Kofein

Šablona:Infobox - chemická látka ```

``` Kofein (systematický název 1,3,7-trimethylxanthin) je alkaloid ze skupiny purinů, který působí jako stimulant centrální nervové soustavy (CNS). Jedná se o celosvětově nejrozšířenější a nejvíce konzumovanou psychoaktivní látku, která se přirozeně vyskytuje v listech, semenech a plodech mnoha rostlin. Mezi nejznámější zdroje patří kávová zrna, čajové lístky, kakaové boby, ořechy koly a plody guarany.

Kofein je známý především pro svou schopnost dočasně potlačit únavu a zvýšit bdělost. V čisté formě je to hořký, bílý krystalický prášek. Kromě nápojů, jako je káva, čaj a různé limonády, se přidává také do energetických nápojů, léků proti bolesti (analgetika) a doplňků stravy určených ke zvýšení výkonu nebo podpoře hubnutí. Jeho účinky na lidský organismus jsou komplexní a závisí na dávce, individuální citlivosti a pravidelnosti konzumace. ```

```

🧪 Chemické a fyzikální vlastnosti

Kofein je chemicky příbuzný adeninu a guaninu, což jsou základní stavební kameny DNA a RNA. Patří do skupiny methylxantinů, kam se řadí také theofylin (obsažený v čaji) a theobromin (hlavní alkaloid v kakau). Jeho struktura mu umožňuje snadno procházet hematoencefalickou bariérou a působit tak přímo v mozku.

Je mírně rozpustný ve vodě při pokojové teplotě, ale jeho rozpustnost se výrazně zvyšuje s rostoucí teplotou, což je důvod, proč se káva a čaj připravují s horkou vodou. V pevném stavu tvoří bezbarvé krystaly jehličkovitého tvaru. Při zahřívání za atmosférického tlaku netaje, ale sublimuje při teplotě 178 °C. ```

```

⏳ Historie objevů a využití

Využívání rostlin obsahujících kofein sahá tisíce let do minulosti. Podle legend objevil účinky čaje čínský císař Šen-nung kolem roku 3000 př. n. l., když mu do hrnku s horkou vodou náhodou spadly lístky čajovníku. Objev kávy je zase spojován s etiopským pastevcem jménem Kaldi, který si všiml, že jeho kozy jsou neobvykle energické po spasení plodů neznámého keře.

1819: Německý chemik Friedrich Ferdinand Runge poprvé izoloval čistý kofein z kávových zrn. K tomuto výzkumu ho údajně inspiroval jeho přítel, básník Johann Wolfgang von Goethe.
Konec 19. století: Strukturu kofeinu objasnil a jeho první celkovou syntézu provedl německý chemik Hermann Emil Fischer, který za svou práci na purinech později obdržel Nobelovu cenu za chemii (1902).
1886: Na trh byla uvedena Coca-Cola, původně obsahující kofein z ořechů koly a stopy kokainu z listů koky. To odstartovalo éru masové konzumace kofeinu v sycených nápojích.
20. století: S rozvojem potravinářského průmyslu se kofein stal běžnou součástí mnoha produktů, včetně energetických nápojů, které se staly populárními na konci 20. století.

```

🌱 Přírodní zdroje

Kofein se nachází ve více než 60 druzích rostlin, kde funguje jako přírodní pesticid, který paralyzuje a zabíjí určitý hmyz živící se rostlinou.

Nejvýznamnější zdroje pro lidskou spotřebu jsou:

