Kofein

Z Multimediaexpo.cz

Aktuální verze z 5. 10. 2017, 21:43

Tento článek potřebuje úpravy. Můžete Multimediaexpo.cz pomoci tím, že ho vylepšíte. Jak by měly články vypadat, popisují stránky Vzhled a styl a Encyklopedický styl.

Kofein
Chemický název	1,3,7-trimethylxanthin
Registrační číslo CAS	58-08-2
Sumární vzorec	C8H10N4O2
Molární hmotnost	194.19 g/mol
Teplota tání	234–236,5 °C
Teplota varu	178 °C (sublimuje)
Kyselost	10,4
Hustota	1,2 g/cm3

Kofein (podle rostliny Coffea arabica, česky kávovník) je alkaloid, který příznivě stimuluje centrální nervovou soustavu a srdeční činnost. Kofein je pravděpodobně nejrozšířenější stimulant na světě, který se užíváním ve větším množství stává drogou. Kofein patří do skupiny purinových, methylových derivátů xanthinu, která zahrnuje theobromin (kakao) a theofylin (bronchodilatans, látka uvolňující průduškové svalstvo). Kofein je hořká, bílá krystalická látka- xanthinový alkaloid, který je zároveň psychoaktivní stimulační drogou. Kofein byl objeven německým chemikem Ferdinandem Rungem v roce 1819. Vymyslel pro novou látku jméno kofein, chemicky aktivní složka kávy (v angličtině caffein). Kofein je také obsažen v chemické sloučenině a nerozpustném komplexu quaraninu, obsaženém v rostlině quarana, v mateinu obsaženém v maté a v theinu, který obsahuje čaj. Quarana, mate i čaj v sobě skrývají další alkaloidy jako např.: kardiostimulans theoffylin a theobromin a další chemické sloučeniny jako polyfenoly, které mohou tvořit nerozpustné komplexy s kofeinem. Kofein se v různém množství nachází také ve fazolích, listech a plodech některých rostlin, kde slouží rostlině jako přirozený pesticid-paralyzuje a zabíjí určitý hmyz, který se živí částmi rostlin. Nejčastěji se s ním setkáváme v kávových bobech a listech čajovníku, stejně jako v produktech vyrobených z ořechu koly. Ostatními zdroji jsou yerba mate, bobule quarany a Yaupon holly (keř podobný brusince, rostoucí na severovýchodě Severní Ameriky. Jinak také Illex vomitoria.) V lidském organismu funguje kofein jako stimulátor centrální nervové soustavy (CNS), dočasně potlačuje únavu a probouzí bdělost. Nápoje obsahující kofein jako káva, čaj, limonády a energetické nápoje se těší velké oblibě. Jde o nejpopulárnější psychoaktivní látku na světě, ale na rozdíl od ostatních je legální a její prodej se neřídí žádnými omezeními. V Severní Americe konzumuje kofein 90 % dospělé populace denně. U americké Správy potravin a léčiv (FDA) je registrován jako bezpečná látka (americká obdoba českého Státního zdravotního ústavu). Kofein má diuretické účinky, alespoň u osob, které nemají vyvinutou toleranci častým užíváním. U pravidelných uživatelů se vyvine tolerance k tomuto účinku a studie nepotvrzují, že by při pravidelné konzumaci vedlo pití nápojů obsahujících kofein k dehydrataci.

