Здравствуйте, я Meklon и я кофеин-зависимый

Звонок будильника зазубренной пилой вырывает мозг ^[1] из обьятий сна, свет из-за занавески жгучими импульсами внезапно заставляет сетчатку заливать мозг ^[1] пакетами нервных импульсов. Спящий организм неторопливо проводит инициализацию базового оборудования, убеждается в относительной сохранности контрольной суммы нейрональных последовательностей и запускает базовую операционную систему по дороге на кухню. Запутанные скрипты инициализации заставляют руки выполнять сложные последовательности нажатий кнопок, регистрируют глухое жужжание акустическими сенсорами, звук льющейся жидкости… Мозг ^[1] автоматически включает внутренний таймер на 25 секунд, одновременно отслеживая цветовые характеристики тихо журчащей пары тонких струек. Несколько движений чайной ложкой, ускоряющей растворение сахарозы, и сознание взрывается от сочетания тонкого бодрящего аромата, тягучего шоколадного вкуса с легкой кислинкой и нотами тропических фруктов. В сознании медленно проступает образ смуглых девушек, наполняющих свои корзины красными ягодами под лучами палящего горного солнца. Пробуждение...

На Хабре/Гиктаймсе уже не раз обсуждался кофе и все, что с ним связано. Я решил написать пост, посвященный этому напитку и различным эффектам кофеина с медицинской точки зрения. Если хватит времени — возможно это будет цикл статей с экспериментами над людьми, computer vision и прочим непотребством. Увидим. А пока, товарищи кофеиноманы и им сочувствующие, добро пожаловать под кат.

Под палящим эфиопским солнцем

Изначально кофейное дерево произрастало исключительно в Эфиопии. Бодрящий эффект ягод кофе обнаружил традиционный пастух (вообще эти пастухи подозрительно часто участвуют во всех мыслимых легендах о происхождении еды) и его энергичная кофеиновая коза. В XIV веке кофе распробовали на Аравийском полуострове, после чего он начал распространяться по Османской империи и далее по миру. На несколько веков у арабов фактически был единственный источник кофе в мире, все экспортируемые зерна кофе подвергались температурной стерилизации, чтобы исключить возможность культивации в других странах. Все это продолжалось до тех пор, пока в XVII веке исламский суфий Баба Будан не вывез жизнесопособные зерна в Южную Индию. Чуть позже, в том же веке, голландские торговцы вывозят контрабандой кофе на Яву и Суматру, на чем и заканчивается арабская монополия на выращивание кофе.

Сейчас кофе выращивается по всему миру в странах с жарким, влажным климатом — Бразилии, Колумбии, Эквадоре, Гватемале, Эфиопия и других.

Кофе — очень нежный продукт. Сотни ароматических компонентов в составе готового напитка зависят от правильного сбора и обработки кофейного зерна. Так как кусты растут в странах с относительно постоянной температурой и продолжительностью светового дня, ягоды созревают непрерывно. В результате на ветке могут одновременно находиться ягоды разней степени зрелости. Именно поэтому, в большинстве стран, сбор урожая исключительно ручной процесс, требующий внимания ко всем этапам. Исключение — Бразилия, где из-за особенностей климатики кофе созревает сезонно и часто применяется машинный метод уборки.

Вначале собранный урожай промывают от посторонних примесей. После этого в зависимости от технологии он проходит стадию ферментации, при которой происходит окончательное формирование будущего зерна.

Мякоть смывается в специальных барабанах и зерна сушатся. После этого зеленый кофе сортируется и упаковывается. С этого момента начинается путь кофе от крупных международных аукционов к мелким и крупным обжарщикам кофе по всему миру.

