主题:【资料】CNS_00.007_咖啡因

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陈泊雨


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第1章 咖啡因的概述4

1.1 咖啡因的介绍4

1.2咖啡因的物化性质及其药理作用5

1.2.1物理性质5

1.2.2化学性质5

1.2.3药理作用5

1.2.4药物相互作用6

1.3咖啡因摄入的不良反应及其治疗6

第2章 咖啡因在临床上的应用6

2.1 咖啡因对人体的影响6

2.3咖啡因对人体系统的影响7

2.4咖啡因的健康价值9

2.5咖啡因忌用注意事项10

第3章 咖啡因在日常生活中的应用10

3.1咖啡10

3.2茶10

3.3汽水11

3.4巧克力11

3.5日常食品含量11

3.6咖啡因的剂量和用法12

第4章 可乐中咖啡因含量的测定12

4.1紫外分光光度法测定咖啡因含量12

4.2实验材料及实验仪器12

4.3咖啡因标准品测定12

4.4可乐样品的测定13

4.5咖啡因最大吸收波长测定13

4.6标准曲线的绘制13

4.7可乐样品中咖啡因含量的测定13

4.8计算其精密度分析14

第5章 总结14

参考文献16

致谢17



第1章 咖啡因的概述



1.1 咖啡因的介绍

咖啡因: (Caffeine )是从茶叶、咖啡果中提炼出来的一种一种黄嘌呤生物碱化合物,适度地使用有祛除疲劳、兴奋神经的作用,临床上用于治疗神经衰弱和昏迷复苏,含咖啡因成分的咖啡、茶、软饮料及能量饮料十分畅销,因此咖啡因也是世界上最普遍被使用的精神药品。但是,大剂量或长期使用也会对人体造成损害,特别是它也有成瘾性,一旦停用会出现精神萎顿、浑身困乏疲软等各种戒断症状,虽然其成瘾性较弱,戒断症状也不十分严重,但由于药物的耐受性而导致用药量不断增加时,咖啡因就不仅作用于大脑皮层,还能直接兴奋延髓,引起阵发性惊厥和骨骼震颤,损害肝、胃、肾等重要内脏器官,诱发呼吸道炎症、妇女乳腺瘤等疾病,甚至导致吸食者下一代智能低下,肢体畸形。因此也被列入受国家管制的精神药品范围,同时该药物也位列世界卫生组织国际癌症研究机构三类致癌物清单中。滥用咖啡因通常也有吸食和注射两种形式,其兴奋刺激作用及毒副反应、症状、药物依赖性与苯丙胺相近。

其他名称:1,3,7-三甲基黄嘌呤、 三甲基黄嘌呤、咖啡碱、茶毒、马黛因、 瓜拉纳因子、甲基可可碱。

化学式:C8H10N4O2



1.2咖啡因的物化性质及其药理作用

1.2.1物理性质

外观:无嗅,白色粉末或六角棱柱状结晶。摩尔质量:194.19g mol?1。

熔点:237℃ 沸点:173℃(升华) 密度和相态:1.2 g/cm3, 固体  水中溶解性:微溶  其他溶剂:乙酸乙酯、氯仿、嘧啶、吡咯、四氢呋喃中可溶;酒精和丙酮中一般可溶;石油醚、醚及苯中微溶  酸度系数: (pKa) 10.4 (40 °C) 。

1.2.2化学性质

咖啡因属于甲基黄嘌呤的生物碱。纯的咖啡因是白色的,强烈苦味的粉状物。它的化学式是C8H10N4O2。它的化学名是1,3,7- 三甲基黄嘌呤或3,7-二氢-1,3,7三甲基-1H-嘌呤-2,6-二酮。

1.2.3药理作用

咖啡因开始能使中枢神经系统兴奋,因此能够增加警觉度,使人警醒,有快速而清晰的思维,增加注意力和保持较好的身体状态。最后进入脊髓并保持一个较高的剂量。其能兴奋中枢神经系统、心脏和骨骼肌,舒张血管和利尿等作用。对中枢兴奋作用较弱,小剂量增强大脑皮层兴奋过程,振奋精神,减少疲劳。剂量增大可兴奋延脑呼吸中枢及血管运动中枢,亦可兴奋脊髓,特别当这些中枢处于抑制状态时,作用更显著。在体内,关于咖啡因的化学反应十分复杂。

