hier zijn slechts een paar planten die door de mensheid worden geconsumeerd als”stimulerende drank”. In dit artikel ligt de nadruk op planten die cafeïne en theobromine bevatten. Cafeïne is een alkaloïde gevonden in meer dan 60 soorten vasculaire planten, en zoals we weten, is een belangrijk ingrediënt van koffie, thee en andere dranken.

de koffiedrank is afgeleid van de geroosterde of gebakken zaden van twee soorten van de koffieplant (Coffea arabica en C. canephora) van de familie Rubiaceae. Thee is afgeleid van de bladeren van de theeplant (Camellia sinensis) van de familie Theaceae, en chocolade is afgeleid van zaden van een peul die rechtstreeks uit de stam van de cacaoboom (Theobroma cacao) van de Sterculiaceae ontspringt. Alle drie zijn bosrijke struiken of kleine bomen commercieel geplant in de nieuwe en Oude Wereld tropen en subtropen en alle stammen af van wilde bosplanten. Soorten van Coffea zijn inheems in tropisch Afrika, waaronder de bergbossen van Ethiopië, Camellia sinensis tot Zuidoost-Azië en cacao tot tropisch Amerika. Merk op dat de bekende camellia geteeld om zijn mooie bloemen, is nauw verwant aan thee, maar van een andere soort van Camellia, C. japonica.het centrum van de biologische diversiteit van koffie is voornamelijk gecentreerd in de hooglanden van Ethiopië waar ontbossing de diversiteit van de genenpoel vermindert. Tegenwoordig wordt de meeste koffie geteeld in Brazilië, Colombia, Vietnam en Indonesië, maar meer dan een miljoen Ethiopische boeren verbouwen ook koffie. Kwekers vertrouwen overal op slechts een paar cultivars voor hun plantages en riskeren het verlies van genen die belangrijk zijn voor resistentie tegen parasieten, ziekten en klimaatverandering. Nu een concept genoom voor koffie is bereikt (Zamir 2014), is het waarschijnlijker dat er methoden worden ontwikkeld om de genetische diversiteit van cultivars te verbeteren.

Koffie, thee en chocolade bevatten, naast vele andere chemische stoffen, alkaloïden, die essentieel zijn voor de smaak van de resulterende dranken. Alkaloïden zijn bittere, stikstofhoudende verbindingen die bijna volledig in vaatplanten voorkomen. Er zijn duizenden alkaloïden, veel (de meeste?) giftig voor insecten, en vele vertonen ook fytotoxische en schimmelwerende eigenschappen. Veel van deze zijn ook giftig voor de mens. (voor meer informatie over alkaloïden zie het artikel getiteld “Houd de pastinaak” onder planten elders op deze site).

cafeïne (1,3,7-trimethylxanthine) is misschien wel de bekendste alkaloïde vanwege zijn associatie met koffie en thee. In een opeenvolging van biochemische stappen zetten enzymen in koffieplanten een precursorverbinding genaamd xanthosine om in cafeïne. Het cafeïnegehalte van koffie wordt bepaald door het mengen van bonen van C. arabica, die relatief weinig cafeïne bevatten, met die van C. canephora (Robusto), die relatief meer cafeïne bevat.

even terzijde, merk op dat xanthosine is afgeleid van de nauw verwante verbinding, xanthine, en dat xanthine kan worden gevonden in meteorieten. Meteorieten komen natuurlijk uit de ruimte en velen zijn in botsing met de aarde. In 2011 heeft een analyse van een meteoriet die in Antarctica landde aangetoond dat het koolstofhoudende materiaal zoals xanthine dat in de meteoriet werd gevonden, in de ruimte moest zijn gesynthetiseerd in plaats van alleen maar een contaminant te zijn van Oorsprong op aarde!

een tweede alkaloïde dat universeel aanwezig is in koffie is trigonelline, dat slechts marginaal in lagere concentraties voorkomt dan cafeïne, maar veel minder stabiel is en afbreekt bij braadtemperaturen. Echter, een van de afbraakproducten is een groep van verbindingen genaamd pyridines die belangrijke bijdragen aan de kenmerkende smaak en aroma van gebrouwen koffie. (coffeechemistry.com). een andere belangrijke categorie van verbindingen in koffie zijn oliën waarvan er honderden zijn (bijv. lipiden en triglyceriden) en die ook de belangrijkste bijdragen aan de smaak en het aroma van koffie.

thee ontleent zijn smaak aan cafeïne, polyfenolen en etherische oliën, waarvan de verhoudingen variëren met de leeftijd van het blad en de wijze van verwerking van geplukte bladeren. Het cafeïnegehalte van theebladeren kan tot drie keer zo hoog zijn als dat van C. arabica bonen.

