咖啡因(Caffeine )是從茶葉、咖啡果中提煉出來的一種生物鹼，適度地使用有祛除疲勞、興奮神經的作用，臨牀上用於治療神經衰弱和昏迷復甦。但是，大劑量或長期使用也會對人體造成損害，特別是它也有成癮性，一旦停用會出現精神萎頓、渾身睏乏疲軟等各種戒斷症狀，雖然其成癮性較弱，戒斷症狀也不十分嚴重.但由於藥物的耐受性而導致用藥量不斷增加時，咖啡因就不僅作用於大腦皮層，還能直接興奮延髓，引起陣發性驚厥和骨骼震顫，損害肝、胃、腎等重要內臟器官，誘發呼吸道炎症、婦女乳腺瘤等疾病，甚至導致吸食者下一代智能低下，肢體畸形。因此也被列入受國家管制的精神藥品範圍

　　濫用咖啡因通常也有吸食和注射兩種形式，其興奮刺激作用及毒副反應、症狀、藥物依賴性與苯丙胺相近。

　　我國巳破獲多起境內外販毒分子互相勾結把咖啡因走私出境到“金三角”地區的案件。目前我國咖啡因的合法生產大於合法需求，流人非法渠道的情況較爲嚴重。

　　化學性質

　　咖啡因屬於甲基黃嘌呤的生物鹼。純的咖啡因是白色的，強烈苦味的粉狀物。它的化學式是C8H10N4O2。它的化學名是1,3,7-三甲基黃嘌呤或3,7-二氫-1,3,7三甲基-1H-嘌呤-2,6-二酮。分子量，194.19

　　物理性質

　　白色粉末或六角棱柱狀結晶, 熔點 238°, 178°, 昇華。1g溶於46ml水、5.5ml 80°的水、1.5ml沸水、66ml乙醇、22ml 60°的乙醇、50ml 丙酮及5.5ml 氯仿等。IRνmax cm -1: 3100, 2970, 1700, 1660, 1550, 1480, 1360, 1240, 1020, 980, 750, 610; UVλMeOHmax nm (ε): 272(8510); NMR (CDCl3) δ: 3.4, 3.6, 4.0, 7.6; MSm/e: 194 (100), 67 (66), 109 (66), 55 (44), 82 (39), 42 (28), 40 (18), 41 (16)[1]。

　　歷史

　　早在石器時代 ，人類已經開始使用咖啡因。早期的人們發現咀嚼特定植物的種子、樹皮或樹葉有減輕疲勞和提神的功效。直到很多年以後，人們才發現使用熱水泡這些植物能夠增加咖啡因的效用。許多文化都有關於遠古時期的人們發現這些植物的神話。

　　根據一個古老的蒙古神話，大約公元前3000年的中國皇帝神農氏，在一次偶然的機會下，發現當有的樹葉飄進沸水中會產生一種芳香且提神的飲品 。一本古老的關於茶的著作陸羽《茶經》中也提到了神農氏的名字。

　　咖啡早期的歷史十分朦朧，不過一個流傳廣泛的神話能讓我們回溯到阿拉伯咖啡的發源地埃塞俄比亞。根據這個神話，一個名叫卡迪的牧羊人發現，當山羊食用了咖啡灌木上的漿果時會變得興奮異常並且在夜裏失眠，山羊也會不斷地再次食用該漿果，體驗相同的活力。最早的有關咖啡的書面記載可能是9世紀波斯醫師al-Razi所著的Bunchum。1587年，Malaye Jaziri彙編了一本追溯咖啡歷史及合法性爭議的書，名叫《Umdat al safwa fi hill al-qahwa》。在這本書中，Jaziri記錄了一個亞丁的伊斯蘭教長Jamal-al-Din al-Dhabhani是首先於1454年飲用咖啡的人，15世紀後，也門的蘇菲派穆斯林開始有規律的飲用咖啡來保持祈禱時的清醒。16世紀快要結束的時候，在埃及的歐洲居民們記錄了咖啡的使用，大概這個時候，咖啡開始在近東廣泛使用。咖啡最爲一種飲料在17世紀流傳到歐洲，最初被稱爲阿拉伯酒。這段時間，咖啡屋開始增多，最初的咖啡屋是在君士坦丁堡和威尼斯。在英國，第一家咖啡屋開業於1652年，在倫敦Cornhill街聖邁克爾巷。很快咖啡開始在西歐流行並在17和18世紀社會交流中扮演了重要的角色。

