解读 | 茶叶中咖啡碱的作用有哪些?

日期:2021-05-28 17:05:14 浏览:

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17世纪前,欧洲人的日常饮品还是啤酒和葡萄酒。随着咖啡与茶的传入,给欧洲人带来了一种全新的生活体验。其中来自中国的茶饮,就在欧洲封建贵族阶层一度风靡。

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酒精容易使人精神萎靡,茶和咖啡则能使人神清气爽、精力充沛,工作效率也显著提高。这是因为这二者中都含有一种叫“生物碱”的东西,譬如常见的咖啡碱、茶叶碱、可可碱等。


这三者是不同的物质,但都有提神作用,今天,就来说说这个茶叶中含量丰富的咖啡碱!


许多人会疑惑,为什么明明是茶里的成分,却要叫“咖啡碱”呢?其实,那是因为这种物质最先在咖啡豆中被发现,因此被冠名为“咖啡碱”!


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咖 啡 碱

咖啡碱,一种生物碱。分子式C8H10N4O2,具有白色、无臭、有苦味等特征,苦味阈值约为500μmol/L,易溶于水和乙醇,对光和热的稳定性较好。存在于茶叶、咖啡和可可中。


咖啡碱是一种中枢神经的兴奋剂,因此具有提神的作用。在对咖啡碱安全性评价的综合报告中的结论是:在人正常的饮用剂量下,咖啡碱对人无致畸、致癌和致突变作用。


咖啡碱对人体具有保健功效,是目前世界上最广泛的精神类药物之一。研究表明,咖啡碱具有兴奋中枢神经、提高记忆力、增加警觉度、减少疲劳感、缩短反应时间、消毒灭菌、抗氧化和抗癌等功能,还有助消化、利尿、醒酒,影响呼吸作用和新陈代谢的功能,并且可以防治阿尔兹海默症和糖尿病等病症。


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01

咖啡碱在食品中的应用

咖啡碱是茶叶中存在的最为重要的生物碱类,在食品加工领域主要用于能量饮料的开发,也有将咖啡碱添加到巧克力、饼干中或拼配速溶粉用以开发具有提神、提高免疫力、缓解疲劳等功能的食品。美国、加拿大、英国、瑞典和芬兰等国成人人均日咖啡碱消费量达到200~400mg。


饮料

咖啡碱是能量饮料中常见的成分。含咖啡碱的能量饮料一般用于刺激神经、消除疲劳、提高反应能力和思考力。当今社会,约90%成年人饮用咖啡、茶和可乐等含咖啡碱的能量饮料,美国的软饮料中有60%以上含咖啡碱。


对有咖啡碱消费习惯的顾客,统计学调查研究发现,咖啡碱能增强执行控制力和记忆力,可以减少疲劳感、增强紧张感和活力。Daisuke等研究了运动员服用咖啡碱对运动成绩的影响,发现8名足球运动员在运动前60min服用咖啡碱,可以改善间歇性运动的成绩,在炎热环境下不会影响体温调节反应。Haskell等研究发现,咖啡碱能缩短人的反应时间,提高警惕性和对视觉刺激的应变能力。Lisa等研究发现,含咖啡碱的能量饮料可以增强运动能力,在一定剂量范围内可以增强乙醇的运动刺激特性。

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对含咖啡碱的能量饮料感知和喜好研究发现,含咖啡碱浓度较高时可以被消费者发现,但是对消费者喜好影响不大,当明确告知能量饮料中含有咖啡碱,会对消费者的喜好有负面影响,并且含咖啡碱的能量饮料在美国常用于和酒共同饮用,但咖啡碱与酒精一起饮用可能会存在问题。因咖啡碱具有苦味,添加于饮料中时需要通过高倍的甜味剂来掩盖,咖啡碱在不同甜味剂中的阈值不同,但是,大家较难将加咖啡碱和不加咖啡碱的可乐饮料区分开来。


含咖啡碱的能量饮料具有较多功能,但大量饮用也会带来一定问题,尤其是特殊人群,欧盟的法规要求,不建议儿童、孕妇或哺乳期妇女饮用咖啡碱含量高于150mg/L的饮料。国内外对含咖啡碱饮料都作出了明确的规定:一杯现煮咖啡中约含咖啡碱90mg,国家标准《咖啡类饮料》(GB/T 30767—2014)规定低咖啡碱咖啡饮料中咖啡碱含量≤50mg/kg,浓咖啡饮料中咖啡碱含量≥200mg/kg。国家标准《茶饮料》(GB/T 21733—2008)规定茶叶饮料中咖啡碱含量≥40mg/kg。可乐和能量饮料中咖啡碱为外源添加,一般能量饮料中咖啡碱的添加量为40~60mg/罐,可乐为20~30mg/罐。