Výskyt a použití

Bezvodý kofein lékopisné čistoty

Čistý kofein je bílý hebký prášek nebo lesklé jehličky, hořké chuti. Purinový derivát kofein se vyskytuje v listech, semenech a plodech alespoň 63 rostlin. Nejznámější jsou kávová zrna (Coffea arabica), kakaové boby (Theobroma cocao), cola ořechy (Cola acuminata), čajové lístky (Camellia thea), lístky maté (Ilex paragueyensis) a guarana (Paullinia cupana). Čaj obsahuje ještě dva další alkaloidy theofylin a theobromin. Kofein se přidává do nealkoholických nápojů jako Coca-Cola, Kofola a další. Podle výskytu se označuje též jako tein, matein či guaranin. 1–2% koncentrace kofeinu je pro plže smrtelným nervovým jedem. Lze jej tedy použít jako moluskocid na hubení škodlivých plžů. Kofein je mitotický jed. Kofein osahují mnohé rostliny. Slouží jako přírodní pesticid. Nejvyšší obsah mají rostliny, které jsou olistěné, ale chybí jim mechanická ochrana. Kofein ochromuje a zabíjí určité druhy hmyzu, které se živí těmito rostlinami.Vysoký obsah se nachází i v zemi,ve které rostou semenáčky kávovníku. Kofein tedy slouží nejenom jako přírodní pesticid proti hmyzu, ale také brání tomu, aby se v okolí vysemenila jiná rostlinka, která by obírala semenáček o živiny. Davá tedy rostlince lepší šanci na přežití. Nejběžnější zdroje kofeinu jsou káva, čaj a menší množství obsahuje i kakao. Méně známé zdroje kofeinu jsou např.: yerba maté a quarana, které jsou někdy užívány při přípravě čajů a energetických nápojů. Dvě přezdívky pro kofein jsou matein a quaranin, které jsou odvezené ze jmen rostin, ve kterých se nacházejí. Někteří „maté nadšenci“ tvrdí, že matein je stereoizomer kofeinu, což by z něj dělalo jinou látku. To ale není pravda, protože kofein je achirální molekula a proto tedy nemá žádné enantiomery ani jiné stereoisomery.

UV spektrum kofeinu

Různorodost zkušeností s požitím kofeinu je pravděpodobně způsobena tím, že rostliny obsahují množství dalších xantinových alkaloidů. Jako kardiostimulans theofylin a theobromin a další látky jako polyfenoly, které mohou vytvářet nerozpustné komplexy s kofeinem. Světově nejpopulárnějším zdrojem kofeinu jsou boby kávovníku, ze kterých se připravuje káva. Obsah kofeinu v kávovém zrnu se různí podle druhu kávovníku a metody zpracování zrn. Dokonce v plodech jednoho keře může být co se týče obsahu kofeinu velký rozdíl. Takže jeden šálek kávy obsahuje od 40mg u arabského expresa (30ml) až po 100mg na 120ml v obyčejné překapávané kávě. Obecně dlouho pražená kávová zrna obsahují méně kofeinu než lehce pražená kávová zrna, protože proces pražení snižuje obsah kofeinu v zrnu. Arabská káva obsahuje méně kofeinu než robusta. Káva obsahuje stopy theofylinu, ale ne theobrominu. Čaj je dalším běžným zdrojem kofeinu. Vlastně čaj obsahuje více kofeinu než káva, ale hrneček čaje obsahuje kofeinu méně, protože k jeho přípravě není použito takové množství rostliny. Sílu nálevu také ovlivňují podmínky pěstování rostliny, proces zpracování a další. Některé čajové odrůdy mohou obsahovat významně více kofeinu než jiné. Čaj obsahuje malé množství theobrominu a o něco více theofylinu než káva. Příprava čaje má velký vliv na to jaký nálev nakonec bude. Barva čaje je co se týče obsahu kofeinu málo směrodatná.Čaje jako světlý japonský čaj gyokuro obsahují mnohem více kofeinu než mnohem tmavší čaje jako lapsang souchong, který obsahuje kofeinu velmi málo. Kofein je také běžně obsažen v limonádách jako kola, původně připravovaná z kolových ořechů. Limonády obvykle obsahují od 10 do 50 mg. Na druhou stranu nápoje jako Red Bull v sobě mají od 80mg v jedné plechovce. Kofein v těchto nápojích je jednak získáván dekafeinací jednak je uměle syntetizován. Guarana hlavní ingredience energetických nápojů obsahuje velká množství kofeinu s malým množstvím thefyllinu a theobrominu, který se přirozeně uvolňuje postupně. Čokoláda vyráběná z kakaa také obsahuje malá množství kofeinu. To že čokoláda nemá velké povzbuzující účinky je tím, že obsahuje kofein v kombinaci s thefylinem a thebrominem. Běžně velká tabulka mléčné čokolády (28g) obsahuje asi tolik kofeinu jako šálek kávy bez kofeinu. V poslední době je také celkem běžné přidávat kofein do mýdel a šampónů a tvrdit, že kofein může být absorbován kůží. To ale není dokázáno a pravděpodobně nemají žádné větší stimulační účinky na nervovou soustavu, protože není absorbován dost rychle. Některé farmaceutické firmy začaly vyrábět kofein v tabletách s tím, že zlepšují mozkové funkce. Jejich efekt je, že snižují únavu a zlepšují pozornost. Běžně je používají studenti, kteří se učí ke zkoušce nebo lidé, kteří potřebují řídit dlouhé hodiny.

