Was ist eigentlich... Koffein?

 

Im Jahr 2019 lag der Pro-Kopf-Verbrauch von Kaffee in Deutschland bei 166 Liter. [1] Für viele gehört die Tasse Kaffee zum Start in den Tag dazu, um wachzuwerden. Doch was enthält Kaffee? Neben anderen Inhaltsstoffen wie Kohlenhydrate, Fette, Proteine und Aromastoffe, enthält Kaffee Koffein, das dafür sorgt, dass wir mit der Tasse Kaffee wachwerden – zumindest für eine kurze Zeit. Wirkt der Kaffee nicht mehr, greift der ein oder die andere vielleicht schon zur nächsten Tasse. Was manch ein Kaffeejunkie oftmals nicht weiß – Koffein ist eigentlich ein Nervengift, das in sehr hohen Dosen tödlich für uns Menschen sein kann. Nichtsdestotrotz konsumieren es die meisten von uns täglich als Bestandteil von Genussmitteln – und auch die Medizin nutzt Koffein.

Von Kaffee bis Schokolade

Chemisch gehört Koffein zur Gruppe der Alkaloide, genauer ist es ein sogenanntes Purin-Alkaloid. Alkaloide kommen in der Natur in Pflanzen vor, die diese Stoffe zur Abwehr nutzen –  zum Beispiel gegen Fressfeinde. Koffein ist die pharmakologisch aktive Substanz, die weltweit am häufigsten konsumiert wird. Isolieren kann man Koffein unter anderem aus den Samen des Kaffeestrauchs, dem Teestrauch oder der Kolanuss. In Kaffeebohnen ist es an Chlorogensäure gebunden und wird beim Rösten freigesetzt. Je nach Sorte der Kaffeebohnen enthält Kaffee 1 bis 2,6 % Koffein, Tee – besonders die Blätter von grünem und schwarzem Tee – 3 bis 3,5%. Aber auch in Kakao ist Koffein zu geringen Mengen enthalten. Mit einer Tasse Kaffee nehmen wir zwischen 50 und 100 Milligramm Koffein zu uns, eine Tasse Tee kann bis zu 50 Milligramm enthalten. Selbst Schokolade enthält eine geringe Menge der stimulierenden Substanz – eine Tafel Vollmilchschokolade (100 g) etwa 20 Milligramm, eine Tafel Halbbitterschokolade sogar 70 Milligramm.

Wie wirkt Koffein auf unseren Körper?

Kaffeeliebhaber kennen es: Die Tasse Kaffee, die kurz nach dem Trinken wachmacht– vor allem sehr zügig. Koffein wird rasch über den Magen-Darm-Trakt aufgenommen (innerhalb von etwa 45 Minuten). Primär wirkt es als Stimulans auf das zentrale Nervensystem und regt unter anderem die Herztätigkeit sowie den Stoffwechsel an und steigert die Konzentrationsfähigkeit. Koffein besetzt die Rezeptoren von Adenosin, was unsere Müdigkeit verfliegen lässt. Normalerweise hemmt Adenosin die Ausschüttung von aktivierenden Neurotransmittern wie Dopamin und Noradrenalin, wodurch sich Blutgefäße weiten und folglich der Blutdruck sinkt. Indem Koffein die Rezeptoren besetzt, bewirkt es genau das Gegenteil: Die Konzentration der Transmitter erhöht sich im Blut – wir werden wacher und nehmen Reize schneller wahr. Diese Folge kann auch den Schlaf beeinträchtigen. Konsumieren wir allerdings Koffein in mäßigen Mengen, verengen sich die Blutgefäße und der Blutdruck kann leicht ansteigen. Während wir die Wirkung von einer Tasse Kaffee sehr schnell merken, wirkt das Koffein in Tee viel langsamer. In Teeblättern ist das Koffein an Polyphenole (sekundäre Pflanzenstoffe wie Farb- oder Geschmacksstoffe) gebunden und wird bei der Fermentation freigesetzt. Gießt man den Tee mit Wasser auf, gehen im Tee enthaltene Gerbstoffe über und binden das Koffein. Der dabei entstehende Komplex wird im Magen erneut aufgespalten, wodurch das Koffein langsamer aufgenommen wird. Da sich Koffein schneller in Wasser löst als Gerbstoffe, ist die Wirkung des Koffeins eher schwächer, wenn der Tee längere Zeit zieht. Aufgrund der unterschiedlichen Wirkungsweise nannte man das Koffein in Tee früher Thein, allerdings weiß man heute, dass es die gleiche anregende Substanz ist, die in Kaffeebohnen und Teeblättern enthalten ist.

Neben Tee und Kaffee wird Koffein häufig auch Energy-Drinks und Erfrischungsgetränken zugesetzt. Beispielsweise beträgt der Koffein-Gehalt in einer Flasche Cola (330 ml) zwischen 30 und 60 Milligramm; eine Dose Energy Drink (250 ml) enthält etwa 80 Milligramm Koffein. Wobei Energy-Drinks im Vergleich zu Getränken mit gleichem Koffein-Gehalt eine stärkere Wirkung haben. Möglicherweise ist dafür aber nicht das Koffein selbst, sondern weitere Inhaltsstoffe der Energy-Drinks verantwortlich bzw. die Kombination derer mit Koffein.

In der Medizin nutzt man Koffein zum Beispiel bei der Behandlung von Herzschwäche oder zur Therapie von Migräne. Zudem sagt man Kaffee und Koffein nach, positive Auswirkungen auf Körperfunktionen zu haben. Einige Studien weisen darauf hin, dass der Konsum von Koffein und Kaffee vor Erkrankungen wie Krebs und Demenz schützen kann – ebenso wie er das Risiko für Depressionen senken soll. Allerdings sind in vielen Fällen noch weitere Forschungsarbeiten und Studien nötig, um eine tatsächliche schützende Wirkung zu belegen. Dennoch muss nach bisherigen Erkenntnissen nicht im Allgemeinen auf Kaffee verzichtet werden. Im Gegenteil: Ein Gutachten der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (European Food Safety Authority, EFSA) besagt, dass eine Koffeinaufnahme von bis zu 400 Milligramm am Tag (über den Tag verteilt) für die erwachsene Allgemeinbevölkerung unbedenklich ist (ca. 5,7 mg/kg Körpergewicht/Tag) – ausgenommen Schwangere. [2]

Entdeckung des Koffeins

Während Tee und Kaffee schon seit Jahrhunderten konsumiert wird, isolierte der deutsche Chemiker und Apotheker Friedlieb Ferdinand Runge im Jahr 1820 erstmals das Alkaloid Koffein. Johann Wolfgang von Goethe hatte die Idee, dass man Kaffeebohnen destillieren könnte – um eine wirksame Substanz zu finden, die er als Gegengift zum hochgiftigen Atropin vermutete. Runge widmete sich daraufhin den Kaffeebohnen und entdeckte Koffein. Im Jahr 1832 bestimmten Christoph Heinrich Pfaff und Justus Liebig die Summenformel des Alkaloids. Später bestätigte diese Emil Fischer, der Koffein 1895 erstmals synthetisierte.

Lisa Süssmuth

Volontärin, Gesellschaft Deutscher Chemiker

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