Quellen

Die typische Quelle für Koffein ist die Kaffeepflanze und die Kaffebohnen aus denen Kaffee gemacht wird. Der Koffeingehalt variiert stark zwischen den Sorten Arabica und Robusta sowie in geringerem Maße innerhalb der Sorten.

In der Regel gelten 100 mg Koffein als eine Dosis. Theoretisch entspricht dies einer Portion Filterkaffee (150 ml) oder einer halben Koffeintablette. Tatsächlich variiert der Koffeingehalt pro Portion ganz entscheidend, nämlich zwischen 75 mg und 250 mg. Üblicherweise enthält dunkel gerösteter Kaffee weniger als leicht gerösteter, da sich durch die Röstung der Koffeingehalt der Bohnen verringert.

Tee ist in vielen Kulturen eine weitere Koffeinquelle. Tee enthält etwas weniger Koffein pro Portion als Kaffee, (ungefähr halb so viel, je nach Stärke des Gebräus) obwohl bestimmte Arten von Tee, wie etwa geräucherter Lapsang Sou Chong und Oolong mehr Koffein enthalten.

Koffein kommt auch in Soft Drinks wie Cola vor. Solche Getränke enthalten typischerweise ca. 25 mg bis 50 mg Koffein pro Portion. Manche "Energy Drinks" wie Red Bull enthalten 80 mg Koffein, während andere mit 100 mg bis 400 mg deutlich mehr enthalten.

Matein und Guaranin sind weitere Namen für Koffein. Die Namen stammen von Yerba Maté und Guarana, koffeinhaltige Pflanzen aus denen Tee und anderes hergestellt werden. Viele Yerba Maté-Fans bestehen darauf, das Matein ein Stereoisomer von Koffein und damit eine vollkommen andere Substanz ist. Dies ist allerdings unmöglich; Koffein ist ein achirales Molekül ohne chirale Zentren und hat daher keine Stereoisomere. ähnliche Behauptungen wurden für Guaranin aufgestellt.

Koffein wird manchmal auch Teein genannt, wenn es in Tee vorkommt, da das Koffein in Tee früher für eine andere Verbindung gehalten wurde. Aber Tee enthält auch Xanthin und Theophyllin, deren chemische Struktur C7H8N4O2 anders als die Struktur C8H10N4O2 von Koffein ist. Das ist ähnlich wie mit dem Namensproblem bei Matein und Guaranin.

Kaffee

Tee und andere Getränke

Tisane

Tisane (d.h. Kräutertees) - Koffeingehalt hängt von den Kräutern ab, z.B. enthalten Kamille- and Rooibos-"Tees" kein Koffein, während Yerba Maté und Guarana sehr wohl Koffein enthalten. Viele Teetrinker behaupten von Kräutertee, dass er im Gegensatz zu schwarzem oder grünem Tee kein Koffein enthält.

Schokolade

Schokolade ist ebenfalls ein schwaches Stimulans, da es Theobromin, Theophyllin und Koffein enthält. Allerdings enthält Schokolade zu wenig von diesen Stoffen, als das eine essbare Portion auf Menschen, die einen Kaffee-Kick gewöhnt sind, spürbare Wirkung zeigen würde.

Andere Quellen

200 mg Koffein entsprechen

Innerhalb der EU muss auf der Verpackung darauf hingewiesen werden, wenn der Koffeingehalt 150 mg pro Liter übersteigt. Das gilt für Koffein jeglicher Herkunft (einschließlich Guarana, das viele Energy-Drinks enthalten). In vielen Ländern wird Koffein als Aromastoff aufgeführt.

Metabolismus und Toxikologie

Es wird davon ausgegangen, dass Koffein auf das Gehirn wirkt (genau genommen auf fast alle Zellen des Körpers, das alle Zellen Adenosin-Rezeptoren besitzen), indem die Adenosin-Rezeptoren blockiert werden und damit die Aufspaltung von zyklischem Adenosin-Monophosphat unterbunden wird. Wenn Adenosin auf Rezeptoren von Nervenzellen gebunden wird, wird die Aktivität der Nervenzellen verlangsamt; das geschieht beispielsweise während des Schlafs. Das Koffein-Molekül hat eine ähnliche Struktur wie Adenosin und wird an dieselben Rezeptoren gebunden, verlangsamt die Aktivität der Nervenzellen jedoch nicht. Stattdessen blockiert Koffein die Rezeptoren und damit die Adenosin-Reaktion. Durch die erhöhte Nervenaktivität wir das Hormon Epinephrin (Adrenalin) ausgeschüttet, was wiederum die Herzfrequenz und den Blutdruck erhöht, die Durchblutung von Muskeln erhöht, die Durchblutung der Haut und der inneren Organe sowie die Freisetzung von Glucose in der Leber verringert. Außerdem erhöht Koffein ähnlich wie Amphetamine den Spiegel des Neurotransmitters Dopamin im Gehirn.

