Kaffein

Kaffein eller koffein er et metyl-xanthin alkaloid, et purin,  som man finner i frukten fra kaffebusken arabisk kaffe (Coffea arabica), som er den vanligste arten i produksjon av kaffe. Andre kaffesorter er  robustakaffe (Coffea canephora var. Robusta) og liberiakaffe (Coffea liberica). Det er bare Coffea arabica som er selvfertil. Man finner ofte kaffein sammen med alkaloidene thofyllin og theobromin, samt polyfenoler. Andre arter som inneholder kaffein er tebusken (Camellia sinensis); kolanøtt (Cola acuminata) fra et eviggrønt tropisk tre i Afrika; guaranafrukt (Paullinia cupana) fra en klatreplante i Såpebærfamilien (Sapindaceae) som vokser i S-Amerika; og Yerba maté (Ilex paraguariensis) i kristtornfamilien (Aquifoliaceae).

Frukten til kaffebusken er en steinfrukt (drupe) med to rom, også kalt kaffebær, er rødfarget når den er moden,   og som inneholder to frø som vi vanligvis kaller kaffebønner. Frukten har ytterst en bløt hudformet epikarp (eksokarp), og innenfor denne en gul mesokarp og innerst en endokarp som danner sølvskinnfargete slimete pergamentaktig integument med parenkym. Deretter følger de to steinene som inneholder hvert sitt frø med endosperm og embryo.

Kaffebønner

Kaffebønner.

Kaffein blir brukt av planten som et naturlig insektisid, kan hindre spiring av frøplanter fra kaffeplanten som vokser i nærheten av morbusken, men kan også virke som et gjenkjennelsessignal for pollinerende insekter.

Kaffe

Den kjøttfulle delen av drupen fjernes mekanisk ved utvasking i maskiner. Sølvhinnene fjerner ved polering. Bønnene fermenteres i vann og blir deretter soltørket. Frøskallet (testa fjernes) og kaffebønnene er nå klare for eksport. Bønnene røstes (brennes) for å gi lukt og aroma. Karamellisering og Maillard-reaksjoner gir bønnene mørk farge.

Kaffebønner

Bønnene males, men smak og aroma taper seg i kontakt med luft. Malte bønner ekstraheres med varmt vann. Kaffeplantasjer på Ceylon ble angrepet av rustsoppen Hemileia vastatrix som ødelag store avlinger i 1869.

Kaffein og virkningsmekanisme

Kaffein påvirker sentralnervesystemet og stoffomsetningen i menneskekroppen, virker oppkvikkende og gir økt konsentrasjon og våkenhet. Kaffein har både positive og negative helseeffekter. Kaffein virker som en antagonist til adenosin-reseptorer (A1, A2A, A2B, og A3) og blokkerer binding av adenosin i nervesystemet som medfører økt metabolisme (cellerespirasjon), reduserer hjerterytmen og gir sammentrekning av blodårer. Adenosin virker som en hemmende neurotransmittor som senker aktiviteten i nervesystemet, og kaffein motvirker altså dette.  Kaffein gir også økt utskillelse av nevrotransmittorene acetylkolin og monoamin fra fra synapsene i nervesystemet, samt hemmer acetylkolinesterse,  som er en del av den stimulerende effekten. Kaffein hemmer også aktiviteten til fosfodiesterase og gir derved økt konsentrasjon av signalmolekylet syklisk AMP (cAMP), som øker eznymaktiviteten til cAMP-avhengig protein kinase (protein kinase a) og metabolismen som sådan. Kaffein påvirker immunsystemet å hemme signalproteinet tumor-nekrosefaktor alfa (TNF-alfa) som deltar i betennelsesreaksjoner. Virkningen på immunsystemet skjer også via leukotriener (navn etter den første oppdagelsen i leukocytter), men som finnes også i andre immunceller for eksempel makrofager. Ikke nok med det, kaffein virker som antagonist og påvirker ryanodin-reseptoren (en gruppe kalsiumkanaler  som binder alkaloidet ryanodin fra Ryania speciosa i Salicaceae), påvirker inositoltrifosfat-reseptor 1 (IP3-reseptor 1 er en kalsiumkanal i endoplasmatisk retikulum), samt påvirker ionotrope glycin-reseptorer (aminosyren glycin (og taurin og beta-alanin) er en hemmende nevrotransmittor i nervesystemet som virker via kloridkanaler, og blir blokkert av alkaloidet stryknin fra stryknintreet (Strychnos nux-vomica)). Glycin reseptorene finnes ofte sammen med ionotrope GABA (gamma-aminosmørsyre)–reseptorer).  Kaffein er både vann- og fettløselig og kan krysse blod-hjernebarrieren.