Размер зёрен кофе играет важнейшую роль в определении его сортности — считается, что чем крупнее зерно, тем спелее была ягода, из которой его получили, и соответственно, тем лучше настой кофе из такого зерна. Зерна кофе сортируются по размеру с помощью нескольких сеток с ячейками разного размера:
сито № 20 — ячейка больше 8 мм — очень большое зерно
сито № 19 — ячейка 7.543 мм — экстра большое зерно
сито № 18 — ячейка 7.146 мм — большое зерно
сито № 17 — ячейка 6.749 мм — достаточно большое зерно
сито № 16 — ячейка 6.352 мм — хорошее зерно
сито № 15 — ячейка 5.955 мм — среднее зерно
сито № 14 — ячейка 5.558 мм — малое зерно
сито № 13 — ячейка 5.161 мм — мелкое зерно
сито № 12 — ячейка 4.764 мм — очень мелкое зерно

Wikipedia ^[2]

Рожденный в пламени

«Кофе должен быть черным, как ад, крепким, как смерть, и сладким, как любовь»
Турецкая поговорка

После того, как мешки с кофейными зернами разлетаются по всему миру, наступает одна из самых ответственных частей — обжарка. По сути, самих региональных производителей кофе не так много. Все многообразие и богатство ароматов определяется прямизной рук местных обжарщиков, подобранностью купажей и, самое главное, временем прошедшим с момента обжарки. Вкус и аромат кофе определяют сотни сложных по структуре веществ. В самом начале нашего века немецкий химик Эрдманн, дистиллируя жареный кофе с перегретым паром, выделил остро пахнущее масло. Этому маслу он дал название «кафеоль». Содержание кафеоля в жареном кофе может быть до 1,5%. Имено благодаря ему формируется сложный ароматический букет.

При обжарке, вследствие карамелизации сахара и целого ряда реакций, постепенно уменьшается кислинка, возрастает насыщенность напитка. В финале, ближе к самой темной обжарке, появляется горечь, стираются различия между исходными сортами зеленого кофе, вкус обедняется. Поэтому, наиболее кошерной считаются более светлые обжарки, чем итальянская, даже, если речь об эспрессо. Кстати, в наиболее темной обжарке падает концентрация кофеина.

Таймер тикает

Очень важный угол на моей кухне

Что нас так привлекает в кофе? Употребление этого напитка во многом происходит не ради кофеина как такового. Иначе две таблетки по 100 мг кофеин-бензоат натрия за три копейки и эквивалент крепкой чашки кофе уже в крови. Лично для меня кофе — это неотъемлемая часть утра. И обеда. И иногда ночи, если честно. Причем зачастую не для того, чтобы взбодриться, а лишь ради этого неповторимого терпкого букета из фруктовых нот и насыщенной шоколадной горчинки. Очень помогает привести мысли в порядок и отрешиться от хитрой паутины текущих дел. Иногда, к сожалению, праздника не получается. Готовишь чашку эспрессо, а на выходе печальный напиток пропитанный горечью безысходности и напрочь лишенный всех вкусовых нюансов. Обычно в этот момент проверяешь еще раз пачку и понимаешь, что промахнулся, покупая кофе. Пару раз я был очень обрадован, что взял кофе довольно свежей обжарки, всего месяц как. А потом оказывалось, что ошибся в графе год и продукт напоминал те зерна, что пару лет валяются в банках вдоль парфюмерных магазинов. Лишь потом я окончательно понял, что все нюансы раскрываются только в том случае, если обжарка была не более трех недель назад. Потом все различия между сортами постепенно стираются и результат становится весьма печальным. Причем это относится к любому варианту упаковки. Как только кофе обжарен — таймер запущен. Каждый день — это потеря части летучих эфирных масел, это очередная сложноэфирная молекула, убившаяся безвозвратно в неравной борьбе с кислородом. Именно поэтому даже недорогие сорта играют свежими красками, если обжарка была совсем недавно.

Правильный кофе, который 4 дня как обжарили.

Собственно, именно поэтому я и отказался для себя от обычного кофе в супермаркете и перешел на схему «заказ кофе — обжарка в конце недели — доставка в течении 2-3 суток». Обратно к зернам, валявшимся по полгода на складах в пути от обжарщика к супермаркетам, уже не хочется.

Арабика vs робуста

На редкость избитое противостояние, возведенное в ранг священной войны за потребителя. Иногда я жду, когда же производитель к огромной надписи «100% арабика» начнет добавлять «Без ГМО» и «Без асбеста и холестерина». Ибо напоминает. Чаще всего за такими надписями скрыватся пережаренное в уголь самое дешевое сырье, которое валялось где-то на складах длительное время. По сути же, выращивание кофе чем-то сильно напоминает культивацию винограда. Чем более гадкие условия, чем отвратительнее скалы вместо почвы, жестче ультрафиолет, тем более ароматные и сложные по композиции ягоды там растут. Но и урожай будет совсем невелик, да и капризны такие сорта в уходе.

