自然科普:咖啡樹從沒想過,自己的殺蟲毒藥竟成了人類的提神飲料
發布時間:2021-05-11
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城市的某個(ge) 角落裏,疲倦的我們(men) 望著手中的活兒(er) ,一杯暖暖的咖啡又落下肚中。咖啡順著你的腸道被吸收入你的體(ti) 內(nei) ,注意力逐漸集中、興(xing) 奮感遲遲消褪不去。
這神奇的體(ti) 驗,讓我們(men) 日益沉迷於(yu) 此,疲憊時更是不喝不快。

對我們(men) 來說,咖啡那微微苦澀的口感,總能從(cong) 睡意手裏搶奪時間。其實蘊含在咖啡中的咖啡因,才是提神醒腦的大功臣。

作為(wei) 最受寵的精神性藥物,它不但沒有被排斥,還聚攏一大批人成為(wei) 它的擁躉。

可樂(le) 、茶葉、咖啡、藥品、巧克力、各式能量飲料,層出不窮的產(chan) 品早已沁入我們(men) 的生活。

咖啡試飲

追本溯源,中華神農(nong) 氏從(cong) 一片落入熱水中的葉子裏,發現了茶飲。

大洋彼岸的美洲土著此時也恰巧用代茶冬青製出黑色聖水。

而非洲埃塞俄比亞(ya) 的幾隻牧羊無意吃下咖啡豆後異樣的活力,也引起了人們(men) 的好奇心。

幾乎是同一時期,亞(ya) 非美三塊大陸竟都將咖啡因製成了飲料。

代茶冬青

對自然認知不足的先民,對這些能夠提神醒腦的東(dong) 西總是充滿了疑惑。不過到了1819年之後,科學家們(men) 逐漸揭開了咖啡因的神秘麵紗。

德國化學家Runge首次從(cong) 咖啡豆中提取得到純的咖啡因,隨後同樣是德國化學家的E.Fischer成功合成了咖啡因。

現代醫學的蓬勃發展,讓人們(men) 逐漸了解咖啡因這類生物堿的特性。

咖啡豆

原來,在人的腦內(nei) 中樞有著專(zhuan) 門負責反饋疲勞的腺苷與(yu) 腺苷受體(ti) 。

當人體(ti) 體(ti) 能消耗殆盡,隻有通過腺苷與(yu) 腺苷受體(ti) 結合,向大腦傳(chuan) 遞身體(ti) 的信息,大腦才能感受到疲憊,並發出需要睡眠的信號。

而瘦小咖啡因能輕鬆擠過腦血屏障,憑著和腺苷近似的結構,鬼鬼祟祟的和腺苷受體(ti) 結合。在咖啡因主動競爭(zheng) 受體(ti) 後,腺苷的信號無法傳(chuan) 達給大腦,隻能在一旁幹著急。

另外,咖啡因還會(hui) 通過更為(wei) 複雜的神經機製提高多巴胺水平。大腦無法感知睡意的情況下,多巴胺水平的提高,使用者便感受到才思敏捷、精神興(xing) 奮。

也有研究表明,咖啡因不僅(jin) 作用於(yu) 神經,它還能夠降低內(nei) 啡肽和皮質醇的閾值(內(nei) 啡肽能夠緩解疲勞帶來的酸痛,而皮質醇則促進能量釋放。),從(cong) 而增強人的耐力值。

它同時提高了神經肌肉的傳(chuan) 導,改變細胞內(nei) 鈣離子濃度來增強肌纖維的收縮性。這對於(yu) 提高瞬時爆發或是提高耐力都有一定幫助,因此許多功能飲料都添加有咖啡因。

不過瞬時的提高不利於(yu) 維持神經肌肉的穩定性,一些需要精密性的運動反倒不適合使用咖啡因。

咖啡因也可當做藥物使用,它能使腦部的血管收緊,減少腦部血液流動,可以用作緩解頭疼的“特效藥”。

同時,它還能夠促進兒(er) 茶酚胺*的合成和釋放,所以可用作正性心血管藥物。即使是一次服用小劑量也能產(chan) 生心率增快、血壓升高等正性心理作用。

還有一些研究認為(wei) ,咖啡因有利於(yu) 預防II型糖尿病,對預防帕金森症也有神效。

含咖啡因成分的頭疼藥

隻是植物為(wei) 什麽(me) 要產(chan) 生如此多神效的咖啡因?莫非跟水果一樣,為(wei) 了吸引動物上癮為(wei) 他們(men) 傳(chuan) 播種子?

其實,咖啡因是植物自己的秘密武器,具有多種神效。為(wei) 了驅趕昆蟲,一些植物分泌出咖啡因保護自己。咖啡因會(hui) 使昆蟲食入後產(chan) 生厭食症,劑量大時甚至會(hui) 直接死亡。

中了咖啡因的毒,蜘蛛連網都織不好

植物不僅(jin) 僅(jin) 將咖啡因用作驅趕害蟲,還能吸引蜜蜂為(wei) 其精確傳(chuan) 粉。因為(wei) 咖啡因能使蜂類對植物的長期記憶提升,以此大大提高了蜜蜂在同類植物上來回采蜜的可能。

若是含有咖啡因的葉子落在地上,咖啡因進入土壤還能抑製周圍與(yu) 之競爭(zheng) 的植物生長。動物竟將咖啡因當做食物,絕對是植物們(men) 始料未及的。

當然,也不僅(jin) 是咖啡因遭了罪,許多生物堿都有這樣的經曆,如煙堿(尼古丁)被用作農(nong) 田殺蟲、麻黃堿用作感冒藥、黃連素中的小檗堿等等,都屬於(yu) 被帶入人類社會(hui) 的生物堿。

