咖啡因(caffeine)屬於生物鹼類(alkaloids)咖啡因可作為自然殺蟲劑,它能使吞食咖啡因植物的昆蟲麻痹或死亡,在2006年六月的自然科學雜誌(Nature Science)上,美國太平洋流域農業研究中心的 Robert Hollingsworth等人發表了咖啡因可作為蛞蝓和蝸牛之驅逐劑的新發現,他們的研究結果顯示:蛞蝓會避開經過0.01-2%咖啡因噴灑處理的甘藍菜葉,而暴露在0.5-2%咖啡因中的蝸牛則會在96小時內死亡。

 

 

 

咖啡因在人體內之代謝過程

 

咖啡因在攝取後,約30-45分鐘內會被胃及小腸完全吸收,吸收後會直接進入血液而將咖啡因分佈於全身各器官中,約15分鐘後身體便會有所反應,15-45分鐘後體內咖啡因濃度達最高峰,然而在肝臟進行咖啡因代謝,咖啡因之濃度於於是逐漸降低,約3-6小時後,咖啡因濃度可降低一半,至於代謝咖啡因之快慢,則因各人體質而有所不同。

 

咖啡因在肝臟中代謝,需依賴一種細胞色素P450 1A 2 (cytochrome P450 1A 2,或CYP 1A 2)的氧化脢(oxidase)方能代謝。

 

咖啡因之生理作用

 

事實上,咖啡因對人體之生理作用,並非僅指咖啡因之作用,由於咖啡因進入人體後,很快就被代謝成它的代謝產物(metabolites),例如咖啡因首先會被代謝成為三種二甲基黃嘌呤異構物,而這三種代謝產物對人體亦各具不同的生理作用:

(1)Paraxanthine(
副黃嘌呤),會增加血管舒張壓、增加血中腎上腺素(epinephrine)、及增加脂解速率使血中游離脂肪酸增加等,血中Paraxanthine濃度太高易導致流產

(2)Theobromine(
可可碱),可擴張血管、舒緩平滑肌,有利於降低血壓

(3)Theophylline(
茶碱),可鬆弛支氣管平滑肌,使支氣管擴張,增加心肌收縮力,增加心跳及血壓。

 

咖啡因及其代謝物合併對人體的生理作用簡述如下:

 

(1)咖啡因可作為腺苷酸(adenosine)之拮抗劑。
正常無咖啡因的情況下,腺苷酸會結合神經細胞表面的腺苷酸A1受體(adenosine A1 receptor),接著引發一連串訊息,以阻止身體釋放神經傳遞物質,如麩胺酸(glutamate)
g-胺基丁酸(gamma-amino butyric acid,或簡稱GABA)、正腎上腺素(norepinephrine)、血清素(serotonin)、乙醯膽鹼(acetylcholine)等,導致神經元細胞反應遲頓,使身體代謝速率降低及體溫降低,達到「催促休息」及「休息」的效果;其中麩胺酸受到抑制釋放最為強烈。
由於咖啡因分子結構很像腺苷酸(卻會使腺苷酸A1受體無法作用)。
因此咖啡因會與腺苷酸A1受體結合,使腺苷酸無法發揮作用以抑制神經傳遞物質之釋放。
反而放任繼續不斷釋放神經傳遞物質,讓神經系統無法休息,而持續亢奮工作。

 

(2)咖啡因會刺激增加大腦神經傳遞物質血清素(serotonin)的分泌,血清素主要作用於神經突觸間隙的神經訊息傳導,與情緒調節有關,分泌充足時,會有情緒激動、樂觀的傾向,分泌不足時,則會有悲觀、懊悔、自責、退縮的傾向。因此食用咖啡後會有樂觀興奮的感覺。

 

(3)咖啡因會刺激釋放各類神經傳遞物質,但影響釋放改變量最大的為麩胺酸中樞神經內超過一半的神經細胞皆以麩胺酸作為興奮性神經傳遞物質,攸關學習與記憶的成效咖啡因刺激而使麩胺酸分泌增加,會使神經系統處於興奮工作狀態。正腎上腺素的分泌增加,會使人體的交感神經呈現興奮狀態,讓人情緒激昂,警覺性提高。

 

(4)咖啡因會抑制磷酸二脂脢(phosphodiesterase,或PDE)的活性,藉此提高細胞內環磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,或cAMP)的濃度,cAMP為第二訊息分子(負責將細胞外的訊號轉換為細胞內的訊號,或稱secondary messenger)助於脂肪的分解與燃燒,cAMP濃度增加具有訊號放大作用而增強神經傳遞物質的作用,如正腎上腺素(norepinephrine)及多巴氨(dopamine)等的生理作用,此兩種神經傳遞物質負責思考、認知、記憶、精神集中以應付突發事件,可使睡意全消。其中正腎上腺素亦可增進交感神經呈現興奮狀態。

 