een van de tussenstappen bij de omzetting van xanthosine in cafeïne produceert theobromine, de belangrijkste alkaloïde in chocolade. Theobromine, op zijn beurt, is de voorloper van cafeïne. Vergelijkbare biochemische stappen leveren cafeïne op in zowel de cacaoboom als in thee, maar er zijn verschillende antecedente genen en enzymen bij betrokken. Er moet iets heilzaam zijn (adaptief) aan het opslaan van cafeïne in weefsels of het zou niet zijn geselecteerd voor in niet-gerelateerde planten. Een hypothese is gebaseerd op de observatie dat de cafeïne in senescingCoffea bladeren de kieming van zaden van andere soorten remt. Zo winnen cafeïne-bevattende planten een voordeel in de competitie voor voedingsstoffen, licht en water. Een andere aanpassing heeft betrekking op bestuiving. Cafeïne in de koffieplant is niet beperkt tot zaden, maar wordt gevonden door de hele plant, zelfs in de nectar afgescheiden door de bloemen van de koffieplant. Het blijkt dat bijen op mensen lijken in die zin dat ze “positief reageren” op de cafeïne in nectar, ze zoeken het uit en kiezen bloemen met cafeïne boven bloemen die het niet hebben. Voor andere diersoorten is cafeïne echter een toxine die sterilisatie kan veroorzaken. De intense bitterheid van cafeïne en de hoge concentratie ervan zijn waarschijnlijk voldoende om insecten af te schrikken die het vlezige Weefsel willen consumeren dat het koffiezaad in de vrucht omhult.

chocolade wordt bereid uit gefermenteerde cacaozaden van Theobroma cacao die geroosterd en gemalen zijn en vaak op smaak gebracht met vanille, suiker en soms vet. Naast T. cacao omvat het geslacht Theobroma 30 tot 50 tropische Amerikaanse boomsoorten die geen chocolade produceren. Hoewel Theobroma cacao afkomstig is uit Zuid-Amerika, komt bijna de helft van ‘ s werelds commerciële cacao-aanbod uit een klein gebied in west-Afrika, binnen 300 km van de kust in Ghana en De Ivoorkust. Op basis van sommige klimaatmodellen zou in deze gebieden tegen 2050 een gemiddelde temperatuurstijging van 2,3 C kunnen optreden. Deze opwarming zou een negatieve invloed hebben op de groei en ademhaling van Theobroma bomen en effecten kunnen voor het eerst verschijnen al in het jaar 2030 (Inter. Centrum voor Trop Agric). Andere gebieden die momenteel niet geschikt zijn voor de commerciële chocoladeproductie, zouden echter, als reactie op de verwachte opwarming, geschikt kunnen worden voor chocoladeproducenten. Het netto-effect van deze verschuivingen in cacaoteeltgebieden in de komende decennia is onduidelijk.

Theobromine en cafeïne zijn nauw verwant en komen naast cacao ook in veel plantensoorten voor, waaronder, in relatief lage concentraties, leden van de citrusfamilie (Rutaceae). Theobromine is minder verslavend, maar is een sterkere hartstimulans en vaatverwijder dan cafeïne. Het theobrominegehalte van chocolade is laag genoeg dat gewoonlijk toxische effecten geen zorg zijn voor de mens, maar het is zeer giftig voor honden en katten. Cacaobonen bevatten cafeïne in concentraties variërend van 0,1 tot 0,7% , terwijl vetten (cacaoboter) meer dan ½ gewicht van het zaad bevatten. Er zijn 30-40 zaden (“bonen”) in een peul. De peulen zijn hard en vezelig en bieden enige bescherming tegen wilde dieren, maar peulen kunnen worden geopend door knaagdieren en apen die worden aangetrokken door de zoete pulp rond de zaden. Om langs de peul te komen, moet de marauder nog steeds bestand zijn tegen de samentrekkende tannines in de peulen en natuurlijk tegen de bittere alkaloïden.

cafeïne is ook een ingrediënt in bomen in tropisch West-Afrika die behoren tot het geslacht Cola van de Sterculiaceae en bekend staan als kolanootbomen. De noot is de bron van de cafeïne die door mensen als stimulerend middel en frisdrank en als behandeling voor astma wordt gebruikt. Kolanoten bevatten ongeveer 2-3, 5% cafeïne en 1,0-2,5% theobromine en worden nog steeds gekauwd door veel mensen in West-Afrika, vermoedelijk om te genieten van de cafeïne stimulatie. De Colagenus bestaat uit ongeveer 125 boomsoorten waarvan er twee dienen als bron van de kolanoot-C. acuminata en C. nitida.

