Kawa i kofeina – kompendium wiedzy

Trochę historii

Dla jasności dalszych rozprawek musimy zacząć od totalnych podstaw. Istnieją dwie rośliny należące do rodziny roślin okrytonasiennych, marzanowanych – Rubiaceae. Z tej rodziny właśnie pochodzi Coffea arabica L. (czyli nasza ARABIKA) i Coffea canephora (tak zwana ROBUSTA), widać zatem, że należy wyróżnić dwa różniące się od siebie gatunki kawy.

Wobec tego co właściwie je odróżnia? Po pierwsze to liczba chromosomów: dla arabiki 44 i 22 dla robusty, różnią się również rozmiarem i kształtem ziaren, odpornością i oczywiście: smakiem i aromatem. Oba gatunki posiadają obecnie dziesiątki odmian, pododmian czy hybryd. Rozbiór drzewa genealogicznego kawy zająłby nam na pewno dużo czasu dlatego dziś nie będziemy się tym zajmować, warto nadmienić tylko, że stara, szlachetna odmiana Geisha , uważana jest za jedną z najlepszych kaw świata, daje napary o aromatach kwiatowo-owocowych, jest niesamowicie słodka.

Kawa została odkryta ponad 1000 lat temu. Do dziś nie mamy pewności w tej kwestii, można jednak wierzyć, że ziarna arabiki swoje początki wywodzą z rejonów południowego Sudanu, Jemenu i Etiopii. Później trafiła ona do Indii i Arabii Saudyjskiej, w XV wieku Sufi pijali napar z nasion kawowca, mocno zbliżony do dzisiejszej Cascary. Nazywali go „quishr” lub „arabskim winem” miał im pomagać w utrzymaniu pobudzenia podczas nocnych modlitw. Już w tamtych latach ludność zauważała atuty kawy, dla których dziś większość z nas sięga po filiżankę kawy każdego poranka.

Od roku 1500 kawa zaczęła przypominać napar jaki jest nam znany obecnie, co zawdzięczamy ludności arabskiej. W późniejszych latach była szmuglowana, transportowana na różne sposoby przez co pod koniec XVII wieku kawa gościła we wszyskich holenderskich koloniach. Dzięki holendrom dotarła do Francji a także francuskich kolonii. Dalej na Karaiby, do Ameryki Centralnej i Meksyku. Dziś produkcja kawy obejmuje całkowicie nowe rejony świata, szczególnie prężnie rozwija się w Azji.

Kawa jest owocem

Napój znany nam dziś jako kawa, to wypalone ziarna owocu kawowca. Owoce rosną na krzewach, bardzo mocno przypominając wiśnie. Jak bywa z większością owoców – im owoc dojrzalszy tym więcej słodyczy możemy w nim odnaleźć. Tutaj pojawia się analogia do winogron czy jabłek. Najlepszym zatem momentem na zbiór jest idealna dojrzałość.
Znów podobnie jak w przypadku winogron i winnic, niekiedy plantatorzy decydują się na inny czas zbiorów, jak w przypadku produkcji wina liczy się tutaj kwestia jakości i smaku.
Każdy owoc składa się z: skórki, miąższu, pektyny, łuski, skórki pergaminowej i najważniejszych dwóch ziarenek kawowca.

Arabika w przeciwieństwie do robusty będzie posiadała inne wymogi co do jej uprawy (kolejna analogia do wina). Liczyć tutaj będzie się odpowiednia wilgotność powietrza, niższa temperatura powietrza i odpowiednie zacienienie. Arabica najlepiej czuje się na zachodnich i południowych zboczach, gdzie może schować się w cieniu kakaowców, bananowców czy innych drzew rosnących na żyznych, wulkanicznych glebach.

Ważnym elementem związanym z wysokością plantacji, na której rośnie kawa jest użycie chemii i przemysłu. Na uprawach położonych wyżej gdzie temperatura powietrza jest niższa, występuje większe zacienienie, wilgotność powietrza rośnie, w wyniku tych kilku składowych tworzy się naturalny kompost, to właśnie dzięki niemu i odpowiedniej jakości gleby zawdzięczamy bogactwo olejków eterycznych zawartych w kawie.

Poprzez wysokie zbocza, niemożliwa jest uprawa przemysłowa, która z powodzeniem jest stosowana na nizinach. Nie możemy zatem korzystać ze sztucznych nawozów, stosowania hormonów, pestycydów czy innych środków chemicznych w celu pozbycia się pasożytów, grzybów czy innych szkodników. Zastosowanie przemysłowych metod w kontekście uprawy kawy kończy się zabiciem „smaku kawy”, staje się ona cierpko-kwaśna, gorzka, pozbawiona aromatów i słodyczy.

