Про кофеин. Часть 1

Введение

Кофе, чай, кола - бодрящий эффект всех этих напитков определяется кофеином. Молекула кофеина, пожалуй, одна из самых “влиятельных” на нашей планете.
Только кофейная индустрия (производство, экспорт, обжарка, кофейни) оценивается в 200 млрд долларов, а если добавить сюда чай, энергитики, газировку - мы приблизимся к триллиону долларов. Просто для сравнения - Большой адронный коллайдер построили за 8 млрд, самый эффективный космический телескоп Хаббл обошёлся около 20 млрд, марсианская программа Илона Маска оценивается в 400-500 млрд долларов

Как работает кофеин?
Итак, сначала о главном. Кофеин не бодрит! Кофеин откладывает осознание нами усталости.

Начнём издалека.
За обеспечение наших клеток энергией отвечает АТФ, знакомая многим из школьного курса биологии. Аденозинтрифосфорная кислота - это универсальная заряженная батарейка нашего организма. Энергия запасена в её фосфатных хвостах, и когда она их теряет - отстаётся “голый аденозин”. То есть чем больше потрачено энергии - тем больше в нас аденозина. Поэтому организм так пристально следит за его концентрацией с помощью специальных рецепторов. У организма чёткое понимание - если аденозина много, значит мы устали.

Кофеин по химической структуре сходен с аденозином и умеет “садиться” на его рецепторы. И пока кофеин сидит на рецепторе - сигнал об усталости не проходит. Это можно сравнить с отключением датчиков противопожарной безопасности - в помещении дым коромыслом, но сигнал опасности не проходит.

Бывает ли зависимость от кофеина?

Да! Кофеин официально относится к психоактивным веществам с формированием лёгкой зависимости при регулярном употреблении.
Как формируется эта зависимость? Организм понимает, что аденозиновые рецепторы постоянно чем-то заблокированы - и увеличивает их число. При отсутствии блокирующих молекул (кофеина) усталость наступает быстрее. Здесь снова можно вспомнить метафору противопожарной безопасности - если постоянно отключать имеющуюся систему, придёт злой МЧСник и поставит новую, которая будет реагировать на каждый чих.
Но есть и хорошие новости - число рецепторов при отсутствии кофеина довольно быстро приходит в норму.

Никотин, кстати, действует ровно так же. Ровно так же формируется зависимость от никотина, только рецепторы другие - ацетилхолиновые. И ровно так же их количество увеличивается при регулярной блокаде. Поэтому те условные 3 недели дискомфорта, которые ощущают люди, бросившие курить - это не срок выведения никотина из организма, как многие думают. Никотин на 99% процентов выводится в течение суток. А вот на перестройку системы рецепторов времени нужно больше.

И всё-таки - кофеин полезен или вреден?

Короткий ответ - смотря кому и в каких дозах.

В умеренных дозах скорее полезен, но есть много нюансов!
Умеренная доза - это 300-400 мг в сутки, она содержится в 3-4 эспрессо, 2 литрах колы или 2 больших банках энергетика.

В исследованиях мы видим корреляции умеренного потребления кофеина со снижением риска болезни Паркинсона, некоторых заболеваний печени, диабета 2 типа и ряда нейродегенеративных состояний.

Кому кофеин может навредить:

- Люди с артериальной гипертензией и нарушениями ритма сердца: кофеин может повышать давление и провоцировать тахикардию

- Люди с нарушениями сна, тревожными расстройствами, склонностью к паническим атакам: кофеин усиливает возбуждение нервной системы, может провоцировать бессонницу, тревожность, дрожь, приступы паники
- Пациенты с гастритом, язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки, выраженным рефлюксом: кофеин и сопутствующие компоненты кофе повышают кислотность и раздражают слизистую

На этом пока ограничимся, и уже завтра будет второй пост, где мы рассмотрим самые часто задаваемые вопросы про кофеин:

- Почему на разных людей действует по-разному? Многим, например, после кофе хочется спать (я вот отношусь как раз к таким людям)
- Какой кофеин лучше - из чая или из кофе?
- Можно ли кофеин детям?
- Правда ли, что кофеин усиливает действие обезболивающих?

И, конечно, жду ваших вопросов в комментария - их тоже разберём!

Про кофеин. Часть 2

8 утра - время, когда кофе пьёт максимально количество людей, поэтому пост максимально своевременный!

Друзья, под первым постом вы оставили много вопросов, добавил их к тем, которые хотел рассмотреть изначально.

Итак, начинаем:

1. Почему на разных людей кофе действует по-разному?

Помимо стандартного пассажа о том, что все люди разные, можно выделить несколько конкретных ситуаций:

• Генетика ферментов печени. Варианты гена CYP1A2 задают скорость метаболизма кофеина: люди с быстрым вариантом перерабатывают его быстрее и могут пить кофе вечером без проблем, те, кому достался медленный вариант, получают более длительный и иногда более тяжёлый эффект.

