Что происходит в организме при употреблении кофеина? Ответ мы нашли в книге Анчи Барановой и Марии Кардаковой «Что мы знаем (и не знаем) о еде» (Издательство «МИФ»).
Чай, кофе и какао
И чай, и кофе – а также кола, какао, горячий шоколад и так далее – кофеинсодержащие напитки. Бесспорный лидер среди них – кофе. Одна его условная чашка содержит 90-115 мг кофеина, при этом размеры самой чашечки могут отличаться в разы. Больше всего кофеина (в процентном соотношении) в эспрессо, а ведь чашечка совсем небольшая. Американо же – простой или двойной эспрессо, разбавленный водой. Понятно, что от воды содержание кофеина не уменьшилось, зато распитие кофе растянулось на долгое время. Да и кофе «с собой» удобнее взять в стакане побольше – иначе он остынет быстрее, чем мы добежим до машины.
Кофе из зерен сорта арабика содержит вполовину меньше кофеина, чем кофе из робусты. В 2011 году ученые одного из университетов Шотландии заглянули в двадцать городских кофеен на «стандартный эспрессо», после чего исследовали содержимое чашечек и стаканчиков с помощью метода жидкостной хроматографии высокого давления. Оказалось, что чашка чашке рознь: содержание кофеина в «стандартном эспрессо» составило от 50 до 300 мг на чашку, разница в шесть раз! В качестве одной из возможных причин заметной разницы ученые назвали разбавление более ароматной, но дорогой арабики дешевой робустой.
В чашке хорошего чая 20-65 мг кофеина, в зеленых сортах содержание выше, чем в черных. Из черных чаев наибольшей концентрацией кофеина отличается прессованный пуэр, который по количеству активных веществ приближается к зеленым чаям. Травяной чай мате содержит 30-40 мг кофеина на чашку. Чем дольше тянется процесс заварки, тем больше кофеина переходит из листьев в раствор.
В стакане какао – от 2 до 20 мг кофеина, причем процент зависит от качества бодрящего напитка. Чем больше в нем натуральных какао-бобов, тем выше и содержание кофеина. Та же история и с горячим, и с плиточным шоколадом. В 100 г горького шоколада 70-90 мг кофеина. Молочный стимулирует не так сильно – в нем нас ожидает 5-60 мг на плитку. В кружке горячего шоколада примерно столько же кофеина, сколько и в плитке молочного.
В баночках кока-колы, пепси и многих других подобных напитков по 30-40 мг кофеина. Еще больше его в энергетиках – 30-90 мг на банку.
Продукты с надписью «без кофеина» не совсем от него свободны. Один-два процента кофеина все равно остаются. Для декофеинизирования необжаренные (зеленые) зерна обрабатывают паром, а затем ненадолго (или надолго) обмакивают в химический раствор, который экстрагирует кофеин, – и так восемь-двенадцать раз. Конечно, убрать его, сохранив другие полезные вещества, а также натуральные ароматизаторы, не так-то легко, поэтому вкусовые качества кофе в процессе декофеинизирования не могут не пострадать.
Но недавно у любителей кофе без кофеина появилась надежда: в Эфиопии были обнаружены три дерева сорта арабика, зерна с которых содержат очень немного кофеина и не требуют длительной обработки. Исследования показали, что у этих растений ген синтетазы кофеина содержит мутацию, поэтому в зернах вместо кофеина накапливается его метаболический предшественник – теобромин. Используя эти деревья в качестве исходного материала, кофейные магнаты планируют вскоре вывести для нас природный бескофеиновый сорт. Интерес к природному бескофеиновому кофе, которого пока нет на рынке, настолько велик, что Бразилия уже запатентовала для него торговое название – Decaffito.
Кофеин как психостимулятор
Триметилксантин – производное пуриновых нуклеотидов (да-да, кофеин в чем-то близок к одному из компонентов ДНК!), «деци» – это 100 мг (0,1 г), а диурез – выделение мочи. Разберемся по порядку.
