Kofeiini

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Kofeiini
Kofeiini
Kofeiini
Systemaattinen (IUPAC) nimi
1,3,7-trimetyyli-1H-puriini-2,6(3H,7H)-dioni
Tunnisteet
CAS-numero 58-08-2
ATC-koodi  ?
PubChem  ?
Kemialliset tiedot
Kaava C8H10N4O2 
Moolimassa 194,19 g/mol
SMILES Etsi tietokannasta: eMolecules, PubChem
Fysikaaliset tiedot
Tiheys 1,23 g/cm³
Sulamispiste 238 °C (460 °F)
Kiehumispiste 178 °C (352 °F) (sublimoituu)
Liukoisuus veteen 2,17 g/100 ml
Farmakokineettiset tiedot
Hyötyosuus  ?
Metabolismi  ?
Puoliintumisaika 5 tuntia
Ekskreetio  ?
Terapeuttiset näkökohdat
Raskauskategoria

?

Reseptiluokitus
Antotapa  ?

Kofeiini (1,3,7-trimetyyliksantiini) on piristävä alkaloidi. Sitä esiintyy yli 60 kasvin lehdissä, siemenissä tai hedelmissä. Kofeiinia on etenkin kahvipavuissa. Robusta-lajikkeessa kofeiinia on yli kaksi kertaa enemmän kuin arabicakahvissa.[1] Kofeiini eristettiin ensimmäisen kerran kahvista vuonna 1820. Kofeiinia on myös teepensaan lehdissä, vaikka teen yhteydessä puhutaan kofeiinin sijaan joskus teiinista ja toisaalta erilaisesta teaniinista. Kaakao sisältää kofeiinia muistuttavaa teobromiinia.

Kofeiini on maailman laajimmin käytetty keskushermostoa ja aineenvaihduntaa kiihottava piriste. Kahvinkulutuksen määrä Suomessa on maailman huippuluokkaa, joten keskivertosuomalainen käyttää myös suuria määriä kofeiinia.[2] Lisäksi suomalaisten suosimassa vaaleapaahtoisessa kahvissa on hiukan enemmän kofeiinia kuin tummapaahtoisessa.[1]

Kemialliset ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kofeiini (C8H10N4O2) kuuluu puriinialkaloideihin. Perusmuodossaan kofeiini on valkoista, kiteistä ainetta. Sen sulamislämpötila on 238 °C,[3] tiheys 1,23 g/cm³, liukoisuus veteen 2,17 g/100 ml ja CAS-numero 58-08-2. LD50-annos rotalla: 192 mg/kg.[4] Sitä ei saa kuljettaa elintarvikkeiden eikä eläinravinnon kanssa. Kofeiinin palaessa muodostuu myrkyllisiä typen oksideja.

Vaikutukset ja metabolia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Elimistössä oleva kofeiini estää adenosiinireseptoreiden toimintaa. Tämä aiheuttaa väsymyksen tunteen vähenemistä ja saattaa aiheuttaa myös nukahtamisvaikeuksia.[5] Kofeiini heikentää myös verenkiertoa koko kehossa ja heikentää insuliiniherkkyyttä. Vaikutus perustuu kahteen tekijään. Adenosiini on tärkeimpiä verisuonia laajentavia välittäjäaineita, adrenaliini ja noradrenaliini taas supistavat verisuonistoa.[6][7] Muiden metyyliksantiinien tapaan myös kofeiini on epäselektiivinen fosfodiesteraasin estäjä.[8]

