, w ich skład wchodzą też substancje, które opóźniają uwalnianie stymulujących związków. Kakao i przygotowane z niego wyroby (m.in. czekolada) również zawiera kofeinę, teobrominę i teofilinę, niemniej zawartość kofeiny jest niższa w porównaniu z wyżej przedstawionymi źródłami.

   Syntetyczna kofeina znajduje się w suplementach diety polecanych do stosowania w celu poprawy sprawności umysłowej. Zażywanie kofeiny prowadzi do zmniejszonego odczuwania zmęczenia i podwyższenia stopnia uwagi. Suplementy diety zawierające kofeinę są reklamowane jako preparaty poprawiające pamięć i koncentrację.



Zawartość kofeiny w różnych produktach spożywczych

Produkt Kofeina
Wielkość porcji Zawartość w porcji
[mg]
Kawa parzona
250 ml 97-163
Kawa z ekspresu (filtrowana)
250 ml 139-211
Kawa bezkofeinowa
250 ml
6-18
Espresso 50 ml (filiżanka)
114
Herbata czarna
250 ml
25-149
Herbata zielona
250 ml
42-113
Coca-cola
500 ml (butelka)
48
Napoje energetyzujące (typu Tiger, Red Bull)
250 ml
80
Czekolada gorzka
100 g (tabliczka)
72
Czekolada mleczna
100 g (tabliczka)23


Zawartość kofeiny w napojach gorących zależy od czasu parzenia



Kofeina - od epoki kamienia do XXI wieku

   Już w czasach epoki kamienia ludzie spożywali nasiona, korę i liście pewnych roślin, ponieważ zauważali, że pobudzają one świadomość, poprawiają samopoczucie i zmniejszają uczucie zmęczenia. W późniejszym czasie człowiek opanował umiejętność parzenia roślinnych komponentów i przygotowywania naparów, które zapewniały lepszy efekt. W wielu kręgach kulturowych można znaleźć legendy, mity i podania, których motywem jest wynalezienie naparu (np. podanie o chińskim cesarzu Shennongu, który przypadkowo odkrył napar herbaciany, legenda o etiopskim pasterzu Kaldim).

   Pod koniec XVI wieku kawa była już znana w Egipcie, o czym świadczą kroniki europejskich podróżników. Na kontynencie europejskim kawa została rozpowszechniona pod nazwą arabskiego wina w XVII wieku. Pierwsze kawiarnie powstały w Konstantynopolu i w Wenecji, gdzie wpływy arabskiej kultury były silniejsze niż w innych częściach Europy. Na przestrzeni XVII i XVIII wieku kawiarnie pojawiły się także w innych krajach europejskich odgrywając duża rolę w kształtowaniu społecznych stosunków.

   Ziarna kakaowca były znane już starożytnym Majom. Do Europy trafiły one w XVI wieku, co miało związek wielkimi odkryciami geograficznymi. Kakao wykorzystywano do przygotowania napoju xocoatl, do którego dodawano wanilię, paprykę chili i achote. Czekolada była luksusowym towarem, a nasiona kakaowca traktowano jak środek płatniczy. W Europie stała się ona popularnym napojem pod koniec XVI wieku. Wkrótce potem plantacje kakaowca pojawiły się w innych regionach świata, gdzie znajdowały się kolonie europejskich mocarstw. Napój czekoladowy został opatentowany przez braci Cadbury. Tabliczki czekolady pojawiły się po raz pierwszy w okresie rewolucji przemysłowej, w Holandii. Trzeba było czasu, aby technologie opracowane przez van Houtenów nadawały się do efektywnej produkcji słodkiego przysmaku. Niemal w tym samym czasie do Europy trafiła yerba mate zawierająca mateinę. Jezuiccy misjonarze krzewiący wiarę w Chrystusa w Ameryce Południowej docenili działanie napoju rozpowszechniając go po powrocie do ojczystych krajów.