Chemia zielonych ziaren

W tym miejscu musimy zaznaczyć kilka kwestii związanych z chemią, które będą miały bardzo duży wpływ na to co możemy otrzymać z naparu, na co zwrócić uwagę i czy możemy czerpać z kawy jakieś korzyści.

Zielone ziarno kawy, czyli wyłuskane ziarno z owocu, które nie zostało jeszcze poddane procesowi palenia zawiera w sobie pewne elementy, jak:

Cukry

W ziarnach zawarta jest znikoma ilośc polisacharydów, sacharoza stanowi 6-9% suchej masy ziaren i to ona zapewnia słodycz w filiżance. Odpowiada również za kwasowość z racji tego, że w czasie palenia kawy przy reakcji karmelizacji sacharozy dochodzi do uzyskania kwasu octowego. Monosacharydy stanowią 43-45% suchej masy ziarna, przeważa mannoza i galaktoza.

Lipidy

Dominują trójglicerydy, stanowią około 16% suchej masy ziaren. Zawartość tłuszczy pozwala zachować lepszy aromat i odczuwanie smaku kawy w ustach. Wyższy poziom lipidów w kawie jest uznawany za wyznacznik lepszej jakości zielonych ziaren. Niestety są też one wyzwaniem w kontekście jakości, ponieważ po wypaleniu kawy ulegają one utlenieniu i jełczeją w procesie przechowywania kawy. To dlatego dobre palarnie polecają spożycie kawy w konkretnym terminie od daty otwarcia opakowania.

Ponad to, cechą po której możecie poznać dobrą palarnie jest fakt, że nie sprzeda Wam ona ziaren świeżo wypalonych, zapamiętajcie ten niuans – dlaczego? Kawa świeżo wypalona potrzebuje pewnego okresu „odpoczynku” na eliminację gazów powstałych w wyniku palenia jak i osiągnięcia optymalnych, zbalansowanych walorów smakowych. Wobec tego jeśli ktoś oferuje Wam świeżo palone ziarna (krócej niż 5 dni od daty palenia) – unikajcie takich miejsc. Kawa pod espresso wymaga jeszcze więcej czasu.

Białka

Białka i wolne aminokwasy to 10-13% suchej masy ziaren. Aminokwasy w połączeniu z cukrami redukującymi w ziarnach, w czasie ich wypalania wchodzą w nieenzymatyczną reakcję zwaną reakcją Maillarda. W wyniku tej reakcji dochodzi do wytworzenia glykozyloamin i melanoidyny, które odpowiadają za słodko-gorzki smak, brązowy kolor i wyczuwalne aromaty pieczenia w kawie.

Alkaloidy

Dwa alkaloidy, kofeina (o której więcej w dalszej części artykułu) i trygonellina, stanowią około 0,9 – 1,2% suchej masy ziarna. Odpowiadają za uczucie goryczy i właściwości stymulujące kawy. Co ciekawe kawowiec produkuje kofeinę w celach obronnych przed zjedzeniem przez owady. Co za tym idzie, można zakładać, że ziarna pochodzące z wyżej położonych plantacji będą zawierać o wiele … zgadza się, mniej kofeiny niż te z niższych wysokości z racji tego, że występuje tam mniejsze ryzyko ataku ze strony insektów.

Nasuwa się wobec tego myśl, że kupując kawy z plantacji położonych niżej możemy się spodziewać mocnejszej, pobudzającej kawy z dużą zawartością kofeiny, niestety sprawa nie wygląda tak prosto a decydujący czynnik ma tutaj jedna zmienna, o której opowiem dalej.

Sama trygonellina w czasie wypalania ziaren zamienia się w pirydyny i kwas nikotynowy, bardziej znany jako witamina B3. Szacuje się, że 200g naparu w zależności od stopnia wypału ziaren będzie zawierać od około 20 do 80 mg niacyny. Przydatny aspekt przed treningiem, prawda?

Wilgotność

Idealnie sucha waga zielonych ziaren powinna zawierać 10,5 – 11,5% wody.

Kwasy organiczne

Przede wszystkim kwas chlorogenowy, stanowi 7-10% suchej masy ziaren. Odpowiada ona za kwasowość, cierpkość i gorycz w kawie. Ma on również właściwości antyoksydacyjne. Inne kwasy organiczne zawarte w ziarnach kawy to: cytrynowy, kawowy, mlekowy, jabłkowy, octowy i mrówkowy.

Wpływ obróbki ziaren na to czego oczekujemy od kawy

Wyróżnia się trzy podstawowe metody obróbki kawy: sucha, mokra i półmokra. Każda z nich będzie wpływać na charakter otrzymanych ziaren.