Kofeiinin puoliintumisaika elimistössä riippuu ihmisen aineenvaihdunnasta. Puoliintumisaika on terveillä aikuisilla yleensä 5–11 tuntia.[9][10] Osa kofeiinista muuntuu elimistössä teobromiiniksi, jolla on niin ikään piristävää vaikutusta. Myös kofeiinin pääasiallisen aineenvaihduntatuotteen, paraksantiinin vaikutukset ovat hyvin samankaltaisia, kuin kofeiinilla.[11] Kofeiinin on todettu kertyvän elimistöön, mutta kertymismekanismia ei ole selvitetty.[12] Todennäköisin mekanismi kofeiinin kertymiselle on, että kofeiinin farmakodynamiikka vaikuttaa sen aineevaihduntatuotteiden farmakokinetiikkaan muuttamalla munuaisfunktiota virtsahappojen käsittelyn suhteen. Päivittäiskäyttäjällä on kofeiinia veressä ympäri vuorokauden, joka heikentää verenkiertoa estämällä adenosiinia ja tehostamalla katekolamiinien toimintaa. Munuaisten verenkierron heikkeneminen heikentää munuaisten kykyä erittää virtsahappoja verestä virtsaan.[13][14] Kofeiini alentaa veren virtsahappopitoisuutta lähes suorassa suhteessa nautittuun määrään nähden.[15] Ilmeisesti kofeiini sitoo virtsahappomuotoiset aineenvaihduntatuotteensa kudoksiin kohottamalla kehon happamuutta, jolloin hapot alkavat kiteytyä sellaisiin kudoksiin, joissa nesteiden kierto on vähäistä kuten luustoon, sidekudokseen ja rasvaan.[16] Kofeiinin tiedetään aiheuttavan osteoporoosia.[17][18][19] Kofeiinin on havaittu kertyvän aivoihin kolminkertaisina pitoisuuksina veren pitoisuuteen nähden.[20]

Kofeiini muuttuu maksassa seuraaviksi metaboliiteiksi:[21]

  1. paraksantiini (84 %)
  2. teobromiini (12 %)
  3. teofylliini (4 %)

Saanti[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kofeiinia saadaan useimmiten kahvipensaan pavuista tai teepensaan lehdistä uutetusta juomasta. Suomalaiset juovat kahvia keskimäärin noin 4,5 dl päivässä.[22] Myös kola- ja energiajuomat sisältävät kofeiinia. Apteekeissa myydään kofeiinitabletteja.

Teejuomien kofeiinipitoisuus vaihtelee suuresti, teen väristä riippumattomasti. Esimerkiksi valkoisessa ja vihreässä teessä on useammin korkeampi kofeiinipitoisuus kuin mustassa teessä.lähde?

Seuraavat tuotteet sisältävät keskimäärin saman määrän (noin 100 mg) kofeiinia[22]:

Kraft Foodsin mukaan kupillinen (1,25 dl) kofeiinitonta kahvia sisältää noin 10 mg kofeiinia.[23]lähde tarkemmin? Kofeiinittoman kahvin kofeiinipitoisuudesta on kuitenkin useita tutkimustuloksia, joissa sen määrä vaihtelee erittäin paljon riippuen tuotteesta. Kofeiinin poistaminen kahvista on hankalaa ilman että mukana katoaa myös aromeja ja muita ainesosia.

Kaakaotuotteet sisältävät kofeiinin kaltaista kemiallista ainetta nimeltä teobromiini.

Kofeiini vaikuttaa eläimiin voimakkaasti. Kuvassa alempana olevan verkon on rakentanut kofeiinia saanut hämähäkki, ylemmän on rakentanut yksilö, joka ei ole saanut kofeiinia.

Vaikutukset ja riskit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kofeiini on piriste, joka vaikuttaa keskushermoston toimintaa kiihdyttävästi. Kofeiini vaimentaa väsymyksen tunnetta ja lisää vireyttä sekä valppautta. Kofeiinin piristävä vaikutus on hyvin yksilöllistä ja se kestää muutamasta tunnista jopa kymmeniin tunteihin kofeiinin määrästä ja henkilön aineenvaihdunnasta riippuen.[24] Piristävän vaikutuksensa vuoksi kofeiini voi aiheuttaa unihäiriöitä.