Historie

Kofein se konzumoval od doby kamenné. Lidé už v dávných dobách objevili, že žvýkání semen, kůry, nebo listů určitých rostlin usnadňuje práci, stimuluje pozornost a zlepšuje náladu. Až mnohem později se přišlo na to, že se účinek kofeinu hodně zvyšuje tím, že se rostlina zalije horkou vodou. Mnoho přírodních národů má legendy o tom, jak byly tyto rostliny objeveny. Podle jedné známé čínské legendy, čínskému císaři Shennongovi, který panoval 3000 let př. n. l., lístky rostliny náhodou spadly do horké vody a osvěžující a voňavý nápoj byl na světě. O císaři Shennongovi také mluví v Lu Yuově Cha Jing, slavné a velmi staré knize o čaji.

Pražená zrnka kávy, běžný zdroj kofeinu

Historie kávy byla zaznamenána znovu až v devátém století. V té době byly kávové boby k dostání pouze v Etiopii. Populární legenda připisuje jejich objevení bájnému pasákovi koz, který se jmenoval Kaldi. Ten si všiml, že kozy, které se pásly na kávovníku, byly čilejší a v noci pak méně spaly. Zkusil sníst několik plodů a zažil stejné osvěžení a povzbuzení jako kozy. Nejstarší literární zmínky o kávě se nacházejí v práci perského lékaře al-Raziho z 9. století.

V roce 1587 byla vydána práce Malaye Jaziri, která pojednává o historii a právních omezeních s kávou spojených. Práce se jmenuje „Undat al safwa fi hill al-gahwa“. Mluví o šejkovi Jamal-al-Din al-Dhabhani, muftím z Adenu, který si jako první zvykl pravidelně pít kávu v roce 1454. V 15. století si jemenští súfisté zvykli popíjet kávu během modliteb, aby neusnuli.

V 16. století bylo pití kávy zaznamenáno evropským vyslancem v Egyptě a v této době se také běžně začala používat na Blízkém východě. Z počátku byla káva v Evropě známá jako arabské víno, a to přibližně od počátku 17. století. Poté co osmanští Turci odtáhli od hradeb nedobyté Vídně, našlo se mezi jejich zavazadly velké množství kávy. Evropané nevěděli, co mají s kávovými boby dělat, protože je neznali. A tak Polák Jerzy Franciszek Kulczycki, který pracoval pro Turky, nabídl, že si je vezme a naučí Vídeňany vařit kávu. Tak byla otevřena první kavárna v západním světě ve Vídni. V Británii byly první kavárny otevřeny v Londýně v roce 1652 v St. Michael’s Alley v Cornhillu. Staly se brzy populárními a hrály důležitou úlohu ve společenském životě 17. a 18. století. Ořechy koly tak jako plody kávovníku a čajové listy mají svůj pradávný původ. Byly žvýkány mnoha západoafrických kulturách, a to jak jednotlivci, tak jako součást sociálních setkání pro svoji schopnost navracet lidem vitalitu a snižovat pocit hladu během hladomorů. V roce 1911 byla kola pronásledována jako jedna z prvních hrozeb zdraví. Vláda Spojených států amerických nechala vylít 40 barelů a 20 sudů Cocacolového sirupu do řeky Chattanooga, Tennessee s prohlášením, že káva je zdraví škodlivá.

Vláda doufala, že odstraní kofein z Coca-coly prohlášeními, že nadměrné užívaní Coca-coly vedlo na dívčí škole k nočním výtržnostem, porušením kolejního řádu a dalším amorálnostem.

Přestože soudce se koly zastal dva rozsudky byly vyneseny v roce 1912 ve prospěch vlády Spojených států, což mělo za následek její přidání na seznam škodlivých látek, na které vzniká závislost a které musejí být uvedeny na etiketě výrobku. Nejranější zmínky o používání kakaa se nacházejí na Mayské keramice z roku 600 př. n.l.