   W XVIII wieku do Europy trafiła guarana, która została opisana przez niemieckiego botanika C.F. Pauliniego. Nasiona guarany były znane już w starożytności mieszkańcom Amazonii. Wykorzystywano je jako środek wzmacniający organizm. Dziś guarana ma podobne zastosowanie. Jej rozpowszechnienie datuje się na II połowę XX wieku. Dopiero wtedy rozpoczęto produkcję napojów zawierających guaranę i innych produktów na szeroką skalę.

   Nieco później do Europy trafiła Coca-cola. Orzechy krzewu koli były znane w zachodnioafrykańskim kręgu kulturowym już w czasach starożytnych. Europejczycy i Amerykanie poznali działanie koli dopiero w 1886 r., gdy John Pemberton przygotował recepturę napoju na bazie ekstraktu z koli i koki. Był to syrop zawierający syntetyczną kofeinę. Aptekarz zapewne nie przewidział, że wprowadzi małe zamieszanie w Stanach Zjednoczonych. Po stwierdzeniu, że kofeina sztucznie dodawana do napoju jest szkodliwa dla zdrowia skonfiskowano część produkcji i nakazano przedsiębiorstwu Twenty Kegs of Coca-Cola wyeliminowanie kofeiny z receptury. Ostatecznie Sąd Najwyższy przychylił się do stanowiska przedsiębiorcy. Wtedy Izba Reprezentantów wprowadziła dwie poprawki do ustawy o czystości żywności i leków. Kofeina znalazła się na liście substancji potencjalnie szkodliwych, a informacja o jej dodawaniu do produktu musi od tej pory widnieć na etykiecie. W ślad za Stanami Zjednoczonymi poszły inne kraje, w tym państwa europejskie. Dyrektywa Wspólnotowa 2002/67/E stanowi, że zawartość kofeiny powinna być podana na etykiecie, jeśli jej zawartość przekracza 150 mg/l. Zalecenie to nie dotyczy kawy i herbaty oraz pokrewnych artykułów spożywczych, ponieważ uznano, że w ich przypadku konsumenci wiedzą o zawartości kofeiny.

   Wyizolowanie kofeiny udało się po raz pierwszy niemieckiemu chemikowi Friedrichowi Ferdinandowi Runge w 1819 r. Teina została wyizolowana z herbaty przez Oudry-ego w 1827 r. Okazało się, że jej struktura jest taka sama jak kofeiny, ale jak zostało wspomniane wyżej, herbata zawiera dodatkowo inne związki organiczne, które osłabiają działanie stymulujące teiny. Badania nad kofeiną nabrały tempa pod koniec XIX wieku, kiedy Hermann Fischer wyjaśnił strukturę cząsteczki kofeiny, za co został uhonorowany w 1902 r. Nagrodą Nobla. Później opracowano metody pozyskiwania tej substancji. Obecnie stosuje się głównie sposób polegający na stosowaniu dimetylomocznika i kwasu malonowego.



Właściwości kofeiny

   Światowe spożycie kofeiny wynosi około 120.000 ton rocznie, co czyni ją najbardziej powszechną substancją psychoaktywną. Przeciętny, dorosły Europejczyk spożywa około 200 mg kofeiny dziennie, głównie pod postacią kawy, herbaty i napojów energetyzujących. Najwięcej kofeiny spożywają mieszkańcy krajów skandynawskich. Jej działanie jest skoncentrowane na stymulowaniu ośrodkowego układu nerwowego i zwiększeniu tempa metabolizmu. Podstawowym efektem działania kofeiny jest zmniejszenie odczuwania zmęczenia fizycznego połączone z poprawą koncentracji. Zastosowanie omawianej substancji psychoaktywnej nie ogranicza się wyłącznie do celów konsumpcyjnych. Kofeina jest stosowana także jako lek (np. w leczeniu zaburzeń rytmu serca, bezdechu u noworodków).



