人類飲用咖啡的歷史最早可追溯到12世紀(jì)的埃塞俄比亞。15世紀(jì)初，埃塞俄比亞商人將這種能夠提神的飲料傳入中東。后來(lái)，咖啡繼續(xù)向歐洲傳播。在這過(guò)程中，意大利人開(kāi)創(chuàng)了濃縮咖啡，奧地利人想出了往咖啡里加牛奶的喝法。1773年，為了反制英國(guó)東印度公司的茶葉壟斷，美國(guó)人不再靠飲用紅茶來(lái)提神，而是開(kāi)始改喝咖啡。當(dāng)時(shí)美國(guó)人喝不慣苦澀的濃縮咖啡，所以他們用大量水沖泡咖啡，由此形成了美式咖啡。

今天，全世界每年消耗咖啡超過(guò)700萬(wàn)噸，咖啡成為全球最受歡迎的飲品之一。咖啡的流行不僅是因?yàn)槲兜?，更是因?yàn)樗嵘裥涯X的作用，以及它對(duì)健康的各種益處。

植物為什么要合成咖啡因？

咖啡豆是茜草科咖啡屬常綠喬木的種子。茜草科植物一般都含有生物堿，咖啡也不例外——咖啡因就是一種生物堿。自然界中至少有30種開(kāi)花植物能合成咖啡因或類似物。這些植物包括咖啡、茶、可可、巴拉圭冬青和瓜拉納植物等。咖啡因給這些植物帶來(lái)了很大幫助。

咖啡植物的葉子落到土壤表面后，葉子中的咖啡因緩慢滲入土壤，土壤pH值緩慢改變，周圍其他種類植株的萌芽和生長(zhǎng)受到抑制。

咖啡因?qū)θ说炔溉閯?dòng)物有興奮作用，對(duì)一些昆蟲(chóng)則是致命的，因此是一種天然的殺蟲(chóng)劑。果蠅含有感知咖啡因苦味的受體蛋白。常見(jiàn)的農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)蛞蝓（俗稱鼻涕蟲(chóng)）很討厭被咖啡因水溶液噴過(guò)的菜葉。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)咖啡因可以抑制某些植食性昆蟲(chóng)的神經(jīng)系統(tǒng)，使這些昆蟲(chóng)在攝入咖啡因后麻痹或死亡。

蜜蜂是為數(shù)不多能耐受咖啡因的昆蟲(chóng)。蜜蜂不僅不怕咖啡因，而且很喜歡咖啡因?？Х纫蚰軓?qiáng)化蜜蜂的記憶力，讓它們更容易記住哪里有咖啡花。即便附近有花蜜更多的花朵，這些蜜蜂也會(huì)優(yōu)先去采集咖啡花的花蜜。

咖啡因的主體結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單：一個(gè)黃嘌呤、一個(gè)核苷酸和三個(gè)甲基。因此，植物用常見(jiàn)分子就很容易合成咖啡因。

咖啡因既能吸引傳粉昆蟲(chóng)，同時(shí)也是保護(hù)植物的“衛(wèi)士”。

咖啡因怎樣影響大腦？

咖啡因之所以讓人清醒，是因?yàn)樗拖佘站哂蓄愃频姆肿咏Y(jié)構(gòu);但兩者作用卻相反。

腺苷是三磷腺苷（細(xì)胞的直接能源物質(zhì)）的代謝產(chǎn)物之一，在人體中發(fā)揮許多作用。在大腦中，腺苷分子結(jié)合并激活腺苷受體，減緩神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)，造成腦血管擴(kuò)張，導(dǎo)致大腦血流速度下降，人就會(huì)感覺(jué)疲勞。

咖啡因的分子結(jié)構(gòu)類似腺苷，因此也能夠和腺苷受體結(jié)合?？Х纫蛑皇莻€(gè)“冒牌貨”——只能結(jié)合，卻無(wú)法激活腺苷受體。腺苷因?yàn)椤傍F占鵲巢”的咖啡因，無(wú)法和腺苷受體有效結(jié)合，因此攝入咖啡因的人會(huì)在較長(zhǎng)一段時(shí)間不會(huì)感覺(jué)疲勞。

咖啡因可以抑制腺苷受體被激活，也可以讓大腦接受多巴胺的能力得到提升。多巴胺是一種能讓大腦產(chǎn)生幸福感的神經(jīng)遞質(zhì)，這就是喝咖啡會(huì)讓人心情愉悅的原因。在咖啡因刺激下，腦下垂體會(huì)釋放激素，促使腎上腺素合成。血液中腎上腺素含量增加會(huì)使心跳加快，人也變得更有活力。