Kofeiini saattaa aiheuttaa jo pieninä annoksina sydämentykytystä ja vapinaa kofeiiniherkille ihmisille, raskaana oleville naisille ja lapsille. Euroopan Unionin elintarvikealan tiedekomitea suositteleekin kofeiinin kulutuksen vähentämistä raskauden aikana.[24] Yhdessä epidemiologisessa tutkimuksessa jo 200 mg kofeiinia eli 2,5 desilitraa kahvia päivässä kaksinkertaisti keskenmenoriskin raskaana olevilla naisilla.[25] Eläinkokeet eivät kuitenkaan ole vahvistaneet kofeiinin riskejä raskaana olevilla ja epidemiologisten tutkimusten tulokset ovat kokonaisuutena ristiriitaisia.[26]

Kofeiinin käytöllä voi olla lukuisia muitakin haittavaikutuksia. Kahvi saattaa aiheuttaa sydämentykytystä ja vapinaa.[24] Myös vatsavaivat ja monenlaiset ruoansulatusvaivat ovat mahdollisia[27] Psyykkisiä haittoja ovat muun muassa masennus, ahdistus, paniikkioireet ja paniikkihäiriö. Lapsille päivittäinen käyttö voi aiheuttaa levottomuutta ja hermostuneisuutta.[28]lähde tarkemmin? Kofeiini kiihdyttää myös hikoilua, sydämen lyöntitiheyttä ja virtsaamista. Kofeiinipitoisten juomien ei kuitenkaan ole todettu aiheuttavan nestevajausta kohtuullisilla annoksilla.[29][30]

Kertymisen ansiosta kofeiini saattaa aiheuttaa farmakodynaamisia vaikutuksia, jotka ylittävät aivojen toleranssimekanismit.[12]

Eläinkokeissa kofeiinin on havaittu tuhoavan hippokampuksen soluja ja estävän uusien solujen syntymistä rotilla. Rottien muisti ja oppiminen häiriintyivät kofeiinin vaikutuksesta tutkimuksissa.[31]

Kofeiinin runsas päivittäiskäyttö voi aiheuttaa monia erilaisia psyyken oireita aikuisille. APA:n diadgnostisessa käsikirjassa on jo kofeiinin aiheuttama ahdistuneisuushäiriö ja unihäiriö. Eräillä yksilöillä runsas annos (yli 500 mg) kofeiinia voi aiheuttaa hoitoa tarvitsevaa ahdistuneisuutta. Koska tämä krooninen ahdistuneisuus voi manifestoitua eri muotoisina psyyken oireiluina, kuten yleistyneenä ahdistuneisuushäiriönä, paniikkihäiriönä, pakkomielteisenä käyttäytymishäiriönä, kaksisuuntaisena mielialahäiriönä, fobioina tai jopa skitsofreniana, useat asiantuntijat esittävät, että kofeiinimyrkytyksestä kärsivät ihmiset diagnosoidaan säännönmukaisesti väärin ja lääkitään tarpeettomasti, kun kofeiinin aiheuttaman psykoosin katkaisemiseksi riittäisi kofeiinin käytön lopettaminen. Englannissa suoritetun tutkimuksen mukaan, jopa 10% valtaväestöstä saattaa kärsiä väärin diagnosoidusta kofeiinimyrkytyksestä.[32]

Koska kofeiini toimii diureettina, eli sillä on nestettä poistava vaikutus, voi sen käytöstä seurata kaliumin puutetta. Kaliumin puutteen oireita ovat mm. lihasheikkous ja rytmihäiriöt.[33] Diureettien käytön yhteydessä määrätään yleensä myös kaliumia, ehkäisyyn 1–2 g/vrk ja hoitoon 2–4 g/vrk. [34]

Riippuvuus ja vieroitusoireet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Säännöllinen kahvin käyttö ja kofeiiniriippuvuus ovat modernissa yhteiskunnassa erittäin yleisiä. Kofeiiniriippuvuus syntyy usein jo kolmen vuorokauden säännöllisessä käytössä, jolloin myös sietokyky kasvaa. Kuitenkaan suurin osa kahvinjuojista ei tiedosta vieroitusoireita eikä kahvia yleensä juoda vieroitusoireiden helpottamiseksi vaan piristyksen ja makunautinnon takia.