1.2.4药物相互作用

不能与碘、银盐、鞣酸、强碱配伍。

1.3咖啡因摄入的不良反应及其治疗

1.心血管系统本药可致房室结的有效不应期缩短,从而引起各种快速性心律失常及期前收缩。并可能增加心肌梗死的发生率。2.精神神经系统可引起不安、失眠、震颤。大剂量时也可产生类似焦虑性神经症的症状,如易激动、失眠、心悸、潮红及头痛等。3.胃肠道大剂量咖啡因可引起恶心及呕吐。咖啡因是胃酸分泌的强刺激剂,可使十二指肠溃疡加重。婴儿应用咖啡因治疗时,易发生胃-食管返流。4.泌尿系统大剂量咖啡因有利尿作用。5.代谢/内分泌系统可能与乳腺纤维囊性病变有关系。6.皮肤接触咖啡粉尘可出现过敏反应,如皮炎、鼻炎及支气管哮喘。7.停药反应习惯性应用本药者,突然停用,可发生烦躁不安、激动及头痛等症状。8.长期大量服用,可产生耐受性,也可有成瘾性。9.小剂量或饮含咖啡因的饮料过多可有恶心、头痛、失眠。10.长期饮用可发生耐受性及成瘾性。咖啡因主要用于对抗中枢抑制状态,如严重传染病、镇静催眠药过量引起的昏睡及呼吸循环抑制等,可肌肉注射苯甲酸钠咖啡因。此外,咖啡因还常配伍麦角胺治疗偏头痛:配伍解热镇痛药治疗一般性头痛。此时,它由于收缩脑血管,减少脑血管搏动的幅度而加强以上药物止头痛的作用。

第2章 咖啡因在临床上的应用



2.1 咖啡因对人体的影响

咖啡因对大脑皮层有兴奋作用,人服用小剂量( 50- -200mg)即可使睡意消失,疲劳减轻,精神振奋,思维敏捷,工作效率提高,因此咖啡和茶叶早就成为世界性的兴奋性饮料成分。在动物实验,咖啡因可引起觉醒型脑电波,损伤其间脑和中脑后,此作用仍存在,这提示作用部位在大脑皮层。较大剂量时则要直接兴奋延脑呼吸中枢和血管运动中枢,使呼吸加深加快,血压升高;在呼吸中枢受抑制时,尤为明显。中毒剂量时则尚兴奋脊髓,动物发生阵孪性惊厥。咖啡因可直接兴奋心脏、扩张血管(冠状血管、肾血管等),但此外周作用常被兴奋迷走中枢及血管运动中枢的作用所掩盖,故无治疗意义。此外,咖啡因还可舒张支气管平滑肌,利尿及刺激胃酸分泌。近报道称治疗量咖啡因和茶碱能在体内竞争性抗腺苷受体,又知腺首有镇静、抗惊厥及收缩支气管平滑肌等作用。

2.2摄入量分级 

成人每天摄入80 ~ 250 mg咖啡因( 1.1 ~3.5 mg/kg. d-1 )为低摄入量,300~400mg( 4~6 mg/kg. d- 1)为中摄入量,超过500 mg( 7 mg/kg. d-1 )为高摄入量[1]。

2.3咖啡因对人体系统的影响

2.3.1对心血管系统的影响  由于咖啡因能促进儿茶酚胺的合成和释放,所以被认为是具有正性作用的心血管药物,即使一次服用小剂量也能产生心率增快、血压升高等正性心力作用[2,3]。Rachima等[4]在专门对老年高血压患者的研究中发现,1次摄入250 mg咖啡因能引起收缩压与舒张压显著升高。一般认为若长期摄入富含咖啡因的饮料(如咖啡)可能会引起高血压、心肌梗死、心率失常、休克等心血管系统疾病。