По своим фармакологическим свойствам кофеин относится к психостимуляторам – группе психотропных препаратов, повышающих умственную и физическую работоспособность и улучшающих способность к восприятию внешних раздражителей (обостряют зрение, слух и др., ускоряют ответные реакции). Эти препараты повышают настроение, снимают усталость, взбадривают и временно снижают потребность во сне.
Казалось бы, отличная штука! Да вот беда: к той же группе, кроме кофеина, относятся и другие вещества, вызывающие сильнейшее привыкание. Конечно, кофеин не так силен, но все же об этом следует помнить.
Чтобы узнать, есть ли у вас зависимость от кофеина, нужно на какое-то время отказаться от кофе и других кофеинсодержащих напитков. При наличии зависимости появятся такие симптомы, как ухудшение настроения, головная боль, сонливость и раздражительность. Помните: привыкание к кофе приводит к снижению пробуждающих эффектов от этого напитка, поэтому вам требуется все большая доза. Чем больше доза, тем сильнее зависимость и тем труднее отказаться от кофе.
В малых дозах (чашечка или две) кофеин оказывает стимулирующее воздействие на нервную систему: ускоряется сердцебиение, поднимается кровяное давление, за счет высвобождения дофамина примерно на сорок минут слегка улучшается настроение. Но через три-шесть часов действие кофеина проходит: мы становимся вялыми, трудоспособность снижается, накапливается усталость...
Частое употребление кофеина в больших дозах – более 1 г в день – вызывает истощение ресурсов нервной системы, а в дозах от 10 г и выше (от восьмидесяти до ста чашек кофе за ограниченный промежуток времени (примерно сутки) – смерть.
Европейское управление по безопасности пищевых продуктов (EFSA) установило, что ежедневная доза кофеина для взрослых не должна превышать 400 мг в день. Российские регулирующие органы более строги и предписывают, что в сутки следует потреблять не более 150–300 мг кофеина. В среднем выходит никак не больше трех чашечек кофе или раза в два больше чая. При выходе за эти пределы могут появиться симптомы передозировки: сердцебиение, общее возбуждение, бессонница.
В клетках под действием кофеина накапливается циклический аденозинмонофосфат (цАМФ), который помогает худеть, мобилизуя запасенный нами жир, что позволяет организму растянуть запасы гликогена на более долгое время, а значит, увеличить продолжительность тренировки или отложить поход к холодильнику. В результате мы теряем в весе немного больше, чем в отсутствие кофеиновой стимуляции.
Но это еще не все. Помните, мы вскользь отметили, что кофеин похож на один из компонентов ДНК? Этот компонент называется аденозин – и он составляет основу одного из четырех нуклеотидов, обозначенного буквой «А». Аденозин связывается со специфическими пуриновыми, или аденозиновыми, рецепторами и затормаживает мозговую деятельность. Так вот, наш друг кофеин настолько похож на аденозин, что прицепляется к тем же рецепторам и блокирует насиженные им места. Тормозу не за что зацепиться, и замещение аденозина кофеином приводит к пробуждению центральной нервной системы.
Однако мозг – от природы ленивый орган, его так просто не обманешь. У кофеманов на клетках появляются новые, дополнительные рецепторы для аденозина, и действие кофеина постепенно сходит на нет. А если кофемашина неожиданно поломалась, аденозин, которому теперь не с кем конкурировать, в мозге кофемана занимает все доступные рецепторы, в том числе дополнительные, и сильно тормозит его. В результате кофеман чувствует утомление, сонливость, депрессию – или «кофейную ломку», к счастью, не такую опасную, как при употреблении психотропных препаратов. Да и проходит она довольно быстро, за несколько дней. Число рецепторов для аденозина постепенно опять снижается до нормы, и организм снова готов ответить на кофейную стимуляцию.
Кофеин, исчезни!