V Novém světě byla čokoláda konzumována v podobě hořkého a pálivého nápoje xocoatlu často ochuceným vanilkou, chilli nebo achiotou. Xocoatl byl používán, protože potlačoval mdloby což je pravděpodobně díky obsahu theobrominu a kofeinu. Čokoláda byla velmi důležitým luxusním zbožím po celé předkolumbovské Střední Americe a kakaové boby byly užívány jako platidlo. Xocoatl byl do Evropy přivezen Španěly a stal se populárním nápojem kolem roku 1700. Španělé také přivezly první kakaové stromy do Západní Indie a na Filipíny. Bylo používáno při alchymii, kde se mu říkalo „Černá fazole“.

Listy a stonky Yaupon Holly (Ilex vomitoria) byly používány domorodými Američany k přípravě čaje pojmenovaného Asi nebo také Černý nápoj.

Trávení kofeinu

Metabolismus kofeinu v játrech

Kofein se do lidského těla dostává převážně orálně (ústy) – pitím čaje, kávy, koly atd., v podobě léků proti únavě nebo intravenózně (nitrožilně). Vstřebává se z žaludku a tenkého střeva. Z kávy se vstřebává po několika minutách po požití. U čaje je to až po 40 minutách, protože obsahuje jiné alkaloidy, které vstřebávání kofeinu oddalují. Proto je čaj zdravější. Kofein je v těle nejprve demethylován v dimetylxantin, pak v monometylxantin, které se dále štěpí v kyselinu močovou a tak se vylučují. Opouští tělo asi 5 až 6 hodin po požití. Při pravidelné aplikaci kofeinu se stane tělo na kofein rezistentní a může na něm vzniknout závislost. Kofein neurychluje vystřízlivění. Nemění osobnost a charakter člověka. Citlivost dětí na kofein se neliší od citlivosti dospělých.

Žádoucí účinky

Nervový systém

Kofein příznivě stimuluje centrální nervový systém. Tím oddaluje únavu (zvláště duševní), zbystřuje myšlení, zlepšuje koncentraci, působí jistou euforii.

Srdce a dýchání

Kofein zrychluje tep, uvolňuje hladké svalstvo, rozšiřuje tepny a stimuluje oběhový a respirační systém (srdce a dýchání). Proto pomáhá lidem postiženým astmatem. Zvyšuje obsah mastných kyselin v oběhovém systému, byl proto léta používán sportovci. Tyto účinky mohou trvat od několika hodin až do dvanácti hodin, ale již po čtyřech letech pravidelného užívání se tělo stane rezistentním.

Odbourávání tuku

Tím, že kofein stresuje tělo působením na jeho adenosinové receptory nervového systému, dochází k dočasnému zvýšení metabolismu a odbourávání tuků, kvůli němuž se kofein často propaguje. Tento účinek však není trvalý a je na dluh – po několika dnech užívání kofeinu díky adaptaci počtu adenosinových receptorů na postsynaptické membráně vyprchá a po vysazení kofeinu se musí splácet stejnou nebo delší dobou zvýšené únavy, žravosti a sníženého metabolismu.^[1] Kofein dočasně přispívá k mobilizaci tukových zásob a způsobuje, že pracující sval tuk využije jako zdroj energie. To odsouvá vyčerpání zásob glykogenu a prodlužuje dobu, kterou je možno věnovat tréninku nebo požadovanému výkonu. Bohužel tento účinek není trvalý, po několika dnech vyprchá a po vysazení kofeinu se musí splácet i s úroky.

Nežádoucí účinky

Nežádoucí účinky kofeinu

Někteří výzkumníci tvrdí, že kofein může působit škodlivě i na osoby, které žádné nežádoucí účinky nepozorují. V některých regionech tradiční konzumace čaje (např. v Číně) také skutečně připravují čaj metodou druhého záparu a první zápar považují za spíše škodlivý. Výzkum potvrdil, že kofein (jako látka dobře rozpustná) přechází do prvního záparu, a to již při nižší teplotě vody. I při 80-90 stupních Celsia po krátkém zamíchání přejde do vody většina kofeinu. Druhý zápar ovšem s nežádoucími účinky kofeinu postrádá i jeho stimulační účinek. Ostatní účinky čaje však zůstávají zachovány.