　　就像咖啡漿果和茶葉一樣，可樂樹堅果也有很古老的起源。很多西非的文明通過單獨或羣體的咀嚼可樂樹堅果來恢復精力和減輕飢餓。1911年，當美國政府沒收了40大桶和20小桶可口可樂時，可樂成了第一個有記錄的關於健康的恐慌焦點。當年3月13日，美國政府開始了美國對40大桶和20小桶可口可樂，希望通過誇大的宣傳迫使可口可樂將咖啡因從其配方中移除，比如宣傳在一個女子學校，過多的飲用可口可樂導致“夜間荒誕行爲，違背學院規則和女性的禮節，甚至不道德。”儘管法官最後支持了可口可樂，1912年仍然有兩個旨在修正純粹食品與藥品法案的議案被提交衆議院，把咖啡因添加進“上癮”和“有害”的物質清單，必須在產品標籤中列出。

　　使用可可的最早的證據是從公元前8世紀古瑪雅文明時期的罐中發現的殘渣。在新世界裏，巧克力被混入一種叫Xocoatl得苦辣飲品之中使用，也常伴有香草、辣椒和胭脂。xocoatl被廣泛認爲能夠抗疲勞，這大概歸功於其中可可鹼和咖啡因成分。巧克力在哥倫布發現美洲大陸以前的中美洲是一種奢侈品，可可豆也曾被用來作爲貨幣。

　　巧克力在1700年由西班牙人引進歐洲，他們也將可可樹引入了西印度羣島和菲律賓。它們被用於鍊金術，叫做黑豆。

　　1819年德國化學家弗里德里希·費迪南·龍格第一次分離得到純的咖啡因。根據一個傳說，他之所以這樣做是聽了歌德的吩咐。

　　現在，每年咖啡因的國際銷量已達到120000噸，這個數字相當於每天每個人消耗一份咖啡飲品，這也使它成爲了世界最流行的影響精神的物質。在北美，90%的成年人每天消耗一定量的咖啡因。

　　藥理學

　　咖啡因開始能使中樞神經系統興奮，因此能夠增加警覺度，使人警醒，有快速而清晰的思維，增加註意力和保持較好的身體狀態。[20]最後進入脊髓並保持一個較高的劑量。在體內，關於咖啡因的化學反應十分複雜[20] ，大致的幾種機理如下：

　　代謝

　　咖啡因在肝臟中被分解產生三個初級代謝產物副黃嘌呤(84%)，可可鹼(12%)，and 茶鹼(4%)咖啡因在攝取後45分鐘內被胃和小腸完全吸收。吸收後它會分佈於身體的所有器官之中，轉化過程符合化學動力學一級反應。

　　咖啡因的半衰期，即身體轉化所攝取咖啡因的一半所用的時間，在不同個體之間變化劇烈，主要和年齡，肝功能，懷孕與否，同時攝入的其他藥物以及肝臟中與咖啡因代謝有關的酶的數量等有關。一個健康成人的咖啡因的半衰期大約是3-4個小時，在口服避孕藥物的女性體內則延長至5-10個小時 ，在已懷孕的女性體內則大概爲9-11個小時。當某些個體患有嚴重的肝臟疾病時，咖啡因會累積，半衰期延長至96個小時。嬰兒或兒童的咖啡因的半衰期可能大於成年人，在一個新生嬰兒的體內可能會長至30個小時。某些其它因素也會縮短咖啡因的半衰期，比如吸菸。

　　咖啡因的代謝在肝臟中發生，由細胞色素氧化酶P450(特別是1A2同工酶)酶系統氧化，形成三種不同的二甲基黃嘌呤，這三種二甲基黃嘌呤對身體有不同的作用。

　　副黃嘌呤(1,7-二甲基黃嘌呤，84%)-能夠加速脂解，導致血漿中的甘油及自由脂肪酸的含量增加。

　　可可鹼(12%)-能夠擴張血管，增加尿量。可可鹼也是可可豆中主要的生物鹼，也存在於巧克力中。

　　茶鹼(4%)-舒緩支氣管平滑肌，被用作治療哮喘。治療所用的劑量遠遠大於由咖啡因代謝所產生的劑量。

　　這些化合物進一步代謝，最終通過尿液排泄。

　　適度攝入的影響

　　咖啡因是一箇中樞神經系統興奮劑，也是一個新陳代謝的刺激劑。咖啡因既被作爲飲品，也被作爲藥品，其作用都是提神及解除疲勞。每個人所需要的能夠產生效果的咖啡因精確劑量並不相同，主要取決於體型和咖啡因耐受度。咖啡因在不到一個小時的時間內就可以開始在身體裏發揮作用，對於一個溫和劑量的咖啡因攝取，在3到4個小時內作用消失。食用咖啡因並不能減少所需睡眠時間，它只能臨時的減弱困的感覺。