可以說生物堿是不亞(ya) 於(yu) 青黴素的重大發現。

純咖啡因是白色的,而不是咖啡的黑

作為(wei) 植物自保的殺蟲劑,咖啡因理所當然不是為(wei) 了幫助人類而生。

咖啡因作為(wei) 精神藥物,本身就會(hui) 讓人產(chan) 生依賴,當你努力嚐試戒掉它時,就會(hui) 感覺到頭疼、疲倦、易怒等戒斷症狀。

盡管這與(yu) 毒品的戒斷反應比起來好的太多,但許多意外往往是因為(wei) 漠視了這些可能存在的問題。

當日新聞

2015年年末,日本NHK電視台報道了一例:20歲年輕男子因為(wei) 過量攝入咖啡因中毒致死。

這位小夥(huo) 子在加油站工作,因為(wei) 時常日夜顛倒,為(wei) 了提神,經常將功能飲料作為(wei) 日常飲料。

也許是提神的作用不夠明顯,他還服用含有咖啡因的藥物,最終因為(wei) 短時間攝入過量的咖啡因導致死亡。

若是持續大劑量維持精神狀態,離死亡已經不遠了。

有數據顯示,咖啡因成人口服致死量一般為(wei) 10g,這個(ge) 數值隻有當直接消費純品時容易達到。

按市麵上的咖啡平均500ml含有130~240mg咖啡因來算(速溶咖啡會(hui) 相對更低),飲入20升咖啡才能達到致死量,撐死的概率會(hui) 更大些。

但是根據FDA給出的標準是每天攝入400mg為(wei) 安全劑量,超出劑量會(hui) 產(chan) 生依賴甚至上癮,一旦停用會(hui) 出現精神萎頓、渾身乏力等症狀。

咖啡與(yu) 茶的咖啡因含量,注意容量

但並不是謹慎致死劑量就可以的,因為(wei) 咖啡因不是重新喚醒人們(men) 的活力,而是預支了未來的活力。

許多人感受到困時,會(hui) 考慮不斷飲入咖啡,以期擺脫眼皮打架一類讓人不悅的微睡眠現象。

咖啡因也不負眾(zhong) 望,抑製了腺苷與(yu) 腺苷受體(ti) 的結合,隻是腺苷並沒有因此消失。

腺苷在腺苷受體(ti) 旁排隊等待結合,而且人體(ti) 的疲憊感隻是被咖啡因遮蔽,實際上疲憊感還在累加,腺苷積累也越來越多。

待到咖啡因的功效過去,遠超常量的腺苷與(yu) 腺苷受體(ti) 結合,就會(hui) 感到極度疲憊,這便是“咖啡因崩潰”。

而且,400mg的安全劑量其實並不一定適合每一個(ge) 人。
歐洲人、美洲人有著悠久的咖啡文化,在咖啡耐受性上一定程度高於(yu) 亞(ya) 洲人。

如果你的父母能夠麵不改色地喝下兩(liang) 大杯咖啡,說明你的耐受性也不會(hui) 太差。但也有些人,隻需要一小杯就能奮戰一整晚睡不著,所以劑量仍是因人而異。

雖然飲用咖啡有風險已經很糟糕,不過還有更糟糕的:這份“神采奕奕”也許還不是你需要的。咖啡因能有效緩解睡眠不足導致的注意力缺陷,但這隻對於(yu) 簡單枯燥的加班工作有幫助。

在需要更多判斷和思考的工作上,咖啡因已經無法掩飾睡眠不足導致的風險認知的不足。嚴(yan) 重的認知偏差會(hui) 使最終的工作結果不稱心,與(yu) 你硬撐著做事不會(hui) 有什麽(me) 差別。

而且刷夜之後,咖啡因的體(ti) 內(nei) 代謝情況還會(hui) 影響到之後的恢複性睡眠。體(ti) 內(nei) 代謝咖啡因的時間也受個(ge) 體(ti) 差異影響,一般情況下成人的咖啡因半衰期大概是5~6個(ge) 小時。

生活習(xi) 慣也會(hui) 影響到代謝的時間,孕婦、酒鬼代謝速度相對慢,而煙民代謝則更快。如果在體(ti) 內(nei) 代謝不完整的情況下睡覺往往質量欠佳,仍攝入咖啡因維持精神,便會(hui) 陷入惡性循環。

也有數據顯示,即使在咖啡因半衰期過後,恢複性睡眠的質量還是有可能受到影響。

所以說咖啡因對人最大的幫助其實並不如想象中的有用,可以選擇的話,還是睡一覺吧。

至於(yu) 對於(yu) 咖啡因,我們(men) 也大可不必談之色變。畢竟現在的咖啡因早已經是一種飲料文化,功能飲料、可樂(le) 、奶茶、咖啡、茶飲哪一個(ge) 不是日日相見?

參考資料:

McHill, A. W., Smith, B. J., & Wright, K. P.. Effects of caffeine on skin and core temperatures, alertness, and recovery sleep during circadian misalignment. Journal of biological rhythms, 2014. 29(2), 131-143.

翟金曉,崔文,朱軍(jun) . 咖啡因的中毒、檢測及其應用研究進展[J]. 中國司法鑒定,2017,(05):30-35.

李海霞,陳榕,周丹,吳良. 咖啡因的合成及其藥理作用的研究進展[J]. 華西藥學雜誌,2011,26(02):182-187.

易超然,衛中慶. 咖啡因的藥理作用和應用[J]. 醫學研究生學報,2005,(03):270-272.

來源:SME科技故事


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