Zde jsou jen některé rostliny spotřebované lidstvo jako „povzbuzující nápoj“. V tomto příspěvku je kladen důraz na rostliny obsahující kofein a theobromin. Kofein je alkaloid, který se nachází ve více než 60 druzích cévnatých rostlin, a jak víme, je důležitou složkou kávy, čaje a dalších nápojů.

nápoj kávy je odvozen z pražené nebo pečené semena dvou druhů kávovníku (Coffea arabica a C. canephora) z čeledi Rubiaceae. Čaj je odvozen z listů čajovníku (Camellia sinensis) z čeledi Theaceae, a čokoláda je odvozen od semena z lusku, které pramení přímo z kmene kakaovníku (Theobroma cacao) Sterculiaceae. Všechny tři jsou dřevnaté keře nebo malé stromy komerčně vysazené v tropech nového a Starého světa a subtropech a všechny pocházejí z divokých lesních rostlin. Druhy Coffea jsou původem z Tropické Afriky včetně horských lesů Etiopie, Camellia sinensis do jihovýchodní Asie a kakao do tropické Ameriky. Všimněte si, že známá kamélie pěstovaná pro své krásné květiny, úzce souvisí s čajem, ale z jiného druhu kamélie, C. japonica.

centrum biologické rozmanitosti kávy je primárně soustředěno na Vysočině v Etiopii, kde deforestrace snižuje rozmanitost genofondu. Dnes se většina kávy pěstuje v Brazílii, Kolumbii, Vietnamu a Indonésii, ale více než milion etiopských farmářů také pěstuje kávu. Pěstitelé všude spoléhají pouze na několik kultivarů pro své plantáže, které riskují ztrátu genů důležitých pro udělení rezistence vůči parazitům, chorobám a změnám klimatu. Nyní, když bylo dosaženo návrhu genomu pro kávu (Zamir 2014), je pravděpodobnější, že budou realizovány vývojové metody pro zlepšení genetické rozmanitosti kultivarů.

káva, čaj a čokoláda obsahují mimo jiné alkaloidy, které jsou nezbytné pro chuť výsledných nápojů. Alkaloidy jsou hořké sloučeniny obsahující dusík, které se nacházejí téměř výhradně v cévnatých rostlinách. Existují tisíce alkaloidů, mnoho (většina?) toxický pro hmyz a mnoho z nich také vykazuje fytotoxické a protiplísňové vlastnosti. Mnohé z nich jsou také toxické pro člověka. (více o alkaloidech viz článek s názvem „držte pastinák“ pod rostlinami jinde na tomto webu).

kofein (1,3,7-trimethylxanthin) je možná nejznámějším alkaloidem díky jeho spojení s kávou a čajem. V sekvenci biochemických kroků přeměňují enzymy v kávových rostlinách prekurzorovou sloučeninu zvanou xanthosin na kofein. Obsah kofeinu v kávě je určen smícháním fazolí C. arabica, které obsahují relativně málo kofeinu, s obsahem C. canephora (Robusto), která obsahuje relativně více kofeinu.

Jako krátkou stranou, všimněte si, že xanthosine je odvozen od úzce související sloučeniny, xantin, a to xanthin mohou být nalezeny v meteoritech. Meteority samozřejmě pocházejí z vesmíru a mnoho z nich se srazilo se zemí. V roce 2011, analýzy meteoritu, který přistál v Antarktidě doloženo, že uhlíkaté látky jako xanthin, který byl nalezen v meteoritu musela být syntetizován ve vesmíru, spíše než jen být kontaminující látky způsobené na Zemi!

druhý alkaloidů univerzálně přítomný v kávě je trigonellin, který se vyskytuje pouze nepatrně nižší koncentrace než kofein, ale to je mnohem méně stabilní a rozkládá se na pražení teplot. Jedním z jeho produktů rozkladu je však skupina sloučenin zvaných pyridiny, které významně přispívají k výrazné chuti a vůni uvařené kávy. (coffeechemistry.com). další hlavní kategorií sloučenin v kávě jsou oleje, kterých jsou stovky (např., lipidy a triglyceridy) a které jsou také hlavními přispěvateli k chuti a vůni kávy.