Робуста (Coffea canephora)- житель равнин и невысоких склонов. Дерево на редкость устойчиво к вредителям, обильно плодоносит в течение всего года. Но… Аромат крайне беден и невыразителен

Арабика (Coffea arabica) растет на высотах 1600—2000 м, довольно капризна в уходе, нередко поражается вредителями, но при этом содержит вдвое больше эфирных масел и обладает гораздо более нежным и сложным ароматическим букетом

Зерна арабики и робусты после обжарки

По сути робусту используют в большинстве случаев для удешевления итоговой смеси. Вкус у напитка из чистой робусты, конечно, не такой как у желудёво-цикориевых суррогатов, да и в свежеобжареном виде она не так плоха… Немного удивила непривычным ароматом жареных подсолнечных семечек, но вкус в итоге прямой как топор, тяжелый, без каких либо особых нюансов. Для себя я все-таки решил от робусты отказаться, хотя надо будет попробовать ее в турке. Зато у нее есть одно несомненное преимущество — концентрация кофеина в 2-3 раза выше, чем у арабики. Кстати, обратите внимание, что робуста на фотографии еще и более светлой обжарки, что уменьшает потери кофеина при термическом разложении. В результате, если вам внезапно нужно сдать проект до дедлайна, а впереди одна ночь, то робуста может в этом помочь. Главное не перестараться. Я по глупости решил продегустировать ее в районе 19 часов. Отпустило только к часу ночи.

Арабика на ее фоне отличается более мягким действием в плане стимуляции из-за меньшей концентрации кофеина, но зато может дать те самые восхитительные шоколадно-фруктовые ноты, присущие свежеобжаренному зерну. Именно то, что нужно, чтобы просыпаться по утрам)

Behind the scene. Кофеиновый выстрел в мозг

Coffeinum-кофеин — это триметилксантин.
Доза выше дозы «деци»
Возбуждает сильно сердце,
Увеличивая в нем систолический объем.

Студенческий мнемостих по фармакологии

Пока горячий ароматный кофе омывает вкусовые пупырышки и всячески будоражит обоняние, часть крайне важных молекул в его составе стремительно всасывается в кровь, чтобы растолкать засыпающий мозг ^[1].

Знакомьтесь — кофеин. Именно это вещество обуславливает те эффекты, которые мы привыкли связывать с чашкой крепкого кофе. В первую очередь речь идет о психостимулирующем воздействии. На самом деле этот алкалоид не единственный в своем роде и схожие эффекты дают его структурные родственники теобромин и теофиллин. Но именно у кофеина максимальный из всех эффект возбуждения ЦНС. Собственно, давайте посмотрим, что именно творит с организмом это вещество. Эффекты можно поделить на краткосрочные (сразу после приема) и долгосрочные (накопительный вариант в течение длительного промежутка времени).

Шлюзы открыты, мой капитан!

Очень часто можно встретить упоминания о том, что у чая и кофе отрицательный водный баланс. То есть, выпивая 200 мл кофе вы теряете большее количество жидкости. Отчасти это так, но здесь все зависит от концентрации кофеина в растворе и чувствительности рецепторов конкретного человека. Кофеин — достаточно сильный диуретик, что связано с его эффектом снижения реабсорбции электролитов в почечных канальцах. В обычном состоянии организм стремится вылить из организма все «отходы производства» через почки. Однако при этом можно потерять и ценные ионы кальция, калия и т.п. Именно поэтому эволюция придумала механизм активного возврата таких веществ против градиента концентраций, что приводит к удержанию ценных вещей в крови и концентрации токсинов и отходов в моче. Диуретики вмешиваются в этот процесс и увеличивают скорость фильтрации ценой потери эффективности реабсорбции.

Строение нефрона - структурной единицы почки

Именно в этой структуре и происходит процесс фильтрации крови.