速食食品

由于咖啡碱的特殊性,其在国内速食食品领域应用并不多,但在国外军用食品中却有广泛应用,一般含咖啡碱的军用食品有茶叶、咖啡、巧克力和其他饮料等。含咖啡碱的食品可以提高士兵的作战能力,美国、俄罗斯、瑞士、德国等的野战军、海军和空军等的口粮中都含有茶叶或速溶茶粉、咖啡和巧克力等含咖啡碱的食品,含咖啡碱的食品还可以减缓长期在严寒、酷暑、丛林等恶劣环境下作战的士兵睡眠不足和注意力不集中等问题。

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咖啡碱的强烈苦味,对其在食品工业上的应用带来一定的影响。邵苗研究了淀粉对咖啡碱进行吸附和包埋作用,发现咖啡碱-淀粉的微胶囊结构能有效抑制咖啡碱的苦味,并开发了提神巧克力,评价表明咖啡碱-多孔淀粉微胶囊巧克力硬度适中,咀嚼性良好,具有巧克力特有风味,无明显苦味,且具有明显的提神效果,储藏8周后巧克力的稳定性良好。


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02

咖啡碱在保健和医药领域的应用

目前,咖啡碱在药品领域主要用于兴奋剂、麻醉剂、强心针、镇痛剂、利尿剂等,保健品领域主要用于抗疲劳和改善精神障碍等方面,也有新的功能发现。


用于早产儿的治疗

早产儿常会带有多种并发症,如呼吸暂停、支气管肺发育不良、脑瘫等。


咖啡碱是治疗早产儿呼吸暂停的一类药物,在发达国家已普遍使用,上世纪70年代,咖啡碱已在欧美国家作为首选药物治疗早产儿呼吸暂停,且早产儿对咖啡碱的耐受性好,不良反应也少,咖啡碱被誉为新生儿医学上的“银子弹”。枸橼酸咖啡因2013年豁免临床试验进入我国,是目前临床上常用的一种精神兴奋药,常用于治疗早产新生儿原发性呼吸暂停。国内也有研究证明,维持剂量咖啡碱可以缩短早产儿的呼吸暂停时间,枸橼酸咖啡因治疗早产儿原发性呼吸暂停效果优于氨茶碱,并且没有明显的不良反应增加。早产儿出生后72h内早期应用咖啡碱可以起到减少咖啡碱用量、缩短用氧时间和住院时间等,且早产儿无明显不良反应。


咖啡碱是目前治疗支气管发育不良的一线药物,可降低发病率和病情的严重程度。咖啡碱能提高早产儿拔管的成功率,缩短通气时间,并通过抑制肺部炎症,减轻肺损伤,增强肺部抵御外来刺激的能力,从内外两方面共同作用,减轻早产儿支气管炎发育不良的症状。有研究表明,应用枸橼酸咖啡因可以降低早产儿支气管肺发育不良的概率,改善潮气呼吸肺功能。


枸橼酸咖啡因能促进早产儿脑白质髓鞘化发育、白质纤维形成,减少智力和运动发育障碍的发生概率,且早产儿无明显不良反应。


此外,猪和羊在生产过程中由于产仔数多、体积大和分娩时间长等原因,导致产后幼崽死亡。咖啡碱可保护幼崽避免受到缺氧、缺血的不利影响,提高幼崽的呼吸功能、调节体温能力和生命力,降低死胎概率,并且经过咖啡碱处理的母猪乳汁产量也有提高。


抗疲劳

疲劳分为运动疲劳、精神疲劳、环境疲劳和免疫疲劳等类型,咖啡碱有提神醒脑的功能,能缓解精神疲劳和运动疲劳。以咖啡碱5mg/kg、10mg/kg、15mg/kg,每天2次喂饲小鼠,均能提高其肝糖原储备量,降低运动后乳酸浓度;中高剂量组可降低尿素氮水平,提高SOD活性,综合来看,咖啡碱增强了小鼠运动耐力,有抗运动疲劳的功能。咖啡碱可作为腺苷受体拮抗剂,通过调节肌肉收缩力,减少运动时对疲劳或疼痛的感知,降低主观疲劳感,从而提高运动员的耐力素质,且对心肺功能指标几乎没有影响。


改善精神障碍

老年人常出现睡眠质量下降和记忆力降低的情况,咖啡碱可以改善学习和记忆能力。实验表明,被剥夺72h睡眠的小鼠,服用5~20mg/kg咖啡碱可改善其学习记忆能力。作用机制可能与咖啡碱能增强大脑内海马抗氧化能力和胆碱能系统有关。咖啡碱能降低乙酰胆碱酯酶活力,提高乙酰胆碱含量,从而抑制了剥夺睡眠对小鼠大脑皮质和海马的氧化应激损伤。


