Kafein

Tein, matein ve guaranin olarak da bilinen ve bir alkaloid olan kafein; doğal olarak kahvede, çayda, yerba matede, guaranada ve az miktarda kakao içinde bulunur. Kafein, purin sınıfı alkoloidler grubunun en önemli üyesi olup, çayda ve kahvede yüksek oranda, kakao ve kolada ise daha düşük oranlarda bulunur. Saf ve katı halde beyaz toz veya parlak görünümlü iğneler şeklindedir. Suda yüksek oranda çözünür (50 g kafein / 100 g su). Sudan kristallendirilerek eldesinde 1 molekül kristal suyu ile, çözücüden kristallendirildiğinde ise susuz olarak elde edilir. Monohidrat formundaki kafein 100^oC’de anhidrat formuna kolaylıkla dönüştürülebilir. Anhidrat kafein 235 ^oC’de erir. Kokusuz ve kötü bir tadı olan kafein, atmosferik basınçta 176 ^oC’de bozunmaksızın süblime olur [1]. İlk olarak;  Alman kimyager Friedich Ferdinand Runge tarafından 1819'da bulunmuştur. Aynı zamanda kafein ismini kimya literatürüne geçirmiştir. İçeceklerde ve biyolojik sıvılardaki kafein miktarı; UV spektrofotometre, sıvı-kromotografisi, ince tabaka kromotografisi, gaz kromotografisi ve kütle spektrometresi teknikleri ile saptanabilmektedir.

Kafein, merkezi sinir sistemine etki ederek, beyne giden ve beyinden gelen mesajları hızlandırır ve uyarıcı etkisi yapar [2]. Kafein zihni uyanık tutar. Uyku hormonu olarak bilinen melatonine etki eder ve uykusuzluk meydana getirir. Ancak her insanda aynı etkiyi göstermez [3]. Ancak yine de vücuttan atılımı 5-6 saat olduğu göz önüne alınarak; uyku problemi olanların kafein içerikli yiyecek ve içecekleri tüketirken dikkatli olmalarında yarar vardır. Kafein sporcularda yağ mobilizasyonunu arttırak, kas glikojen depolarının korunmasını sağlayıp, dayanıklılığa katkı sağlar. Potansiyel ergojenik etkisinden dolayı Dünya Anti-Doping Ajansı (WADA) tarafından doping maddesi olarak kabul edilmiş ve yasaklanmıştır [4]. Ancak kafeinin vereceği enerji miktarı çok düşüktür. Ancak başka uyarıcılarla birlikte kullanıldığında onların etkinliğini arttırabilir. Belirgin rahatsızlığı bulunanların kafein içerikli ürünlerden uzak durması tavsiye edilmektedir. Kafeinin yüksek tansiyona sebep olduğuna dair bir veri yok fakat bir kaç saatliğine tansiyonu yükseltebilir. Ayrıca çarpıntı, hızlı ve düzensiz kalp atışlarına da sebep olabilir. Ancak 100’den fazla çalışma kafeinin kan basıncı, kardiyak aritmi ya da koroner kalp hastalığı ile ilişkisini incelemiş ve büyük kısmı orta düzey kahve tüketiminin kardiyovasküler kalp hastalığı riskini yükseltmediği sonucuna varmıştır. Ancak yine de yüksek tansiyon, aritmi ve kalp rahatsızlığı olanların kafein içerikli ürünlere temkinli yaklaşması gerekmektedir. Yüksek kan basıncı olan bireyler kafein tüketimi ile ilgili doktora başvurmalıdırlar.

Aşırı kafein kullanımı (günlük 250 mg’dan fazla) kafeinizm diye isimlendirilen bir rahatsızlığa sebep olabilmektedir. Kafeizim kafein bağımlılığı ile birlikte görülen  sinirlilik, huzursuzluk, uykusuzluk, baş ağrısı, kalp çarpıntısı gibi belirtilerin ortaya çıkmasına sebep olur [5].