Собственно, именно поэтому после пары чашек кофе уже через 10-15 минут как правило тянет в туалет. Отсюда рекомендации не употреблять кофеин-содержащие напитки перед интенсивными физическими нагрузками. Рискуете получить обезвоживание. Плюс, именно с этим связан один из слабо-негативных эффектов при длительном употреблении больших доз кофе — вымывание кальция из организма. При несбалансированной диете есть риск терять кальция больше, чем его поступает с пищей. В результате — падение уровня кальция в слюне (здравствуй, кариес), в костях (хрупкость), в крови (вплоть до судорог в мышцах). Следует сказать, что надо быть совсем упоротым, чтобы довести себя до такого состояния. Если вы не пьете по 10 чашек френч-пресса в день — беспокоиться не о чем. Однако, увеличить количество творога и нежирного мяса в рационе не помешает в любом случае.

Нам нужно больше мощности!

При дозировках свыше 100 мг кофеин начинает оказывать ощутимое воздействие на сердечно-сосудистую систему. Причем его воздействие зачастую достаточно парадоксально. Все знают, что кофеин увеличивает частоту сердечных сокращений и объем прокачиваемой крови. Ну и вполне логично, что гипертоники смотрят на кофе как на чистый яд, повышающий давление в заоблачные дали. Так вот — кофеин иногда даже снижает артериальное давление. Дело в том, что у него есть противоположные векторы воздействия — усиление сердечной деятельности влечет одновременный рост давления, однако кофеин также вызывает расширение кровеносных сосудов скелетных мышц и ряда магистральных — сосуды головного мозга ^[1], сердца, почек. Кофеин почти не поднимает нормальное артериальное давление, но может восстановить пониженное до нормальных показателей. Именно поэтому он входит в число важных препаратов для оказания первой помощи. Незаменимая вещь при коллапсах и всякого рода гипотониях.

Улучшение магистрального кровотока делает кофе офигительным средством для устранения головной боли, естественно, при условии, что она связана именно с застойными явлениями в кровеносной системе головного мозга ^[1]. Именно поэтому многие препараты выпускаются в виде комбинированных средства вида «анальгетик + кофеин». Например, Цитрамон П (Ацетилсалициловая кислота + Кофеин + Парацетамол).

Бодрящий укол в мозг

Одна из главных целей употребления кофе, помимо наслаждения самим ароматным напитком, — взбодриться утром или не уснуть вечером, если предстоит важная работа, которую нельзя отложить. И вот тут есть много неочевидных побочных камней. Для начала хочу сразу сказать, что стимуляторы никогда не являются решением проблемы недосыпа. При возможности поспать — лучше так и сделать, а не заливаться по самые уши кофеинсодержащими напитками. Ибо дохлую лошадь бить электрошокером весело, но довольно бессмысленно.

Бодрящий эффект кофеина основан на принципе конкурентного ингибирования аденозина. Есть рецептор — условная кнопка с замком. Есть вещество, которое этот рецептор стимулирует — ключ, который активирует кнопку. Конкурентный ингибитор — это вещество имеющее, как правило, схожее строение с «родным» для рецептора. В результате рецепторы оказываются заняты ингибитором и исходное вещество уже не в состоянии его активировать. Условно говоря, в наш замок мы напихали спичек, которые туда влезают, но открыть его не могут. Кофеин действует на центральную нервную систему возбуждающе в малых и средних дозах. Но у конкурентного ингибирования есть и обратная сторона. Кофеин не стимулятор. Он скорее «антитормоз». В результате, когда его действие заканчивается и рецепторы открываются, человека выключает резко и без переходов, так как за время блокировки рецепторов накопилось значительное количество «тормозящих веществ». Период полураспада кофеина может колебаться от 2 до 10 часов, но, как правило, составляет в районе 4 часов. У людей, регулярно пьющих кофе, кофеин распадается быстрее. Отсюда и рекомендации не пить кофе позже, чем за 5-6 часов до сна. Иначе можно получить проблемы в частности с корректным чередованием и продолжительностью фаз сна. Что в итоге приведет к разбитости утром и еще большей утомленности.
У кофеина, кстати, есть еще одна особенность. Вы можете взбодриться накачавшись ударной дозой, но работать не сможете. Наступит состояние ажитации. Захочется играть на баяне, подметать, петь, танцевать, играть в футбол одновременно. И на работе сосредоточиться вы не сможете. Поэтому важно подобрать дозу. Не более 100 мг в час. И не более 500 мг в течение 6 часов. А то будет совсем плохо. При сильно передозировке можно наоборот отключиться.