Metoda natural czyli obróbka sucha

To najstarsza ze stosowanych metod. Jest formą łatwą a przy tym trudną. Łatwą, ponieważ po zbiorach owoce układa się na patio gdzie suszą się one w słońcu, do momentu aż wyschną i ziarno będzie łatwe do wyłuskania. W trakcie procesu suszenia ziarna trzeba regularnie mieszać by zapobiec procesom fermentacji i pleśnienia. Po wyłuskania ziaren są one suszone dalej by potem pozbyć się łuski i sortowane. W czasie suszenia z owoców odparowuje woda, a cukry przenikają do środka ziarna. Kawy, przy których stosuje się tą metodę obróbki dają niesamowicie słodkie, owocowe i soczyste napary. Bardzo przypominające konfiturę z czerwonych owoców. Słodycz przeważa nad delikatną kwasowością. Ziarna pochodzące z obróbki natural: są gładkie i przypominają malutkie kuleczki mlecznej czekolady.

Obróbka washed czyli mokra

W procesie tym ziarna są umieszczane w „mokrych młynach”, których zadaniem jest zerwanie skórki i części miąższu z ziaren. Płyną one dalej specjalnymi kanałami. W czasie tej „podróży” na powierzchni wody pojawiają się ziarna, które są zepsute, odławia się je. Dalej owoce wpadają to depulpera, którego zadaniem jest zdjęcie całego miąższu z ziaren. Jego wnętrze przypomina wielkie tarki.

Kolejnym krokiem jest dalsza „podróż” ziaren, które spływają do zbiornika fermentacyjnego, w którym kawa zostanie poddana kontrolowanemu procesowi fermentacji. Dalej kawa jest ponownie myta, co prowadzi do usunięcia z niej skórki pektynowej i suszona na słońcu. Po wysuszeniu podobnie jak w metodzie suchej usuwa się łuskę i sortuje ją. Kawy otrzymywane metodą washed są bardziej herbaciane w smaku, przeważają cytrusy, kwasowość jest wyraźnie wyższa a smak czystszy.

Metodę półmokrą/semi-washed reprezentują obróbki miodowa/pulped natural (honey) i giling basah.

W obróbce miodowej z owoców mechanicznie usuwa się miąższ a później ziarna suszy się na słońcu. Kawy uzyskane w tej metodzie charakteryzują się wysoką słodkością, poprzez częściowe pozostawienie miąższu wraz z warstwą pektynową w czasie suszenia. Metoda giling basah jest bardzo zbliżona do miodowej, uzyskuje się jednak kawy bardziej ziemiste, o cięższych body poprzez trochę inne metody w czasie obróbki.

Charakterystyka kaw z różnych państw

Opiszę po krótce kilka z nich, czego możecie spodziewać się po samym pochodzeniu ziaren, kiedy następują zbiory, będzie miało to duże znaczenie w kontekście Waszych upodobań smakowych i tego, czego szukacie w kawie.

Brazylia

Ten duży kraj, jest największym producentem kawy na świecie, posiada bardzo dużo plantacji, te najbardziej znane to: Sul de Minas, Cerrado czy Minas Gerais. Zbiory przypadają na okres od maja do września. Ziarna z Brazylii są słodkie, nie mają wysokiej kwasowości, możecie odnaleźć w nich nuty orzechowe i czekoladowe. Jeżeli zastosowano obróbkę natural mogą okazać się bardzo owocowe. TIP: bardzo często na opakowaniach kaw z Brazylii można zobaczyć napis: Brazylia Santos, nie jest to jednak region, a nazwa portu z jakiego zostały wysłane ziarna. Jeżeli producent podaje, że to region – oznacza to, że tak na prawdę nikt nie ma pojęcia skąd pochodzą te ziarna.

Kolumbia

To czwarty producent na świecie, najbardziej znane regiony plantacji to: Nariño, Cauca, Huila, Tolima. Zbiory w Kolumbii przypadają na dwa okresy, od marca do czerwca i od września do grudnia. Po ziarnach z Kolumbii można spodziewać się, różnych aromatów: od deserowej czekolady po tytoń czy konfitury.

Kostaryka

Kraj pełen świetnych odmian, pełnych słodyczy jak geisha. Najbardziej znane regiony to: Tarrazu, Central Valley, Brunca. Kawy z Kostaryki są osiągają dużą czystość w smaku, zachowują wysoką słodycz ale zbalansowaną przyjemną kwasowością. Przeważają czerwone owoce, cytrusy, orzechy czy suszone owoce.

Salwador

Najbardziej znane regiony to: Alotepec czy Quezaltepec. Zbiory odbywają się od października do marca. Ziarna pochodzące z tego kraju są zbalansowane, z miłą słodyczą o orzechowych aromatach.

