Thật ra caffeine không còn xa lạ và có nhiều sức hút trong bối cảnh hiện tại, khi mà chỉ với một cú click chuột mọi người có thể “đào” tất tần tật các thông tin liên quan, từ công thức cấu tạo, nguồn gốc, vai trò, đến từng phản ứng hóa học cụ thể của Caffeine. Song, với một trang tin về thức uống, sẽ thật thiếu sót nếu không đề cập gì đến caffeine, bài viết này như một nơi lưu trữ các thông tin mà mình góp nhặt được từ các nguồn tin cậy để dùng làm tài liệu tham khảo cho bạn đọc khi cần thiết.

Caffeeine là gì?
Caffeine, còn được gọi là Trimethylxanthine, coffeine, theine, mateine, guaranine, methyltheobromine hay 1,3,7-trimethylxanthine, là một xanthine alkaloid có thể tìm thấy được trong các giống cà phê, trong chè, hạt cola, quả guarana và (một lượng nhỏ) trong hạt ca cao ( theo Wikipedia).

Caffeine dường như là một phân tử khá ổn định trong cà phê. Nói cách khác, nó dường như không kết hợp hoặc tương tác với các phân tử khác. Tuy nhiên, nó có một đặc điểm kỳ quặc, theo đó nó có xu hướng không tuân theo các bước chuyển đổi điển hình giữa các pha. Vì vậy, thay vì thay đổi từ chất rắn sang chất lỏng sang chất khí, nó thường bỏ qua pha lỏng và biến trực tiếp thành chất khí – tức quá trình gọi là thăng hoa. Thăng hoa cho caffeine có thể bắt đầu ở 178°C. Nên đây được xem một trong những hợp chất rất bền với nhiệt, và ít hao hụt trong quá trình rang nhất.

Vai trò của Caffeine trong cây cà phê
Bản chất của Caffeine trong thực vật họ Coffea là một Alkaloid dạng bột màu trắng gây nên một phần vị đắng (bitterness) cảm nhận được trong cà phê. Caffeine thường được tìm thấy trong lá và quả của hơn sáu mươi giống cà phê được canh tác trên toàn thế giới với vai trò là một chất chống côn trùng tự nhiên. Trong cà phê Arabica , Caffeine chiếm hàm lượng trung bình 1,2% trong khi Robusta cao hơn, vào khoảng 2,2%. Đây là một trong các yếu tố giúp cây cà phê Robusta để phát triển mạnh trong môi trường khắc nghiệt hơn và chống chịu sâu bệnh tốt hơn.

Trái ngược với nhiều quan niệm phổ biến, hàm lượng Caffeine hầu như không thay đổi trong quá trình rang cà phê. Do nhiệt độ phân hủy cao, Caffeine trong cấu trúc tế bào của hạt cà phê rất ổn định ngay cả hơn 200°C (400°F).

Ảnh hưởng của Caffeine lên cơ thể
Các tác động được chứng minh lâm sàn của Caffeine đối với cơ thể có thể khái quát như sau: Giảm căng thẳng thần kinh, Tăng hưng phấn, Tăng huyết áp, Giãn nở phế quản, Lợi tiểu (từ 300 mg/ngày trở lên), Kích thích nhu động ruột, Mất ngủ.. (xem thêm tại Wikipedia).

Cơ chế hấp thụ Caffeine trong cơ thể
Bởi vì caffeine hòa tan tốt trong cả nước và lipid, vì vậy nó dễ dàng hấp thụ trực tiếp vào máu –  nhanh chóng tác động lên toàn cơ thể cũng như não. Bên cạnh tác động trực tiếp lên hệ thần kinh, Caffeine có thể được phân giải trong gan nhờ hệ enzyme cytochrom P450, đặc biệt, bởi isozyme CYP1A2 thành ba dimethyl xanthines (theo wikipedia), mỗi loại đều có tác dụng riêng lên cơ thể:
Paraxanthine (84%): Tăng lipolysis, dẫn đến tăng glycerol và mức acid béo tự do trong huyết tương
Theobromine (12%): Làm giãn mạch máu và tăng lượng nước tiểu.
Theophylline (4%): Làm dịu cơ trơn của phế quản, và được sử dụng để điều trị hen.