čaj získává svou chuť z kofeinu, polyfenolů a éterických olejů, jejichž proporce se liší podle stáří listů a způsobu zpracování sbíraných listů. Obsah kofeinu v čajových listech může být až třikrát vyšší než u fazolí C.arabica.

jedním z přechodných kroků, které se podílejí na přeměně xanthosinu na kofein, je theobromin, hlavní alkaloid v čokoládě. Theobromin je zase předchůdcem kofeinu. Podobné biochemické kroky poskytují kofein jak v kakaovníku, tak v čaji, ale jsou zapojeny různé předchůdce genů a enzymů. Musí existovat něco prospěšného (adaptivního) pro ukládání kofeinu v tkáních, jinak by nebylo vybráno v nesouvisejících rostlinách. Jedna hypotéza je založena na pozorování, že kofein v senescingCoffea listy inhibuje klíčení semen jiných druhů. Rostliny obsahující kofein tak získávají výhodu v soutěži o živiny, světlo a vodu. Další adaptace se týká opylení. Kofein v kávovníku není omezen na semena, ale Nachází se v celé rostlině, dokonce i v nektaru vylučovaném květy kávovníku. Ukázalo se, že včely se podobají lidem v tom, že „pozitivně reagovat“ kofein v nektaru, hledám to a výběru květin s kofeinem přes květy chybí. U jiných druhů zvířat je však kofein toxin schopný způsobit sterilizaci. Intenzivní hořkost kofeinu a jeho vysoké koncentrace pravděpodobně jsou dostatečné, jak odradit hmyz, kteří se snaží konzumovat masitou tkáň obklopující kávové semeno uvnitř plodu.

čokoláda se připravuje z fermentovaných kakaových semen Theobroma cacao, která jsou pražená a mletá a často ochucená vanilkou, cukrem a někdy i tukem. Kromě T. cacao zahrnuje rod Theobroma 30 až 50 tropických amerických dřevin, které neprodukují čokoládu. Ačkoli Theobroma cacao pochází z Jižní Ameriky, téměř polovina světové komerční nabídky kakaa pochází z malé oblasti v západní Africe, do 300 km od pobřeží v Ghaně a Pobřeží slonoviny. V těchto oblastech by na základě některých klimatických modelů mohlo do roku 2050 dojít k průměrnému nárůstu teploty o 2, 3 ° C. Toto oteplování by nepříznivě ovlivnilo rychlost růstu a dýchání stromů Theobrom a účinky by se mohly poprvé objevit již v roce 2030 (Inter . Centrum pro Trop Agric). Jiné oblasti, které v současné době nejsou vhodné pro komerční výrobu čokolády, by se však mohly v reakci na předpokládané oteplování stát vhodnými pro výrobce čokolády. Čistý účinek těchto posunů v oblastech pěstování kakaa v nadcházejících desetiletích je nejasný.

theobromin a kofein jsou úzce příbuzné a vyskytují se společně u mnoha druhů rostlin kromě kakaa, včetně členů rodiny citrusů (Rutaceae) v relativně nízkých koncentracích. Theobromin je méně návykový, ale je silnější srdeční stimulant a vazodilatátor než kofein. Obsah theobrominu v čokoládě je dostatečně nízký, že obvykle toxické účinky nejsou problémem pro člověka, ale jsou vysoce toxické pro psy a kočky. Kakaové boby obsahují kofein v koncentracích od 0,1 do 0,7% , zatímco tuky (kakaové máslo) obsahují více než ½ hmotnostních semen. V lusku je 30-40 semen („fazole“). Lusky jsou tvrdé a vláknité, které poskytují určitou ochranu před volně žijícími živočichy, ale lusky mohou být otevřeny hlodavci a opicemi, které přitahují sladká dužina obklopující semena. Dostat se kolem lusku stále vyžaduje, aby marauder odolával svíravým taninům hojným v luscích a samozřejmě hořkým alkaloidům.

kofein je také složkou lesních stromů tropické západní Afriky patřících do rodu Cola Sterculiaceae a známých jako stromy ořechů kola. Ořech je zdrojem kofeinu používaného lidmi jako stimulant a nealkoholický nápoj a jako léčba astmatu. Kola ořechy obsahují asi 2-3.5% kofeinu a 1.0-2.5% theobrominu a jsou ještě dnes žvýkat mnoho lidí v Západní Africe, pravděpodobně, aby si kofein stimulace. Colagenus se skládá z asi 125 druhů stromů, z nichž dva slouží jako zdroj ořechů kola-C. acuminata A C. nitida.