Gwatemala

Ten kraj może pochwalić się uprawami znajdującymi się na dużych wysokościach. Zbiory przypadają na okres od listopada do kwietnia. Najbardziej znane regiony to: Huehuetenango, Antigua czy Fraijnes. Ziarna z Gwatemali są bardzo słodkie, pełne owocu w połączeniu z nutami kwiatowymi czy mlecznej czekolady.

Panama

Z tego kraju wywodzi się jedna z najlepszych odmian geisha. Każdego roku w Panamie odbywa się konkurs The Best of Panama, gdzie specjaliści wybierają najlepsze ziarna z danego roku, które później osiągają horendalne ceny na aukcjach. Najbardziej znane regiony to: Boquete, Candela i Renacimiento. Ziarna z Panamy są delikatne, o miłej owocowej kwasowości, bardzo dużej słodyczy z aromatami owoców tropikalnych oraz kwiatów.

Etiopia

Ojczyzna kawy, to piąty producent na świecie. Najbardziej znane rejony to: Yirgacheffe, Sidamo, Djimmah. Zbiory przypadają na okres od października – do grudnia. Kawa z Etiopii cechuje się wyższą kwasowością, posiada aromaty bergamotki (często mylona z herbatą Earl Grey), truskawek, cytrusów i nut kwiatowych.

Kenia

Zdecydowanie mój ulubiony region. Ten kraj specjalizuje się w hybrydach, jak SL-28 i SL-34. Zbiory przypadają na okres od października – grudnia. Najbardziej znane regiony to: Nyeri, Kirinyaga i Muranga. W ziarnach z tego kraju dominuje żywa, kwasowość, duża słodycz, nuty owoców leśnych i cytrusów, nuty winne i wytrawne.

Rwanda

Najbardziej znane regiony to: Huye i Ngoma. Zbiory przypadają na okres między marcem a sierpniem. Ziarna z tego kraju słyną z tak zwanego POTATO DEFEKT, czyli defektu polegającego na aromacie surowych ziemniaków w ziarnach. Te kawy cechuje miła kwasowość, aromaty śliwkowe, jabłkowe, spotyka się również aromaty korzenne i kakao.

Poza ziarnami z single czyli pochodzących z jednego miejsca, danej plantacji tworzy się również blendy. Blend jest to łączenie ziaren pochodzących z kilku regionów lub różnych krajów. Takie mieszanki tworzy się głównie pod espresso w celu otrzymania odpowiedniego body, balansu smakowego i ciekawych aromatów. Głównym celem jest wzajemne uzupełnienie się ziaren, choć zdarzają się oczywiście blendy totalnie przypadkowe jak wspomniana brazylia santos.

Samo pochodzenia ziarna to nie wszystko, ważny jest również stopień wypału poszczególnych ziaren. Po jaśniejszym wypaleniu możemy spodziewać się aromatów bardziej orzechowych i karmelowych, te ciemniejsze dają aromaty czekoladowe czy waniliowe.

Wypalenie kawy na kolor czarny, smolisty daje kawy o posmaku smoły, spalenizny, asfaltu, tak często spotykane w większości sieciowych kawiarni w naszym kraju. Z tego też faktu wynika duża dozą niechęci i sceptycznego podejścia do ludzi zainteresowanych kawą, ziarnami speciality czy alternatywnymi metodami parzenia. Nasze społeczeństwo nie jest nauczone picia dobrej jakości espresso, dobrej jakości kawy, dlatego osoby, które posmakują dobrze przyrządzonego naparu pod ich gust już nigdy więcej nie powrócą do sieciówek.

Zapamiętajcie, że dobre skomponowanie różnych ziaren i stopnia ich wypalenia to wstęp do idealnego espresso. Kawa nie może być spalona.

Idealna kawa? Porozmawiajmy o wodzie

Woda to 98-99% filiżanki kawy! Zatem jej jakość będzie odgrywać kolosalne znacznie jeśli chodzi o to co chcemy uzyskać z naszego naparu. Słyszeliście o TDS-ach i refraktometrze? Nie? Już wszystko tłumaczę.

Na co dzień towarzyszą nam różne miary, metry, kilometry, minuty i sekundy. Zdejmując tajemniczą aurę wyjaśniam.
TDS (Total Dissolved Solids) – jest to całkowita ilość rozpuszczonych w wodzie substancji. To jednostka miary, którą wykorzystuje się do opisu koncentracji otrzymanego naparu z kawy lub mineralizacji wody, której chcemy użyć do przygotowania naparu. Mamy miarę, brakuje nam jednostek. TDS wyraża się w najczęściej w mg/l, ppm (przydatne do oceny jakości wody) i procentach (najczęściej używane do oceny naparu).