Kafeinin bazı kanser türlerine karşı koruyucu etkisi olduğu söylense (Kafein alımının meme kanseri riskini etkilediği öne sürülmüştür. Kafeinin etkisinin hormonal değişikliklerle dolaylı olarak ilgili olduğu düşünülmüştür)  de bu bilgiyi destekleyici çalışmalar mevcut değildir. Kahve tüketimi pankreas kanseri için muhtemel bir risk faktörü olarak görülmektedir. Ancak son yapılan araştırmalar sonucunda pankreas kanseri riskiyle kahve tüketimi arasında hiçbir pozitif ilişki bulunamamıştır. L. Arap’a göre; kafein ile  meme, pankreas, böbrek, rahim, prostat, mide kanseri arasında herhangi bir ilişki yoktur. Ancak özellikle erkeklerde mesane kanseri ile aşırı kafein tüketimi arasında bir ilişki olduğu söylenmektedir [6].

Kafeinin, idrarla kalsiyum, magnezyum, potasyum ve sodyum gibi minerallerin atımını attırmaktadır. Fazla miktarda kafein alımının kalsiyum ve demir emilimini olumsuz yönde etkilemektedir. Bu nedenle kafein osteoporoz oluşumunda primer bir risk faktörü olarak kabul edilmiştir.

Tablo’da bazı kahve ve çay çeşitlerinde bulunan kafein miktarları verilmiştir. Bu miktarlar kullanılan ürünlere göre farklılık göstermesine rağmen kabul edilen standart miktarlar ilgili kaynaklarda bu şekilde verilmiştir.

Kahve Çeşidi	Kafein miktarı
Saf Demleme Kahve(240 ml)	95-200 mg
Hazır Kahve (240 ml)	27-173 mg
Espresso (30 ml)	40-75 mg
Kafeinsiz demleme ( 240 ml)	2-12 mg
Kafeinsiz hazır kahve (240 ml)	2-12 mg
Kaynak: Journal of Food Science, 2010; Pediatrics, 2011; USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 23, 2010; Journal of Analytical Toxicology, 2006.
Çay Çeşidi	Kafein Miktarı.
Siyah Çay (240 ml)	14-61 mg
Yeşil Çay (240 ml)	24-40 mg
Kafeinsiz Siyah Çay  (240 ml)	0-12 mg
Kaynak: Journal of Food Science, 2010; Pediatrics, 2011; Journal of Analytical Toxicology, 2008; USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 23, 2010; Journal of Analytical Toxicology, 2006.

Tablo: Bazı kahve ve çay çeşitlerindeki kafein miktarları.

Kahve veya diğer içeceklerle vücuda alınan kafein yaklaşık 45 dakika sonra ince bağırsaklardan emilir, daha sonra vücudun tüm dokularına dağılır. Alımından yakalışık 1 saat sonra kandaki konsantrasyonu en yüksek seviyeye ulaşır. Kafein karacigerde metabolize edilir [7]. Karaciğerde çeşitli enzimler vasıtasıyla Paraxanthine (%84), teobromin (%12) ve teofilin(% 4) metabolitlerine dönüştürülür.  Paraxanthine (1,7-dimethylxanthine); merkezi sinir sistemini (MSS) uyarır. Kafeinin lipolitik (yağ yakıcı) etkisi bu metabolitten kaynaklanır; kandaki serbert yağ asitlerinin konsantrasyonunu arttırır [8]. Teobromin (3,7-dimetil-1 H -purin-2 ,6-dio) kan damarlarını genişletir ve idrar miktarını arttırır. Damarları genişletici etkisinden dolayı yüksek tansiyon tedavisinde kullanılmıştır [9] . Teofilin (1,3-dimetil-7H-purin-2 ,6-dion ) ise düz kasları ve bronşları rahatlatır. Bu nedenle astım tedavinde bu metabolitten faydalanılmaktadır. Teofilin kalp hızının, kan basıncının ve böbrek kan akımın arttırır. Ayrıca merkezi sinir sistemi üzerine uyarıcı etkisi vardır [10]. Kafein metabolitleri yarılanma süresi sonrasında idrar yolu ile vücuttan atılmaktadır.