　　因爲這些影響，咖啡因是一個機能增進劑：提升大腦和身體的能力。一項在1979年的研究表明，與對照組相比，攝取了咖啡因之後的運動員在長距離自行車項目中的表現增加7%。其他的研究獲得了更加顯著的結果：一個對經過訓練的跑步運動員的實驗表明，在攝取一劑9毫克每千克體重的咖啡因之後，運動員的直線跑耐久性增加44%，環形跑耐久力增加55%。如此顯著的提升並不是孤立的偶然情況，一些後續的研究也得到相似的結果。另外一個研究表明，在攝取了5.5毫克每千克體重咖啡因之後，在自行車項目中，能夠提升29%的持續時間。

　　咖啡因有時也與其他藥物混合提高它們的功效。咖啡因能夠使減輕頭痛的藥的功效提高40%，並能使身體更快的吸收這些藥品縮短起作用的時間。因此，很多非處方治療頭痛的藥品中包含有咖啡因。咖啡因也與麥角胺一起使用，治療偏頭痛和集束性頭痛，也能克服由抗組胺劑帶來的睏意。

　　早產嬰兒的呼吸問題，有時也使用檸檬酸咖啡因治療。使用檸檬酸咖啡因療法後，早產嬰兒的支氣管發育不良明顯減少。此療法的唯一缺點是在治療中暫時性的體重增長變慢。檸檬酸咖啡因在很多國家只能通過處方獲得。

　　對人類而言，咖啡因是安全的，但是咖啡因對某些動物而言確是有毒性的，例如狗，馬和鸚鵡，因爲這些動物分解咖啡因的能力比人類弱很多。咖啡因對蜘蛛有顯著的影響，遠遠高於其他藥物。

　　過度使用

　　在短時間內過多的咖啡因可以導致上癮和一系列的身體與心理的不良反應在長期攝取的情況下，大劑量的咖啡因是一種毒品，能夠導致“咖啡因中毒”。咖啡因中毒包括上癮和一系列的身體與心理的不良反應，比如神經過敏，易怒，焦慮，震顫，肌肉抽搐(反射亢進)，失眠和心悸(在嚴格的上癮的定義下，只有逐漸增高用量纔是上癮，用咖啡因依賴描述更爲恰當一些，但是在一個被廣泛接受的定義下，所有慢性的很難擺脫的行爲都叫做上癮，所以也可以用咖啡因上癮來描述。)另外，由於咖啡因能使胃酸增多，持續的高劑量攝入會導致消化性潰瘍，糜爛性食道炎和胃食管反流病。然而，因爲無論是正常的咖啡還是脫咖啡因咖啡，都會刺激胃粘膜，增加胃酸分泌，所以咖啡因可能不是咖啡唯一的成分。

　　四個被精神疾病診斷與統計手冊(第四版)所驗證的有咖啡因引起的精神紊亂包括咖啡因過度輕奮、咖啡因焦慮症、咖啡因睡眠失調及其他咖啡因相關紊亂。

　　咖啡因過度興奮

　　一個急劇的過量咖啡因，通常超過250毫克(相當於2-3杯煮咖啡)就能夠導致中樞神經系統過度興奮。咖啡因過度興奮的症狀包括：煩躁、神經過敏、興奮、失眠、臉紅、尿液增加、胃腸紊亂、肌肉抽搐、思維渙散、心跳不規則或過快以及躁動。

　　攝取極大劑量的咖啡因會導致死亡。對於實驗鼠，咖啡因的半數致死量爲192毫克每千克體重。咖啡因半數致死量取決於體重和個人敏感程度，大概是150至200毫克每千克體重，大約是一個普通成年人在一個有限的時間內攝取140至180杯咖啡，時間取決於生物半衰期。儘管飲用普通咖啡幾乎不可能致死，但有由於過度服用咖啡因藥丸致死的報告。