W Twojej okolicy na pewno znajduje się butelka wody mineralnej/źródlanej, weź ją do ręki. Na odwrocie znajduje się tabelka z zawartością jonów rozpuszczonych w Twojej wodzie. Dla przykładu niech będzie to całkowita suma 815 mg/l. Ta wartość to właśnie nasz TDS. Wobec tego w tej wodzie rozpuszczono 815 mg różnych substancji w litrze. Im wyższy TDS, tym wyższa mineralizacja, to logiczne.

Czym są wobec tego ppm-y? 1 ppm informuje nas o tym, że na milion cząsteczek płynu przypada jedna cząsteczka rozpuszczonej w tym płynie substancji.
Dla ułatwienia – 1 mg/l = 1 ppm

Procenty, to jednostki, w których swój wynik prezentuje refraktometr. Jest to urządzenie, które zyskało sporą popularność w świecie kawowym. Mierzy ono TDS, ale nie wody a naparu z kawy. Czyli pokazuje nam ile jest kawy w kawie.
Dla przykładu osiągając wynik 1,4% na ekranie refraktometru oznacza on, że w filiżance jest 98,6% wody a 1,4% to substancje pochodzące z ziaren kawy. To właśnie nazywa się TDS-em kawy lub jej koncentracją. Będzie to miało kluczowe znaczenie w kontekście naszej kofeiny.

Jaka wiedza z tego płynie?

Wobec tego jaka jest rola wody? Ogromna. Najważniejszą tutaj kwestią będzie jej twardość, a więc zawartość wapnia. Ważną cechą jest również niska zawartość składników mineralnych. Idealna woda do parzenia kawy powinna mieć: pH 7, nie zawierać chloru, żelaza, miedzi, manganu, zawartość sodu powinna oscylować od 5 do 10 mg/l, zawartość wapnia od 30 – 80 mg/l a TDS wynosić 100-200 mg./l.

Dlatego bardzo poleca się stosowanie filtrów do wody w zaciszu domowym a w kawiarniach z prawdziwego zdarzenia znajdują się filtry, którymi można samemu dobierać odpowiednią zawartość minerałów do tego co chcemy uzyskać. Dlaczego to tak ważne? Im gorsza jakość wody, tym mniej aromatów i co najważniejsze w kontekście naszego artykułu tym mniej kofeiny możemy uzyskać w naparze. Stąd właśnie kawa smakuje inaczej w różnych miejscach.

TIP: Pamiętajcie, że litr wrzątku to 960g wody, zatem by uzyskać litr naparu z 60g kawy należy użyć 1020g wody. Stosuje się mnożnik 1:17 (1g kawy na 17g wody) co daje prosty rachunek 17 x 60 = 1020.

Ta cała kofeina..

Kofeina to organiczny związek chemiczny, alkaloid purynowy, zawarty w ziarnach kawy i innych surowcach pochodzenia roślinnego. Prawie 200 lat temu dwudziestopięcioletni niemiecki analityk chemiczny Friedlieb Ferdinand Runge wyizowalował ten związek z ziaren kawy. Niedługo później francuski naukowiec w czasie podobnych prac również osiągnął ten sam efekt.

Te prace zainspirowały naukowców do przyjrzenia się popularnemu w Europie piciu kawy. Patrząc na rys historyczny, można dojść do epoki kamienia łupanego, gdzie już wtedy ludzie poszukiwali naturalnego stymulatora mogącego pomóc im w codziennych wyzwaniach, bólach głowy, senności czy łagodzeniu bólu. Na początku XX wieku kofeinę zaczęto używać w celach leczniczych do produkcji napojów Coca-Cola, które zawierały kokainę pochodzącą z liści koki i kofeinę z owoców kawowca.

Tym dwóm składnikom też zawdzięczana jest nazwa popularnego napoju. W 1928 roku tysiąc puszek Coca-Coli poleciało z olimpijczykami Stanów Zjednoczonych na olimpiadę w Amsterdamie. Co ciekawe Pepsi-Cola i Coca-Cola do dziś jest partnerem olimpijskim jak również najważniejszych imprez sportowych na świecie.

Pierwsze zastosowania kofeiny w sporcie miały pomóc w zmniejszeniu zmęczenia i działaniu pobudzającym pracę mięśni. Od XX wieku powszechnie używano mieszanek roślinnych do poprawy wydolności sportowców. Zawierały one takie związki jak kokaina, strychnina, eter i heroina. Tajne przepisy miały na celu pokonanie konkurencji. W latach 20 XX wieku kokaina i heroina stała się lekami na receptę, w latach 60 opracowano testy antydopingowe.