Koffein wird schnell und vollständig im Gehirn abgebaut und hat nur kurze Wirkung im Gegensatz zu anderen Stimulanzien des Zentralnervensystems oder Alkohol. Bei vielen Menschen beeinträchtigt Koffein die Konzentration oder andere mentale Funktionen nicht, weshalb koffeinhaltige Getränke gerne während der Arbeit konsumiert werden.

Die ersten drei Stoffwechselprodukte von Koffein in der Leber sind drei Dimethylxanthine: Theophyllin (4%), Theobromin (12%) und Paraxanthin (84%). Theophyllin entspannt die glatte Muskulatur der Bronchien und wurde für die Behandlung von Asthma eingesetzt. Theobromin, das wichtigste Alkaloid in Kakao (Schokolade), kann die Blutgefäße erweitern und die Urinmenge erhöhen. Paraxanthin erhöht die Lipolyse, was zu einer Erhöhung von Glycerin und freien Fettsäuren im Blutplasma führt.

Anhaltender Koffeinkonsum kann zu Toleranzbildung führen. Während des Entzugs wird der Körper überempfindlich gegen Adenosin, wodurch der Blutdruck drastisch fällt, was wiederum Kopfschmerzen und andere Symptome bewirken kann. Jegliches aufgebaute Schlafdefizit macht sich während des Entzugs ebenfalls bemerkbar.

Zu viel Kaffee kann eine Koffeinvergiftung verursachen. Die Symptome dieser Störung umfassen Rastlosigkeit, Nervosität, Aufgeregtheit, Schlaflosigkeit, Gesichtsrötung, übermäßige Harnausscheidung, gastrointestinale Beschwerden bis hin zu Halluzinationen. Dies kann bei manchen Menschen schon bei einer kleinen Dosis von 250 mg pro Tag auftreten. Mehr als 1.000 mg pro Tag können zu Muskelzuckungen, Gedanken- und Redeschwall, Herzrhythmusstörungen, Herzrasen und psychomotorischer Unruhe führen. Eine Koffeinvergiftung kann ähnliche Symptome wie Panikattacken oder allgemeinen Angststörungen haben.

Die kleinste bekannte lethale Dosis (LD) liegt bei 3.200 mg intranvenös. Die LD50 von Koffein (das ist die lethale Dosis, die für 50% der Bevölkerung tödlich wäre) wird auf 13-19 g für eine durchschnittlichen Erwachsenen bei oraler Einnahme geschätzt. Die LD50 von Koffein hängt vom Gewicht ab und wird mit 150-200 mg pro kg Körpergewicht angegeben. Das entspricht ca. 140-180 Tassen Kaffee innerhalb eines engen Zeitrahmens, der von der Halbwertszeit abhängt. Die Halbwertszeit, d.h. die Zeit, die benötigt wird, um 50% des Koffeins zu metabolisieren, liegt zwischen 3,5 und 100 Stunden. Bei Erwachsenen liegt die Halbwertszeigt bei ca. 5 Stunden. Anti-Baby-Pillen erhöhen die Halbwertszeit auf 12 Stunden, bei Frauen ab dem dritten Schwangerschaftsmonat schwankt sie zwischen 10 und 18 Stunden. Bei Babies und Kleinkindern liegt die Halbwertszeit eventuell höher als bei Erwachsenen. Mit durchschnittlichem Kaffee und einer äußerst hohen Halbwertszeit von 100 Stunden, müsste ein Mensch also 100 Stunden lang jede Stunde 3 Tassen Kaffee trinken, um die tödliche Dosis einzunehmen. Während die Einnahme der tödlichen Dosis mit Kaffee aussergewöhnlich schwierig ist, wurden etliche Todesfälle durch die bewusste Überdosierung mit Koffeintabletten berichtet.

Während Koffein in der Regel für den Menschen unbedenklich ist, sind die Verbindungen Theobromin und Theophyllin deutlich toxischer für einige Tiere wie Hunde, Pferde und Papageien, da sie diese Stoffe wesentlich schlechter metabolisieren können.

