tässä on vain muutamia kasveja, joita ihmiskunta kuluttaa ”stimuloivana juomana”. Tässä viestissä keskitytään kofeiinia ja teobromiinia sisältäviin kasveihin. Kofeiini on alkaloidi, jota esiintyy yli 60: ssä verisuonikasvilajissa, ja kuten tiedämme, se on tärkeä ainesosa kahvissa, teessä ja muissa juomissa.

kahvijuoma on peräisin kahden Rubiaceae-heimoon kuuluvan kahvikasvin (Coffea arabica ja C. canephora) lajin paahdetuista tai paistetuista siemenistä. Tee on peräisin Theaceae-heimoon kuuluvan teekasvin (Camellia sinensis) lehdistä ja suklaa Sterculiaceae-heimoon kuuluvan kaakaopuun (Theobroma cacao) rungosta suoraan kumpuavan Palkon siemenistä. Kaikki kolme ovat uuden ja vanhan maailman tropiikissa ja subtropiikissa kaupallisesti istutettuja puuvartisia pensaita tai pieniä puita, ja kaikki polveutuvat luonnonvaraisista metsäkasveista. Coffea-lajit ovat kotoisin trooppisesta Afrikasta muun muassa Etiopian vuoristometsistä, Camellia sinensis Kaakkois-Aasiasta ja cacao trooppisesta Amerikasta. Huomaa, että tuttu kamelia kasvanut sen ihania kukkia, on läheistä sukua teetä, mutta eri lajia kamelia, C. japonica.

kahvin biologisen monimuotoisuuden keskus on keskittynyt pääasiassa Etiopian ylängöille, joissa harsuuntuminen vähentää geenipoolin monimuotoisuutta. Nykyään suurin osa kahvista kasvatetaan Brasiliassa, Kolumbiassa, Vietnamissa ja Indonesiassa, mutta myös yli miljoona etiopialaista viljelijää viljelee kahvia. Viljelijät ovat kaikkialla riippuvaisia vain muutamasta lajikkeesta viljelmiensä vuoksi, mikä vaarantaa loisille, taudeille ja ilmastonmuutokselle vastustuskyvyn kannalta tärkeiden geenien menetyksen. Nyt kun kahvin genomiluonnos on saavutettu (Zamir 2014), menetelmien kehittäminen lajikkeiden geneettisen monimuotoisuuden parantamiseksi toteutuu todennäköisemmin.

kahvi, tee ja suklaa sisältävät monien muiden kemikaalien ohella alkaloideja, jotka ovat välttämättömiä syntyvien juomien maulle. Alkaloidit ovat karvaita, typpeä sisältäviä yhdisteitä, joita esiintyy lähes kokonaan vaskulaarisissa kasveissa. On olemassa tuhansia alkaloideja, monet (useimmat?) myrkyllisiä hyönteisille, ja monilla on myös fytotoksisia ja anti-sieni-ominaisuuksia. Monet näistä ovat myrkyllisiä myös ihmisille. (lisää alkaloideja käsittelevästä artikkelista ”pidä palsternakkaa” kasvien alla muualla tällä sivustolla).

kofeiini (1,3,7-trimetyyliksantiini) on ehkä tunnetuin alkaloidi johtuen sen yhteyksistä kahviin ja teehen. Biokemiallisten vaiheiden järjestyksessä kahvikasvien entsyymit muuttavat ksantosiiniksi kutsutun esiasteyhdisteen kofeiiniksi. Kahvin kofeiinipitoisuus määritetään sekoittamalla C. arabica-pavut, jotka sisältävät suhteellisen vähän kofeiinia, C. canephoraan (Robusto), joka sisältää suhteellisesti enemmän kofeiinia.