Kaffein blir tatt opp fra tynntarmen  og kommer deretter over i blodet til leveren hvor det blir nedbrutt av cytokrom P450 oksidaser, spesielt CYP1A2. Nedbrytningsproduktene er mest paraxanthin, men også theobromin og theofyllin. Også nedbrytningsproduktene fra kaffein påvirker metabolismen i kroppen. Paraxanthin gir økt nedbrytning av fett (lipolyse) med økt konsentrasjon av glycerol og frie fettsyrer i blodplasma. Andre nedbrytningsprodukter er theobromin (som også finnes i sjokolade) som gir dilatering (avslapning) av blodkar og økt mengde urin. Nedbrytningsproduktet theofyllin, som også er et xanthin som finnes i planter, bl.a. te, gir avslapning av glatt muskelatur. Hvor raskt nedbrytningen av kaffein skjer i kroppen er personavhengig. Etter å ha drukket kaffe kan noen kjenne en spesiell lukt fra urinen. Jfr. også lukten etter å ha spist asparges. Den effekten kaffein har på kroppen gjør også at idrettsfolk, bl.a. skiløpere benytter kaffein ,bl.a. i Coca cola, i konkurransesammenheng for å øke ytelsen, hvor hver % økning teller når marginene er små. Kaffein kan være avhengighetsskapende og gi hodepine hvis man ikke drikker kaffe.

Den tyske kjmikeren Hermann Emil Fischer (1852-1919) klarte i 1895 å synetisere kaffein og klarlegge den kjemiske strukturen. Fischer fikk nobelprisen i kjemi i 1902.

Kaffein

Figuren viser kaffein og den kjemiske strukturlikheten med adenosin og cAMP, samt noen nedbrytningsprodukter fra kaffein.

Theobromin

Theobromin er et nedbrytningsprodukt i kroppen vår i omsetningen av kaffein, men theobromin er også naturlig forekommende alkaloid i frøene (kakaobønner) i frukten fra kakaotrett Theobroma cacao (gr. theos – gud; broma – mat, 2n=20), samt i andre planter som inneholder kaffein. Store produsenter av kakao er Elfenbenskyssten, Ghana, Indonesia og Nigeria.  Theobromin, et dimetylxanthin, har strukturlikhet med kaffein, men de fysiologiske virkningene i vår kropp er lignende, dog mindre. Større mengder theobromin er giftig for hunder og katter, som mangler et enzym som deltar i degraderingen av theobromin.

Theofyllin

Theofyllin (1,3-dimetyl-xanthin) finnes naturlig i den eviggrønne tebusken (Camellia sinensis) i tefamilien (Theaceae), sammen med kaffein, theobromin og thein. Teplanten eller tebusken (et lite tre)  finnes i to varieteter: kinesisk te var. sinensis og indisk assam te var. assamica. Andre tesorter fra India er Darjeeling-te og Nilgiris-te. Avhengig av hvilken del av tebusken som høstes/plukkes, og grad av oksidasjon, så finnes det mange tesorter: hvit te, gul te, grønn te, oolong te, pu-erh te og svart te, samt kukicha-te som er en grein-te laget fra greiner og stengel. Den mest kostbare teen er laget fra de yngste skuddene som har de minste bladene. Te inneholder også mange andre kjemiske stoffer inkludert cathekiner, polyfenoler, oksalsyre, fluorid (F-) og aluminium-komplekser. I mange tilfeller er det også tilsatt duft- eller smakskomponenter.

Tilbake til hovedside

Publisert 11. feb. 2015 09:10 - Sist endret 8. okt. 2018 15:14