(5) 咖啡因刺激cAMP濃度增加亦能促使身體的代謝速率增加,藉此產生較高血壓、加快心跳,刺激胃酸分泌,及促進利尿作用
刺激胃酸分泌,易使人產生飢餓的感覺。
利尿作用,排尿增加,易加速礦物質隨尿流失,因此常喝咖啡者,應注意補充礦物質,如鈣、鐵、鋅、鎂等。
有研究報告,100毫克的咖啡因(1杯咖啡)就能使人體的新陳代謝率增快百分之三至四。

 

(6)食用咖啡因,會增加血漿中游離脂肪酸、皮質醇(cortisol)腎上腺素(epinephrine)的濃度,可以促進短期運動的表現,相對的,亦可增進短期工作的效能

 

(7)其它可能之生理作用,但未獲得完全證實確認,如(a)降低血管中膽固醇,減低罹患阿茲海默症機率;(b)增加分泌神經傳遞物質多巴氨(dopamine),減低罹患帕金森氏症機率;(c)刺激心肌,增加心跳,易導致心律不整;(d)過量食用,易導致流產,或胎兒成長遲緩;(e)刺激交感神經,抑制副交感神經,可使氣喘病患避免因副交感神經興奮而發作;(f)適量食用咖啡因,可延緩肝臟纖維化病症。

行政院衛生署食用咖啡因建議量及規定咖啡因食品標示方法

 

依據歐盟食品科學專家委員會之評估資料顯示,每人每日咖啡因攝取量在300 mg以下,對健康應不致造成影響。衛生署建議,每人每日咖啡因攝取量以不超過300 mg為原則。咖啡因雖然不會對人類生育造成影響,但咖啡因會經由胎盤及乳汁傳遞到胎兒及嬰兒身上,因此建議懷孕及哺乳婦女最好不要喝含有咖啡因的飲料。至於腦部尚在發育階段的幼童,也應避免喝含咖啡因的飲料。

 

至於兒童及少年,每日不應攝取多於每公斤3-5毫克的咖啡因。舉例來說,體重 三十公斤 的少年,每日不應攝取多於90-150毫克的咖啡因,家長須注意兒童及少年飲用可樂飲品的份量,這可能是大多數兒童及少年的膳食中咖啡因的主要來源。

 

鑒於民眾飲用茶、咖啡或各類提神飲料之風氣日盛,衛生署對含咖啡因飲料之管理進行整體檢討後,已修正對咖啡因標示及含量上限之規定,將自明(97)年11日起實施。

 

為使消費者能夠知道所喝的飲料中含有多少咖啡因,以避免攝取過量的咖啡因,衛生署要求含有咖啡因成分且有完整包裝之液態飲料及「即溶小包裝咖啡」需沖泡之粉末產品,應於外包裝標示咖啡因含量。同時,該咖啡因含量不可列入營養標示中,以免使消費者誤認咖啡因是營養成分。

 

咖啡因含量標示方式: 
(
)有容器或包裝之液態飲料:

(1)
100毫升所含咖啡因高於或等於20毫克者,其咖啡因含量以每100毫升所含咖啡因之毫克數為標示方式,其標示值之誤差允許範圍,請業者依照廠規確實品管。 (
2)
100毫升所含咖啡因低於20毫克者,其咖啡因含量以「20mg/ 100m L以下」標示之。
 
(3)
咖啡、茶及可可飲料,每100毫升所含咖啡因等於或低於2毫克者,得以「低咖啡因」標示之。
 
(
)「即溶小包裝咖啡」需沖泡之粉末產品,以每一食用份量所含咖啡因總量(毫克)為標示方法,其標示值之誤差允許範圍,請業者依照廠規確實品管。

 

規定之標示方法,簡單來說就是以每人一天基本可引用的咖啡因飲料上限為300毫克來劃分。

 

紅色代表「含量200-300毫克、或300毫克以上,每天喝一杯就夠」;

 

黃色代表「含量100-200毫克,可再搭配一杯綠燈咖啡」;

 

綠色代表「含量100毫克以下,喝三杯沒問題」。

 

咖啡因之食物來源

 

以下列出常見飲料及食品之咖啡因含量,由於咖啡因含量會受到食物品種或處理方式不同而有所不同,因此下表僅供參考用。

 

飲料類

 

可口可樂,份量360毫升,含咖啡因 46-65毫克。
百事可樂,360毫升,       38-43毫克。
山露(Mountain Dew)汽水,360毫升,  54毫克。
七喜(7-UP)汽水,360毫升,      0毫克。
雪碧汽水,360毫升,         0毫克。
熱可可,360毫升,        3-20毫克。

 


巧克力

 

HERSHEY'S巧克力棒,份量143克,含咖啡因 9毫克。
KITKAT wafer bar42克,          6毫克。
HERSHEY'S杏仁巧克力棒,41克,      8毫克。

 


咖啡

 