2.3.2对内分泌与代谢系统的影响  食入咖啡因( 3.3mg/kg )后1 h即可刺激垂体肾上腺皮质轴,引起促肾上腺皮质激素和皮质醇合成增加[5]。以往认为咖啡因能降低胰岛素的敏感性,因而建议糖尿病易感人群(如肥胖、遗传等)应尽量减少富含咖啡因饮料的摄入。然而最近国外多中心的流行病学研究显示长期饮用咖啡能降低2型糖尿病的发病率,而且与每天饮用咖啡的量呈负相关[6-8]。荷兰学者认为,尽管咖啡因可导致胰岛素敏感性的急剧降低,但机体可逐渐产生耐受性,而咖啡中的氯原酸能减少葡萄糖的吸收,抑制肝糖原的水解;另外咖啡中的镁有助于增强胰岛素的分泌及敏感性,所以他们认为,咖啡中除咖啡因之外的物质可能对葡萄糖代谢产生有益的影响。

2.3.3对消化系统的影响   咖啡因通过兴奋中枢神经系统的迷走中枢,刺激迷走神经胃支,可引起胃泌酸增加和胃腺分泌亢进,也可刺激胃肥大细胞释放组胺,进而造成胃壁细胞泌酸增加。这一作用被认为是通过激活胃黏膜壁细胞的胆碱能M受体和组胺受体来介导的。咖啡因易进入细胞,抑制磷酸二酯酶,引起细胞内cAMP浓度的升高,这种效应发生在中枢神经细胞中则造成中枢兴奋,若发生在胃壁细胞内,就有可能直接引起泌酸增加,因为组胺就是通过胃黏膜壁细胞膜上H2受体激活腺苷酸环化酶,促进三磷酸腺苷转化成cAMP,以提高细胞内cAMP的浓度,并在Ca2+的辅助下刺激泌酸。故消化性溃疡病患者不宜服用咖啡因。

2.3.4对神经系统的影响  咖啡因是中枢神经系统兴奋药。小剂量能兴奋大脑皮质,改善思维活动提高对外界的感应性。大剂量则可兴奋延髓的呼吸中枢和血管运动中枢,增加呼吸频率和深度。

2.3.5对骨骼肌及运动能力的影响   咖啡因具有增强体外骨骼肌收缩性的作用。很多研究表明,促进Ca2+从肌浆网中释放是这一作用的基本机制。咖啡因可能在三个环节上影响短时间和高强度的运动能力,即速度和反应时间环节、力量环节及爆发力环节。首先咖啡因通过增加肾上腺素释放而刺激中枢神经系统,并能减少核苷酸的抑制作用,其次,通过增加神经递质的释放而增加神经肌肉的传导;最后,可通过改变细胞内Ca2+浓度来加强肌纤维的收缩性。因此,咖啡因具有刺激中枢神经系统和改善神经肌肉传导的作用,从而可以作为一种外源性刺激因素缩短反应时间和运动时间来提高速度,因此能提高短跑和短距离游泳运动员的成绩,然而咖啡因不利于神经肌肉的稳定性,而且随着药物浓度的增加而加重。这对需要精细运动和稳定性运动的项目可能有害,如射击、射箭、体操等故国际奥委会规定运动员尿液中咖啡因的浓度不能超过12 mg/L。

2.4咖啡因的健康价值[9]

可以有效抗威胁健康的自由基,而自由基是造成许多疾病(如心肌病变、动脉硬化、中风、肺气肿、巴金森氏症)的主因。自由基过多会使身体代谢受到影响,破坏细胞进而使得器官组织受影响。保护心脏血管的功能:含有高成份的多酚化合物,这一类化合物是强力的抗氧化齐,能延缓低密度脂蛋白的氧化时间高达三倍,可以溶解血液凝块及阻止血栓的形成;咖啡还可以增强血管收缩,避免血管扩强而头痛。此外,少量的咖啡也可以增强心肌收缩能力,促进血液循环,达到预防心血管疾病的作用。

提神醒脑:会刺激脑部的中枢神经系统,延长脑部清醒的时间,使思路清晰、敏锐,且注意力较为集中,可提高工作及学习的效率。

抗忧郁:少量的咖啡因可使人精神振奋,心情愉快,纾解忧郁的现象。

控制体重:咖啡因能提高人体消耗热量的速率,一项研究发现100毫克的咖啡因(约1杯咖啡),可加速脂肪分解,能使人体的新陈代谢率增加百分之三至四,增加热能的消耗,适量饮用,有减重效果。