Päänsärky on yleisin kofeiinin vieroitusoire. Väsymys ja tokkuraisuus ovat seuraavaksi yleisimmät vieroitusoireet. Muita vieroitusoireita ovat keskittymiskyvyn ja motivaation puute, ärtyneisyys, flunssan kaltaiset tuntemukset, pahoinvointi, oksentelu ja ahdistuneisuus. Joskus harvoin esiintyy myös masentuneisuutta.[35] Kofeiinivieroitus saattaa aiheuttaa myös tarkkaavaisuuden laskua, ajatustoimintojen vaikeutumista ja aloitekyvyn puutetta sekä lihaskipuja ja -jäykkyyttä.[36]

Vieroitusoireiden riski ja voimakkuus ovat yleensä sitä suuremmat, mitä suuremmasta kofeiiniannoksesta vieroittaudutaan. Vieroitusoireet menevät ohi tavallisesti 2–9 vuorokauden kuluessa.[36]

Sietokyvyn kasvaminen ja sitä kautta riippuvuuden syntyminen riippuu yksilökohtaisista eroista ja iästä. Lapselle tai nuorelle riippuvuus saattaa syntyä jo 50 mg:n päiväannoksella.[37]

Lainsäädäntö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kofeiinia sisältävän kahvin tai muiden kofeiinipitoisten valmisteiden (kolajuomat, tee) myyntiä ei rajoiteta. Kofeiinitabletteja myydään apteekissa reseptittä. Viime vuosina jotkut elintarvikemyymälät ovat alkaneet rajoittaa energiajuomien myyntiä alle 15-vuotiaille.

Kauppa- ja teollisuusministeriön asetuksen mukaan juoman, jonka kofeiinipitoisuus on yli 150 mg/l, pakkausmerkintöihin on lisättävä maininta "Korkea kofeiinipitoisuus" ja ilmoitettava kofeiinipitoisuus milligrammoina 100 millilitraa kohti. Merkintää ei vaadita sellaisiin kahvi- tai teepohjaisiin juomiin eikä kahvi- tai teeuutteesta valmistettuihin juomiin, joiden nimessä on sana ”kahvi" tai ”tee”.[24]

Lisäksi elintarvikevirasto katsoo, että pakkausmerkintäasetukseen nojautuen tällaisten juomien pakkaukseen on merkittävä:

Varoitus: ei suositella lapsille, raskaana oleville henkilöille tai kofeiiniherkille henkilöille

sekä käyttösuositus, jossa ilmoitetaan vuorokautinen käyttömäärä tai varoitetaan liiallisen kofeiinin haittavaikutuksista.

Kofeiini poistettiin 1. tammikuuta 2004 WADA:n kiellettyjen dopingaineiden listalta.[38]


Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b Kahvin koostumus Kahvi.net.
  2. Coffee consumption (most recent) by country NationMaster.com. (englanniksi)
  3. Caffeine International Chemical Safety Cards. NIOSH. Viitattu 27.1.2009. (englanniksi)
  4. J. T. Baker: Material safety data sheet (englanniksi)
  5. Alanko, Lauri: Adenosine during prolonged wakefulness in the rat brain 2005. Väitöskirja. Helsingin yliopiston lääketieteellinen tiedekunta.
  6. Brodmann, M. et al.: The effect of caffeine on peripheral vascular resistance in isolated perfused guinea pig hind limbs lokakuu 2003. (englanniksi)
  7. Keijzers et al.: Caffeine can decrease insulin sensitivity in humans 2002. (englanniksi)
  8. Laakso, Perttu: Kofeiinin vaikutus lyhytkestoiseen- ja maksimivoimaa vaativaan urheilusuoritukseen (PDF) Kesä 2006. Viitattu 28.04.2012.
  9. Meyer, F. P. et al.: Time course of inhibition of caffeine elimination in response to the oral depot contraceptive agent Deposiston. Hormonal contraceptives and caffeine elimination. Zentralbl Gynakol, 1991, 113. vsk, nro 6. (englanniksi)
  10. Ortweiler, W. et al.: Determination of caffeine and metamizole elimination in pregnancy and after delivery as an in vivo method for characterization of various cytochrome p-450 dependent biotransformation reactions. Biomed Biochim Acta., 1985, 44. vsk, nro 7–8. (englanniksi)
  11. Benowitz et al.: Sympathomimetic effects of paraxanthine and caffeine in humans 1995. (englanniksi)
  12. a b Denaro, C. P.; Brown C. R.; Jacob III, P. & Benowitz, N. L.: Effects of caffeine with repeated dosing. European Journal of Clinical Pharmacology, 1.3.1991, 40. vsk, nro 3, s. 273-278. Springer-Verlag. doi:10.1007/BF00315208. ISSN 0031-6970. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
  13. Yoshikawa et al.: High level of adrenal catecholamines in hypertensive subjects with impaired renal function 1986. (englanniksi)
  14. Mark T Fahlen, MD.: Uric Acid Nephropathy Medscape Reference. (englanniksi)
  15. Choy, HK & Curham, G: Coffee, tea, and caffeine consumption and serum uric acid level: the third national health and nutrition examination survey 15.6.2007. (englanniksi)
  16. Histopathology Interphalangeal joint of toe (Opetusvideo virtsahappojen kertymisestä) 30.4.2007. (englanniksi)
  17. Tsuang et al.: Direct effects of caffeine on osteoblastic cells metabolism: the possible causal effect of caffeine on the formation of osteoporosis 7.10.2006. (englanniksi)
  18. Kraus, Peggy: Caffeine intake linked to osteoporosis 26.3.2009. Clarity Digital Group LLC d/b/a Examiner.com. Viitattu 16. heinäkuuta 2013. (englanniksi)
  19. Camacho, Pauline M. MD, FACE & Rehan, Kelly M.: Osteoporosis Causes 16.10.2012. Vertical Health LLC. Viitattu 16. heinäkuuta 2013. (englanniksi)
  20. Wilkonson, JM & Pollard, I: Accumulation of theophylline, theobromine and paraxanthine in the fetal rat brain following a single oral dose of caffeine 15.10.1993. (englanniksi)
  21. Kollmorgen, Danielle; McFadden, Lauren; Chau, Alex & Lopez, Jeffrey: Metabolism of Caffeine Effects of Caffeine. Viitattu 16. heinäkuuta 2013. (englanniksi)
  22. a b Kahvi.net
  23. Kraft Foods Finland 2011
  24. a b c d Kofeiinia sisältävien elintarvikkeiden varoitus- ja käyttöohjemerkinnät Elintarviketurvallisuusvirasto Evira.
  25. Pienikin määrä kofeiinia lisää keskenmenoja Tiede-lehti.
  26. Brent RL, Christian MS, Diener RM. Evaluation of the reproductive and developmental risks of caffeine. Birth Defects Res B Dev Reprod Toxicol. 2011 Apr;92(2):152-87. doi: 10.1002/bdrb.20288. Epub 2011 Mar 2.(englanniksi)
  27. Aro, Antti: Kahvi, tee ja kaakao terveysjuomina Duodecim terveyskirjasto. 2008. Kustannus Oy Duodecim.
  28. EU elintarvikealan tiedekomitea, 1999
  29. Maughan RJ, Griffin J (December 2003). "Caffeine ingestion and fluid balance: a review". J Hum Nutr Diet 16 (6): 411–20. doi:10.1046/j.1365-277X.2003.00477.x. PMID 19774754.  (englanniksi)
  30. O'connor, Anahad. "Really? The claim: caffeine causes dehydration", The New York Times, 2008-03-04. Luettu 2009-08-03. (englanniksi)
  31. Han, ME et al.: Inhibitory effects of caffeine on hippocampal neurogenesis and function 18.5.2007. (englanniksi)
  32. Risk assessment of caffeine among children and adolescents in the Nordic countries (pdf) Norden. (englanniksi)
  33. Excessive Cola Consumption Can Lead To Super-Sized Muscle Problems, Warn Doctors 20.5.2009. ScienceDaily, LLC. (englanniksi)
  34. Kalium Tohtori.fi. 11.06.2008. Terve Media Oy.
  35. Ralph E. Tarter, Robert T. Ammerman & Peggy J. Ott, Neurobehavioral pharmacology. Handbook of Substance Abuse Google-booksissa(englanniksi)
  36. a b Juliano L. M., Griffiths R. R. A critical review of caffeine withdrawal: empirical validation of symptoms and signs, incidence, severity, and associated features. Psychopharmacology. 2004 Oct;176(1):1–29(englanniksi)
  37. Evira.fi
  38. Caffeine tammikuu 2012. Australian Sports Commission. Viitattu 16. heinäkuuta 2013. (englanniksi)

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]