W późniejszym czasie trwało bardzo dużo badań, które skupiały się głównie na obszarach wpływu kofeiny na: wytrzymałość, jej działania podczas długotrwałego wysiłku i pozbawienia snu co miało wysoki wpływ na operacje wojskowe oraz wpływ kofeiny na wyniki sportowe.

Działanie kofeiny

Jeżeli mamy rozmawiać o działaniu kofeiny musimy zanurzyć się głęboko w chemię i fizjologię naszego organizmu. Kofeina a bardzo duże podobieństwo do adenozyny, która jest związkiem niesamowicie aktywym w naszym organizmie. Adenozyna może funkcjonować jako pojedyncza cząsteczka lub wiązać się w wiązania jak np. ATP, które jest najważniejszą formą energetyczną organizmu. Jak wynika z badań cząsteczka adenozyny będzie miała wpływ na rozszerzanie naczyń krwionośnych, uwalnianie hormonów, pełni również rolę sygnalizacyjną. Kofeina może wiązać się z receptorami adenozyny, jednak w większości przypadków będzie ona antagonizować to wiązanie.

Kofeina po spożyciu pojawia się gwałtownie w naszej krwi, jej szczytowe wartości przypadają na okres od 45 – 90 min od spożycia. Większość badań opisuje poziom kofeiny we krwi po spożyciu czystej kofeiny w postaci tabletek, jest bardzo mało źródeł okazujących wpływ spożycia kofeiny w kawie na jej poziome we krwi. Warto również zaznaczyć, że same osiągane poziomy mogą być bardzo indywidualne dla danej jednostki.

Metabolizm kofeiny

Kofeina jest substancją wolno metabolizowaną, jej biotransformacja zachodzi w wątrobie i w 95% jest zależna od CYP1A2, który u ludzi jest kodowany przez gen CYP1A2. Wobec tego proces usuwania kofeiny z organizmu dla każdego z nas może być mocno indywidualny i zależeć od posiadanego genotypu CYP1A2, płci, stanu fizjologicznego, stanu zdrowia i palenia papierosów. Okres półtrwania kofeiny wynosi od 3,5 do 5 godzin. Oznacza to, że tylko połowa oryginalnej kofeiny pozostaje we krwi po upływie od 3,5 do 5 godzin. W ciągu kolejnych 3,5 do 5 godzin, druga połowa kofeiny znika, pozostawiając tylko 25% pierwotnej ilości, cały proces powtarza się dalej. W związku z tym ślady kofeiny mogą znajdować się w organizmie nawet przez dobę po jej spożyciu. Cała kofeina nie ulega rozkładowi, około 0,5% do 3% jest wydalane z moczem, stanowi to podstawę testów z moczu na zawartość kofeiny.

Niektóre leki lub substancje chemiczne zawarte naturalnie w żywności mogą wpływać na aktywność enzymów wątrobowych co może również prowadzić do dużej zmienności w metabolizmie kofeiny, poprzez przyśpieszenie lub zwolnienie rozkładu. Produkty uboczne rozkładu kofeiny pojawiają się w ciągu kilku minut od jej spożycia i obejmują takie związki jak: paraksantyna (85%), teobromina (10%) czy teofilina (5%). Skąd znamy te związki? Owszem, występują w mniejszych ilościach w niektórych znanych nam produktach zawierających kofeinę jak np. herbata zawierająca teofilinę czy czekolada zawierająca teobrominę. Wchodzą one również w skład niektórych suplementów pobudzających, przedtreningowych.

Wpływ kofeiny na ciało

Kofeina poprzez swoją farmakokinetykę ma duży okres czasu przez, który może wywoływać wpływ na organizm. Bardzo ważnym faktem jest to, że może ona przekraczać barierę krew-mózg. W związku z tym powinna mieć ona zdolność do wchodzenia w reakcję z każdą tkanką w naszym ciele, poprzez wiązanie się z receptorami na powierzchni tkanki lub uzyskanie dostępu do danej komórki. Najpowszechniejszym sposobem działania kofeiny jest zdolność do konkurowania o receptory adenozyny znajdujące się w wielu częściach naszego organizmu.

Wpływ na nadnercza

Nadnercza są narządem uwalniającym kilka hormonów do krwioobiegu, które należą do katecholamin, czyli hormonów nazywanych stresowymi. Rdzeń nadnerczy odpowiada za wytworzenie 80% adrenaliny i 20% noradrenaliny, które są odpowiedzialne za pobudzenie organizmu w reakcji walcz – uciekaj.
Niskie dawki kofeiny rzędu 1,5 – 3 mg/kg na ogół nie wywołują wpływu na poziom noradrenaliny. Wyższe dawki 5-9 mg/kg wywołują niewielki wpływ na jej poziom. W bardzo dużych dawkach kofeina będzie podnosić stężenia adrenaliny od 50% do 100% w czasie spoczynku jak również ćwiczeń, poprzez wpływanie na procesy, które normalnie powinny ograniczać uwolnienie adrenaliny.