Tóm lại Caffeine tốt hay xấu?
Hiện tại có rất nhiều nghiên cứu chứng minh Caffeine có nhiều mặt tốt, và chưa có nghiên cứu ảnh hưởng tiêu cực của Caffeine. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) không xếp cafein vào nhóm các chất gây nghiện. Cục Quản lý Thực phẩm và Dược Hoa Kỳ (FDA) đã phân loại Caffeine là ” Được công nhận là an toàn ” (Generally Recognized As Safe)

Tác động thần kinh của Caffeine
Đã có nhiều nghiên cứu về tác dụng “tỉnh ngủ” của Caffeine lên hệ thần kinh. Các nghiên cứu này đều tập trung vào chất Adenosine do não bộ sản xuất khi ta không ngủ hoặc khi làm việc. Cơ thể càng làm việc nhiều thì Adenosine sản xuất càng cao.
Chất này sẽ bám các thụ thể ức chế của tế bào thần kinh (receptors), làm thần kinh giảm hoạt động và ta cảm thấy buồn ngủ. Đây không phải là một phản ứng xấu, mà là cơ chế sinh học hoàn toàn tự nhiên của con người. Vì nếu cứ kéo dài sự làm việc thì cơ thể sẽ mau suy nhược. Giấc ngủ là cơ hội để cơ thể nghỉ ngơi, bồi dưỡng sinh lực, sẵn sàng cho các hoạt động kế tiếp.

Cơ chế giúp tỉnh táo của Caffeine
Cơ thể luôn cần một nguồn năng lượng liên tục, có được nhờ phân tách phân tử chứa nhiều năng lượng gọi là ATP. Trong quá trình đó, nó giải phóng adenosine. Các thụ thể trong não bộ vừa khớp với phân tử này. Khi adenosine liên kết với những thụ thể này, nó kích hoạt các phản ứng sinh hóa làm cho các tín hiệu nơ-ron di chuyển chậm lại và làm chậm sự giải phóng các phân tử quan trọng khác trong não khiến bạn cảm thấy buồn ngủ.
Cafein ngăn chặn sự liên kết giữa các thụ thể và adenosine trong não. Cafein và adenosine có cấu trúc phân tử gần giống nhau, đủ để giả dạng adenosine liên kết với các thụ thể nhưng không đủ giống để kích hoạt chúng. Nói tóm lại, adenosine kích hoạt các thụ thể gây ức chế tế bào thần kinh của bạn. Còn cafein vô hiệu các thụ thể, vì vậy nó kích thích bạn.
Cafein cũng có thể tăng cảm xúc tích cực. Trong não còn có một chất khác gọi là dopamine, khi các thụ thể liên kết với dopamine sẽ giúp tăng cảm giác vui vẻ. Nhưng khi adenosine liên kết với những thụ thể này trước, nó sẽ thu hẹp các thụ thể và không cho dopamine liên kết nữa. Còn cafein thì khác, khi chiếm chỗ của adenosine, nó vẫn còn tạo đủ khoảng trống cho dopamine sẽ len vào.

Thời gian tác động & phân hủy của Caffeine
Caffeine từ cà phê hoặc đồ uống khác được hấp thụ bởi ruột non trong vòng 45 phút sau khi ăn và phân phối trong tất cả các mô cơ thể. Nồng độ ổn định trong máu đạt được trong vòng 1-2 giờ
Thời gian bán hủy sinh học của Caffeine (Tức thời gian cần thiết để cơ thể loại bỏ được một nửa liều lượng) rất khác nhau ở mỗi người và phụ thuộc nhiều yếu tố như: mang thai, các loại thuốc khác, chức năng của enzyme ở gan và tuổi tác.. Ở người trưởng thành khỏe mạnh, thời gian bán hủy của Caffeine là từ 3-7 giờ (Theo Wikipedia).

Liều lượng an toàn của Caffeine
Liều lượng Caffeine mà mỗi người có thể tiêu thụ là hoàn toàn khác nhau vì tùy thuộc vào khả năng phân giải caffeine của mỗi người, một số gần như “miễn nhiễm” với tác động của chất kich thích này, trong khi số khác gần như “điêu đứng và tăng động quá mức” dù chỉ với một cốc cà phê nhỏ. Các bạn có thể tham khảo cách tính lượng Caffeine tiêu thụ để biết chính xác số cốc cà phê có thể “nốc” vào cơ thể mỗi ngày. Riêng đối với những người quá nhạy cảm với caffeine nhưng vẫn yêu thích hương vị cà phê thì cà phê Decaf là lựa chọn thay thế.

Liều lượng Cafeine phổ biến như sau:
Người lớn khỏe mạnh và không có các yếu tố bệnh lý: 300-400 mg Caffeine một ngày – Tương đương 5 Cốc Espresso (25-30ml)
Cũng đối với người bình thường như trên, liều lượng tử vong vào khoảng 75-100 cốc cà phê – tương đương 150 -200mg Caffeine / 1kg trọng lượng cơ thể.