咖啡因阻止腺苷和腺苷受體結(jié)合，這就是咖啡讓人清醒的秘密。

咖啡因還能強(qiáng)化多巴胺的快樂(lè)效果。

咖啡因的三種中間代謝產(chǎn)物依然能讓人興奮。

咖啡因進(jìn)入肝臟后，被肝臟中的各種酶分解成三種中間代謝產(chǎn)物：黃嘌呤、茶堿和可可堿。這三種物質(zhì)依然會(huì)讓人興奮。人體攝入的所有咖啡因中，84%會(huì)被酶類分解成黃嘌呤。黃嘌呤有兩個(gè)重要作用：促使脂肪分解，為細(xì)胞提供能量;同時(shí)增加血液中腎上腺素含量，讓人更加興奮。還有12%的咖啡因會(huì)被分解成可可堿?？煽蓧A能增加進(jìn)入大腦的氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還能擴(kuò)張血管，并增加尿量。4%的咖啡因會(huì)被分解成茶堿。茶堿會(huì)讓人心率提升，并強(qiáng)迫心肌收縮。

突然停喝咖啡會(huì)怎樣？

長(zhǎng)期飲用咖啡的人會(huì)覺(jué)得離不開(kāi)咖啡。隨著時(shí)間推移，即便他們喝相同量的咖啡，清醒效果也不如從前。這是因?yàn)榇竽X對(duì)咖啡因產(chǎn)生了耐受性。在長(zhǎng)期喝咖啡者的大腦中，腺苷受體數(shù)量會(huì)增加，這導(dǎo)致腺苷有更多機(jī)會(huì)和腺苷受體結(jié)合，人就更容易產(chǎn)生疲倦感。同時(shí)，大腦會(huì)減少去甲腎上腺素（一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)）受體的數(shù)量，導(dǎo)致去甲腎上腺素這種人體天然分泌的興奮劑效果打折。在這兩個(gè)因素作用下， 咖啡因?qū)θ说奶嵘裥Ч矔?huì)打折。

咖啡因具有輕微成癮性。如果讓一個(gè)每天都喝咖啡的人突然不喝咖啡，他（她）就很容易疲倦、頭疼和抑郁，同時(shí)會(huì)難以集中精神，易怒，并且哈欠連連，流淚流涕。因?yàn)殚L(zhǎng)期飲用咖啡者大腦中的腺苷受體數(shù)量更多，腺苷更容易和腺苷受體結(jié)合，所以大腦感受的疲倦感也就越強(qiáng)。在大量腺苷受體被激活后，大腦動(dòng)脈等血管開(kāi)始擴(kuò)張，這會(huì)讓人產(chǎn)生惡心感和嘔吐感。一旦缺少咖啡因的刺激，大腦中血清素水平就會(huì)下降，這會(huì)讓人感覺(jué)抑郁、易怒。

咖啡具有多種保健功效。

喝咖啡者為什么更健康？

喜歡咖啡的人能說(shuō)出咖啡吸引他們的許多理由，而不喝咖啡的人也許根本不知道咖啡能降低早亡風(fēng)險(xiǎn)。

抑制食欲也是咖啡的功效之一?？Х戎械木G原酸是一種含有酚環(huán)的有機(jī)酸，而綠原酸既能有效抑制食欲，也能減緩細(xì)胞吸收葡萄糖的速度。不僅如此，通過(guò)抑制肝臟中一種與脂肪代謝有關(guān)的酶的活性，綠原酸還可以減緩脂肪酸進(jìn)入肝臟的速度，有助于治療脂肪肝。因?yàn)榭Х瓤梢源碳つc蠕動(dòng)，所以許多便秘患者都有喝咖啡的習(xí)慣。研究發(fā)現(xiàn)，定期飲用咖啡可以讓新陳代謝效率提升11%，脂肪分解效率提升13%。

咖啡因被醫(yī)生用于治療哮喘，也用來(lái)改善患者情緒、預(yù)防齲齒和緩解頭疼。有研究發(fā)現(xiàn)，定期喝咖啡的人患上帕金森病的風(fēng)險(xiǎn)比不喝咖啡的同類人群低80%，即便是已患上帕金森病的患者也可通過(guò)服用咖啡因來(lái)治療。

由于咖啡因能有效消除疲勞感，并減少肌肉疼痛，因此咖啡因曾被普遍用于體育競(jìng)技領(lǐng)域。2013年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果自行車運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)前一小時(shí)按照每千克體重5毫克補(bǔ)充咖啡因，那么成績(jī)最高能提高39%。如今，咖啡因已在不少體育競(jìng)技領(lǐng)域被列為興奮劑之一，其使用受到嚴(yán)格限制。

關(guān)于咖啡與癌癥之間的關(guān)系，目前并無(wú)任何證據(jù)表明適量飲用咖啡會(huì)增加患癌風(fēng)險(xiǎn)。恰恰相反，有大量研究表明飲用咖啡有多種好處。例如，2017年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)咖啡中的多酚類物質(zhì)能保護(hù)肝臟，減少身體炎癥。要注意，雖然咖啡有益健康，飲用也不要過(guò)量。