Wpływ na tkankę tłuszczową

U większości z nas znajdują się względnie duże ilości tkanki tłuszczowej. Jej dostępność jako źródło energetyczne jest regulowana częściowo przez szybkość rozkładania tłuszczu w celu uwolnienia wolnych kwasów tłuszczowych do krwioobiegu, skąd transportowane do mięśni. Gdy nasz tryb życia jest siedzący, tempo to jest bardzo niskie. Jest ustalane przez połączenie efektów niskiego poziomu katecholamin i obecności adenozyny wraz z insuliną. Zarówno adenozyna jak i insulina ma zdolności wiązania się z receptorami na powierzchni tkanki tłuszczowej. Przez co hamują procesy, które rozkładają tkankę tłuszczową i uwalniają kwasy tłuszczowe do krwi.

Gdy zapotrzebowanie na energię wzrasta na przykład w czasie aktywności fizycznej, szybkość rozpadu może być znacznie podwyższona poprzez wzrost poziomu katecholamin we krwi. W badaniach naukowych udowodniono, że nawet u ludzi, którzy reagują na kofeinę zwiększonym uwolnieniem kwasów tłuszczowych efekt ten znika po 10-15 min ćwiczeń. Obecnie kofeinie nie tyle przypisuje się już zwiększonego wykorzystania tłuszczu i oszczędzanie glikogenu w czasie wysiłku. Największą rolę rejestruje się w działaniu na ośrodkowy układ nerwowy (OUN). To właśnie ta teoria wydaje się być prawdopodobna w kontekście ergogenicznego działania kofeiny.

Wpływ na mózg

Powszechnie uważa się, że kofeina jest stymulatorem OUN. Dzięki temu zwiększa czujność, pobudzenie oraz poprawia samopoczucie, racji zdolności przekraczania bariery krew-mózg. Badania na szczurach pokazują wpływ kofeiny na zdolność do zwiększonej koncentracji neurotransmiterów w mózgu. Mózg posiada dużą ilość receptorów adenozyny, przez co przyjmuje się, że kofeina powoduje wzrost neurotransmiterów poprzez efekt antagonistyczny do adenozyny. Wykazano, że kofeina ma zdolność do zwiększania stężenia a także syntezy najważniejszych neuroprzekaźników jak: serotonina, dopamina, acetylocholina czy glutaminian. Poprawa zdolność pracy poprzez spożycie kawy jest najbardziej związana z działanie kofeiny na OUN.

Wpływ na mięśnie

Kofeina będzie wzmagać uwalnianie wapnia w komórce mięśniowej co będzie miało znaczenie w kontekście skurczu mięśniowego. Istnieje bardzo dużo prac naukowych na temat wpływu kofeiny na mięśnie. Są to niestety pracę na próbówkach, bardzo rzadko na żywym organizmie, wobec tego osiągane wnioski to tylko domniemania. Przeprowadzono wiele badań na temat wpływu kofeiny na poprawę dostępności węglowodanów dla mięśni. Może być to związane z poprawą transportu glukozy do komórek mięśniowych. Jednak to tylko laboratoryjne wnioski. W życiu podczas treningu istnieje bardzo dużo sygnałów, które aktywują procesy mogące mieć wpływ na te czynniki bez użycia kofeiny.

Bardzo dużo dyskusji naukowych dotyczyło również wpływu kofeiny na zdolność hamowania enzymu zwanego fosfodiesterazą. Zadaniem tego enzymu jest rozłożenie substancji chemicznej o nazwie cykliczny AMP, która jest ważną cząsteczką sygnałową w wielu komórkach. Jest on wytwarzany, gdy adrenalina lub noradrenalina wiąże się z jej receptorami w dowolnej komórce ciała. Stężenia wymagane do osiągnięcia tych efektów są jednak znacznie wyższe od zarejestrowanych u jakiegokolwiek sportowca kiedykolwiek. Tak więc ta teza pozostaje bardziej teoretyczna niż praktyczna.

Wpływ na wchłanianie glukozy

Istnieją dowody wskazujące, że kofeina może wzmacniać wchłanianie glukozy z jelit. Może to oznaczać, że gdy węglowodany zostaną przyjęte w czasie ćwiczeń większa ich część trafi do mięśni jako źródło paliwa.

Kto by pomyślał, że tak łatwo dostępny obecnie związek może mieć tak szerokie spektrum właściwości na organizm.

Gdzie znajdę kofeinę?