lyhyesti sivuutettuna huomaa, että ksantosiini on peräisin läheistä sukua olevasta yhdisteestä, ksantiinista, ja että ksantiinia löytyy meteoriiteista. Meteoriitit ovat tietenkin peräisin ulkoavaruudesta ja monet ovat törmänneet maahan. Vuonna 2011 Etelämantereelle laskeutuneen meteoriitin analyysi osoitti, että meteoriitin sisältämä hiilipitoinen aine, kuten ksantiini, on täytynyt syntetisoida avaruudessa sen sijaan, että se olisi vain maasta peräisin oleva saaste!

toinen yleisesti kahvissa esiintyvä alkaloidi on trigonelliini, jota esiintyy vain marginaalisesti alhaisempina pitoisuuksina kuin kofeiinia, mutta joka on huomattavasti stabiilimpi ja hajoaa paahtamislämpötiloissa. Yksi sen hajoamistuotteista on kuitenkin ryhmä yhdisteitä, joita kutsutaan pyridiineiksi, jotka edistävät merkittävästi haudutetun kahvin omaleimaista makua ja aromia. (coffeechemistry.com). toinen merkittävä yhdisteryhmä kahvissa ovat öljyt, joita on satoja (esim., lipidit ja triglyseridit) ja jotka ovat myös tärkeimpiä kahvin makua ja aromia edistäviä tekijöitä.

tee saa makunsa kofeiinista, polyfenoleista ja eteerisistä öljyistä, joiden osuudet vaihtelevat lehtien iän ja poimittujen lehtien käsittelytavan mukaan. Teelehtien kofeiinipitoisuus voi olla jopa kolminkertainen C. arabica-papuihin verrattuna.

yksi välivaihe, joka liittyy ksantosiinin muuttumiseen kofeiiniksi, tuottaa teobromiinia, joka on suklaan tärkein alkaloidi. Teobromiini puolestaan on kofeiinin esiaste. Samankaltaiset biokemialliset vaiheet tuottavat kofeiinia sekä kaakaopuussa että teessä, mutta mukana on erilaisia edeltäviä geenejä ja entsyymejä. Täytyy olla jotain hyödyllistä (adaptiivista) kofeiinin säilyttämiseen kudoksissa tai sitä ei olisi valittu toisiinsa liittymättömiin kasveihin. Yksi hypoteesi perustuu havaintoon, että senescingcoffean lehtien sisältämä kofeiini estää muiden lajien siementen itämistä. Näin kofeiinipitoiset kasvit saavat etulyöntiaseman kilpailussa ravinteista, valosta ja vedestä. Toinen sopeutuminen liittyy pölytykseen. Kahvikasvin sisältämä kofeiini ei rajoitu vain siemeniin, vaan sitä on koko kasvissa, jopa kahvikasvin kukkien erittämässä medessä. On käynyt ilmi, että mehiläiset muistuttavat ihmisiä siinä mielessä, että ne ”reagoivat myönteisesti” mektin sisältämään kofeiiniin, etsivät sitä ja valitsevat kofeiinilla varustetut Kukat sen puuttuvien kukkien sijaan. Muille eläinlajeille kofeiini on kuitenkin toksiini, joka kykenee aiheuttamaan steriloinnin. Kofeiinin voimakas katkeruus ja sen korkea pitoisuus ovat luultavasti riittäviä estämään hyönteisiä syömästä mehevää kudosta, joka sulkee kahvinsiemenen hedelmään.

suklaa valmistetaan fermentoiduista Theobroma cacaon siemenistä, jotka paahdetaan ja jauhetaan ja maustetaan usein vaniljalla, sokerilla ja joskus rasvalla. T. cacaon lisäksi sukuun Theobroma kuuluu 30-50 trooppista amerikkalaista puulajia, jotka eivät tuota suklaata. Vaikka Theobroma cacao on kotoisin Etelä-Amerikasta, lähes puolet maailman kaupallisesta kaakaosta tulee pieneltä alueelta Länsi-Afrikasta, 300 kilometrin säteellä Ghanan ja Norsunluurannikon rannikosta. Näillä alueilla voi joidenkin ilmastomallien perusteella tapahtua 2,3 C: n keskilämpötilan nousu vuoteen 2050 mennessä. Lämpeneminen vaikuttaisi haitallisesti Teobromapuiden kasvuun ja hengitysnopeuteen ja vaikutukset voisivat näkyä ensimmäisen kerran jo vuonna 2030 (Inter. Center for Trop Agric). Muut alueet, jotka eivät tällä hetkellä sovellu kaupalliseen suklaantuotantoon, voivat kuitenkin muuttua ennakoidun lämpenemisen seurauksena suklaantuottajille sopiviksi. Näiden muutosten nettovaikutus kaakaonviljelyalueilla tulevina vuosikymmeninä on epäselvä.