Как и другие вещества с лекарствоподобным действием, чужеродные для нашего организма, кофеин метаболизируется ферментами печени, называемыми цитохромами и часто сокращаемыми до CYP. У людей встречаются разные варианты этих ферментов – «быстрые», «медленные» и «обычные». Как и любой другой ген, каждый CYP представлен в наших клетках в двух экземплярах: от папы и от мамы. Таким образом, для нестандартных цитохромов возможны три варианта – «быстрый/быстрый», «медленный/медленный» и комбинация «быстрый/медленный», которая в среднем дает стандартный метаболизм. Гораздо чаще встречаются комбинации «медленный/стандартный», «быстрый/стандартный» и, конечно, «стандартный/стандартный». За метаболизм кофеина отвечает цитохром CYP1A2 – говоря по-простому, этот фермент выводит кофеин, расщепляя его до неактивных производных.
Так вот, активность CYP1A2 у людей может различаться в 10-200 раз. Люди с комбинацией CYP1A2-генов «медленный/медленный» удерживают кофеин в организме долго-предолго, и им никак нельзя злоупотреблять кофеинсодержащими напитками. Именно в этой группе людей употребление кофе повышает сердечные риски. С другой стороны, примерно 10% популяции составляют «быстрые» метаболизаторы кофеина, которым и 400 мг в день нипочем.
На самом деле на подходе к кофемашине ситуация становится еще более запутанной. Дело в том, что скорость производства ферментов-цитохромов клетками может меняться в зависимости от количеств чужеродных для нашего организма веществ, поступающих извне, в том числе различных лекарственных средств и БАДов. Сеть этих взаимодействий настолько сложна, что лучшим способом определения индивидуальной переносимости кофе остается эксперимент: выпейте чашечку и прислушайтесь к себе. А надо ли еще?
Курение табака, употребление в пищу жареного мяса с хрустящей корочкой из токсичных полиароматических углеводородов, а также кофемания в размере от трех чашечек в день и выше (!) ускоряют разрушение и выведение кофеина. Хронический гепатит усиливает кофейный метаболизм, а вот цирроз – увы! – снижает. Замедлят выведение кофеина стаканчик грейпфрутового сока, имбирь и разные виды капусты.
По конечному результату – скорости выведения кофеина, непосредственно измеренной в лабораторных экспериментах, – азиаты и африканцы проигрывают по сравнению с европейцами, а женщины – по сравнению с мужчинами. Еще более снижается скорость выведения кофеина при приеме гормональных противозачаточных средств и во время беременности. На последнее надо обратить особое внимание: кофеин отлично проникает через плацентарный барьер.
Исследования потребления кофеина беременными вообще рассказали немало интересного. Так, в Норвегии была собрана информация о диете почти шестидесяти тысяч будущих матерей, а также об их новорожденных детях. Оказалось, что на каждые 100 мг кофеина в день вес плода при рождении снижается на 20 г и на пять часов откладываются роды.
Авторы исследования удивились: более ранние работы указывали на связи потребления кофеина с преждевременными родами, а не с весом плода. Такой вывод хорошо согласовывался с неоднократными сообщениями о более чем вдвое повышенной частоте спонтанных выкидышей у беременных кофеманок, потребляющих более 200 мг кофеина в день. Казалось бы, ужас!
Однако, как это нередко бывает в науке, более внимательный взгляд на проблему выявил удивительный факт. Оказалось, беременные здоровым плодом, как правило, страдают либо ранним токсикозом, либо, по крайней мере, физиологическим отвращением к интенсивным запахам и вкусам. Так что здоровая беременность сама по себе склоняет будущих мам к снижению доз кофе и чая. Нездоровая же, когда плод развивается недостаточно быстро или неправильно, не может так сильно повлиять на состояние матери, поэтому женщины и не чувствуют внутреннюю потребность в отказе от кофеинсодержащих продуктов. При этом никаких подозрений о неминуемом выкидыше ни у этих женщин, ни у медиков не возникает, а вину привычно списывают на кофеин.