Cola acuminata listy, lusky a semena.

další obsahující kofein rostlina je mate‘ (yerba mate), který je široce konzumovány v latinské Americe, zejména v Uruguayi a v Argentině a v menší míře ve Španělsku a Portugalsku. Mate obsahuje méně než 1% hmotnostní kofeinu. Připravit, listy Ilex paraguariensis (Ilex je rodu, na které hollies Severní Americe a v Evropě patří; viz níže) se rozemele na prášek a namočené v horké vodě. Zajímavé je, že společně s čajem a mnoha dalšími rostlinami obsahuje mate polyfenolové antioxidanty (např. Pití kamarád při velmi vysokých teplotách však může zvýšit riziko rakoviny jícnu, stejně jako popíjení velmi horkého čaje. Jinak mate není v současné době klasifikován jako karcinogen a předpokládá se, že poskytuje spotřebitelům některé kardiovaskulární výhody.

Balíček yerba mate čaj listy jako k dispozici v USA,

Guarana‘ (Paullinia cupana) Sapindaceae je robustní tropické liány, které výnosy bylinný čaj z jeho semen, které byly rozemlety na prášek. Semena Guarany jsou vysoká (3,6-5,8% nebo 2-4% v závislosti na zdroji) v kofeinu ve srovnání s kávou (asi 2%). Rostlina, původem z Amazonské pánve, také obsahuje menší množství theobrominu (200-400 ppm). Stejně jako ostatní rostliny obsahující kofein je známo, že jeho plody a semena odpuzují býložravce.

listy a reprodukční struktury Paullinia cupana.

Guarana‘ čaj je důležitý v rituálech původních obyvatel Jižní Ameriky a byl již transportován průzkumníky 16. století do Evropy, kde byl brzy konzumován jako nápoj. V současné době je guarana propagována jako doplněk stravy, který pravděpodobně zvyšuje fyzickou aktivitu. Zajímavé jsou i další druhy rodu. P. yoco, jehož kůra a stonek obsahuje kofein, je používán domorodými obyvateli Kolumbie a Ekvádoru v rostlinných léčivech a k přípravě nápoje. Dva blízce příbuzné druhy jsou velmi toxické-P. cururu Střední Amerika a Antily a Jižní Ameriky, která vytváří vysoce toxický sap, který se používá jako jed na šípy do Jižní Ameriky nativní národy, a P. pinnata z Jižní Ameriky a Afriky, stonky, které se používají k jed ryby v bazénech a kořeny a listy, které se používají v tradičních léků.

Huito nebo Jagua, (Genipa americana z Rubiaceae), rozšířený malý strom z Karibiku a latinské Ameriky, obsahuje „velmi vysoké množství kofeinu v jeho semena (botanical-online.com)“, ale je to hlavně ovoce, které je spotřebováno. Ovoce tohoto druhu se používá v nápojích a v různých dezert nádobí, v kůži, dekorace a pro určité onemocnění. V ovoci je pravděpodobně přítomna určitá hladina kofeinu, ale to není ověřeno.

rostlina rodina Aquifoliaceae zahrnuje asi 400 druhů, téměř všechny v rodu ilex (holly). Kromě yerba mate (výše) sloužily jako náhražky čaje i jiné druhy rodu. Snad nejpoužívanější v Severní Americe byla Ilex vomitoria, yaupon nebo cassina, původní keř jižních Spojených států, obzvláště běžný na písčitých půdách. Listy cassiny mají podle Fernalda et al. (1958), “ značné množství kofeinu, čímž se…..mírně stimulující“. Správná příprava zahrnuje sušení listů v peci a následné mletí a máčení. Listy i. cassine, další cesmína jihovýchodních Spojených států, také obsahují kofein a údajně dělají dobrý čaj. Ostatní členové rodu, z nichž některé postrádají kofein, jsou také možnými zdroji chutného čaje.

Fernald, M. L., a. C. Kinsey & R. C. Rollins 1958. Jedlé divoké rostliny východní Severní Ameriky. Harper & Bros.New York.

Zamir, d.2014. Budíček s kávou. Věda 345: 1124-1125.

Více informací: nápojové rostliny, stimulující II