• Чувствительность нервной системы. Люди с тревожными расстройствами, склонностью к тахикардии, мигреням чаще испытывают неприятные эффекты даже от малых доз кофеина

• Толерантность. При регулярном потреблении (несколько чашек в день) рецепторный аппарат адаптируется, и субъективный «вау‑эффект» ослабевает; при этом отмена воспринимается тяжело. К хорошему быстро привыкаешь

2. Какой кофеин лучше - из чая или из кофе?

Из комментариев - Имеет ли значение откуда мы его получим: кофе, чай, кола, матэ?
Сам по себе кофеин из разных источников совершенно одинаковый (это вообще базовый закон химии - свойства вещества определяются только химической формулой и не зависят от способа получения). Но субъективное чувство бодрости действительно может быть разным.

Во-первых, перечисленные продукты содержат не только кофеин, но и другие вещества, которые могут влиять на организм. Действие кофеина физиологически самое выраженное, но тем не менее.

Во-вторых - никто не отменял эффект плацебо. Я в своё время сильно увлекался мате, считал, что в нём содержится особый алкалоид матеин, пил его перед всеми спортивными соревнованиями и был очень доволен эффектом. Потом узнал, что матеин - просто другое название кофеина, эффект сильно снизился.

3. Можно ли кофеин детям и во время беременности?

Начнём с детей. Консенсус врачебного сообщества такой: детям до 12 лет кофеин лучше исключить полностью! Напомню, что кофеина достаточно много в коле, которая у детей весьма популярна

Для подростков рекомендуют ограничить употребление дозой в 100 мг в сутки (одна чашка кофе)

Во время беременности допустимой дозой считается 200 мг в сутки. Большие дозы ассоциируются с потенициальными рисками для плода.

4. Обезвоживает ли кофеин?

Коротко - практически нет. Несмотря на то, что кофеин является диуретиком, его эффект довольно слабый. Исследования показывают, что если человеку вместо воды давать чай/кофе, показатели гидратации остаются сопоставимыми

Когда эффект возможен?
При однократном приёме больших доз кофеина (≥250–300 мг за короткое время, то есть 2–3 крепких кофе подряд) у людей, которые обычно кофе не пьют, диурез временно возрастает.

Риск обезвоживания появляется, если человек систематически превышает рекомендуемую суточную норму кофеина (для взрослых ~400 мг/сут), при этом почти не пьёт обычную воду. Но такой режим уже начинает походить над эксперименты над собственным телом, которые мы не одобряем

5. Кофе(ин) и давление

Кофеин вызывает умеренный спазм сосудов и ненадолго повышает давление. Примерно на 5-10 мм рт. ст., по длительности - около часа
Эффект сильно зависит от того, пьёте ли вы кофе постоянно (тогда эффект сглаживается) или эпизодически (тогда он выражен намного сильнее).

Про кофеин (часть 3)

6. Кофе и молоко

Из комментариев
Говорят вредно кофе с молоком, расскажите пожалуйста так ли это.
И ещё что вредно кофе со сладким?
Снижает ли молоко действие кофеина?
Я свято верю в то, что капучино (в вопросе кофеина) менее вреден чем черный кофе.

Отвечаю по возможности кратко)
Первое. Взаимодействие химических веществ из кофе и молока действительно активно изучалось, выводы такие: специфических взаимодействий, которые могли бы снизить или увеличить физиологическую активность кофеина, не обнаружено.

Второе. Кофейные напитки с молоком часто имеют зашкаливающий калораж, я видел варианты флэт-уайта на 800 (!) калорий. Также много вопросов вызывает привычка пить кофе со сладким. Пусть никакого специфического взаимодействия нет, но калории-то никуда не деваются. Я кстати слышал очень вредную байку о том, что кофеин вообще нейтрализует калории булочки. Нет, не надо себя обманывать

Третье. Молоко может субъективно сглаживать вкусовые эффекты крепкого кофе за счёт вкуса, температуры и кислотности, но физиологический эффект кофеина не менятеся.

7. Кофе и другие продукты и вещества

Из комментариев
Считается, что кофе нельзя пить одновременно с препаратами железа, нужно выдержать промежуток 2 часа. А чай тоже нельзя? В нем же тоже кофеин
- С какими продуктами хорошо сочетается кофеин? Столкнулся с тем, что невролог рекомендуют его пить с обезболом для головы
- Да, вот интересно, я тоже слышала и не только про железо, но и любой витамин и БАД нельзя в один прием с кофе и чаем. Стараюсь развести по времени. Но но но …

Сначала про кофе и препараты железа. Здесь произошла небольшая путаница.
Действительно не рекомендуют принимать препараты железа с чаем, особенно с зелёным. Но дело здесь не в кофеине, он с железом практически не взаимодействует. Дело в таннинах и полифенолах - вот они образует нерастворимые комплексы. В кофе они тоже есть, но их сильно меньше. Итого - с железом строго нельзя чай, запрет на кофе менее строгий

Про взаимодействие кофеина и обезболивающих средств
Ваш невролог совершенно прав - кофеин действительно усиливает эффект от парацетамола, ибупрофена и аспирина, этот эффект давно известен. Посмотрите, например, на состав цитрамона - там кофеина довольно значительное количество

Про то, что приём БАДов и витаминов нужно разводить по времени с кофе - а вот тут универсального ответа быть не может, нужно смотреть на конкретные вещества, варианты взаимодействия могут быть очень разными

8. Субъективное восприятие количества кофеина

Из комментариев
Умеренная доза, 3 -4 эспрессо, это вроде ок вот две банки энергетика это нормально тоже?

