咖啡为何能提神？其背后的奥秘与千年历史

1为什么喝了咖啡就不想睡呢？

咖啡起源于非洲的埃塞俄比亚。相传一千多年前，非洲一位牧羊人发现他的羊吃了一种植物（咖啡树）后变得非常兴奋和活泼，从而发现了咖啡。我们今天常喝的咖啡，就是用烘焙过的咖啡豆制成的饮料。它是与可可、茶一起流行于世界的主要饮料。

一千多年前羊品尝咖啡的珍贵图像（错误）| 作者制作

咖啡为何能让羊和人兴奋呢？最主要的原因是咖啡中含有一种中枢神经兴奋剂——咖啡因。咖啡因不仅存在于咖啡中，在能量饮料、茶、奶茶、可乐中也都含有。腺苷和腺苷受体是大脑中让我们产生困倦的根源。咖啡因的分子结构与腺苷相似，它能先与腺苷受体结合，占据原本属于腺苷的位置，从而阻止腺苷与腺苷受体结合，让我们感到清醒、神清气爽。咖啡之所以能提神醒脑，就是因为咖啡因通过这种机制“挟持”了大脑，阻断了困倦信号的正常传递。

咖啡因与腺苷具有相似的化学结构丨图片来源网络

咖啡因对我们身体的影响远不止这些。它还会加快心率、升高血压，甚至影响我们的情绪。这就是为什么有些人喝咖啡后会感到焦虑或兴奋。

2为何咖啡的效果因人而异？

每个人对咖啡因的反应都不同。咖啡因的代谢速度因人而异，这很可能在很大程度上取决于肝脏中代谢咖啡因的酶的效率。我们的基因、年龄、体重甚至性别都会影响我们对咖啡因的反应。

具体来说，有些人的肝脏可能含有较多的细胞色素氧化酶等肝酶，能够快速分解咖啡因，减弱其作用；而有些人可能因为缺乏这些酶，对咖啡因比较敏感，喝完咖啡后可能会心跳加速、手抖等症状。对于这些人，还是要注意控制咖啡因的摄入量。

另外需要提一下的是，有些奶茶中的咖啡因含量甚至比咖啡高出好几倍，这也是为什么很多人喝了奶茶后难以入睡的原因。

咖啡：开心。丨图片来源：网络

一些经常喝咖啡的人可能会发现，咖啡的功效越来越弱。这是因为如果持续摄入咖啡因，咖啡因就会一直占据腺苷受体，体内游离的腺苷就会增多，这样就会让人更加困倦。如果这种情况已经发生，就需要放慢速度，多休息，直到体内部分腺苷被分解，大脑才能重新燃起对咖啡因的热爱。另外，研究发现，长期摄入咖啡因，会增加腺苷受体接收游离在外面的无家腺苷的数量，这样就会让人更加困倦，对咖啡的依赖性也会更强。

3不想失眠怎么喝咖啡？

有人喜欢咖啡的香气，有人却无法适应它的苦涩；有人说喝咖啡好处多多，有人却怕喝完咖啡后焦虑不安。如果你恰好是那种喝完咖啡就失眠的人，那么有什么方法既能享受咖啡的香气，又不失眠呢？

我们知道咖啡因在体内会逐渐代谢分解，这里可以引入半衰期的概念，在原子物理学中，半衰期是指放射性元素原子核衰变一半所需的时间。

类比于医学领域，药物在体内的代谢也遵循一级动力学过程，因此药物在体内也有相对稳定的半衰期，遵循类似的规律，称为药物消除半衰期或血浆半衰期，具体定义为药物在生物体内浓度下降一半所需的时间。因此，时刻t时体内的药物浓度N满足：

其中N0为初始药物浓度，T为半衰期。

浓度随时间的变化曲线 | 作者制作

咖啡因的半衰期约为3至5小时（平均为4小时），也就是说，咖啡因被人体完全吸收后，约4小时后体内咖啡因浓度便会减半，8小时后则减至四分之一，以此类推。因此，对咖啡因敏感的人，应尽量避免在睡前几小时内喝咖啡。

知道了这个原理，你也可以参考不同咖啡的咖啡因含量表，然后计算出睡觉前多久需要喝咖啡哦！

不同咖啡的咖啡因含量 | 来源：网络

比如我睡前喝了一杯咖啡因含量低的红茶拿铁，发现并不影响睡眠，也就是临睡前N=40mg。那么如果我某天想喝咖啡因含量高N0=150mg的美式咖啡，需要提前t=ln(15/4)/ln2▪T≈1.91T喝完，也就是需要提前7小时38分钟左右喝完。这样通过简单的计算，你就能精准优雅地喝咖啡了！