Кофеин и сон
«Не пей кофе (чай) после ужина – ночью не уснешь!» – говорили нам мама и бабушка. И были абсолютно правы. Кофеин мешает заснуть. Из организма человека он выводится довольно долго – период его полувыведения в среднем составляет шесть часов. Это значит, что если вы выпили две чашки кофе (содержащих примерно 200 мг кофеина) в полдень, то к шести часам вечера кофеина в организме останется чашка. А к полночи полчашки – 50 мг. Дадут ли они вам спокойно уснуть? Это зависит от особенностей вашего организма.
Сон чрезвычайно важен. Однако иногда с ним приходится бороться. Людям, работающим в ночную смену, умеренное потребление кофеина может помочь придерживаться активного режима. Также есть данные, что он способен улучшить концентрацию внимания и сократить число производственных травм. Однако это не значит, что работникам ночных смен нужно употреблять больше кофеина, чем трудящимся в дневную смену. Нарушения сна и режима – одна из частых проблем, с которыми приходится сталкиваться имеющим сменный график работы специалистам. Умеренность в употреблении алкоголя и кофеина во время бодрствования, качественный отдых помогут своевременно восстанавливать организм. Однако в среднем худшие показатели здоровья людей, работающих в ночные смены, остаются фактом. Именно поэтому важно уделять физической активности, питанию и гигиене сна особое внимание.
Полифенолы кофе
И кофе, и чай – сложнейшие смеси многочисленных биоактивных веществ, количество и состав которых сильно зависят от места происхождения и качества напитков. О чайных и кофейных полифенолах и прочих антиоксидантах слышали многие (мы о них тоже расскажем), но для начала отделим агнцев от зловредных козлищ, которые тоже прячутся и в кофе, и в чае.
Перед вами на столике ароматная чашечка. И вот она уже в руке, и вот первый небесный глоток. Чувствуете едкую кислинку? Кофе содержит так называемые хлорогеновые кислоты.
Пик действия кофеина – сорок пять минут после употребления. Дальше его действие постепенно ослабевает в течение четырех-шести часов. Несмотря на миф о том, что кофе и чай обезвоживают нас, каждая чашка имеет значение для общего потребления жидкости. Просто снижается мочегонный эффект. В рамках исследования EPIC (European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition), включающего 521 330 человек, посмотрели связь с кофе: три-четыре чашки в день могут снизить риск таких заболеваний, как болезнь сердца, рак, диабет второго типа, неалкогольная жировая болезнь печени (в связи с чем кофе заслужил рекомендацию British Liver Trust), фиброз и цирроз.
Вдобавок кофе снижает общий риск ранней смерти (EPIC, 2017). Хорошая новость в том, что кофе без кофеина связан с теми же преимуществами с точки зрения снижения риска заболеваний! Плохо от кофеинового кофе? Пейте хороший декофеиновый. Кофе содержит много антиоксидантов (таких как полифенолы и гидроциновые кислоты), что, помимо всего прочего, положительно сказывается на росте численности хороших бактерий в кишечнике.
Наиболее опасен для голодного желудка растворимый кофе – что порошковый, что гранулированный. Неполезна и кофейная гуща – ее лучше отфильтровать. Чай на пустой желудок тоже нехорош, но не из-за повышенной кислотности, а из-за дубильных веществ – танинов. Это еще древние китайцы заметили. Они считали, что чай, хоть он и пьется горячим, относится к охлаждающим напиткам, и говорили: «Холодная природа чая, проникая внутрь, может охладить селезенку и желудок».
Кофе и чай, кстати, возбуждают аппетит – поэтому, если вы решили начать день с хорошего завтрака, самое время выпить кофе. По той же причине лучше отказаться от него вечером: чрезмерный аппетит и проблемы с засыпанием в это время суток нам ни к чему!
Чаем и кофе обычно не рекомендуют запивать лекарства из-за мочегонного эффекта, а также добавки кальция и железа из-за снижения процента всасываемости.
Современный кофе в капсулах сегодня может ничем не уступать по качеству молотому кофе в зернах. Но опять же гурманы и любители кофе из турки (например, мама одного из авторов этой книги) могут с этим поспорить.