teobromiini ja kofeiini ovat läheistä sukua ja esiintyvät yhdessä monilla kasvilajeilla kaakaon lisäksi, mukaan lukien suhteellisen pieninä pitoisuuksina sitruskasvien (Rutaceae) heimon jäsenet. Teobromiini aiheuttaa vähemmän riippuvuutta, mutta se on voimakkaampi sydämen stimulaattori ja vasodilataattori kuin kofeiini. Suklaan teobromiinipitoisuus on sen verran alhainen, että tavallisesti myrkylliset vaikutukset eivät aiheuta huolta ihmisille, mutta se on erittäin myrkyllistä koirille ja kissoille. Kaakaopavut sisältävät kofeiinia 0,1-0,7% ja rasvat (kaakaovoi) yli ½ siemenen painosta. Siemenkodassa on 30-40 siementä (”papuja”). Palot ovat kovia ja kuitumaisia, mikä antaa jonkin verran suojaa villieläimiltä, mutta jyrsijät ja apinat voivat avata palkoja, joita siemeniä ympäröivä makea hedelmäliha vetää puoleensa. Kapselin ohi pääseminen vaatii vielä sitä, että rosvoaja vastustaa kapseleissa runsaasti olevia supistavia tanniineja ja tietenkin karvaita alkaloideja.

kofeiini on myös trooppisen Länsi-Afrikan metsäpuiden ainesosa, joka kuuluu Sterculiaceae-heimoon Kolapähkinäpuihin ja tunnetaan kuolapähkinäpuina. Pähkinä on kofeiinin lähde, jota ihmiset käyttävät stimulanttina ja virvoitusjuomana sekä astman hoitona. Kola pähkinät sisältävät noin 2-3, 5% kofeiinia ja 1,0-2,5% teobromiinia ja ovat vielä tänään pureskella monet ihmiset Länsi-Afrikassa, oletettavasti nauttia kofeiini stimulaatiota. Colagenus koostuu noin 125 puulajista, joista kaksi toimii kuolanpähkinän lähteenä-C. acuminata ja C. nitida.

Cola acuminata lehdet, palot ja siemenet.

vielä yksi kofeiinipitoinen kasvi on mate ” (yerba mate), jota käytetään laajalti Latinalaisessa Amerikassa erityisesti Uruguayssa ja Argentiinassa ja vähäisemmässä määrin Espanjassa ja Portugalissa. Mate sisältää alle 1 painoprosentti kofeiinia. Ilex paraguariensis-kasvin (Ilex on suku, johon Pohjois-Amerikan ja Euroopan hollies kuuluvat; KS.alla) lehdet jauhetaan jauheeksi ja haudutetaan kuumaan veteen. Mielenkiintoista, yhteistä teetä ja monia muita kasveja, mate sisältää polyfenoli antioksidantteja ( esim, chlorogenic happo), jotka on tunnustettu ottaa syövän ominaisuuksia. Mateen juominen hyvin korkeissa lämpötiloissa voi kuitenkin lisätä ruokatorven syövän riskiä, samoin kuin hyvin kuuman teen nauttiminen. Muuten Matea ei tällä hetkellä luokitella karsinogeeniksi, ja sen uskotaan tuovan kuluttajille joitakin sydän-ja verisuonitautihyötyjä.