促进消化:咖啡因会刺激交感神经,提高胃液分泌,如果在饭后适量饮用,有助消化。

改善便秘:咖啡可刺激肠胃激素或蠕动激素,产生通便作用,可当快速通便剂。

增强身体敏捷度:咖啡因也有助于在运动时,使运动阈值隆低,增加身体的敏捷度,使运动员缔造较好的成绩。

降低得胆结石的机会:最新来自哈佛大学公共卫生学院的一项研究指出,每天喝2-3杯咖啡者比起从不喝的人,平均得到胆结石的机会小了40%。此外,咖啡所含的单宁酸,具有收敛性及止血、防臭的作用。

2.5咖啡因忌用注意事项

1.禁忌症胃溃疡患者禁用。2.慎用尚不明确。3.药物对妊娠的影响咖啡因可以通过胎盘屏障,并具有小分子量、脂溶性较高和在生理pH状态下不离子化等特点,这些都有利于其转移至胎儿,影响胎儿发育。大剂量服用咖啡因,可能导致畸胎,而其致畸作用与剂量、给药方式密切相关。美国食品药品管理局(FDA)于1980年建议孕妇少饮咖啡。4.药物对哺乳的影响本药可随乳汁分泌,在哺乳婴儿体内的蓄积量决定于母体血清内及母乳内咖啡因的平均浓度、婴儿摄入母乳量及婴儿清除咖啡因的速度。5.药物对检验值或诊断的影响喝咖啡或肌内注射等量的咖啡因,可使血中游离脂肪酸增多、血糖升高及儿茶酚胺增多。

第3章 咖啡因在日常生活中的应用



3.1咖啡[10]

咖啡有提神醒脑的效果,因为其中含有咖啡因。在美国,差不多75%被服用的咖啡因是来自咖啡。一般来说,市场上一杯普通中杯装即磨咖啡,含有150至200毫克咖啡,一袋速溶咖啡中咖啡因约为66克。

3.2茶

我们常喝的各种绿茶、红茶、乌龙茶等,都含有咖啡因。茶中咖啡因含量与泡茶方法、时间有关,绿茶的咖啡因含量从每杯(约227克)30毫克至50毫克不等,红茶平均每杯含咖啡因约47毫克。

3.3汽水

很多汽水饮料以及功能性饮料都含有咖啡因,一罐330毫升的可乐咖啡因含量约有33毫克。由于某些功能性饮料含有咖啡因,会刺激中枢性神经,因此不是所有人群都适宜喝功能性饮料,儿童尤其应该注意。

3.4巧克力

巧克力中的咖啡因含量相对较少,以至于人们常常将其忽略。一块约40克的牛奶巧克力含有相当于6毫克的咖啡因,另外,巧克力味及咖啡味的牛奶,雪糕,乳酪等也可能含有咖啡因。

3.5日常食品含量

产品

计量单位

每单位咖啡因含量 (毫克)

咖啡因片剂(Vivarin)

1片

200

Excedrin片剂

1片

65

咖啡,酿制

240,mL(8,US,fl,oz,)

135

咖啡,脱咖啡因

240,mL,(8,US,fl,oz)

5

咖啡,浓咖啡

57,mL,(2,US,fl,oz)

100

巧克力,黑(Hershey's,Special,Dark)

1条,(43,g,1,5,oz)

31

巧克力,牛奶,(Hershey,Bar)

1条,(43,g,1,5,oz)

10

红牛

240,mL,(8,2,US,fl,oz)

80

Bawls,瓜拿纳

296,mL,(10,US,fl,oz)

67

软饮料,经典可口可乐

355,mL,(12,US,fl,oz)

34

Atomic,Rush

255,mL,(7,US,fl,oz)

100

茶,绿茶

240,mL,(8,US,fl,oz)

15

茶,叶或袋

240,mL,(8,US,fl,oz)