Endüstriyel olarak pazarlama faaliyetleri sonucu kafeinsiz kahve veya çay üretimi gerçekleştirilmektedir. Kafeinsiz kahve eldesinde süperkritik karbondioksit ile ektraksiyon yöntemi dikkat çekicidir. Süperkritik CO₂; kafein için polar olmayan ve organik çözülerden daha güvenli çözücüdür. Kahve çekirdeklerine; yaklaşık 31,1 °C sıcaklıkta ve 73 atm basıçta CO₂ uygulanır. Bu şartlarda CO₂ süperkritik özelliğer sahip olur, gaza benzer ve kahve çekirdeklerinin içine nüfus eder. Bu karışımın üzerine yüksek basıçta su püskürtülmesiyle birlikte kafein ayrılır. Ayrılan kafein distilayon, rekristalizasyon yada ters osmoz kullanılarak saflaştırılır. Bu teknik yada su ile ekstrasyon veya tehlikesiz organik çözücülerle ekstrasyon ile elde edilen kafein ticari olarak başka içeceklerin hazırlanmasında kullanılabilmektedir. Ancak dışarıdan kafein ilave edilen içeceklerde bu şekilde hazırlanan doğal kafein yerine sentetik yollarla elde edilen kafein kullanılmaktadır. Ayırıca çay yan ürünlerinden de ekstrasksiyon ile kafein eldesi mümkündür.

Sonuç olarak, yayınlanmış binlerce bilimsel çalışma normal düzey kahve tüketiminin sağlık üzerine olumsuz etkisi olmadığını göstermektedir. Kahvenin içerdiği antioksidanlar ve kafein nedeniyle sağlık üzerine olumlu etkisi olabileceğini söyleyen yayınlar da mevcuttur. Ancak  kafeini yanlıza kahveden değil, çay, kakoa gibi diğer besin maddeleri ile hazır içeceklerden de alabileceğimizi unutmamalıyız. 

Dr.Kimyager Hasan ÖZ

hasanmail@hotmail.com

Kaynaklar

[1] http://coffeescience.org/

[2] Nehling, A., Daval, J.L., Debry, G., Caffeine and the central nervous system: mechanisms of action, biochemical, metabolic and psychostimulant effects, Brain Res Brain Res Rev., 17(2):139-70, 1992.

[3] Snel J, Lorist MM., Effects of caffeine on sleep and cognition,  Prog. Brain Res., Progress in Brain Research 190: 105–17, 2011.

[4] Bishop, D., Dietary supplements and team-sport performance, Sports Med 40 (12): 995–1017, 2010.

[5] Smith BD, Gupta U, Gupta BS. Caffeine and activation theory: effects on health and behavior CRC Press,  331–34.

[6] Arab L., Epidemiologic evidence on coffee and cancer, Nutrition and cancer 62 (3): 271–83, 2010.

[7] Liguori A, Hughes JR, Grass JA., Absorption and subjective effects of caffeine from coffee, cola and capsules,  Pharmacol. Biochem., Behav. 58 (3): 721–6, 1997.

[8] Lelo, A.,  Birkett, D. J., Robson, R. A., and  Miners, J. O., Comparative pharmacokinetics of caffeine and its primary demethylated metabolites paraxanthine, theobromine and theophylline in man, Br J Clin Pharmacol, 22(2): 177–182, 1986.

[9] Theobromine Chemistry, Theobromine Is Chocolate's Caffeine Relative, About.com,  http://chemistry.about.com/od/factsstructures/a/theobromine-chemistry.htm

[10] Theophylline, From Wikipedia the free encyclopedia,

 http://en.wikipedia.org/wiki/Theophylline

Bu yazımız LabMedya Gazetesi 14.Sayısında da yayınlanmıştır. LabMedya'da okumak için TIKLAYINIZ.

Devamını Oku »