咖啡因的作用

    咖啡因（英语：Caffeine）是一种黄嘌呤生物碱化合物。它主要存在于咖啡树、茶树、巴拉圭冬青（玛黛茶）及瓜拿纳的果实及叶片里，而可可树、可乐果及代茶冬青树也存在少量的咖啡因。存在于瓜拿纳中的咖啡因有时也被称为瓜拿纳因（guaranine），而存在于玛黛茶中的被称为马黛因（mateine），在茶中的则被称为茶素（theine）。总体上来说，作为一种自然杀虫剂，在超过60种植物的果实、叶片和种子中能够发现咖啡因，它能使以这些植物为食的昆虫麻痹因而达到杀虫的效果。

    咖啡因是一种中枢神经兴奋剂，能暂时的驱走睡意并恢复精力。有咖啡因成分的咖啡、茶、软饮料及能量饮料十分畅销，因此，咖啡因也是世界上最普遍被使用的精神药品。在北美，90%成年人每天都会摄取咖啡因。

   很多咖啡因的自然来源也含有多种其他的黄嘌呤生物碱，包括茶碱和可可碱这两种强心剂以及其他物质例如单宁酸。咖啡因是一种植物生物碱，能在许多植物中发现。作为自然杀虫剂，它能使吞食含咖啡因植物的昆虫麻痹。人类最常使用的含咖啡因的植物包括咖啡、茶及一些可可。其他不经常使用的包括一般被用来制茶或能量饮料的巴拉圭冬青和瓜拿纳树。两个咖啡因的别名：马黛因和瓜拿纳因子就是从这两种植物演化而来。    

    世界上最主要的咖啡因来源是咖啡豆（咖啡树的种子），同时咖啡豆也是咖啡的原料。咖啡中的咖啡因含量极大程度上依赖于咖啡豆的品种和咖啡的制作方法，甚至同一棵树上的咖啡豆中的咖啡因含量都有很大的区别。一般来说一杯咖啡中咖啡因的含量从阿拉伯浓缩咖啡中的40毫克到浓咖啡中的100毫克。深焙咖啡一般比浅焙咖啡的咖啡因含量少，因为烘焙能减少咖啡豆里的咖啡因含量。阿拉伯咖啡的咖啡因含量通常比中果咖啡低。咖啡也含有痕量的茶碱，但不含可可碱。

    茶是另外一个咖啡因的重要来源，每杯茶的咖啡因含量一般只有每杯咖啡的一半，这与制茶工艺有关。特定品种的茶，例如红茶和乌龙茶，比其他茶的咖啡因含量高。茶含有少量的可可碱以及比咖啡略高的茶碱。茶的制作对于茶有很大影响，但是茶的颜色几乎不能指示咖啡因的含量。日本绿茶的咖啡因含量就远远低于许多红茶（例如正山小种茶），几乎不含咖啡因。

    由可可粉制的巧克力也含有少量的咖啡因。巧克力是一种很弱的兴奋剂，主要归因于其中含有的可可碱和茶碱。一条典型的28克牛奶巧克力与脱咖啡因咖啡的咖啡因含量差不多。

    咖啡因也是软饮料中的常见成分，例如可乐，最初就是由可乐果制得。一瓶软饮料中一般含有10毫克至50毫克的咖啡因。能量饮料，例如红牛，每瓶含有80毫克咖啡因。这些饮料中的咖啡因来源于它们所用的原始成分或由脱咖啡因咖啡所得的添加剂，也有是通过化学合成的。瓜拿纳，很多能量饮料的基本成分，含有大量的咖啡因及少量的可可碱。自然存在的缓释赋形剂中含有少量茶碱。
    早在石器时代，人类已经开始使用咖啡因。早期的人们发现咀嚼特定植物的种子、树皮或树叶有减轻疲劳和提神的功效。直到很多年以后，人们才发现使用热水泡这些植物能够增加咖啡因的效用。许多文化都有关于远古时期的人们发现这些植物的神话。

    茶的历史可以追溯到仰韶文化中发现的茶树。唐代陆羽在《茶经》中提到，茶作为饮品的历史“发乎神农氏”。西汉时期，茶已经成为宫廷中的饮料。晋代以后，茶逐渐成为普通饮料。