Nervová soustava

Zejména u osob přecitlivělých může mít kofein vedle stimulace nervové soustavy i účinky opačné a stimulace nervové soustavy je zřejmě vždy doprovázena u přecitlivělých osob i přehlušena i rušivým účinkem kofeinu.

Trávicí ústrojí

Negativní projevy jsou zrychlení srdeční činnosti či bolest žaludku (z důvodu překyselení), proto se nedoporučuje lidem se sklonem k pálení žáhy, žaludečními a dvanáctníkovými vředy.

Srdeční soustava

Kofein zvyšuje riziko výskytu onemocnění srdce u osob, jejichž průměrná denní spotřeba přesahuje pět šálků kávy. Kvůli zvýšené srdeční aktivitě může kofein v krajním případě přivodit infarkt nebo problémy s ledvinami, protože se jedná o diuretikum. Některé studie uvádí, že kofein přechodně zvyšuje krevní tlak, dokud se na něj v organismu nevytvoří tolerance, potom se krevní tlak vrací k výchozím hodnotám. Bylo zjištěno, že tento jev ustupuje u zdravých lidí po třech dnech pravidelné konzumace kávy (3 šálky denně). U lidí s hypertenzí tlak nekolísá již po dvou dnech. Odborníci tvrdí, že při přiměřeném příjmu kofeinu (do pěti šálků kávy denně) se nezvyšuje riziko hypertenze. Jiné je to v případě, když je člověk ve stresu a pije kávu, aby se uklidnil. Kofein násobí negativní účinky stresu na oběhovou soustavu. Není dostatečně prokázáno, že kofein způsobuje výraznou srdeční arytmii.

Kosti

Kofein se také může z části podílet na zvýšení rizika vzniku osteoporózy. Kofein ovlivňuje metabolismus vápníku v těle - zvyšuje jeho vylučování, proto by každý, kdo pije alespoň dvě kávy denně, měl také vypít sklenici mléka nebo sníst jogurt pro doplnění vápníku. Ukázalo se, že kofein u buněk odpovědných za výstavbu kostí osteoblastech výrazně zvyšuje aktivitu receptoru pro glukokortikoidy a tím až několikanásobně zvyšuje jejich účinek. Zvýšená hladina glukokortikoidů (při stresu, některých poruchách hypofýzy a nadledvin nebo při jejich podávání při léčbě imunity) v kombinaci s kofeinem tedy kostem rozhodně nesvědčí.

Ženy

U žen byla zjištěna souvislost kofeinu s vyšším rizikem vzniku cystickou mastitidou či mastodynií. Některé studie se snaží prokázat i souvislost s rakovinou prsu. Kofein v těhotenství prochází i placentou. Při nadměrném příjmu kofeinu v těhotenství může dojít ke snížení růstu plodu. Při kojení je kofein obsažen v mateřském mléku. Dítě pak může být podrážděné a může trpět nespavostí. V období kojení by neměla denní dávka kofeinu přesáhnout 300 mg (2–3 šálky kávy).

Ovlivnění účinku některých léků

Kofein snižuje účinek některých léků proti epilepsii.

Narušení informační výměny buněk

Pokusy na členovcích (např. na pavoucích) bylo zjištěno, že kofein patří mezi alkaloidy působící největší chaos v informační výměně buněk včetně neuronů. Pavouci ovlivnění kofeinem spřádali síť chaotičtěji než ti ovlivnění LSD nebo heroinem. Tok informací není přerušen, ale dochází častěji k chybám, snad působí zvýšená hladina informačního šumu. Důsledky tohoto faktu u člověka nejsou zcela jasné, určitou podobnost můžeme pozorovat u osob na kofein přecitlivělých.

Přecitlivělost

Celý soubor nežádoucích účinků je možné zjistit u osob na kofein přecitlivělých.