Wchłanianie i metabolizm kofeiny

   Kofeina zawarta w popularnych napojach jest wchłaniana w jelicie cienkim i w żołądku wchłania się w ciągu 45 minut od spożycia oraz jest rozprowadzana w organizmie, a następnie usuwana wraz z moczem. W wątrobie kofeina jest przetwarzana głównie na paraksantynę oraz w mniejszym stopniu na teobrominę i teofilinę. Paraksantyna zwiększa lipolizę, która prowadzi do podniesienia poziomu wolnych kwasów tłuszczowych we krwi i glicerolu. Teobromina rozszerza naczynia krwionośne i działa moczopędnie. Teofilina rozkurcza mięśniówkę gładką oskrzeli. Czas utrzymywania się kofeiny we krwi, a tym samym okres jej działania zależy od kilku czynników, w tym głównie od:

- poziomu enzymów wątrobowych
- stosowaniu leków
- ciąży
- chorób wątroby



Wpływ kofeiny na ludzki organizm

   Kofeina ma podobną strukturę do adenozyny, dlatego wiąże się z jej receptorami. Wzrost stężenia adenozyny w mózgu jest powodowane przez niedotlenienie, niedokrwienie, a także inne stany związane ze stresem metabolicznym. Adenozyna działa ochronnie na mózg i ogranicza aktywność neuronów oraz zwiększa przepływ krwi. Reguluje ona aktywność mózgu oraz wpływa na stan snu i czuwania sygnalizując zmęczenie. Kofeina blokując receptory adenozyny prowadzi do podtrzymania stanu czuwania oraz przedłużenia wydolności umysłowej i psychiczną. Efektem zablokowania adenozynowych receptorów jest też skurcz naczyń krwionośnych oraz zmniejszenie bólu głowy, w tym także migreny.

   Kofeina jest inhibitorem kompetycyjnym cAMP - fosfodiesterazy zmieniającej cAMP w komórkach do formy niecyklicznej i pozwala na jego ponowne zastosowanie. Kofeina blokuje rozpad cAMP zwiększając i przedłużając działanie adrenaliny i innych hormonów działających na komórki organizmu (m.in. glukagon, TSH, kalcytoninę, wazopresynę). Podwyższone stężenie cAMP w komórkach okładzinowych skutkuje podwyższoną aktywacją PKA. Pobudza ona pompę protonową h+/K+ powodując zwiększone wydzielanie kwasu żołądkowego. Innym skutkiem jest zwiększenie aktywności prądu jonowego, który odpowiada za zwiększoną częstotliwość skurczu serca.

   Paraksantyna, teobromina i teofilina są metabolitami kofeiny, o których była mowa wyżej. Paraksantyna powoduje zwiększenie lipolizy, która uwalnia glicerol i wolne kwasy tłuszczowe do krwi. Są one źródłem energii dla mięśni zwłaszcza podczas wysiłku fizycznego. Teofilina rozkurcza mięśnie gładkie i zwiększa częstotliwość skurczów serca. Z kolei teobromina zwiększa ilość tlenu i składników pokarmowych dostarczanych do mięśni i mózgu.

   Kofeina działa wielokierunkowo pobudzając ośrodkowy układ nerwowy. Jeżeli jest ona spożywana w umiarkowanych ilościach skutecznie niweluje zmęczenie poprawiając nastrój i koncentrację. Wpływa on także na zwiększenie wydolności fizycznej organizmu i poprawę funkcji kognitywnych. Nie powinny spożywać jej kobiety w ciąży, ale osoby starsze jak najbardziej. Badania wskazują na to, że kawa poprawia pamięć długotrwałą i konsolidację wspomnień oraz pomaga zapobiegać demencji i chorobie Alzheimera.

   Niemniej kofeina zwiększa uczucie niepokoju i lęki działając anksjogennie i analeptycznie. Omawiana substancja pobudza ośrodek oddechowy, nerwu błędnego i naczynioruchowy oraz korę mózgową. Jednym ze skutków spożycia kofeiny jest zwiększone zapotrzebowanie na tlen, rozszerzenie naczyń krwionośnych i zwiększone wydzielanie soku żołądkowego, o czym była już mowa wyżej. Opisywana substancja psychoaktywna pobudza trawienie także poprzez zmuszenie d bardziej aktywnej pracy wątroby i trzustki. Chroniczne nadużywanie kofeiny może prowadzić do utraty tkanki kostnej i osteoporozy, co jest związane z pozyskiwaniem wapnia z kości. Kofeina jako diuretyk może doprowadzić do odwodnienia organizmu. W umiarkowanych ilościach substancja ta poprawia pracę nerek i wspomaga oczyszczanie ciała z toksyn. Kofeina może poprawiać libido, zwłaszcza u kobiet. Spożywanie jej pod postacią kawy pomaga chronić organizm przed nowotworami i chorobami serca, przy czym należy dodać, że za to działanie odpowiadają głównie zawarte w kawie przeciwutleniacze.