Die Einnahme von Koffein kann das Risiko halbieren, an Diabetes Mellitus Typ 2 zu erkranken. Ursprünglich wurde das nur bei Patienten beobachtet, die hohe Mengen zu sich nahmen (7 Tassen pro day), mittlerweile wurde jedoch bewiesen, dass diese Beziehung direkt proportional ist (Salazar-Martinez 2004).

Koffein wird gelegentlich intravenös (in Form von 500 mg Koffeinbenzoat über eine Stunde verteilt) gegen Kopfschmerzen nach einer Lumbalpunktion verabreicht.

Obwohl Koffeinlösungen üblicherweise als chemischer Maßstab für Bittkeit gelten, wird Koffein in manchen Soft Drinks wie z.B. Cola als Geschmacksstoff verwendet.

Missbrauch und Überdosierung

Koffein wird in seinen vielen Formen seiner stimulierenden Wirkung wegen konsumiert. Heute kann diese Substanz in großen Mengen produziert werden und ist in vielen Produkten enthalten. Reines Koffein, wie etwa in Koffeintabletten, ist überall erhältlich. Diese Tabletten werden teilweise von Studenten und Schichtarbeitern eingenommen, um eine ganze Nacht ohne Schlaf auszukommen.

Koffeintabletten waren im Brennpunkt der Medien wegen einiger Todesfälle unter Studenten, meist wegen einer Überdosis Koffein. Ein solcher Fall war der des Studenten Jason Allen aus North Carolina. Er schluckte fast eine ganze Flasche mit 90 solcher Tabletten. Das entspricht ungefähr 250 Tassen Kaffee (oder 5 Litern Espresso). Allen nahm ungefähr 18g Koffein ein, da Koffeintabletten in den U.S.A. auf einen Höchstwert von 200mg beschränkt sind und die meisten Präparate mit dieser Dosis hergestellt werden. Einige weitere Todesfälle durch Überdosierung wurden bekannt, meistens durch übermäßigen Tablettenkonsum.

Studien an Menschen haben gezeigt, dass Koffein Fehlgeburten verursachen oder das Wachstum des Fötus verlangsamen kann, wenn mehr als eine Tagesdosis von 300 mg konsumiert wird (das entspricht 3 Tassen Kaffee). Zudem können große Mengen an Koffein während der Schwangerschaft beim Fötus Herzrhythmusstörungen verursachen.

Übermäßiger Koffeingenuss kann Blutdruck, Puls und Urinproduktion erhöhen, zu Gefäßverengung (Verengung oberflächlicher Blutgefäße) führen und damit kalte Hände oder Finger verursachen, zu erhöhten Konzentrationen von Fettsäuren im Blut und erhöhter Produktion von Magensäure führen.

Im Fall einer Überdosis sollte der Patient ruhen. Innerhalb einer Stunde nach Auftreten der ersten Symptome erreicht die Wirkung ihr Höchstmaß für eine Dauer von ca. 15 - 30 Minuten. Danach sollten die Symptome nachlassen und schließlich abklingen.

Lange Phasen des Missbrauchs können zu Schäden der Speiseröhre (Personen, die große Mengen Koffein konsumieren, haben ein erhöhtes Risiko für Magengeschwüre, Speiseröhrenentzündungen und gastroösophagealen Reflux), Herzproblemen, Schlaflosigkeit, chronischen Verspannungen und Nervosität führen.

Eine gefährliche Ausprägung des Koffeinmissbrauchs ist es, trotz starkem Alkoholgenusses oder Schlafdefizits wach zu bleiben. Tätigkeiten wie das Führen eines Kraftfahrzeugs können unter solchen Umständen sehr gefährlich sein. Abgesehen davon kann Koffein die schwache geistige Leistungsfähigkeit durch Schlafmangel nicht aufwiegen.

Der Begriff Koffeinismus bezeichnet die Sucht (oder schwächere Abhängigkeit) nach Koffein.

Geschichte

Obwohl der Tee-Konsum in China vor Tausenden von Jahren seinen Anfang nahm, wird der Konsum von Koffein seiner pharmazeutischen Wirkung wegen zum ersten Mal schriftlich dokumentiert für die Sufis des 15. Jahrhunderts aus Jemen. Sie tranken Kaffee, um während Ihrer Gebete wach zu bleiben. Im 16. Jahrhundert gab es die ersten Kaffeehäuser in Cairo und Mecca. In Europa öffneten die ersten Kaffeehäuser im 17. Jahrhundert.

Koffein wurde 1819 von dem deutschen Chemiker Friedrich Ferdinand Runge isoliert. Der Legende zufolge tat er dies auf Anregung von Johann Wolfgang von Goethe (Weinberg & Bealer 2001).