咖啡烘焙魔法

咖啡生豆中含有約12%的水分。咖啡生豆體積小且有韌性，并沒(méi)有人們熟悉的咖啡豆的香氣。要讓咖啡豆變香，需要進(jìn)行烘焙。在高溫下，大量復(fù)雜的碳水化合物會(huì)裂解為較小的可溶性糖。同時(shí)，氨基酸與羰基分子反應(yīng)生成數(shù)百種醛、酮等化合物，其中醛增加水果風(fēng)味;呋喃具有焦糖、奶油和杏仁等的氣味;吡嗪具有泥土味;愈創(chuàng)木酚帶有煙熏和辛辣味。

隨著咖啡烘焙機(jī)中的溫度逐漸升高，咖啡豆細(xì)胞中的水分被逐漸加熱，一些大分子在熱裂解過(guò)程中釋放出二氧化碳等氣體，導(dǎo)致咖啡豆細(xì)胞內(nèi)部壓力逐漸增加，咖啡豆體積變得越來(lái)越大，水分越來(lái)越少。當(dāng)溫度上升到190℃時(shí)，咖啡豆中堅(jiān)韌的木質(zhì)素?zé)o法抵抗細(xì)胞膨脹帶來(lái)的壓力，因而發(fā)生形變。此時(shí)咖啡豆會(huì)發(fā)出第一次爆裂聲。當(dāng)溫度上升到210℃時(shí)，木質(zhì)素在高溫下被徹底破壞，咖啡豆的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)一步崩潰，因此發(fā)出第二次爆裂聲?？Х壬怪械姆枷阄段镔|(zhì)有200多種，經(jīng)過(guò)烘焙的咖啡豆芳香味物質(zhì)會(huì)增加到800多種。

烘焙讓咖啡的芳香味物質(zhì)種類數(shù)大大增加。

咖啡苦味哪里來(lái)？

咖啡很苦，但也很酸?？Х戎械乃嵝猿煞址N類很多，包括綠原酸、奎寧酸、檸檬酸、醋酸、琥珀酸、蘋果酸、磷酸和乳酸等。一般人會(huì)認(rèn)為咖啡的苦味來(lái)自于咖啡因，其實(shí)這是很片面的?？Х纫虻拇_有苦味，但咖啡因只為咖啡飲料貢獻(xiàn)了約15%的苦味?？Х鹊目辔陡鄟?lái)源于綠原酸在高溫下生成的兩種化合物。

2007年，科學(xué)家在烘焙后的咖啡豆中發(fā)現(xiàn)了兩種生咖啡豆中沒(méi)有的苦味化合物——綠原酸內(nèi)酯和苯基二氫化茚。這兩種化合物都來(lái)源于綠原酸，但有趣的是綠原酸本身并沒(méi)有苦味。除了以上列舉的苦味物質(zhì)，咖啡的苦味還來(lái)自丙酮酸和三萜類化合物等有機(jī)物。

咖啡苦味和苯硫脲嘗味基因

1931年，美國(guó)化學(xué)家?？怂乖趯?shí)驗(yàn)室中偶然合成了苯硫脲。一陣風(fēng)將少量苯硫脲粉末吹到空中，站在?？怂古赃叺闹至⒖瘫г惯@種化合物所散發(fā)出的苦味。奇怪的是，福克斯本人絲毫感受不到有任何苦味。于是他又把苯硫脲樣品給自己的同事、家人和朋友嘗，結(jié)果有人感到很苦，也有人只感到一點(diǎn)苦味，還有人沒(méi)覺(jué)得有任何味道。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，苯硫脲嘗味由顯性基因T決定。有研究表明，喜歡喝咖啡者很少具有顯性基因T。

植物會(huì)產(chǎn)生多種有毒化合物，以保護(hù)自己免受食用。辨別苦味，有助于早期人類避免食用有毒植物。人類有大約30個(gè)編碼苦味受體的基因，每個(gè)受體能與幾種化合物相互作用，人們由此能辨別各種各樣的苦味。

喝多少咖啡會(huì)導(dǎo)致死亡？

攝入過(guò)多咖啡因（超4杯）可能會(huì)讓人失去食欲，呼吸困難，手發(fā)麻。那么，有沒(méi)有人因?yàn)閿z入了太多咖啡因而死亡？事實(shí)上，全世界每年都有死于咖啡因攝入過(guò)量的人，但其中絕大多數(shù)死亡是因?yàn)檫^(guò)量服用咖啡因片。如果純粹通過(guò)喝咖啡致死，那么一個(gè)體重70千克的成年男性可能得喝下上百杯咖啡。