或者，你也可以干脆选择低咖啡因或脱咖啡因的咖啡（是的，脱咖啡因的咖啡确实存在）。市面上有低咖啡因或脱咖啡因的咖啡供你选择。这些咖啡的味道和普通咖啡几乎一样，但可以防止你失眠。如果你还是睡不着，就只能用热牛奶或热巧克力代替咖啡来助眠了。

4 喝咖啡的正确方法

首先，如果你想用咖啡来提神，那你就得先行动起来，在感到困倦之前喝掉它！

咖啡从口腔吸收需要时间，一般喝完咖啡后大约需要45分钟，咖啡才能被人体完全吸收，99%的咖啡因才会开始起作用。半衰期以4小时计算，也就是说，喝完咖啡后45分钟到4小时45分钟内，咖啡因浓度较高，会持续发挥提神作用。当然，提神效果应该是越来越差了。（这也解释了为什么喝完咖啡越工作越困。。。）如果你总是在早上10点感到困倦，那就在9点半左右喝一杯咖啡。如果你想在下午保持清醒，那就在1点左右喝咖啡。

此外，喝完咖啡后再上班小憩一会儿，也是提神醒脑的好方法。据英国一项新研究显示，午睡前喝一杯咖啡，能让人午睡醒来后感觉精力充沛。这是因为短暂的睡眠能帮助大脑清除引起困倦的腺苷。同时，咖啡因需要一定的时间才能发挥作用，而这正是午睡醒来后的效果。研究人员把这种模式称为咖啡小憩，他们声称午睡前喝一杯咖啡能增强咖啡因对大脑的作用，提高记忆力。

其次，喝咖啡要适量！

适量饮用咖啡不仅可以提神醒脑，还有一定的健康益处。近年来，咖啡已被世界各地的研究人员证实具有多种有益健康的作用。喝咖啡可能降低结直肠癌和肝癌的风险，降低心血管疾病的风险。英国医学杂志发表的一项研究还显示，咖啡因还可能具有减肥作用。血液中高浓度的咖啡因可能抑制体内脂肪含量，降低患2型糖尿病的风险。

咖啡确实有很多好处，但过量饮用也会带来一些不良后果。短期症状包括失眠和心悸。长期大量（每天6杯或以上）饮用咖啡会增加血液中的脂肪含量，显著增加患心血管疾病的风险。

因此，即使我们非常喜欢咖啡，也应该适量饮用，控制咖啡因的摄入量。一般来说，每天喝3-4杯咖啡（约400毫克咖啡因）是安全的。此外，还要注意咖啡中的糖和奶油含量，糖和奶油过多会增加热量的摄入。

最后，不要依赖咖啡，忙碌了一天后最好适当休息一下。

记住，咖啡只能延缓疲劳的发生，但不能消除疲劳。当咖啡因被代谢后，疲劳仍然会出现。腺苷虽然可以通过休息消除，但长期睡眠不足会造成更多的健康问题。当你放松心情，喝上一杯咖啡，你会发现，咖啡最吸引人的不是清醒和克制，而是它醇香的香气。

如果咖啡不能让你清醒，那就把它洒出来。如果还不够，那就把它洒在你的电脑上……

咖啡是一种神奇的饮品，能提神醒脑，带给我们愉悦的味道。只要我们正确适量地饮用，就能从中受益。下次当你手捧一杯咖啡时，不妨思考一下背后的科学原理，也许你会有不同的体验！

参考

“咖啡因和中枢神经系统：作用机制、生化、代谢和精神兴奋作用。” Fredholm, BB, Bättig, K., Holmén, J., Nehlig, A., & Zvartau, EE (1999)。药理学评论，51(2)，83-133。

“咖啡与健康：近期人类研究综述。” Higdon, JV, & Frei, B. (2006)。食品科学与营养评论，46(2)，101-123。

“咖啡因的世界：世界上最受欢迎的药物的科学与文化。” Bennett Alan Weinberg，Bonnie K. Bealer。（2001 年）。劳特利奇出版社。

健康热线：咖啡的 9 大独特益处

喝完咖啡睡不着，咖啡瘾怎么解？，知乎

《喝咖啡不仅能减肥，还能降低死亡风险？但很多人喝得不对...》科普中国