Коротко - да, кофеина в двух больших банках энергетика будет примерно столько же, сколько в 3-4 чашках эспрессо. Но это не значит, что физиологический эффект тоже одинаковый. В энергетиках как минимум большое количество сахара плюс добавляются другие стимуляторы часто в довольно экстравагантных сочетаниях. Мой выбор - кофе.

Про бензин (часть 1, теоретическая)

Определение (максимально ёмкое)

Бензин - это горючая смесь лёгких углеводородов (Википедия)

Что такое углеводороды? Это целый класс химических соединений, состоящих из углерода и водорода. Углеводороды бывают очень разными, поэтому и свойства бензина варьируются в очень широких границах

Какой бензин хороший, а какой - плохой?
Избежим шуток о том, что тот, который есть в наличии - тот и хороший.
Нас будут интересовать 2 его качества - октановое число и примеси, которые могут навредить двигателю

Октановое число
Философская задача бензина - сгореть, выделив много энергии и продуктов сгорания, продвинув при этом поршень двигателя.

Но сгореть нужно в особом режиме, плавно пропустив волну горения, а не взорвавшись во всем своем объёме. Почему бензин может взрываться в двигателе? Всё дело в свободных радикалах. Это, грубо говоря, такие осколки молекул со свободной химической связью. И вот эта свободная химическая связь делает их максимально реакционоспособными - они реагируют буквально с первой попавшейся молекулой, многократно ускоряя реакцию и приводя в конечном итоге к взрыву.
Итак, чтобы не было взрывов - нужно свести к минимуму количество свободных радикалов. И тут у нас 2 пути.

Первый путь - это не дать радикалам образоваться.
Надежный способ - это использовать бензин, в котором много разветвленных и/или ароматических углеводородов. Они при сгорании образуют намного меньше свободных радикалов (не спрашивайте, почему - мне придётся изложить вам теорию ковалентной связи, вряд ли вы пришли в блог за этим)

А вот неразветвленные (их еще называют нормальными или н-алканами) ведут себя плохо - легко распадаются на радикалы и взрывают смесь.
Проблема в том, что нефть как раз в содержит много неразветвленных углеводородов. Поэтому если мы просто перегоним нефть (это исторически первый способ получения бензина), то и бензин мы получим с высоким содержанием этих “плохих” углеводородов. Чтобы увеличить количество “хороших” разветвлённых углеводороводов, химики и инженеры придумали разные процессы:

Изомеризацию - превращение алканов в разветвлённые изомеры
Риформинг (каталитический риформинг) - превращение парафинов и нафтенов в ароматические углеводороды
Алкилирование - синтез сильно разветвлённых алканов из лёгких фракций
Собственно, именно эти процессы и происходят на НПЗ. Каждый из них очень сложен, включает много стадий - именно поэтому современные НПЗ так футуристично выглядят.

Резюмирую - хороший бензин должен состоять из углеводородов, устойчивых к детонации, то есть дающих в условиях двигателя мало свободных радикалов.

Но есть ещё и второй путь повышения октанового числа.
Раз главное зло - это свободные радикалы, то можно добавить в бензин специальные вещества, которые будут их улавливать и нейтрализовывать. Такие вещества называются присадками. Исторически первыми использовали соеднения свинца (например, тетраэтилсвинец), они прекрасно справлялись с задачей, но были настолько токсичными, что от них постепенно отказались и сейчас их применение в автомобильном бензине запрещено.

И вот мы наконец добрались до главного - что такое октановое число?

Октановое число показывает, насколько бензин устойчив к детонации (взрыву) от сжатия в двигателе. Шкала идёт от 0 до 100, где за 0 взят н-гептан - вещество, которое взрывается от сжатия легко, а за 100 - изооктан, который взрывается с трудом. Если бензин марки АИ-95, значит, он по стойкости равен смеси, в которой 95% изооктана и 5% н-гептана. Чем выше октановое число, тем сильнее можно сжать топливо в двигателе, не опасаясь преждевременного взрыва, и тем мощнее и экономичнее работает мотор.

Важный вопрос - а что будет, если залить бензин с низким октановым числом в двигатель, который рассчитан на более высокое?

А вот об этом мы поговорим в следующем посте (и там же разбёрем ещё один важный вопрос - про примеси в бензине)

P. S. Важно - в этом посте есть несколько упрощений, которые не меняют общий смысл сказанного. Если вы выпускник кафедры нефти и органического катализа - пожалуйста, относитесь с пониманием