　　對於咖啡因過度輕奮的治療通常是輔助性的，即對個別的症狀進行相應的治療。但是如果患者的血清咖啡因濃度過高，則有可能採取腹膜透析、血液透析和血液濾過等方法。

　　咖啡因焦慮症及睡眠失調

　　長期的過度攝取咖啡因會引起一系列的精神紊亂。其中兩種被美國精神病學協會驗證的是咖啡因焦慮症和咖啡因睡眠失調。

　　咖啡因睡眠失調是指由一個個體有規律的攝取高劑量的咖啡因所導致的他或她的睡眠紊亂，並且能被臨牀診斷所發現。

　　對某些個體而言，大劑量的咖啡飲所導致的焦慮足夠被臨牀診斷髮現。咖啡因焦慮症會以不同的形式出現，一般性焦慮失調，恐慌發作，強迫症甚至是恐怖症。因爲這些症狀容易與基本神經失調混淆，比如恐慌失調，一般性焦慮失調，躁鬱症或甚至是精神分裂症，所以一些醫務工作者認爲部分咖啡因攝入過量的人被誤診並給予了不必要的治療，他們認爲咖啡因誘發的精神疾病可以通過切斷咖啡因來源而很簡單的控制 。一個由不列顛上癮期刊(British Journal of Addiction)所作的調查表明，雖然很少被診斷出，咖啡因慢性中毒至少困擾了十分之一的總人口。

　　來源

　　食品工業中咖啡因的主要來源是咖啡豆。但咖啡豆的咖啡因含量會因品種不同也有變。2004年在埃塞俄比亞發現的一些樹，咖啡因量比平均高15倍。一杯咖啡含咖啡因的量從75至250毫克不等。茶和可樂的的咖啡因含量比咖啡少，而馬黛茶則高得多。下面是一些食物的咖啡因含量：

　　巧克力

　　甜苦巧克力—875毫克/千克

　　奶油巧克力—100至210毫克/千克

　　可可—17毫克/升

　　咖啡

　　新鮮衝咖啡—130至680毫克/升

　　無咖啡因咖啡—13至20毫克/升

　　速溶咖啡—130至400毫克/升

　　意大利特濃咖啡—3400毫克/升

　　茶

　　(與泡茶方法、時間有關)

　　紅茶—100至470毫克/升

　　烏龍茶—120毫克/升

　　綠茶—85毫克/升

　　白茶—68毫克/升

　　咖啡因茶—17毫克/升

　　茶裏的咖啡因有時被稱爲茶因、茶色素。人們或許認爲兩者不同,但茶葉中還有其他黃嘌呤，包括茶鹼，馬黛因等化合物。

　　紅牛飲料

　　紅牛飲料(中國地區產)—50毫克/罐

　　可樂類飲料

　　可樂類飲料—約45毫克/罐

　　新陳代謝、毒性與對健康的影響

　　在大腦中咖啡因可以阻擋 腺嘌呤核苷接受器。腺嘌呤核苷與它的接受器結合後可以減緩神經細胞的活動。一般在睡眠時兩者結合。咖啡因分子與腺嘌呤核苷類似，可以與同一種接受器結合。但它不促使細胞活動降低，相反地，它阻止腺嘌呤核苷與它的接受器結合。其結果是神經細胞活動增高，神經細胞分泌激素腎上腺素。腎上腺素導致心跳加快，血壓增高，肌肉中的血流量提高，皮膚和內臟的血流量降低，肝臟向血液釋放葡萄糖。此外咖啡因與 氨基丙苯一樣可以提高腦內的神經遞質多巴胺。

　　與其它刺激中樞神經系統的物質和酒精不同的是，咖啡因的作用相當短。對大多數人來說，咖啡因不影響他們的注意力和其它高級智力功能，因此含咖啡因的飲料往往在工作場所飲用。

　　長時間飲用咖啡因可以導致身體對咖啡因的習慣化。假如這時中斷使用咖啡因，身體會對腺嘌呤核苷過分靈敏，血壓會過度降低，導致頭疼和其它症狀。最近的一些研究似乎說明飲用咖啡因可以減低獲得 帕金遜症的危險，但這個研究的結論還有待證實。

　　太多咖啡因可以導致咖啡因中毒。其症狀是煩躁、緊張、刺激感、失眠、面紅、多尿和消化道不適。有些人在每日服用250毫克以下時就會有這些症狀。每天多於1克可以導致痙攣、思想和語言突然轉換、心跳不穩、心動過速和 精神運動性激越。咖啡因中毒的症狀有點類似 恐慌症和 全面化焦慮症。192毫克/體重千克[來源請求]或對普通成年人來說72杯咖啡可能可以導致半數人死亡。

　　對人來說，咖啡因是安全的，但咖啡因和其它與它類似的物質如茶鹼、咖啡鹼等可以對其它動物毒性很大，比如對狗和馬，原因是這些動物肝臟的新陳代謝與人不同。目前醫學界認爲咖啡因與骨質流失及骨質疏鬆症有相關性，因此建議適量攝取咖啡、茶等飲料。