Coffea arabica L. Figur 1.Coffea arabica (bild använd med tillstånd av David Henley) Uppsala Universitet Institutionen för Läkemedelskemi Avdelningen för Farmakognosi Farmakognosi 5p. Apotekarprogrammet termin 5/VT 06 Författare: Rana Garshasbi Handledare: Anders Backlund 1
Namn Coffea arabica L. är det vetenskapliga namnet på den växt som vi Sverige kallar för arabiskt kaffe eller kaffe (Nowroozi-Larki, 1995). På engelska används namnen arabian coffee och i Tyskland arabica kaffee (Wiersema, 1999). Det var botanikern och läkaren Carl Von Linné som namngav växten. Linné införde även den binära nomenklaturen som vi följer än idag Inom släktet Coffea finns det idag uppåt 100 arter. Coffea arbica hör till familjen Rubiaceae. Förutom Coffea arabica hör bland andra kininträdet och krukväxten gardenia hit (Manktelow och Svanberg, 2004). Moderorganismen Coffea arabica är den enda tetraploida arten i släktet Coffea, dess hemort är i Kaffa i sydvästra Etiopien. Kaffebusken är mellan 4-5 meter hög, det är en tropisk höglandsväxt. Den har blanka, motsatta och läderartade gröna blad (Aga, 2005; Elgklou, 1993). De väldoftade blommorna är samlade i små knippen och sitter i bladvecken med 5-8 smala och vita kronblad (Nowroozi-Larki, 1995). Blommorna är självpollinerade och dess pollen sprids med vinden. Blommornas doft är lik jasmin blomman. Frukten innehåller två frön, färgen på frukten varierar från att vara grön i början till röd. Det yttre skalet på ett moget kaffe frukt är röd till färgen och innanför detta finns ett lager av saftigt fruktkött. Det tar ungefär sex till åtta månader för frukten att mogna. Storleken på frukten påminner om körsbären. De gröngula kaffebönorna är omslutna av den hårda pergamenthinnan (endokarpet) eller pergaminoskalet. Runt bönorna finns det den tunna silverhinnan (Elgklou, 1993). Den hårda pergamenthinnan är till för att skydda bönorna från nedbrytande enzymer som finns i magen på däggdjur och fåglar (Aga, 2005). Coffea arabicas viktigaste odlingsområden är Brasilien, Colombia och andra länder i Syd- och Centralamerika. Dessutom odlas arabiskt kaffe i Östafrika. Dess milda smak har gjort Coffea arabica väldigt populär, vilket gör att det är även den dyraste arten (Elgklou, 1993). Historisk användning 2
Det finns många historier om när arabiskt kaffe upptäcktes. Den mest berättade historien tar oss till Etiopien på 300-talet och den arabiska getaherden Kaldi. En dag när han var ute med sina getter upptäckte han att hans getter uppförde sig konstigt, de hoppade runt och var fulla av energi efter att ha ätit bär från en buske. Kaldi berättade detta till en munk. Munken bestämde sig också för att äta bär från den buske som getterna hade ätit från. Efter att ha testat bären upptäckte munken hur pigg han var och kunde hålla sig vaken i flera timmar. Tusen år senare kom man fram till att den uppiggande effekten berodde på substansen koffein (Elgklou, 1993). Från Etiopien spreds kaffet (Coffea arabica) vidare till arabiska halvön. Ursprungligen var kaffet en sällsynt vara som mera sågs som en religiös dryck. Den var väldigt populär bland muslimerna. Den kallades för islams vin. I början kokade man trädets bär och blad, men så småningom började man även rosta bönorna (Elgklou, 1993; Kiple och Ornelas 2000). Man ansåg också att kaffet hade medicinska egenskaper, många trodde att den kunde bota skabb och att profeten Mohammed skall ha tillfrisknat efter att ha druckit kaffe. Med tiden blev kaffet mer känd som sällskaps drink, och något man bjöd på när man fick gäster (Kiple och Ornelas 2000). I mitten på 1600-talet kom kaffet till Europa. De var även då som olika kaffehus öppnades, här diskuterades litteratur, vetenskap och politik över en kopp kaffe ( Lewington, 2003). Linné ansåg att kaffet var stärkande och nyttigt om man dricker för mycket och inte för nära sänggåendet. Kaffe är också enligt Linné bra mot huvudvärk. Dessutom tyckte han att man skulle dricka kaffe om man ville gå ner i vikt. För mycket kaffe skulle också orsaka slaganfall och missfall (Manktelow och Svanberg, 2004). Drogen De delar på kaffeväxten som brukar användas är bönorna och bladen. Kaffebönan bereds via den torra metoden eller via den våta metoden från kaffefrukten. Efter att ha torkat bönorna och avlägsnat fruktköttet och pergamenthinnorna, kan man börja rosta bönorna (Bruneton, 1999). Vid rostningen så ändras bönornas egenskaper, utseende och struktur. Det är även under rostningen som man får fram det goda doften av kaffe och aromen. Aromen kommer från små 3
droppar av eteriska oljor i kaffebönans celler. I varmt vatten löses de aromatiska ämnena upp (Elgklou, 1993). Kemi Det finns hundratals olika kemiska substanser i kaffe, bla koffein, klorogensyra, garvsyra. Arabiskt kaffe innehåller även kolhydrater, flyktig olja (kaffeol) och fetter. De rostade Coffea arabica bönorna ger 1,3% koffein (Chou, 1992). Koffeinets kemiska namn är 1,3,7-trimetylpurin-2,6(1H,3H)-dion (Weinberg och Bealer 2001). Koffeinmolekylen har en xantin (2,6-dioxipurin) som grundstruktur. Den är metylerad i positinerna 1,3,7. Substansen hör till gruppen puriner där även teobromin och teofyllin ingår. Koffein brukar klassificeras som alkaloid eftersom den innehåller kväve och är farmakologisk aktiv (Samuelsson, 2004). Den är lipofil, den kan ta sig genom all typ av biologisk membran. Halveringstiden för substansen är mellan 2 till 12 timmar (Chou, 1992). Klorogensyra tillhör familj av estrar som bildas mellan en viss trans-kanelsyra och quenin syra (1,3,4,5-kvartärhydroxycyklohexan karboxylsyra)(clifford, 1999). A) B) O CH H 3 C 3 HO N N HO O N N O O COOH CH 3 Figur 2: Molekylstruktur för A) koffein och B) klorogensyra OH OH OH Farmakologi Koffein är en adenosinreceptorantagonist. Den verkar speciellt genom att blockera A 1 - och A 2a receptorer (Daly et al., 1998). Koffein stimulerar centralanervsystemet, andningen, vidgar kranskärlen, skelettmuskulaturen, hjärtat, slappnar av 4
glattmuskulatur speciellt bronkialmuskeln och ökar urinutsöndringen (Rang et al., 2003). Då koffein stimulerar centrala nervsystemet kommer det att leda till ökad vakenhet och mental aktivitet. Koffein ser också till att andningen blir tyngre och hastigare. Den ökar också ämnesomsättningen samt ökar bildning av adrenalin och magsaft (Andersson et al., 2004). Klorogensyran har antioxidant effekt och man tror att den har en positiv effekt på kroniska sjukdomar, kardiovaskulära sjukdomar samt på cancer (Farah et al., 2006). Klinisk erfarenhet Studier har visat sig att kaffe minskar risk för Parkinson sjukdom. Koffeinet som är en av de 100 olika kemiska substanser som finns i kaffe, har visat sig motverka effekterna av dopaminbrist. Med hjälp av djurförsök har detta påvisats (Fredholm, 2004) Det har även gjorts studier som har visat att mammor som dricker för mycket kaffe löper större risk att drabbas av missfall. Samt studier av försöksdjur, har visat att höga doser av koffein under dräktigheten kan resultera i missbildningar på fostret (Andersson et al., 2004). Studier har gjorts på sex frivilliga som fick dricka koffeinfritt kaffe och kaffe som innehåller koffein. Man kom fram till att då de drack koffein innehållande kaffe minskades deras sömnkvalitén och sömntiden. De kände sig mer vakna och energiska (Shilo et al., 2002) Biverkningar och toxikologi Små doser av koffein ger en centralstimulans som känns positiv. Ett stort intag av koffein ger däremot besvär såsom ångest, kräknink, yrsel, oro, andnöd och hjärtklappning. 