经常听到咖啡爱好者说：每天上午必须来一杯咖啡，才能精神饱满进入工作状态；也有人说，晚上来杯咖啡更好睡，咖啡到底对我们做了些啥呢？这个问题要从“咖啡因”说起。
咖啡因的发现及其药理作用19 世纪中叶， 德国化学家F. F. 伦格创造出“咖啡因”一词。它的前半部分是德语的“咖啡”（kaffee），后半部分是化学药品类后缀“因”（-ine）。法语将其译为“caféine”，而英语形式则是“caffeine”。咖啡因是一种生物碱（自然生成的化合物，大多是兴奋剂），可用作自然杀虫剂；而大型动物也很爱这种物质（它们毫不费力就能消化咖啡豆，这是咖啡因发挥作用的基础），我觉得就是它的额外功效了。热带地区生存竞争激烈，植物用以保护自己的手段也演化得愈发复杂——大多数生长于此的植物含有能改变精神状态的生物碱类物质。除咖啡外，超过60 种植物含有咖啡因，包括茶树、可乐果、巴拉圭茶（流行于南美洲，叶子与茶叶相仿）和瓜拉那浆果等。如果从词源学的角度参考咖啡因一词的起源，不得不说，它的真正定义应该是“咖啡化学药品”。这种“咖啡化学药品”是当今世界使用最广泛的药品，超过尼古丁甚至酒精。《新科学家》杂志称，大约90% 的北美人每天都要消耗咖啡因（咖啡占75% 左右）。人类对咖啡因的提神效果如痴如醉，因此有越来越多的消费品加入了合成形式的咖啡因。最明显的例子当属碳酸饮料、软饮料和目前大行其道的能量饮料，冰淇淋、口香糖甚至剃须啫喱也概莫能外。
咖啡中的咖啡因含量知多少一杯200 毫升的过滤式咖啡（如手冲咖啡）， 其咖啡因含量——这一数字可能相差巨大——通常约120 毫克（0.12 克），即600 毫克/ 升。据估计，全世界每年消耗约12 吨咖啡因，相当于8000 亿杯咖啡。咖啡因通常占生咖啡固形物的1.2% ～ 2.5%，占干咖啡果的0.7% 左右。罗布斯塔品种曾因其超高的咖啡因含量而闻名，但有证据显示，品种、种植因素和加工方法同是影响咖啡因含量的原因。近年来的研究大都认为，咖啡因的熔点是178℃，偏深度的烘焙可使咖啡因分子升华，但咖啡豆的重量和密度也在总体下降，因此去咖啡因的效果就被抵消，咖啡因的实际占比基本没变。所以，如果有人根据咖啡因含量与烘焙曲线的关系挑选咖啡，他可能还是不够在行。咖啡因的可溶性很强，理论上说，成品咖啡因的损耗量几乎甚至完全与冲煮技巧无关。当然，冲煮比例（咖啡与水的比例）能影响咖啡因在单位成品里的相对含量，因此最好根据自己用掉的咖啡豆克数而不是咖啡本身的多少来衡量咖啡因的含量。人们普遍认为咖啡因没有味道，但实际上这种看法不正确。纯咖啡因的苦味极强，即便咖啡中的含量不高，整体苦度的10% 还是来源于它——足以让我们区分正常咖啡和低因咖啡之间的微妙差别了。
咖啡因对人体的作用及起作用时间人体代谢咖啡因的能力极强，因此我们几乎马上就能感受到它的效果。约30 分钟后，咖啡因的功效达到最强；3 小时后，效果减弱至峰值时的一半。咖啡因完全排出体外约需12 小时，具体时间因人而异，取决于水合作用、食物、锻炼、吸烟喝酒状况、种族、年龄甚至性别等诸多因素。本内特· 艾伦· 温伯格和邦妮· K · 比勒在《咖啡因的世界：关于世界上最流行之药品的科学与文化》一书中提到，一个不抽烟、用酒精饮料配咖啡的日本男性，他感受到的咖啡因效果“比一个抽烟、禁酒或使用口服避孕药的英国女性要长5 倍的时间”。咖啡因对大脑和交感神经系统的生理、心理影响急促而明确，说来惭愧，人体本身很少能主动这么做。咖啡因首先解除致使我们昏昏欲睡的生理机制的控制，然后自己接管控制权，激活神经元，再由后者刺激脑垂体，从而提高人体心率，急剧释放大量血糖和肾上腺素。咖啡因之所以能实现这样的效果，是因为它在化学层面与腺苷分子相似，都能骗过大脑中的神经元（神经细胞）。人体大量耗能时，腺苷的浓度升高，像膨胀的泡沫一样附着在神经元上，致使脑功能怠缓、疲倦感来袭。咖啡因如同腺苷的邪恶分身，它欺骗神经元并取代了腺苷的位置，这种非常规的现象被称为“竞争性抑制作用”，也就是说，咖啡因与神经元上的腺苷受体竞争并取而代之，从而抑制了腺苷的效果。既然咖啡因顶替了腺苷，是不是神经元就能恢复正常呢？咖啡因妙就妙在它的作用与腺苷完全相反，居然能比平时更快地使神经元进入受激状态。脑垂体位于大脑底部，是豌豆大小的腺。它接收到神经元的信号，刺激交感神经系统进入“战斗还是逃跑”模式——相当于人体的紧急预案，此时瞳孔扩大，心率加快，储存在肾脏内的血糖被释放。正是这种双管齐下的生理攻击机制，使咖啡因的提神效果如此之好。
早在19 世纪，咖啡中所含咖啡因的负面影响就已经被咖啡的对手们指了出来，其中就包括查理· 波斯特，他发明了无咖啡因的“健康”咖啡替代品“波斯敦”，有“美国人最爱的咖啡替代品”之称。和大多数药品相同，食用（甚至滥用）咖啡因难以避免其潜在的副作用，如果彻底戒掉还可能面临脱瘾症状的危险。我们逐渐对咖啡因形成耐受性，实际上就生成了额外的腺苷受体——当我们的确需要休息的时候，身体通过腺苷送来能产生困意的分子，好让我们松弛下来。你当然可以为了缓解疲劳而随时饮咖啡，但对嗜咖啡因如命的人来说，坏消息是他们喝咖啡根本没用。因为腺苷生成了更多的可附着受体，疲劳感被放大了——换句话说，你被自己拖累了。重度的咖啡因摄入者如果不能补充咖啡因，甚至会感到情绪波动。这是因为咖啡因与血清素的生成有关，而后者的作用正是调节人类的心情、食欲和睡眠状态。临床试验尚不能证实过量摄取咖啡因的永久性负面效果，而大量的最新研究却显示——咖啡因很可能是对抗各种精神疾病的强大正面力量。人们多年来一直认为（现已经证实）咖啡因可以延缓老年记忆衰退，新近的诸多研究亦发现，小白鼠如适度摄入咖啡因，可预防大脑细胞的蛋白质积淀——这恰好是阿兹海默症的典型特点。试验还指出，咖啡因可能是预防及治疗帕金森的强效药。
以上科学解释如果令你昏昏欲睡的话，那只要记住：适量喝好咖啡（比如一天1-3杯手冲精品咖啡，或到咖啡馆点上一杯拿铁/卡布），它让我们心情愉悦，身体健康，记住这三点，就够了。
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