Přecitlivělost na kofein

Není jisté, zda u osob přecitlivělých kofein jen spouští neurotické projevy disponovaného organizmu nebo také i sám přímo více nežádoucích účinků vyvolává. Nejspíš jde o kombinaci obou mechanizmů. Při přecitlivělosti na kofein se může objevit celá řada nežádoucích účinků nebo se silněji projeví nežádoucí účinky obvyklé u běžné populace: Nevolnost, neklid, nervozita, nesoustředěnost, únava, nespavost, pocení nohou, rukou, bušení srdce, člověk může aj. Pro osoby na kofein přecitlivělé nejsou vhodné ani běžné dávky této látky obsažené v čaji, kávě, čokoládě, kakau, některých limonádách aj. Přecitlivělé osoby by se příjmu kofeinu měly vyvarovat zejména v situacích psychicky náročných (např. veřejné vystoupení, obchodní jednání), vyžadujících koncentraci (např. řízení auta) a před spaním. Přecitlivělé osoby by měly čínský čaj (lhostejno, zda černý, žlutý či zelený) připravovat výhradně metodou druhého záparu. Kofein,jako látka dobře rozpustná, se v převážné míře z lístků čaje vyloučí již při prvním krátkém záparu.

Dědičný vliv

U dětí osob ve velké míře užívajících v nějaké formě kofein někteří výzkumníci předpokládají určité narušení psychiky, sklon k nostalgii, trudnomyslnosti, depresi a dispozice pro vznik přecitlivělosti na kofein a přinesli v tomto ohledu určité důkazy. I když cesta tohoto možného vlivu není zcela jasná a prokázaná, může být rozumné s takovou možností počítat a i u kofeinu se řídit heslem: Všeho moc škodí.

Závislost

Pokud přestane milovník kofeinových nápojů kofein užívat, mohou se objevit nepříjemné abstinenční příznaky: bolesti hlavy, ospalost, vyčerpanost, nervozita. Příznakům se dá předejít postupným snižováním dávek během několika dní. Doporučená rychlost je ubrat půl šálku denně. Abstinenční příznaky jsou údajně způsobeny přecitlivělostí organismu na adenosin. Bolesti hlavy mohou být způsobeny poklesem krevního tlaku a mohou trvat až šest dní. "Kofein je droga a děti si na něj navyknou stejným způsobem jako dospělí. Když je dítě, které je zvyklé konzumovat velké množství čokolády a limonád, najednou připraveno o přísun kofeinu, projeví se u něj abstinenční příznaky, které zahrnují bolesti hlavy, žaludeční křeče, podrážděnost a deprese. Kromě toho, že silně zatěžuje endokrinní systém, kofein zbavuje účinku vitamín B1 (thiamin) a inositol a má močopudné účinky, které mohou z organizmu odplavovat draslík a zinek a zabraňovat řádné asimilaci vápníku a železa! Pokud vaše dospívající dítě chce šálek kávy, nabídněte mu bezkofeinové druhy kávy jako je Pero, Caffis, Roastaroma a Postum. A když vaše dítě bude chtít šálek čaje, existuje široký výběr bylinných čajů rozmanité chuti. Místo čokolády použijte svatojánský chléb. Zastavit špatné zvyky dříve, než se rozvinou, je jednodušší" (E. L. Mindell)

Předávkování

Hlavní příznaky předávkování kofeinem

Velké množství kofeinu může mít útlumový efekt. Ve velkých dávkách vede k pocitu podráždění, neklidu, nespavosti, ztrátě energie, popřípadě i křečím.

Smrtelná dávka

Smrtelná dávka kofeinu je při orálním užití 150 mg/kg, to je pro 100 kg těžkou osobu 15 g, přepočítáno na kávu je to 25 litrů. Nejvyšší dávka, kterou člověk přežil, byla 24 gramů. Nejnižší, kterou nepřežil, je 3,2 gramy, ovšem nitrožilně. Za rozumné denní množství se považuje cca 300 mg kofeinu, což jsou asi tři šálky kávy.

Kofein a sportovní výkon

1. Kofein zřejmě neprospívá krátkodobým a vysoce intenzivním aktivitám (např. sprint, intenzivní krátkodobý trénink).
2. Kofein zvyšuje výkonnost u vytrvalostních sportů.

Mezinárodní olympijský výbor zařadil kofein na seznam zakázaných látek. Kofein již není na seznamu povolených podpůrných prostředků.

Obsah kofeinu v nápojích

Informace uvedené v této části článku je potřeba ověřit.   Prosíme, pomozte vylepšit část textu (kapitolu) doplněním věrohodných zdrojů.

Americká norma povoluje maximálně 72 mg kofeinu na 3 dcl limonády (=0,24 ‰).

Související články

• Čaj
• Káva
• Čokoláda
• Kakao
• Guarana
• Maté
• Alkaloidy

Reference

1. ↑ http://drkofein.cz