Ажитация (лат. agitatio — приведение в движение) — сильное эмоциональное возбуждение, сопровождаемое чувством тревоги и страха и переходящее в двигательное беспокойство, потребность в движении, либо речевое беспокойство, часто не осознаваемые. Человек в таком состоянии становится чрезвычайно суетлив, способен выполнять только простые автоматизированные действия. У него появляется ощущение пустоты и отсутствия мыслей, нарушается возможность рассуждать, устанавливать сложные причинные связи между явлениями.

Я могу в любой момент бросить!

Наш организм, как и любая устойчивая система имеет кучу отрицательных обратных связей для стабилизации. Соответственно, что будет, если человек пьет кофе литрами ежедневно, непрерывно блокируя аденозиновые рецепторы? Правильно — повысится количество рецепторов, увеличится синтез аденозина. Организм будет пытаться прийти в равновесие. В результате, при резкой отмене кофе у человека может наступить сонливость, подавленность, депрессия. Все это проявления классического «синдрома отмены», он же абстинентный синдром. Но подобные вещи будут явно выражены только при резкой отмене и у людей, которые употребляли более 1000 мг кофеина в сутки — примерно эквивалент 5-7 чашек кофе. В принципе, употребление до 4 чашек кофе ежедневно проблемой не является.

Долгосрочные эффекты от употребления кофе

В этом разделе я буду специально приводить ссылки на научные публикации в рецензируемых журналах, чтобы не быть голословным. Возможно, таким образом получится рассеять ряд мифов о вреде кофе.

Риски заболеваний сердечно-сосудистой системы и употребление кофе:
Очень часто встречается мнение, что употребление кофе может «посадить сердце», увеличить риски инфаркта и т.п. Было проведено исследование, в котором приняли участие 45 589 человек в исследовании с 1986 по 1990 годы. Исследование не показало никакой связи между рисками инфарктов миокарда, потребностью в аортокоронарном шунтировании и другими проблемами даже по сравнению с группой, употреблявшей более 4 чашек кофе в день.

Снижение рисков болезни Паркинсона:
47 351 мужчин и 88 565 женщин без признаков болезни Паркинсона были взяты под наблюдение на 10 и 16 лет для мужчин и женщин соответственно. Результаты показали снижение рисков у групп с высоким потреблением кофе среди мужчин и умеренным (1-3 чашки) у женщин. У тех, кто пил декофеинизированный кофе снижения рисков не наблюдалось.

Снижение рисков сахарного диабета II типа:
88 259 женщин в США в возрасте от 26 до 46 лет участвовали в исследовании. В результате было выявлено снижение рисков заболевания сахарным диабетом II типа по отношению к людям не употреблявшим кофе:0.87 (95% CI 0.73–1.03) для одной чашки в день, 0.58 (0.49–0.68) fдля 2-3 чашек в день и 0.53 (0.41–0.68) для четырех и более чашек. Результаты были схожими у обычного кофе, декофеинизированного и растворимого. При этом употребление чая значимой корреляции с диабетом не показало.

Снижение рисков цирроза печени

Умеренное употребление кофе снижает общую смертность.

Из отрицательных эффектов в литературе упоминается увеличение рисков мочекаменной болезни и уже упомянутой проблемы с вымыванием кальция.

UPD
Совсем забыл. Крайне рекомендую прекрасную книгу «Сoffee, tea, chocolate, and the brain». В ней подробнейшим образом описывается все возможные и невозможные эффекты со всеми ссылками на исследования. Прекрасная вещь, если кому интересно. Гуглится легко:

coffee, tea, chocolate, and the brain filetype:pdf

Вместо эпилога

Цените хороший кофе и будет вам счастье. Ну и естественно определенная разумность в количестве и времени употребления будет нелишней. В остальном бояться каких дибо проблем со здоровьем не стоит. Наоборот, скорее можно ожидать положительных долгосрочных эффектов.

P.S. Моя личная благодарность eexo ^[3] и artoym ^[4] за офигительного обжарщика в прошлой теме про кофе ^[5].

Всем добра и печенек. /me пошел делать себе четвертую чашку капучино за день.

Автор: Meklon

Источник ^[6]