    咖啡早期的历史十分模糊，不过一个流传广泛的神话和阿拉伯咖啡的发源地埃塞俄比亚有关。根据这个神话，一个名叫卡迪的牧羊人发现，当山羊食用了咖啡灌木上的浆果时会变得兴奋异常并且在夜里失眠，山羊也会不断地再次食用该浆果，体验相同的活力。最早的有关咖啡的书面记载可能是9世纪波斯医师al-Razi所著的Bunchum。1587年，Malaye Jaziri汇编了一本追溯咖啡历史及合法性争议的书，名叫《Umdat al safwa fi hill al-qahwa》。在这本书中，Jaziri记录了一个亚丁的伊斯兰教长Jamal-al-Din al-Dhabhani是首先于1454年饮用咖啡的人，15世纪后，也门的苏菲派穆斯林开始有规律的饮用咖啡来保持祈祷时的清醒。16世纪快要结束的时候，在埃及的欧洲居民们记录了咖啡的使用，大概这个时候，咖啡开始在近东广泛使用。咖啡作为一种饮料在17世纪流传到欧洲，最初被称为阿拉伯酒。这段时间，咖啡屋开始增多，最初的咖啡屋是在君士坦丁堡和威尼斯。在英国，第一家咖啡屋开业于1652年，在伦敦Cornhill街圣迈克尔巷。很快咖啡开始在西欧流行并在17和18世纪社会交流中扮演了重要的角色。 

    使用可可的最早的证据是从公元前8世纪古玛雅文明时期的罐中发现的残渣。在新世界里，巧克力被混入一种叫Xocoatl的苦辣饮品之中使用，也常伴有香草、辣椒和胭脂。Xocoatl被广泛认为能够抗疲劳，这大概归功于其中可可碱和咖啡因成分。巧克力在哥伦布发现美洲大陆以前的中美洲是一种奢侈品，可可豆也曾被用来作为货币。就像咖啡浆果和茶叶一样，可乐果也有很古老的起源。很多西非的文明通过单独或群体的咀嚼可乐果来恢复精力和减轻饥饿。

    巧克力在1700年由西班牙人引进欧洲，他们也将可可树引入了东印度群岛和菲律宾。它们被用于炼金术，叫做黑豆。1819年德国化学家弗里德里希·费迪南·龙格第一次分离得到纯的咖啡因。传说中他之所以这样做，是因为听了歌德的吩咐。现在，每年咖啡因的国际销量已达到120000吨，这个数字相当于每天每个人消耗一份咖啡饮品，这也使它成为了世界最流行的影响精神的物质。在北美，90%的成年人每天会消耗一定量的咖啡因。
    初服咖啡因，能使中枢神经系统兴奋，因此能够增加警觉度，使人警醒，有快速而清晰的思维，增加注意力和保持较好的身体状态。最后进入脊髓并保持一个较高的剂量。在体内，关于咖啡因的化学反应十分复杂，大致的几种机理如下：

咖啡因在肝脏中被分解产生三个初级代谢产物副黄嘌呤（84%）、可可碱（12%）和茶碱（4%）

    咖啡因在摄取后45分钟内被胃和小肠完全吸收。吸收后它会分布于身体的所有器官之中，转化过程符合化学动力学一级反应。
    咖啡因的半衰期，即身体转化所摄取咖啡因的一半量所用的时间，在不同个体之间差异极大。一个健康成人的咖啡因的半衰期大约是3-4个小时，在口服避孕药物的女性体内则延长至5-10个小时，在已怀孕的女性体内则大概为9-11个小时。当某些个体患有严重的肝脏疾病时，咖啡因会累积，半衰期延长至96个小时。婴儿或儿童的咖啡因的半衰期可能大于成年人，在一个新生婴儿的体内可能会长至30个小时。某些其它因素也会缩短咖啡因的半衰期，比如吸烟。

    咖啡因的代谢在肝脏中发生，由细胞色素P450氧化酶（特别是1A2同工酶）酶系统氧化，形成三种不同的二甲基黄嘌呤，这三种二甲基黄嘌呤对身体有不同的作用。

• 副黄嘌呤（1,7-二甲基黄嘌呤，84%）-能够加速脂解，导致血浆中的甘油及自由脂肪酸的含量增加。
• 可可碱（12%）-能够扩张血管，增加尿量。可可碱也是可可豆中主要的生物碱，也存在于巧克力中。
• 茶碱（4%）-舒缓支气管平滑肌，被用作治疗哮喘。治疗所用的剂量远远大于由咖啡因代谢所产生的剂量。

这些化合物进一步代谢，最终通过尿液排泄出体外。
    咖啡因是一个中枢神经系统兴奋剂，也是一个新陈代谢的刺激剂。咖啡因既被作为饮品，也被作为药品，其作用都是提神及解除疲劳，咖啡因也可减低头痛时的痛楚。每个人所需要的能够产生效果的咖啡因精确剂量并不相同，主要取决于体型和咖啡因耐受度。咖啡因在不到一个小时的时间内就可以开始在身体里发挥作用，如果摄取温和剂量的咖啡因，作用可在3到4个小时内消失。食用咖啡因并不能减少所需睡眠时间，它只能临时的减弱困的感觉。

    因为这些影响，咖啡因是机能增进剂：提升大脑和身体的能力。

    对人类而言，咖啡因是安全的，但是咖啡因对某些动物而言却是有毒的，例如狗，马和鹦鹉等，因为这些动物肝脏的分解咖啡因的能力比人类弱很多。