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，咖啡繼續(xù)向歐洲傳播。在這過程中，意大利人開創(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，為了反制英國東印度公司的茶葉壟斷，美國人不再靠飲用紅茶來提神，而是開始改喝咖啡。當(dāng)時美國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700萬噸，咖啡成為全球最受歡迎的飲品之一?？Х鹊牧餍胁粌H是因?yàn)槲兜?，更是因?yàn)樗嵘裥涯X的作用，以及它對健康的各種益處。

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?？Х纫蚪o這些植物帶來了很大幫助。

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受到抑制。

咖啡因?qū)θ说炔溉閯游镉信d奮作用，對一些昆蟲則是致命的，因此是一種天然的殺蟲劑。果蠅含有感知咖啡因苦味的受體蛋白。常見的農(nóng)業(yè)害蟲蛞蝓（俗稱鼻涕蟲）很討厭被咖啡因水溶液噴過的菜葉?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)咖啡因可以抑制某些植食性昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng)，使這些昆蟲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。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，這些蜜蜂也會優(yōu)先去采集咖啡花的花蜜。

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

咖啡因既能吸引傳粉昆蟲，同時也是保護(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，造成腦血管擴(kuò)張，導(dǎo)致大腦血流速度下降，人就會感覺疲勞。

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€“冒牌貨”——只能結(jié)合，卻無法激活腺苷受體。腺苷因?yàn)椤傍F占鵲巢”的咖啡因，無法和腺苷受體有效結(jié)合，因此攝入咖啡因的人會在較長一段時間不會感覺疲勞。

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)，這就是喝咖啡會讓人心情愉悅的原因。在咖啡因刺激下，腦下垂體會釋放激素，促使腎上腺素合成。血液中腎上腺素含量增加會使心跳加快，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)依然會讓人興奮。人體攝入的所有咖啡因中，84%會被酶類分解成黃嘌呤。黃嘌呤有兩個重要作用：促使脂肪分解，為細(xì)胞提供能量;同時增加血液中腎上腺素含量，讓人更加興奮。還有12%的咖啡因會被分解成可可堿?？煽蓧A能增加進(jìn)入大腦的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)，還能擴(kuò)張血管，并增加尿量。4%的咖啡因會被分解成茶堿。茶堿會讓人心率提升，并強(qiáng)迫心肌收縮。

突然停喝咖啡會怎樣？

長期飲用咖啡的人會覺得離不開咖啡。隨著時間推移，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對咖啡因產(chǎn)生了耐受性。在長期喝咖啡者的大腦中，腺苷受體數(shù)量會增加，這導(dǎo)致腺苷有更多機(jī)會和腺苷受體結(jié)合，人就更容易產(chǎn)生疲倦感。同時，大腦會減少去甲腎上腺素（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。在這兩個因素作用下， 咖啡因?qū)θ说奶嵘裥Ч矔蛘邸?/p>

咖啡因具有輕微成癮性。如果讓一個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，同時會難以集中精神，易怒，并且哈欠連連，流淚流涕。因?yàn)殚L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，大腦動脈等血管開始擴(kuò)張，這會讓人產(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下降，這會讓人感覺抑郁、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，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服用咖啡因來治療。

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技領(lǐng)域。2013年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果自行車運(yùn)動員在運(yùn)動前一小時按照每千克體重5毫克補(bǔ)充咖啡因，那么成績最高能提高39%。如今，咖啡因已在不少體育競技領(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，目前并無任何證據(jù)表明適量飲用咖啡會增加患癌風(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，飲用也不要過量。

咖啡烘焙魔法

咖啡生豆中含有約12%的水分?？Х壬贵w積小且有韌性，并沒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)雜的碳水化合物會裂解為較小的可溶性糖。同時，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越大，水分越來越少。當(dāng)溫度上升到190℃時，咖啡豆中堅(jiān)韌的木質(zhì)素?zé)o法抵抗細(xì)胞膨脹帶來的壓力，因而發(fā)生形變。此時咖啡豆會發(fā)出第一次爆裂聲。當(dāng)溫度上升到210℃時，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)過烘焙的咖啡豆芳香味物質(zhì)會增加到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？

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。一般人會認(rèn)為咖啡的苦味來自于咖啡因，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鄟碓从诰G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。這兩種化合物都來源于綠原酸，但有趣的是綠原酸本身并沒有苦味。除了以上列舉的苦味物質(zhì)，咖啡的苦味還來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，站在福克斯旁邊的助手立刻抱怨這種化合物所散發(fā)出的苦味。奇怪的是，?？怂贡救私z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，還有人沒覺得有任何味道。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個編碼苦味受體的基因，每個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。

喝多少咖啡會導(dǎo)致死亡？

攝入過多咖啡因（超4杯）可能會讓人失去食欲，呼吸困難，手發(fā)麻。那么，有沒有人因?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量的人，但其中絕大多數(shù)死亡是因?yàn)檫^量服用咖啡因片。如果純粹通過喝咖啡致死，那么一個體重70千克的成年男性可能得喝下上百杯咖啡。