Pakkaus yerba mate-teelehtiä sellaisina kuin niitä on saatavilla USA: ssa

Guarana ” (Paullinia cupana) Sapindaceae on vankkaa trooppista liaania, josta saadaan yrttiteetä, joka on valmistettu sen jauhetuista siemenistä ruutia. Guaranan siemenet ovat Kofeiinipitoisuudeltaan korkeita (3,6-5,8% eli 2-4% lähteestä riippuen) kahviin verrattuna (noin 2%). Amazonin altaalta kotoisin oleva kasvi sisältää myös pienempiä määriä teobromiinia (200-400ppm). Muiden kofeiinia sisältävien kasvien tavoin sen hedelmien ja siementen tiedetään karkottavan kasvinsyöjiä.

Paullinia cupanan lehdet ja lisääntymisrakenteet.

Guarana-tee on tärkeä Etelä-Amerikan alkuperäisasukkaiden rituaaleissa, ja 1500-luvun tutkimusmatkailijat kuljettivat sen jo Eurooppaan, jossa sitä pian nautittiin juomana. Tällä hetkellä guarana’ edistetään ravintolisänä, joka oletettavasti lisää liikuntaa. Myös muut suvun lajit kiinnostavat. P. yocoa , jonka kuori ja varsi sisältää kofeiinia, käytetään Kolumbian ja Ecuadorin alkuperäisasukkaiden kasvilääkkeissä ja juoman valmistamiseen. Kaksi läheistä sukua olevaa lajia ovat hyvin myrkyllisiä-P. Keski-Amerikan ja Antillien sekä Etelä-Amerikan cururu, joka tuottaa erittäin myrkyllistä mahlaa, jota Etelä-Amerikan alkuperäisasukkaat käyttävät nuolimyrkkynä, ja Etelä-Amerikan ja Afrikan P. pinnata, jonka varsia käytetään kalojen myrkyttämiseen altaissa ja jonka juuria ja lehtiä käytetään perinteisissä lääkkeissä.

Huito tai Jagua, (Rubiaceae-heimon Genipa americana), Karibianmerellä ja Latinalaisessa Amerikassa laajalle levinnyt pieni puu, sisältää ”erittäin suuria määriä kofeiinia siemenissään (botanical-online.com)” mutta se on pääasiassa hedelmiä, jotka kulutetaan. Lajin hedelmiä käytetään juomissa ja erilaisissa jälkiruokaruuissa, ihon koristeluun ja tiettyihin vaivoihin. Jonkin verran kofeiinia on todennäköisesti läsnä hedelmä, mutta tämä on vahvistamaton.

Kasviheimoon Aquifoliaceae kuuluu noin 400 lajia, joista lähes kaikki kuuluvat ilex-sukuun(holly). Yerba maten (yllä) lisäksi muutkin suvun lajit ovat toimineet teen korvikkeina. Pohjois-Amerikassa ehkä eniten käytetty oli Ilex vomitoria, yaupon tai cassina, Yhdysvaltain eteläosien kotoperäinen pensas, joka on erityisen yleinen hiekkamailla. Lehdet cassina on, mukaan Fernald et al. (1958), ”huomattava määrä kofeiinia, mikä tekee…..ne lievästi stimuloivia”. Asianmukaiseen valmistamiseen kuuluu lehtien Uunikuivaus, jota seuraa jyrsintä ja liejutus. Yhdysvaltain kaakkoisosassa asuvan toisen orjanlaakerin, I. cassinen, lehdet sisältävät myös kofeiinia, ja niiden kerrotaan valmistavan hyvää teetä. Myös muut suvun jäsenet, joista joiltakin puuttuu kofeiinia, ovat mahdollisia maittavan teen lähteitä.

Fernald, M. L., A. C. Kinsey & R. C. Rollins 1958. Itäisen Pohjois-Amerikan syötävät luonnonvaraiset kasvit. Harper & Bros. New York.

Zamir, D. 2014. Herätys kahvilla. Science 345: 1124-1125.

lisätietoja: Beverage Plants, Stimulating II