colacuminata loof, peul en zaden.een andere cafeïnehoudende plant is mate (yerba mate), die op grote schaal wordt geconsumeerd in Latijns-Amerika, met name in Uruguay en Argentinië en in mindere mate in Spanje en Portugal. Mate bevat minder dan 1 gewichtsprocent cafeïne. Ter voorbereiding worden bladeren van Ilex paraguariensis (Ilex is het geslacht waartoe de hollies van Noord-Amerika en Europa behoren; zie hieronder) gemalen tot een poeder en gedrenkt in heet water. Interessant, net als thee en vele andere planten, mate bevat polyfenol antioxidanten (bijvoorbeeld chlorogenic zuur) die worden erkend als het hebben van anti-kanker eigenschappen. Het drinken van partner bij zeer hoge temperaturen kan echter het risico op slokdarmkanker verhogen, net als het drinken van zeer hete thee. Anders is mate momenteel niet geclassificeerd als een kankerverwekkende stof en wordt aangenomen dat sommige cardiovasculaire voordelen voor de consument.

Package of yerba mate tea leaves as available in the U. S.

Guarana’ (Paullinia cupana) of the Sapindaceae is een robuuste tropische liaan die een kruidenthee oplevert gemaakt van de zaden die tot poeder zijn vermalen. Guarana ‘ zaden zijn hoog (3,6-5,8%, of 2-4% afhankelijk van de bron) in cafeïne in vergelijking met koffie (ongeveer 2%). De plant, afkomstig uit het Amazonebekken, bevat ook kleinere hoeveelheden theobromine (200-400ppm). Net als de andere cafeïne-bevattende planten, zijn de vruchten en zaden bekend om herbivoren af te weren.

loof – en voortplantingsstructuren van Paullinia cupana.Guarana’ thee is belangrijk in rituelen van inheemse volkeren van Zuid-Amerika en werd al door 16e-eeuwse ontdekkingsreizigers naar Europa getransporteerd, waar het al snel als drank werd geconsumeerd. Momenteel wordt guarana ‘ gepromoot als een voedingssupplement dat vermoedelijk verhoogt fysieke activiteit. Andere soorten in het geslacht zijn ook van belang. P. yoco, waarvan de schors en stam cafeïne bevat, wordt door inheemse volkeren van Colombia en Ecuador gebruikt in kruidengeneesmiddelen en om een drankje te bereiden. Twee nauw verwante soorten zijn zeer toxisch-P. cururu van Midden-Amerika en de Antillen en Zuid-Amerika die een zeer giftig sap produceert dat wordt gebruikt als een pijlgif door Zuid-Amerikaanse inheemse volkeren, en P. pinnata van Zuid-Amerika en Afrika, waarvan de stengels worden gebruikt om vissen te vergiftigen in poelen en waarvan de wortels en bladeren worden gebruikt in traditionele medicijnen.

Huito of Jagua, (Genipa americana van de Rubiaceae), een wijdverspreide kleine boom uit het Caribisch gebied en Latijns-Amerika, bevat “zeer hoge hoeveelheden cafeïne in zijn zaden (botanical-online.com)” maar het is vooral het fruit dat wordt geconsumeerd. Het fruit van deze soort wordt gebruikt in dranken en in verschillende dessertgerechten, in huiddecoratie en voor bepaalde kwalen. Enige mate van cafeïne is waarschijnlijk aanwezig in de vrucht, maar dit is niet gecontroleerd.

de plantenfamilie aquifoliaceae omvat ongeveer 400 soorten, bijna allemaal in het geslacht ilex (Hulst). Naast yerba mate (hierboven) hebben andere soorten in het geslacht gediend als theevervangers. Misschien wel de meest gebruikte in Noord-Amerika was Ilex vomitoria, de yaupon of cassina, een inheemse struik van de zuidelijke Verenigde Staten, vooral algemeen op zandgronden. De bladeren van cassina hebben, volgens Fernald et al. (1958), een ” aanzienlijke hoeveelheid cafeïne, waardoor … .ze licht stimulerend”. Een goede voorbereiding houdt in dat de bladeren in de oven worden gedroogd, gevolgd door malen en weken. Bladeren van I. cassine, een andere Hulst uit het zuidoosten van de Verenigde Staten, bevatten ook cafeïne en maakt naar verluidt een goede thee. Andere leden van het geslacht, waarvan sommige cafeïne missen, zijn ook mogelijke bronnen van een smakelijke thee.

Fernald, M. L., A. C. Kinsey & R. C. Rollins 1958. Eetbare wilde planten van Oost-Noord-Amerika. Harper & Bros. New York.

Zamir, D. 2014. Een wake-up call met koffie. Wetenschap 345: 1124-1125.

meer informatie: Drankfabrieken, stimulerend II