   Badania wykazały, że kofeina działa erogogenicznie, co oznacza poprawę wyników sportowych. Wynika to stąd, że po spożyciu kofeiny zwiększa się stężenie wolnych kwasów tłuszczowych we krwi. W efekcie tkanka tłuszczowa jest redukowana bardziej efektywnie, mięśnie uzyskują energię z tych związków zachowując rezerwowy glikogen. W rezultacie zwiększa się siła skurczu mięśni oraz poprawia się wytrzymałość fizyczna organizmu podczas dłuższego wysiłku. Z drugiej strony, kofeina prowadzi do odwodnienia organizmu przyczyniając się do osłabienia wydajności i zmęczenia. Należy zatem dbać o odpowiednie nawodnienie organizmu. Złotym środkiem jest utrzymanie spożycia kofeiny na poziomie optymalnym dla organizmu. Warto obliczyć dzienną dawkę przyjmując, że na 1 kg ciała powinno przypadać dziennie ok. 4-5 mg kofeiny. W ten sposób można poprawić wydajność organizmu przy jednoczesnym uniknięciu skutków ubocznych. W sporcie motocyklowym kofeina może pomóc, ponieważ zwiększa czujność i koncentrację. Niemniej każdy sportowiec powinien przed jej zastosowaniem upewnić się, że wspomniana substancja nie wywołuje u niego negatywnych skutków.



Zastosowanie kofeiny w medycynie

   Kofeina jest stosowana w medycynie w czystej postaci oraz w formie mieszanin. Znalazła ona zastosowanie w roli pomocniczego leku w przypadku silnego zatrucia alkoholem lub atropiną. Ponadto, kofeinę stosuje się w zapaści w przebiegu chorób zakaźnych oraz w przypadku niedociśnienia. Lek pomaga pacjentom w stanie fizycznego i umysłowego wyczerpania oraz w przebiegu astmy. Kofeina występuje w lecznictwie w czystej postaci oraz w formie mieszanin. Substancja czysta wschodzi w skład prostych i złożonych preparatów leczniczych (łac. Coffeinum). Z kolei przykładami mieszanin są połączenie kofeiny i benzoesanu sodu (Coffeinum Natrium benzoicum) oraz mieszanina kofeiny i salicylanu sodu (Coffeinum Natrium salicylicum). Kofeina jest dostępna także w postaci suplementów diety wspomagających odchudzanie. Badania wykazały, że kofeina w postaci tabletek jest bardziej efektywna w zmniejszaniu ilości tkanki tłuszczowej niż substancja zawarta w kawie. Niemniej trzeba przyjmować tego typu preparaty z ostrożnością, bo łatwo o przekroczenie zalecanej dziennej dawki.



Przeciwwskazania i ryzyko uzależnienia

   Kofeina powoduje słabsze uzależnienie fizyczne niż inne substancje stymulujące. Zespół abstynencyjny objawia się zmęczeniem, bólem głowy oraz pogorszonym samopoczuciem i osłabieniem koncentracji uwagi. Uzależnienie psychiczne również może wystąpić, choć ryzyko nadużywania kofeiny jest stosunkowo niskie. Stosowanie większych dawek kofeiny niż przewidują normy nie prowadzi do przyjemnych doznań, lecz powoduje zwiększenie lęku, niepokój oraz denerwowanie. Dochodzi do pogorszenia nastroju. Kofeina skutecznie uwrażliwia receptory dopaminowe, które odpowiadają za koncentrację i odczuwanie lepszego samopoczucia. Do pierwszych objawów uzależnienia od kofeiny są ból głowy, apatia i otępienie. W razie wystąpienia wspomnianych symptomów warto ograniczyć dzienne spożycie kofeiny do czasu ustąpienia efektów ubocznych.