W 2010 roku ukazało się bardzo ciekawe badanie pokazujące spożycie kawy na świecie. Jak myślicie, które kraje przodują w rankingu? Otóż w czołówce od lat są kraje skandynawskie, Niemcy, i Kanada. Kraje jakie jak Grecja, Włochy czy Hiszpania plasują się w środku stawki. Jak myślicie dlaczego? Otóż istnieje bardzo silna korelacja między spożyciem kawy a dostępnością światła słonecznego. W krajach skandynawskich, im bliżej północy tym mniej słońca w ciągu roku. Dlatego właśnie też to kraje położone bardziej na północ przodują w rankingach, a ich mieszkańcy potrzebują się pobudzać kofeiną. W 2010 roku na jedną osobę w Finlandii spożywano około 13 kg kawy rocznie.

Pijąc puszkę popularnych napojów energetycznych dostarczamy sobie około 75 mg kofeiny. Butelka mate to około 60 mg kofeiny. Tabliczka czekolady od 16 mg do 85 mg w zależności od rodzaju i producenta.

Ciekawy test

Korzystając z testu przeprowadzonego przez Pana Piotra Jeżewskiego z CoffeeDesk możemy zaobserwować pewne zależności jeśli chodzi o moc kawy.

Przykładowa kawa z aeropressu przyrządzona w sposób właściwy dostarczy nam około 92 mg na 100 ml naparu. Czyli równowartość kilku puszek popularnych napojów energetycznych.

Dla dwóch przykładowych naparów z dripa V60 możemy osiągnąć 57,5 mg i 82,5 mg kofeiny dla 250 ml porcji naparu. Widać zatem, że jest to prawie kilkukrotnie mniej niż napar z aeropressu. Pamiętajcie, że napar bardziej skoncentrowany, mocno goryczkowy w cale nie musi zawierać w sobie więcej kofeiny. Kawy źle zaparzone będą różniły się zawartością kofeiny.

A jak wygląda sytuacja z espresso? Espresso pochodzące ze znanej w naszym kraju stacji paliwowej w badaniach prezentuje 60 mg kofeiny na 100 ml. Wobec tego serwując sobie porcję espresso dostarczylibyśmy sobie 30 mg kofeiny o wątpliwych walorach smakowych. To mniej więcej tyle ile w jednej puszce Coca-Coli.

Najpopularniejsza sieć kawiarni w Polsce proponuje 63 mg kofeiny w 100 ml. Otrzymujemy zatem niecałe 38 mg kofeiny w porcji? Czy warto? Podobną wartość pobudzającą zapewni nam pół tabliczki gorzkiej, dobrej czekolady.

Podsumowanie testu

Dobrej jakości kawiarnie prezentują wyniki 86 mg kofeiny w 100 ml i 119 mg w 100 ml, pysznego espresso. Porcje prawdziwego espresso są bardzo małe objętościowo. Jest to dużą zaletą ponieważ możemy uzyskać więcej kofeiny w mniejszych porcjach kawy.

Co ciekawe w kilku innych kawiarniach specjalizujących się w parzeniu kawy, osiągnięto wyniki: 156 mg/100 ml czy 162 mg/100 ml.

Średnia koncentracja kofeiny w siedmiu kawach przelewowych użytych w teście wyniosła 72 mg / 100 ml. Czyli 144 miligramy w porcji. Średnia koncentracja kofeiny w siedmiu naparach espresso wyniosła 110 mg / 100 ml. Zaokrąglając, 44 miligramy w porcji.

Możemy więc stwierdzić, że koncentracja kofeiny w espresso jest o wiele wyższa niż w kawach przelewowych. Jednak w tym samym czasie ilość kofeiny w porcji jest znacznie wyższa niż w espresso. Jeżeli zatem chcemy wypić kawę aby się pobudzić, wybierajmy metody przelewowe, a espresso zostawmy dla smaku.

TIP: Kawa rozpuszczalna, którą pija ogromna ilość naszych rodaków to tylko 18 mg kofeiny na 100 ml naparu. Jaki zatem ma to sens?

Podsumowanie

Temat kawy jest niesamowicie szeroką dziedziną. Istnieje niesamowita ilość zmiennych, na które trzeba zwrócić uwagę w całym procesie. Mam nadzieję, że po przeczytaniu tego artykułu wiecie już o tym, że należy zwracać uwagę. Im woda gorszej jakości, tym mniej kofeiny i aromatów otrzymacie w naparze.

Bibliografia:

L. Burke, B. Desbrow, L. Spriet: „Caffeine for Sports Performance”.
I. Graboń: „Kawa. Instrukcja obsługi najpopularniejszego napoju na świecie”.
J. Hoffmann: „The World Atlas of Coffee”.
J. Freeman, C. Freeman, T. Duggan: „The blue bottle craft of coffee”.