50



3.6咖啡因的剂量和用法

1.对抗中枢抑制 肌注或皮注安钠咖,0.25g~0.5g/次,根据病情2~4小时可重复注射。

2.调节大脑皮质活动 口服合剂10ml~15ml/次,3次/日。

3.一般性头痛及偏头痛 片剂1片/次,3次/日。

第4章 可乐中咖啡因含量的测定

4.1紫外分光光度法测定咖啡因含量

为检测可乐饮料中咖啡因含量,采用紫外分光光度法,通过配制不同浓度的咖啡因标准溶液 ,进行紫外光谱扫描,测定咖啡因的最适波长为276. 4。将不同浓度的咖啡因标准品在276. 4nm波长处测定其吸光值,绘制标准曲线,得出线性回归方程 ,相关系数R2。再对可乐饮料样品进行检测。

4.2实验材料及实验仪器

4.2.1实验材料:可口可乐(瓶装),可口可乐(罐装),无咖啡因儿童可乐。咖啡因标准制品,三氯甲烷。

4.2.2实验仪器:UV-2500紫外分光光度计,80-1离心沉降机,ALB-224型电子分析天平,医用注射器。

4.3咖啡因标准品测定[11-12]

4.3.1咖啡因标准溶液的配制

精确称取0.0500g咖啡因标准品于100ml容量瓶中,以三氯甲烷为溶剂配制成100ml咖啡因溶液即500mg/L的标准品溶液。分别吸取0ml、1ml、2ml、3ml、4ml、5ml、6ml标准品溶液于100ml容量瓶中配制成0 mg/ml、5 mg/ml、10 mg/ml、15mg/ml、20 mg/ml、25 mg/ml、30 mg/ml的标准溶液。

4.3.2咖啡因最大吸收波长的测定

取上述配制的不同浓度的咖啡因标准品溶液,以三氯甲烷作为空白对照,于 波长230 - 310nm范围内进行紫外光谱扫描,确定最适波长。

4.3.3标准曲线的绘制

对上述配制成的0 mg/ml、5 mg/ml、10 mg/ml、15 mg/ml、20 mg/ ml、25 mg/ ml、30 mg/ ml的标准溶液,以氯仿为空白对照在最适波长处进行吸光度测定。

4.4可乐样品的测定

4.4.1可乐样品的前处理

取少量市售可乐饮料于烧杯中,于电炉上进行加热搅拌脱气,准确量取脱完气的可乐饮料0.1ml移至5ml的离心管中,加入三氯甲烷2ml ,在2600r/min下离心两分钟,用医用注射器吸取下层清液进行紫外分光光度法分析。

4.4.2样品的测定

按照4.4.1的方法对不同的市售可乐饮料进行样品前处理,以无咖啡因儿童饮料作为对照品,在最适波长处对同一样品、同一时间进行8次平行测定然后对同一样品、不同时间进行8次测定。

4.5咖啡因最大吸收波长测定

取上述配制的不同浓度的咖啡因标准品溶液,以三氯甲烷作为空白对照,于波长230- 310nm范围内进行紫外光谱扫描测得结果,得最适波长为276. 4nm。

4.6标准曲线的绘制

本实验称取的咖啡因标准品为0.0500g,配制成的浓度为0 mg/ml、5.02 Im1g/ml、10.04mg/ml、15.06 mg/ml、20.028mg/ml、25.10 mg/ml、30. 12mg/ml在276.4nm处以三氯甲烷为空白对照,进行紫外光谱测定其结果。

4.7可乐样品中咖啡因含量的测定

在最适波长处对同一样品,同一时间进行8次平行测定,然后对同一样品,不同时间进行8次测定。

4.8计算其精密度分析

计算得其精密度,分析可知可乐中咖啡因含量准确度与官方数据是否一致。

第5章 总结

咖啡因在日常生活中的应用是多方面的,无论是在医药方面的还是食品、饮料方面的都是既有好处既有坏处的,所以在饮用含有咖啡因的食品或药品时一定要严格的注意,尤其是少年儿童还有老人,都应该根据个人的身体素质的不同来进行选择和使用,不能盲目的进行用药,否则会造成严重的后果,只有正确的使用了才能发挥它的正常药效、药理作用,维护人类的生命健康。

参考文献



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