   Kobieta w ciąży nie powinna przyjmować więcej niż 300 mg kofeiny na dobę. W przypadku pozostałych osób maksymalna dawka wynosi do 600 mg. Opisane dawki nie obowiązują osób, których dotyczą poniższe przeciwwskazania. W przypadku zaistnienia należy całkowicie wyeliminować kofeinę z jadłospisu w trosce o własne zdrowie. Wśród przeciwwskazań wymienia się cukrzycę, a także występowanie cukrzycy w wywiadzie rodzinnym. Kofeina niestety zwiększa insulinooporność. Przeciwwskazaniem jest też nadwrażliwość na tę substancję. Występuje ona głównie u osób, u których wydalanie kofeiny z organizmu odbywa się w wolniejszym tempie, co jest spowodowane przez genem powolnego metabolizmu. Nie należy podawać napojów zawierających kofeinę dzieciom. Maksymalna dzienna dawka nie powinna wynosić więcej niż 5.3 mg na 1 kg masy ciała. Kofeina może spowodować u dzieci nerwowość, niepokój i pobudzenie.

   Przedawkowanie kofeiny objawia się głównie takimi dolegliwościami, jak:

- silne pobudzenie psychoruchowe
- przyspieszenie
- nudności i wymioty
- osłabienie
- silne zwiększenie diurezy

   Śmiertelna dawka kofeiny dla dorosłego człowieka, którego nie dotyczą żadne przeciwwskazania wynosi 10 g. Bezpośrednią przyczyną zgonu jest migotanie komór serca spowodowane spożyciem kofeiny.



Ekstrakcja kofeiny, czyli jak powstaje kawa bezkofeinowa

   Produkcja kawy bezkofeinowej jest związana z ekstrakcją kofeiny. Wspomniane zjawisko jest procesem przemysłowym, który dawniej był przeprowadzany z zastosowaniem rozpuszczalników. Obecnie stosuje się bezpieczne i ekonomiczne metody, w tym:

- ekstrakcję rozpuszczalnikami organicznymi
- ekstrakcję wodą
- ekstrakcję dwutlenkiem węgla

   Ekstrakcja z zastosowaniem rozpuszczalników organicznych (np. octanu etylu). Ekstrakcja wodą polega na zanurzaniu ziaren w wodzie. Woda jest przepuszczana przez węgiel aktywny usuwający kofeinę. Woda pozbawiona tego związku organicznego może być ponownie wchłonięta przez ziarna i odparowana do sucha. W ten sposób zostaje zachowany aromat kawy. Usunięta kofeina nie jest spisywana na straty, lecz odzyskiwana i sprzedawana producentom napojów i suplementów diety. Ostatnia z metod usuwania kofeiny z ziaren jest bardziej bezpieczna w porównaniu ze sposobem opierającym się na stosowaniu rozpuszczalników organicznych. Dwutlenek węgla jest przepuszczany przez zielone ziarna kawy osiągając stan nadkrytyczny. Dzięki temu wnika do ziaren i wypłukuje nawet to 99% kofeiny zachowując się jak rozpuszczalnik. Na koniec gaz jest natryskiwany wodą pod wysokim ciśnieniem.




Oceń artykuł:

Średnia ocena: 5.00 Ocen: 16


NOWOŚCI PRODUKTOWE

Soki w technologii HPP Soki w technologii HPP

Producent: Victoria Cymes


Producent świeżych soków - firma Victoria Cymes jako pierwsza na polskim rynku wprowadziła technologię HPP (High Pressure Processing) do utrwalania soków tłoczonych na zimno. Soki utrwalane w tej technologi

WIĘCEJ



NOWOŚCI PRODUKTOWE

NOWOŚCI WYDAWNICZE

Insulinooporność. Dieta dla zdrowia Insulinooporność. Dieta dla zdrowia

Dorota Drozd

Wydawnictwo: RM


Insulinooporność to według definicji stan obniżonej wrażliwości tkanek na działanie insuliny. Choroba jest podstępna, ponieważ jej objawy przez długi czas pozostają utajone. Następstwem teg

WIĘCEJ



NOWOŚCI WYDAWNICZE