煮式(brewed)咖啡,份量100毫升,含咖啡因  35-56毫克。
即溶(instant) )咖啡,100毫升,        25-35毫克。
濃縮(espresso,或義式沖泡式)咖啡,100毫升,25-35毫克。
滴泡(drip)咖啡,100毫升,         37-62毫克。

 


(泡的時間愈久,咖啡因含量愈高)

 

Lipton茶,份量100毫升,含咖啡因 15-17毫克。
紅茶,100毫升,         16-35毫克。
綠茶,100毫升,         5-24毫克。
烏龍茶,100毫升,        8-37毫克。


 

咖啡因之上癮效應

 

上癮之生化原理簡述
當身體想休息時,身體便會分泌腺苷酸,就會跑去通知神經細胞,而神經細胞表面有腺苷酸A1受體的位置,就是專門接受腺苷酸的訊息的位置,一旦腺苷酸接觸到腺苷酸A1受體而且結合在一起,此時神經細胞就收到了想休息的訊號,於是開始阻止身體釋放神經傳遞物質,導致神經元細胞反應遲頓,使身體代謝速率降低及體溫降低,以達到昏昏欲睡然後睡著好好休息的效果。

然而食用咖啡因後,咖啡因跑去結合腺苷酸A1受體,使得腺苷酸無法與腺苷酸A1受體結合,而讓神經細胞收不到想休息的訊號,因此無法下達休息的指令,讓想休息的身體,無法進行休息的動作,繼續保持清醒工作狀態。

人體為了抵抗咖啡因的干擾,為了想休息,於是在神經細胞表面增生腺苷酸A1受體,以增加腺苷酸A1受體的數目,且稍增加腺苷酸分泌量,而讓神經細胞可以有機會收到腺苷酸的訊息,在此情況下,因此就需要食用更多的咖啡因,來與增生腺苷酸A1受體結合,以防堵腺苷酸與腺苷酸A1受體結合,讓神經細胞保持工作興奮狀態。所以,對於長期食用咖啡因的人而言,就會產生需要食用越來越多的咖啡因才能得到提神的效果;而且由於神經細胞表面的腺苷酸A1受體增多之故,只要中斷食用咖啡因,因此比正常的人(未食用或少量食用咖啡因的人)更多一些的腺苷酸更易於與腺苷酸A1受體結合,造成未食用咖啡因時,整天呈現昏昏沉沉倦怠的狀態,此即所謂的「上癮」現象。

 

某些研究顯示咖啡因會使身體上癮。要辨別某人是否「需要」咖啡或可樂的方式就是將飲料拿開,看看他是否會出現退縮症候群。與咖啡因有關的退縮症候群包括了頭痛,疲勞,肌肉疼痛。一項研究說身體上癮的最低量是一天四杯咖啡。其他的研究則顯示還需要更多的咖啡才會引發上癮。

 

對於已經上癮的人,如果突然停止使用咖啡因,則可能會產生所謂的「咖啡因戒斷症候群」,戒斷症狀通常在十二至二十四小時開始,二十至四十八小時達到頂點,持續約一個星期,主要的戒斷症狀是頭痛及疲倦,其他包括焦慮、精神運動性操作變差、噁心、嘔吐及對咖啡因的渴望,有些人甚至樂趣感喪失,出現易怒及憂鬱的症狀。

 

當飲料中的咖啡因含量過高,或是特殊過敏族群飲用時,會產生些許不良的副作用,如不安、顫抖、心悸等。定期飲用高量咖啡因的人(例如每天喝五杯以上的咖啡),其對於咖啡因的耐受力會提高,而必須提高飲用量,才能達到相同的刺激效果,如果在幾小時內不飲用含咖啡因的飲料,他們也會受到戒斷之苦,出現如疲倦、頭痛、精神運動性操作變差、焦慮、興奮或憂鬱、易怒、渴望再喝咖啡因等症狀。

 

長期喝咖啡是否對身體健康會有所傷害?到目前醫學上仍有許多爭論存在。雖然藥理上證明每天喝兩杯或三杯咖啡不會使人上癮。但是許多人會說:「我就是沒辦法不喝咖啡!」,這是一種心理作用。喝咖啡已經變成一種習慣,並且一天喝一杯或兩杯咖啡常常就能使你振作,使你覺得舒暢,因為咖啡確實是一種腦神經興奮劑。其實,這已有略為上癮之現象,這種習慣若要突然改掉,通常會產生不適現象,例如頭痛、疲倦、精神不振、煩躁、焦慮或專注力不足等現象。但只要忍耐住不喝,數天之後,即可恢復正常。

但若長期飲用高量咖啡,所謂咖啡成癮,若要改變喝咖啡習慣,則可採用逐漸減少飲用量的方式:先減量飲用,數天後待不適症狀消除,再續減量,待不適症狀消除,再減量,直至不需飲用咖啡,不會產生不適時,即戒斷成功。

 

 

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