Kávovník (Coffea): Semena (kávová zrna) jsou nejznámějším zdrojem. Druh Coffea arabica obsahuje méně kofeinu než odolnější Coffea canephora (Robusta).
Čajovník čínský (Camellia sinensis): Lístky a pupeny se používají k výrobě čaje. Kofein v čaji byl dříve označován jako tein, ale jedná se o identickou chemickou látku. Obsah kofeinu se liší podle druhu zpracování (černý, zelený, bílý čaj).
Kakaovník pravý (Theobroma cacao): Semena (kakaové boby) obsahují menší množství kofeinu, ale více theobrominu. Nachází se tedy v čokoládě a kakaových výrobcích.
Kola pravá (Cola acuminata) a Kola zašpičatělá (Cola nitida): Semena (ořechy koly) jsou tradičním zdrojem kofeinu v Africe a původní složkou kolových nápojů.
Paulinie nápojná (Paullinia cupana): Semena této rostliny, známá jako guarana, mají jednu z nejvyšších koncentrací kofeinu (až 3–8 %) a jsou častou složkou energetických nápojů a doplňků stravy.
Cesmína paraguayská (Ilex paraguariensis): Z jejích listů se připravuje tradiční jihoamerický nápoj maté.

```

⚙️ Mechanismus účinku v těle

Hlavní mechanismus účinku kofeinu spočívá v jeho schopnosti blokovat účinky adenosinu v mozku. Adenosin je neurotransmiter, který se v těle hromadí během dne a po navázání na své receptory způsobuje pocit únavy a ospalosti.

Kofein má velmi podobnou molekulární strukturu jako adenosin, takže dokáže "obsadit" adenosinové receptory (konkrétně A₁ a A_2A), aniž by je aktivoval. Tím brání adenosinu v jeho přirozené funkci. Výsledkem je:

Potlačení únavy: Mozkové buňky nedostávají signál ke zpomalení aktivity.
Zvýšená neuronální aktivita: Blokace adenosinových receptorů vede k nepřímému zvýšení hladin dalších neurotransmiterů, jako je dopamin a noradrenalin. To přispívá k pocitu bdělosti, lepší náladě a zvýšené koncentraci.
Stimulace nadledvinek: Kofein také stimuluje nadledvinky k produkci adrenalinu, hormonu "bojuj nebo uteč". To vede ke zvýšení srdeční frekvence, krevního tlaku a uvolnění cukru do krevního oběhu pro rychlou energii.

Tento komplexní účinek vysvětluje, proč kofein dokáže dočasně zlepšit mentální i fyzický výkon. ```

```

💊 Využití a účinky

Kofein je využíván pro své stimulační vlastnosti v různých oblastech, od běžné konzumace po lékařské aplikace.

Pozitivní a žádoucí účinky

Zvýšení bdělosti a koncentrace: Nejčastější důvod konzumace. Kofein zlepšuje soustředění, zkracuje reakční dobu a snižuje pocit únavy.
Zlepšení fyzického výkonu: Je považován za účinný ergogenní prostředek. Zvyšuje vytrvalost, sílu a snižuje vnímání námahy během cvičení.
Lékařské využití:
- V kombinaci s analgetiky (např. paracetamol, aspirin) zvyšuje jejich účinnost při léčbě bolesti, zejména bolestí hlavy.
- Používá se k léčbě apnoe (zástavy dechu) u předčasně narozených dětí.
- Zkoumá se jeho potenciální preventivní účinek proti některým neurodegenerativním onemocněním, jako je Parkinsonova choroba a Alzheimerova choroba.

Negativní účinky a rizika

Nadměrná konzumace kofeinu může vést k řadě nežádoucích účinků:

Nespavost a narušení spánku: I v mírných dávkách může narušit spánkový cyklus, zejména pokud je konzumován v odpoledních a večerních hodinách.
Úzkost a nervozita: U citlivých jedinců může vyvolat nebo zhoršit pocity úzkosti, nervozity a třes.
Kardiovaskulární potíže: Může dočasně zvýšit krevní tlak a způsobit bušení srdce (palpitace).
Zažívací problémy: Může zvyšovat produkci žaludečních kyselin a způsobovat pálení žáhy nebo podráždění žaludku.
Závislost a abstinenční příznaky: Pravidelná konzumace vede k fyzické závislosti. Při náhlém vysazení se mohou objevit abstinenční příznaky, jako jsou silné bolesti hlavy, únava, podrážděnost a potíže se soustředěním. Tyto příznaky obvykle odezní během několika dnů.
Předávkování (kofeinismus): Velmi vysoké dávky (obvykle nad 1 gram) mohou způsobit otravu projevující se zmateností, zrychleným srdečním tepem, křečemi a zvracením. Smrtelná dávka se odhaduje na 150–200 mg na kilogram tělesné hmotnosti, což odpovídá vypití přibližně 75–100 šálků kávy v krátkém čase.

```

☕ Obsah kofeinu v produktech

Obsah kofeinu se může výrazně lišit v závislosti na druhu produktu, způsobu přípravy a velikosti porce. Následující tabulka uvádí přibližné hodnoty.

Průměrný obsah kofeinu ve vybraných produktech
Produkt	Velikost porce	Průměrný obsah kofeinu (mg)
Espresso	30 ml	60–80 mg
Filtrovaná káva	200 ml	90–150 mg
Instantní káva	200 ml	60–80 mg
Černý čaj	200 ml	40–70 mg
Zelený čaj	200 ml	20–45 mg
Kolový nápoj	330 ml	30–40 mg
Energetický nápoj	250 ml	80 mg
Hořká čokoláda (70 %)	30 g	20–25 mg
Lék proti bolesti (s kofeinem)	1 tableta	50–65 mg

```

🧬 Metabolismus a eliminace

Kofein je po konzumaci rychle a téměř úplně vstřebán v žaludku a tenkém střevě. Maximální koncentrace v krevní plazmě dosahuje obvykle za 30–60 minut.