抑郁症是以持久心情低落为主要特征的情感性精神障碍,极大影响了人们的身心健康。我国抑郁症的患病率高达1.3%~1.5%。咖啡碱对小鼠的抑郁行为有部分改善作用,剂量与效果呈现一定的相关性。分别给予小鼠10~30mg/kg咖啡碱、大鼠20~30mg/kg咖啡碱,对抑郁的改善效果最好,当剂量达到60mg/kg以上时,大鼠、小鼠的活动反而会减少,表现出抑郁状况。


护肝

咖啡碱对急性酒精肝损伤具有保护作用,剂量5mg/kg、15mg/kg、30mg/kg能显著降低酒精肝损伤小鼠血清中的谷丙转氨酶、谷草转氨酶含量和白介素-1β和肿瘤坏死因子-α水平,15mg/kg和30mg/kg处理能增强组织中SOD活性,30mg/kg处理能显著降低小鼠组织中的丙二醛含量,病理组织学显示咖啡碱可以显著改善干细胞脂肪变性。咖啡碱也能在一定程度上抑制CCl4诱导的大鼠肝硬化,并提出抑制机制可能是咖啡碱能抑制肝炎反应,抑制相关细胞的活化和促进肝纤维化因子的表达,从而抑制肝纤维化。

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04

咖啡碱在酵素饮品中的应用

刘丽丽公开了一种茶叶咖啡碱梨酵素中药饮剂(CN201610387884.X),由茶浸提液、红茶咖啡碱提取液、梨、小球藻藻粉、发酵菌和蔗糖发酵制备而成,可以提高小球藻的消化率与蛋白吸收效率,具有提神解乏和润嗓清肺的作用,可以缓解咳嗽症;红茶咖啡碱提取液与茶叶咖啡碱梨酵素中药饮剂中的其他原料协同作用后能够改善血液循环,促进胰岛素分泌和降低Ⅱ型糖尿病风险。除此之外,茶叶咖啡碱梨酵素中药饮剂口感极佳,色泽为红色,色鲜亮,均匀一致,汁液浑浊度均匀,无杂质,口感细腻柔和,甜度适中,气味清甜,有红茶和梨的清香。


刘丽丽公开了一种茶叶咖啡碱果蔬复合酵素中药饮剂(CN201610382535.9),由茶浸提液、红茶咖啡碱提取液、梨、木瓜、青萝卜、小球藻藻粉、发酵菌和蔗糖发酵制备而成,可以提高小球藻的消化率与白吸收效率,有健脾消食和润嗓清肺的作用;红茶咖啡碱提取液与茶叶咖啡碱果蔬复合酵素中药饮剂中的其他原料协同作用后能够改善血液循环,促进胰岛素分泌和降低Ⅱ型糖尿病风险。除此之外,茶叶咖啡碱果复合酵素中药饮剂口感极佳,色泽为浅红褐色,颜色透亮,均一致,无杂质,口感细腻柔和,甜度适中,香味浓郁,清新独特有红茶和果蔬的清香。

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此外,刘丽丽还公开了咖啡碱木瓜酵素中药饮剂和咖啡碱青萝卜酵素中药饮剂及其制备方法。木瓜酵素有健脾消食的功能,青萝卜酵素有促进胃肠蠕动、降低血脂、软化血管和稳定血压的功能。


当然,绿茶酵素、普洱茶酵素等茶叶类酵素都是富含咖啡碱的。因为咖啡碱能兴奋中枢神经,所以一定要适量饮用富含咖啡碱类饮品。


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我国作为茶叶生产大国,具有丰富的茶叶资源,然而大量的夏秋茶资源并未得到充分利用。如果能从其中提取咖啡碱,开发成各种食品、饮料、药品等功能产品,不仅有利于提高茶业经济效益,还可以为人们带来健康效应。


据报道,我国已经研究提出了多种从茶叶中提取制备咖啡碱的方法,包括发酵、升华、溶剂萃取、离子沉淀、柱层析、超声波提取及超临界流体萃取等方法,可以为咖啡碱在食品与医药临床方面的应用提供条件。


咖啡碱应用于能量饮料和食品,以及在药品领域用于兴奋剂、麻醉剂等,已经较为普及,且咖啡碱用于早产儿呼吸暂停、支气管和大脑发育不良等症状的治疗已经有较多研究。

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茶叶中的咖啡碱对生物机体的影响是多重的,既有对神经疾病、代谢类疾病和肿瘤预防和治疗方面的积极作用,也有影响人体健康的负面作用,如婴幼儿、孕妇和哺乳期的妇女摄入咖啡碱需要谨慎,仍然有很多未知的功能和机制尚未清晰,咖啡碱在将来很长时间仍然是医学研究的热点,还需要更多的研究来完善对咖啡碱的认识。


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免责声明:本文整理自—王伟伟等《茶叶中咖啡碱的开发利用》,如有侵权,请联系删除。