20 mg koffein/kg kroppsvikt kan ge lindrig förgiftning medan letala dos är ungefär 100-200 mg koffein/kg kroppsvikt (Higdon och Frei, 2006 ). Det finns fall där människor har dött av att ha överdoserat koffeintabletter (Kerrigan, 2005). 5
Koffein kan förstärka effekterna och biverkningarna av beta-adrenerga stimulerande substanser, t.ex. adrenalin. Substansen kan även påverka intaget av benzodiazepiner tillexempel klozapin (Higdon och Frei, 2006). Medicinsk användning Idag finns det många läkemedel som innehåller koffein, en av dessa är koffein recip. Den verkar genom att vara uppiggande och motverkar därigenom trötthet (FASS, 2006). 6
Refrenser Aga, E. Molecular Genetic Diversity Study of Forest Coffee Tree [Coffea Arabica L.] Populations in Ethiopia: Implications for Conservation and Breeding. Doctoral: 2005. Anderson, H. C., Hallström, H. och Kihlman, B. A. Intake of caffeine and other methylxantines during pregnancy and risk for adverse effects in pregnant women and their foetues. Tema Nord: 2004. Bruneton, J. Pharmacognosy: Phytochemistry: Medicinal plants; Lavoisier Publishing: Frankrike 1999. Chou, T. Wake Up and Smell the Coffee. Western Journal of Medicine 1992, 157, 544-553. Clifford, M. Chlorogenic acids and other cinnamatesnature, occurrence and dietary burden. Journal of the Science of Food and Agriculture 1999, 79, 362-379. Daly, J. W., Holmén, J. och Fredholm, B. B. Är koffein beroendeframkallande. Läkartidningen 1998, 95, 5878-5883. Elgklou, L. Kaffeboken; Förlag AB Wiken: Sverige 1993. Farah, A., De-Paulis, T., Moreira, D. P., Trugo, L. C. and Martin, P. R. Chlorogenic Acids and Lactones in Regular and Water- Decaffeinted Arabica Coffees. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2006, 54, 374-381. FASS URL:http://www.fass.se 2006.03.19 Fredholm, B. B. Kaffe minskar risk för Parkinsons sjukdom. Läkartidningen 2004, 101, 2552-2555. Higdon, J.V. och Frei, B. Coffee and Health: A Review of Recent Human Research. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 2006, 46, 101-123. 7
Kerrigan, S. och Lindsey, T. Fatal Caffeine Overdose: Two case reports. Forensic Science International. 2005, 153, 67-69. Kiple, K. F. och Ornelas, K. C. The Cambridge world history of food, volym 1 och 2; Cambridge University Press: England 2000. Lewington, A. Plants for people; Eden Project Books: England 2003. Manktelow, M., Svanberg, I. Växter I Linnés landskap; Swedish Science Press: Sverige 2004. Nowroozi-Larki, C. Persiska Läkeväxter; Bitas Bokförlag: Sverige 1995. Rang, H. P., Dale, M. M., Ritter, J. M. och Moore, P. K. Pharmacology; Bath Press: England 2003. Samuelsson, G. Drugs of Natural Origin: A textbook of pharmacognosy; Swedish Pharmaceutical Society, Swedish Pharmaceutical Press: Sverige 2004. Shilo, L., Sabbah, H., Hadari, R., Kovatz, S., Weinberg, U., Dolev, S., Dagan, Y. och Shenkman, L. The effects of coffee consumation on sleep and melatonin secretion. Sleep Medicine 2002, 3, 271-273. Weinberg, B. A. och Bealer, B. K. The World of Caffeine; Routledge: USA 2001. Wiersema, J. H. och León, B. World Economic Plants: A standard reference; Bocoraton: USA 1999. 8