Je metabolizován především v játrech pomocí enzymu cytochrom P450 1A2 (CYP1A2). Tento enzym jej přeměňuje na tři hlavní metabolity, které mají také své vlastní účinky:

Paraxantin (cca 84 %): Zvyšuje lipolýzu, tedy uvolňování tuků do krevního oběhu.
Theobromin (cca 12 %): Rozšiřuje cévy a působí jako diuretikum (zvyšuje produkci moči).
Theofylin (cca 4 %): Uvolňuje hladké svalstvo průdušek (používá se při léčbě astmatu).

Biologický poločas kofeinu (doba, za kterou tělo vyloučí polovinu přijatého množství) je u zdravého dospělého člověka v průměru 3–5 hodin. Tato doba se však může lišit v závislosti na genetických predispozicích, kouření (kuřáci metabolizují kofein až dvakrát rychleji), těhotenství (u těhotných žen se poločas může prodloužit až na 15 hodin) a stavu jater. ```

```

⚖️ Regulace a doporučení

Kofein je ve většině zemí světa legální a neregulovanou látkou. Zdravotnické organizace však vydávají doporučení pro jeho bezpečnou konzumaci.

Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA): Považuje za bezpečný denní příjem do 400 mg pro zdravého dospělého člověka (přibližně 4 šálky kávy). Jednorázová dávka by neměla překročit 200 mg.
Těhotné a kojící ženy: Doporučený denní limit je snížen na 200 mg, protože kofein prochází placentou a přechází do mateřského mléka.
Děti a dospívající: Doporučuje se výrazně nižší příjem, obvykle do 3 mg na kilogram tělesné hmotnosti denně, kvůli jejich nižší hmotnosti a vyvíjejícímu se organismu.

Výrobci energetických nápojů a doplňků stravy s vysokým obsahem kofeinu jsou v mnoha zemích, včetně Evropské unie, povinni uvádět na obalech varování a celkový obsah kofeinu. ```

```

🧑‍🔬 Pro laiky: Jak kofein "vypíná" únavu

Představte si svůj mozek jako rušné město a únavu jako dopravní zácpu. V tomto městě jezdí malí poslové zvaní "adenosin". Čím déle jste vzhůru a čím více energie spotřebujete, tím více těchto adenosinových poslů se v mozku objeví. Jejich úkolem je najít speciální parkovací místa (receptory) a zaparkovat. Jakmile zaparkují, vyšlou signál: "Zpomalte, je čas na odpočinek." To je ten pocit únavy.

Kofein je jako drzý řidič, který má auto vypadající téměř stejně jako auto adenosinového posla. Když vypijete kávu, kofein se rychle dostane do mozku a obsadí všechna volná parkovací místa dříve, než tam stihnou dojet unavení poslové. Kofein sice zaparkuje, ale neumí vyslat signál "zpomalte". Prostě jen blokuje místo.

Výsledek? Adenosinoví poslové krouží kolem, ale nemají kde zaparkovat. Signál k únavě se do mozku nedostane, a vy se proto cítíte bdělí a plní energie. Dopravní zácpa únavy se nekoná. Tento efekt ale není trvalý. Tělo má svou "úklidovou četu" (játra), která postupně kofeinová auta z parkovacích míst odtahuje. Jakmile jsou místa opět volná, unavení poslové mohou konečně zaparkovat a únava se vrátí, často ještě silnější než předtím. ```

```

🌐 Zajímavosti

Kofein je na seznamu zakázaných látek Světové antidopingové agentury (WADA) pouze ve velmi vysokých koncentracích, které výrazně překračují běžnou konzumaci.
Proces odstraňování kofeinu z kávy se nazývá dekofeinace. Existuje několik metod, včetně použití organických rozpouštědel, metody s využitím superkritického oxidu uhličitého nebo tzv. Švýcarského vodního procesu.
Včely si pamatují květiny s nektarem obsahujícím malé množství kofeinu lépe než ty bez něj. Kofein tak rostlinám pomáhá zajistit si opakované návštěvy opylovačů.
Název "kofein" je odvozen z německého slova Kaffee (káva) a chemické přípony -in, která se používá pro označení alkaloidů.

```

Šablona:Aktualizováno ```