咖啡因（Caffeine）

咖啡因（Caffeine）
臺北市立第一女子高級中學二年級張凱涵/台北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師修改/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

咖啡是人們時常享用的飲料之一，在路上隨處可見人手一杯，但是關於咖啡中含有的咖啡因，我們又了解多少呢？

簡介
咖啡因的系統名稱是1,3,7-三甲基,-2,6-二氧嘌呤（1,3,7-trimethyl-2,6-dioxopurine），是一種中樞神經的興奮劑。咖啡因是一種植物鹼，就來源而論是從植物萃取的化學物質，其普遍存在於咖啡豆、茶葉及可可豆中。咖啡因在水中的溶解度相當高，100℃下為67克/100克水，因而可以用熱水從茶葉中萃取咖啡因。咖啡中的咖啡因含量會因咖啡樹的品種或咖啡的製作方法而有所不同，一般來說一杯150毫升的咖啡大概含有100毫克的咖啡因，巧克力、茶和可樂中則含有較少量的咖啡因。

歷史
大約九世紀的人們觀察到，山羊吃了咖啡樹的果實之後會亢奮，從而發現嚼食咖啡樹的果實和樹葉等能有提神效果，但直到很多年以後人們才知道，用熱水沖泡這種植物能夠增加提神效果。

咖啡的種植在九世紀的阿拉伯半島上，西南角葉門的摩卡陣普遍推展開來，但是直到十七世紀鄂圖曼土耳其帝國攻打維也納時，咖啡才傳入歐洲。第一家咖啡店於1654年在義大利開張，而美洲則遲至1607年，才傳入維吉尼亞州。

作用與代謝
咖啡因是干擾神經傳導類型的物質，藥理作用確實會提神，讓人警覺性提高，屬於興奮劑。咖啡因會使供給心臟氧氣的冠狀動脈擴張，腦部血管會收縮，進入腦部的血液減少，因此可減緩頭痛；腎臟的血管擴張則帶來利尿作用。咖啡因的代謝大部分在肝臟進行，但喝下咖啡後，咖啡因就會分布於全身各器官中。咖啡因的半衰期（即攝取後咖啡因減少至一半的量的時間）會因人而異，主要和攝取者的年齡、肝功能、是否抽菸或懷孕等等有關，但一般來說大約為3~6小時。一般女性代謝咖啡因的速度比男性快了約20~30%倍，排卵期的女性會代謝更快。對於抽菸的人來說，咖啡因的代謝也會特別快，因此總嫌咖啡濃度不足。

生理機制
至於為什麼喝咖啡會讓人提神呢？原來是因為咖啡因會抑制c-AMP被磷二脂酶催化成5’AMP。而c-AMP可以活化蛋白質，協助肝糖的分解，但很容易作用成5’AMP，此時c-AMP濃度會降低，肝糖分解的反應速率就會降低。咖啡因抑制了此一反應，所以c-AMP就能以較高濃度協助肝糖分解成葡萄糖，進而產生能量，也就是間接地促進了能量的產生。

攝取過量的後果
通常每一公斤體重的咖啡因含量達到1.5毫克就足以有提神的效果，但如果達到5毫克左右就能夠導致中樞神經系統過度興奮，會出現焦慮不安、發抖、呼吸急促、利尿、失眠等症狀，甚至當每一公斤體重達到150毫克時就足以致死。如果長期並且大量地攝取咖啡因，會造成「慢性咖啡因中毒」。這是一種對咖啡因的高度依賴，假如使一個慢性咖啡因中毒的人停止攝取咖啡因，會造成此人生理上和心理上的不良反應，例如焦慮、失眠、抽搐和心悸等，長期下來甚至會引起一系列的精神紊亂。

咖啡因的大量消耗
美國人一年消耗兩千萬公斤的咖啡因。喝咖啡的人每天平均喝2.6杯咖啡，喝下363.5毫克的咖啡因。全世界每年更消耗十二萬公噸的咖啡因，成人每天平均咖啡因的消耗量則為200毫克。由此可知，咖啡因是許多現代人生活中不可或缺的化學物質！

參考資料
吳嘉麗（1999），《化學醫藥與社會》，第113-117頁
維基百科，（http://zh.wikipedia.org/zh-tw/咖啡因）
The free dictionary，（http://www.thefreedictionary.com/caffeine）
小小神經科學，（http://www.dls.ym.edu.tw/neuroscience/caff_c.html）
Koffee History，（http://www.koffeekorner.com/koffeehistory.htm）
What’s your poison?（http://www.abc.net.au/quantum/poison/caffeine/caffeine.htm